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Elektrische Uhr mit einem elektromagnetischen Antrieb nebst Schaltwerk
für hin und her gehende Aufzugsbewegung Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische
Uhr, bei der der elektromagnetische Antrieb durch ein Schaltwerk für, hin und her
gebende Aufzugsbewegung in einer Bewegungsrichtung die .den eigentlichen Aufzugsvorgang
darstellende Arbeitsbewegung bewirkt, durch die Energie in Federn aufgespeichert
wird, welche durchRückbewegung des Antriebswerks das Uhrwerk mindestens bis zum
nächsten Aufzugsvorgang in Gang halten.
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Die Erfindung bezweckt einen raumsparenden und zugleich einfachen
Aufbau des Antriebswerks und des Uhrwerks und eine leichte Trennung des elektrischen
vom mechanischen Teil.
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Diese sich in mancher Hinsicht widersprechenden Ziele wurden bei bekannten
elektrischen Kleinuhren mit vom Antriebswerk lösbarem Uhrwerk nicht erreicht, bei
denen zum Antrieb mehrere Magnetspulen verwendet werden, die auf die Schenkel eines
hufeisenförmigen Magneten in der üblichen Weise für jeden Pol getrennt aufgewidkelt
und einzeln um die die Zeiger tragende Achse herum angeordnet sind. Bei dieser Bauweise
sind mindestens zwei getrennte Spulen erforderlich, um .die nötige Zugkraft in einer
brauchbaren Verteilung in bezug auf die Drehachse zu erhalten, was Verluste und
unnötigen Raumbedarf zwischen -den Spulen mit seich bringt. Dies gilt auch dann,
wenn das übliche, besonders verlustbringende Übersetzungsgetriebe gemäß einer bekannten
Anordnung mit in Richtung der Minutenzeigerwelle verlaufender, durch die Mitte der
Magnetwicklung symmetrisch hindurchgehender Rotorwelle durch Anbringung mehrerer
starker Einzelspulen, also Vergrößerung des Gesamtaufbaues und der Stromverluste,
vermeidbar ist.
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Ein gedrängter Gesamtaufbau empfiehlt sich jedoch für die Anwendungsgebiete,
für die ,die Erfindung insbesondere bestimmt ist, nämlich für den Einbau in Kraftfahrzeuge.
In diesem Fall ist auch ein besonders einfacher Zusammenbau von Antriebssystem und
Uhrwerk von Vorteil, da dann Reparaturen jedes dieser Teile an verschiedenen Stellen
vorgenommen werden können, ohne den anderen Teil auseinanderzunehmen und ohne für
den Wiedereinbau einen Fachmann zu benötigen. Diesen Vorteil besitzt bei gedrängtem
Gesamtaufbau wiederum eine bekannte
elektrische Uhr mit beiderseits
längs der Rotorwelle gewickelter Spule nicht, deren Antriebs- und Schaltwerk beim
Auseinanderbau in eine Vielzahl von Einzelteilen zexfallen.
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Die Ziele der Erfindung werden dadurch, erreicht, daß bei Uhren .der
eingangs genannten Art, bei welchen der Antrieb mit dem Schaltwerk eine als Ganzes
von dem Uhrwerk lösbare Einheit bildet, die Rotorwelle durch die Mitte der symmetrisch
um diese Mitte herumgewickelten Magnetwicklung gleichachsig zur Minutenzeigerwelle
hindurchgeführt und der Rotor ohne Zwischenschaltung von die Winkelgeschwindigkeit
verändernden Übersetzungsgliedern in einer Bewegungsrichtung mit der Minutenzeigerwelle
gekuppelt ist.
