DE971059C - Elektrische Uhr - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 4. DEZEMBER 1958

Elektrische Uhr

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Uhr mit einer selbsterregten, in ihrer Eigenfrequenz durch elektromagnetische Antriebssysteme in Schwingungen unterhaltenen Stimmgabel als zeitbestimmendes und zugleich die Uhr treibendes Schwingglied. Es ist bereits vielfach bekannt, zum Antrieb von Uhrwerken elektrische Einrichtungen der verschiedensten Ausführungen zu verwenden. Im allgemeinen handelt es sich hierbei um Synchronmotoren und elektromagnetische Antriebsaggregate, die einen sehr großen Platzbedarf haben und verhältnismäßig viel elektrische Energie verbrauchen. Um diese Nachteile zumindest teilweise zu beseitigen, hat man bereits Konstruktionen geschaffen, bei denen zum Antrieb des Uhrwerkes ein Schwingsystem verwendet wird. Dieses wird hierbei von einem als Schwingungserzeuger wirkenden Röhrengenerator in Bewegung versetzt, wobei das Schwingsystem seinerseits direkt auf einen Klinkenantrieb einwirkt. Die Schwingungsfrequenz hängt hierbei jedoch nicht vom Schwingsystem, sondern lediglich vom Röhrengenerator ab. Abgesehen davon, daß dieses bekannte Uhrwerk verhältnismäßig primitiv aufgebaut ist und sonstige erhebliche Mängel aufweist, werden die Nachteile der obenerwähnten Ausführungsformen keineswegs

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beseitigt, da auch hier verhältnismäßig große räumliche Abmessungen vorliegen. Hinzu tritt, daß auch die Einhaltung einer genauen· Schwingungsfrequenz nicht möglich erscheint. Außerdem hat man bereits als Schwingungssysteme Stimmgabeln in Uhrwerke eingebaut, die sich selbst erregen. Jedoch erfolgte die Selbsterregung der Stimmgabel bei Uhren bisher nur über Kontakte. Es ist allgemein bekannt, daß ίο Kontakte erhebliche Nachteile mit sich bringen und vor allem in kleineren Uhrwerken, wie z. B. Armbanduhren, praktisch nicht verwendet werden können. Auf anderen Gebieten der Technik, z. B. im Fernsehwesen, hat man dagegen bereits Stimmgabeisender verwendet, die kontaktlos sich selbst erregen und in ihrer Eigenfrequenz schwingen. Jedoch sind derartige Konstruktionsteile auf dem vorliegenden technischen Gebiet bisher nicht zur Anwendung gelangt.

Die Übertragung der Bewegungen der Stimmgabel auf das Uhrwerk sind bei den bekannten Konstruktionen verschieden gelöst worden. Bei einem System erfolgt dies auf elektrischem Wege, was jedoch für Kleinuhren sehr unvorteilhaft ist und auch einen verhältnismäßig großen Aufwand an Einzelteilen erfordert. Dagegen ist es bereits allgemein bekannt, Stimmgabelschwingungen auf mechanischem Wege in Drehbewegungen umzuwandeln, jedoch wird bei diesen Konstruktionen nicht von selbsterregten Stimmgabeln Gebrauch gemacht.

Das Ziel der Erfindung ist es, ein Uhr.werk zu schaffen, das vor allem als Kleinuhr, z. B. in Form von Taschen- und Armbanduhren, Verwendung finden kann, dessen Energieverbrauch praktisch vernachlässigbar und dessen Platzbedarf sehr gering ist. Neben der Forderung nach großer Laufgenauigkeit soll eine Abnutzung von Einzelteilen weitgehendst vermieden werden, um Störungen und Reparaturen zu verhindern. Erfindungsgemäß wird dies durch die Zusammenfassung von an sich aus verschiedenen Gebieten der Technik bekannten Einzelmerkmalen erreicht, indem man einerseits einen kontaktlosen elektronischen Stimmgabelsender, d. h. einen eine Stimmgabel als Frequenzgenerator enthaltenden elektronischen Schwingkreis, vorzugsweise mit einer Transistorschaltung, verwendet, der auf die Stimmgabel, diese antreibend, zurückwirkt und andererseits eine mechanisch an die Stimmgabel angeschlossene, die Schwingung der Stimmgabel in eine Drehbewegung übersetzende Übertragungsvorrichtung zum Antrieb des Zeigerwerkes benutzt.