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Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend beispielsweise
an Hand der Zeichnungen beschrieben, und zwar zeigt Abb. i einen Schritt nach der
Linie i-i der Abb. 3, Abb. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Abb. 3, Abb. 3
eine Ansicht des elektrischen Teiles von oben gesehen, Abb. 4 einen Schnitt nach
der Linie 4-4 der Abb. i, Abb. 5 eine abgeänderte Ausführungsform eines Teiles von
Abb. i, Abb. 6. eine Draufsicht auf das Uhrwerk. Die elektrischen Elemente der Uhr
sind in einem Pregsstück aus Isoliermaterial i gehalten, welches eine ringförmige
Nut 2 besitzt. Sechs U-förmige Teile 3 bilden die magnetischen Feldstücke des Stators
und sind durch Reibung in. der Nut 2 in gleichmägigem Abstand voneinander gehalten.
Die Enden 4, welche die Polflächen der Magnete 3 darstellen, ragen über die vordere
Fläche des Preßstückes hinaus. Die Spule 6 des Statorteiles hat die Form einer kingwicklung
und ist in dem Ringraum 2 mittels einer Platte 7 aus Messing oder anderem urimagnetischen
Material zwischen den Polstücken 4 gehalten.
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Der Rotor 8 des Motors ist auf einer Lagerwelle 9 befestigt. Der Abstand
des Rotors von den Polflächen ist durch eine Unterlegscheibe io erreicht. Der Rotor
hat sechs Zähne oder Anker, welche nach der Mitte zu schmaler werden. Die Polflächen
4 jedes Magneten 3 haben zweckmäßig ,dieselbe Breite wie die Anker- oder Rotorzähne,
d. h. die äußeren Polflächen sind breiter als die inneren Flächen.
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Der Uhrenmechanismus ist als vollkommen gesonderte Einheit auf der
Schulter i i des Preßstückes i befestigt, und seine einzige Verbindung mit der Motoreneinheit-
wird durch eineunter Federdruck stehende Klinke 12 gebildet, welche auf einem der
Zähne des Rotors drehbar gelagert ist. Ein Zahn des
| Bors ist mit einem Vorsprung 13 versehen, |
| .#e her in der Anfangslage .gegen einen An- |
`schlag 13" anliegt, der in dem Preßstück i angebracht ist, wodurch die Drehung
des Rotors in einer Richtung begrenzt wird.
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Leer Uhrenmechani.smus sitzt zentrisch um eine Welle 14, deren eines
Ende in einer Platte 15 gelagert ist, während das andere Ende durch eine Grundplatte
16 hindurch und über diese hinaus vordringt und in üblicher Weise einen Minutenzeiger
17 und einen Stundenzeiger 18 trägt. Die Platten 15 und 16 werden durch Bolzen i9
in der richtigen Entfernung voneinander gehalten. Ein Sperrrad 2i sitzt lose drehbar
auf einer Hülse 2o; diese sitzt fest aufgekeilt auf der Minutenzeigerwelle 14. Das
Sperrad 21 ist in Eingriff mit der Klinke 12 und kann durch diese Klinke in einer
Richtung .gedreht werden, worauf es durch die Sperrklinke 23 gehalten wird. Wenn
daher der Rotor 8 nach jeder Ausschwingung durch die Federn 45, 46 in die Ausgangsstellung
zurückbewegt wird, so dreht er mittels der Klinke 12 das Sperrad 21.
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Das Sperrad 21 treibt ein Zahnrad 22 vermittels einer Feder 24. Das
Zahnrad 22 sitzt lose auf der Hülse 2o. Eine Feder 26 preßt das Zahnrad 22 fest
gegen den Bund der Hülse 2o. Durch die dadurch .entstehende Reibung wird das Zahnrad
22 während des normalen Betriebes der Uhr mit der Hülse 2o gekuppelt. Das Zahnrad
22 treibt über ein auf einer Welle 28 sitzendes Ritzel 27 und das Übliche Rädergetriebe
den Gangregelungsmechanismus 29. Der Gangregelungsmechanismus kann durch ein Segment
30 mittels eines Ritzels 31 justiert werden, das auf .der Welle 32 festgelagert
ist, die durch das Gehäuse vordringt und von außen mittels eines Hebels 33 bewegt
werden kann.
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Das Zahnrad 25 ist fest auf der Hülse 20 aufgekeilt; es ist daher
vermittels -der Hülse 2o mit der Minutenzeigerwelle 14 verbunden und dieser gegenüber
nicht verdrehbar. Das Zahnrad 25 treibt über ein Zahnrad 37 den Stundenzeiger 18.
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Die Reibungskupplung zwischen Zahnrad 22 und Hülse 2o, die durch die
Feder 26 bewirkt wird, hat- den Zweck, das Zahnrad 25 mit der Hülse 2o und der Zeigerwelle
14 unabhängig von dem Zahnrad 22 und dem Sperrrad 21 drehen zu können, wenn man
die Zeiger stellen will. Dies geschieht mittels eines Knopfes 34, -der fest auf
einer Welle 35 sitzt, auf welcher ein Zahnrad 36 fest aufgekeilt ist. Durch Herunterdrücken
dieses Knopfes wird das Zahnrad 36 in Eingriff mit dem Zahnrad 37 gebracht, so daß
durch
Drehen des Knopfes 34 die Zeiger gestellt werden können.
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Der Minutenzeiger 17 sitzt fest auf der Minutenzeigerwelle 14. Der
Stundenzeiger 18 sitzt fest auf der Büchse i8a, auf welcher auch das große Zahnrad
18b fest aufgekeilt ist. Die Büchse salbst sitzt lose drehbar auf der Minutenzeigerwelle
14.
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Das Zifferblatt der Uhr ist :bei 38 angedeutet, und die Anordnung
ist .derart vorgesehen, daß Zifferblätter verschiedener Größe für denselben Uhrenmechanismus
verwandt werden können. -Als Stromzuführungen dienen die Klemmschrauben 4o und 56.
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Strom fließt von der Klemmschraube 40 durch die Spule 6 nach einer
bei 32 befestigten Kontaktfeder 42, einem Kontaktstück 43 und einem Kontaktkamm
44, dann durch die Welle 9 und über die Metallteile des Mechanismus zum Gehäuse
41. Der Rotor 8 dreht sich hierbei gegen die Spannung der Federn 45 und 46, von
denen die erste an einem Haken 48 angreift, der mit Gelenkbolzen 5o und 51 beweglich
mit einem auf der Welle 9 festsitzenden Arm 52 verbunden ist; bei Beginn dieser
Drehung liegt die flache Seite 47 des aus Isoliermaterial bestehenden Hakens 48
an der flachen Stelle 49 der Feder 42 an und verhindert so zunächst, daß §ich der
vom Arm 52 mitgenommene Haken um die Welle 9 als Zentrum dreht. DieTeder 46 ist
an der Schraube 51 befestigt, die als Führung und Anschlag für den Haken 48 dient
und am Arm 52 festsitzt. Die äußeren Enden der Federn 45 und 46 sind an dem Preßstück
i in der Weise befestigt, wie in Abb. i angedeutet, wobei ein gezahnter Arm 55 mit
einer Anzahl Zähne vorgesehen ist, welcher in die Windungen der Feder hineinragt.
Die Feder kann an einem der Zähne eingehakt werden, um ihre Spannung zu ändern,
ohne die elastische Wirkung der übrigen Teile der Feder zu beeinflussen. Es ergibt
sich, daß. infolge der aus den Abbildungen ersichtlichen Anordnung zu Beginn der
Aufzugsbewegung des Rotors das an der flachen Stelle 47 anliegende Ende des Hakens
praktisch stillsteht, da es durch .den Teil 49 festgehalten wird, während der Arm
52 mit der Welle 9, dem Schraubenbolzen 50 und dadurch mit dem anderen Ende
des Hakens ein kleines Stück gedreht wird. Dabei verschiebt der Arm 52 den Bolzen
51 aus der in Abb. 3 gezeichneten Lage im Langloch des Hakens in die entgegengesetzte
Endstellung. Andererseits ist die Bewegung des Haltens 48 in bezug auf den Arm 52
und die Lagerschraube 5o eine kurze Drehbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn, wie
in Abb.3 ersichtlich. Bei der Drehung des Rotors 8 und des Armes 52 hebt der mit
der Welle 9 durch den Arm 52 verbundene Kontaktkamm 44 allmählich das Kontaktende
der Feder 42 an. In dieser Stellung ist .das Kontaktstück 43 dieser Feder immer
noch in Kontakt mit dem Kamm 44, so daß immer noch Strom durch die Spule 6 fließt;
aber der Kammteil 43 der Feder ist nahe daran, über das äußere Ende der flachen
Stelle 47 des Hakens und weiter um den bogenförmigen Teil 53 zu gleiten. Wenn dieser
Punkt erreicht ist, so wird der Haken 48, welcher dadurch, daß der Kammteil 49 sich
gegen die flache Stelle 47 preßte, zurückgehalten war, schnell vorwärts geschnappt,
wodurch das Kontaktstück 43 außer Eingriff mit dem Kontaktkamm 44 gebracht und so
der durch die Spule 6 gehende Stromkreis unterbrochen wird. Während dieser Drehbewegung
des Rotors gleitet die Klinke 12 über die Zähne des Sperrades 21 sobald die Spule
6 durch Öffnen der Kontakte 43 und 44 stromlos wird, geht der Rotor 8 unter dem
Einfluß der Zugfedern 45 und 46 in seine ursprüngliche Stellung zurück, wobei das
Sperrad 21 durch die Klinke 12 mitgenommen wird. Die Feder 24 ist zunächst schwach
gegenüber den zwei Federn 45 und 46, so daß der Rotor gegen die Spannung der Feder
24 in seine ursprünglicheStelle zurückgehen dann. Sobald diese ursprüngliche Stellung
erreicht ist, schnappt die Kontaktfeder 42 gleichfalls in ihre ursprüngliche Stellung
herunter, und die verschiedenen Arbeitsstufen wiederholen sich dann in derselben
Weise, wie bereits beschrieben.
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Zwei oder mehr Drehschwungbewegungen des Rotors .können in schneller
Folge nacheinander stattfinden, bis die Feder 24 genügend gespannt ist, um der Spannung
der Federn 45 und 46 das Gleichgewicht zu halten und die Rückkehr des Rotors in
seine Anfangsstellung zu verhindern. Die Feder 24 kann so kurz" gehalten werden,
daß eine einzige Aufzugbewegung genügt, um sie zu spannen. Wenn dieser Zustand erreicht
ist, nehmen die Schaltteile die Stellung ein, in welcher der Federkontakt außer
Eingriff mit mit Kontaktkamm 44 steht. In der Zwischenzeit hat die Feder 24 den
Gang- (Echappem-ent-) Mechanismus getrieben und die Zeiger und andere Teile der
Uhreneinheit bewegt.
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Die Uhr kann auch ohne die sekundäre Feder 24 z. B. als Automobiluhr
verwendet werden. Bei Netzanschluß ist es jedoch zweckmäßig, die Feder 24 als Gangreserve,
im Falle von Stromunterbrechungen beizubehalten. Je nach der gewünschten Zeitdauer,
während der die Uhr ohne Stromzufuhr weitergehen .soll, mu.ß die sekundäre Feder
24 kürzer oder länger sein; für eine längere Zeitdauer ist -sie als Feder 24a in
Abb. 5 dargestellt,
in der ein Federgehäuse gezeigt ist, das durch
Ausstanzen der Räder Zia und 22a gebildet ist.
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Die Zähne des Sperrades 21 sind verhältnismäßig fein, damit sie auch
dann ihre Sperrwirkung ausüben können, wenn die Spannung des dem Motor zugeführten
Stromes, niedrig ist. Der Rotor dreht sich dann nur gerade weit genug, um die Kontakte
43 und 44 zu öffnen, und wird in dieser Stellung durch die Klinke 12 gesperrt.
Bei niedriger Spannung ist daher die Zeit zwischen den einzelnen Drehschwingungen
des Rotors klein, während bei verhältnismäßig hoher Spannung der Drehungswinkel
des Rotors größer und,die Zeit zwischen den Drehschwingungen länger ist. Diese Anordnung
gewährleistet vermöge des kleinen Abstandes der Sperrzähne voneinander, daß die
Uhr zuverlässig über einen verhältnismäßig großen Spanungsbereich arbeitet, und
ferner, idaB Stöße auf die Teile bei hoher Spannung vermieden werden.
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Das Kontaktstück 43 bleibt in Verbindung mit Kontaktkamm 44, bis es
durch die Nase des Hakens 48 hochgehoben wird und schnell unter den Kammteil 49
der Feder 42 gleitet. Dies gewährleistet, daß eine schnelle Unterbrechung bewirkt
wird und daß Funken am Kontakt verhindert werden. Einstellung des Kontaktkammes
relativ zu dem Kontaktstück an der Feder erfolgt durch Lösen der Schraube 51 und
Bewegen des Kammes in eine neue Stellung. Denn. die Schraube 51 ist in den Arm 52
eingeschraubt, geht durch einen Schlitz im Kamm 44 und preßt diesen mittels eines
verdickten Ansatzes fest. Auf der Welle 9 ist der Kamm zentrisch gehalten, kann
sich aber zwecks Einstellung um diese drehen. Der Kamm ist also mit Welle 9 vermittels
des Armes 52 verbunden. Wegen der Drehbewegung des Kontaktkammes in bezu;g auf das
Kontaktstück findet eine Schleifwirkung statt, welche die Kontaktoberflächen blank
und in gut arbeitendem Zustande hält.
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Wenn es notwendig ist, den Kontakt oder einen Teil des Mechanismus
zu erneuern, so kann der Haken 48 dadurch entfernt werden, daß die Federn 45 und
46 ausgehängt und die Schrauben 5o und 51 entfernt werden. Der Kontaktkamm 44 kann
dann weggenommen werden. Alle diese Teile sind auf dem oberen Teil der ganzen Uhr
angebracht, so daß sie rasch und einfach justiert oder ausgewechselt werden können,
ohne das übrige Motor- oder Uhrwerk zu berühren. Die ganze Motoreinheit kann von
dem Uhrwerk durch Lösen der Schrauben 56 getrennt werden, welche die einzigen Verbindungsmittel
zwischen der Motoreinheit und dem Uhrwerk bilden.
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Beim Zusammensetzen ist eine genaue Übereinstimmmung der Lage und
Richtung der Mittelachsen des Motors und des Uhriverks nicht erforderlich; denn
.da die einzige Kupplung zwischen Rotor und Uhrwerk durch die Sperrklinke 12 oder
mehrere solche gebildet wird, kann deren Nachgiebigkeit Ungenauigkeiten der Achsenrichtung
oder Exzentrizität einer Achse ausgleichen.
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Die Zwischenfeder 24 bzw. 24.a kann, wie vorerwähnt, weggelassen und
durch eine starre Kupplung zwischen dem Sperrad 21 und dem Triebrad -a2 ersetzt
werden. Dazu muß die für einen Aufzugsvorgang, d. h. eine Drehsch-,vingung des Rotors
im Uhrzeigersinn (Abb. 3), erforderliche Zeit so kurz sein, daß die Trägheit des
Räderwerks ausreicht; um das Gehwerk in Lauf zu halten. Dies wird durch den 6-Pol-Motor
gemäß der Erfindung erreicht. Diese Ausführüngsform eignet sich besonders für Kraftfahrzeuge,
bei denen eine Stromnunterbrechung nicht zu befürchten ist.