Zweckmäßig weist die Stimmgabel mindestens einen Hebelzinken auf, der einen Permanentmagnet trägt, welcher im Feld einer ortsfesten Spule, die zu den elektrischen Schaltelementen des Stimmgabelsenders gehört, schwingen kann. Hierbei trägt jeder Gabelzinken zweckmäßig einen permanenten Topfmagnet. Besonders einfache Verhältnisse ergeben sich, wenn die Übertragungseinrichtung ein Klinkenantrieb ist, von dem ein Bestandteil mit der Stimmgabel mechanisch verbunden ist.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des 'Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt

Fig. ι eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht des Stimmgabelsenders und

Fig. 2 das elektrische Schema des Senders gemäß Fig. i.

Der elektrische Kreis der Einrichtung gemäß Fig. ι umfaßt einen Transistor 10, von dessen drei Elektroden die Emissionselektrode (oder Emitter) mit 11, die Basis mit 12 und die Sammelelektrode (der Kollektor) mit 13 bezeichnet sin Ί Eine elekirische Trockenbatterie 14 von 1,5 Volt ist mit ihrem positiven Pol direkt an der Emissionselektrode 11 des Transistors 10 angeschlossen.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das mechanische Schwingelement aus einer Schwinggabel 18, deren Basis am nicht dargestellten Uhrwerk befestigt ist. Die beiden Gabelzinken 19 und 20 der Stimmgabel tragen an ihren freien Enden je einen permanenten Topfmagnet 21 bzw. 22.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, besitzen diese Permanentmagnete je einen zylindrischen Mittelteil 23 und eine hohlzylindrische Ausnehmung 24, welche diesen zylindrischen Teil 23 vom äußern Zylinderring 2i_a bzw. 22₀ der betreffenden Magnete 21 und

22 trennen. Der zylindrische Mittelteil 23 stellt den einen Pol des permanenten Magnets dar, während der andere Pol durch den Zylinderring 21 bzw. 22_a gebildet wird, wobei die beiden Pole durch den am entsprechenden Gabelzinken befestigten Boden des Magnets miteinander verbunden sind.

In die Ausnehmungen 24 hinein reichen die Spulen I5_a und i5j, welche so die zentralen Mittelteile

23 umschließen.

Die Spulen i5_a und I5_fi sitzen je auf einem Kern i6_a bzw. i6_&, welche Kerne je mit den sehematisch angedeuteten Trägern τγ_α und iy_b des nicht dargestellten Uhrwerkes verbunden sind.

Die Spule I5_fl ist einerseits über den Leiter 27 mit dem Kollektor 13 des Transistors 10 und andererseits über den Leiter 28 mit dem negativen Pol des Trockenelementes 14 verbunden. Die Spule 15& ist ihrerseits mit der Basis 12 des Transistors 10 und andererseits über den Kondensator C mit dem negativen Pol des Trockenelementes 14 verbunden.

Wie allgemein bekannt ist, braucht es zum richtigen Funktionieren eines solchen Transistors ein kleines positives Potential am Emitter gegenüber der Basis, während am Kollektor ein wesentliches negatives Potential ebenfalls gegenüber d'er Basis angelegt werden muß. Des weiteren muß der den Transistor durchfließende Strom, d. h. der Strom in dem durch den Emitter und die Basis gebildeten Kreis, in sehr niedrigen Grenzen gehalten werden. Diese Bedingungen sind durch die in Fig. 2 dargestellte Schaltung erfüllt. So geht aus dieser Schaltung hervor, daß der Emitter 11 direkt mit dem positiven Pol des Trockenelementes 14 in Verbindung steht, während die Basis 12 über die Spule IS₆ und den hochohmigen, durch den Kondensator C überbrückten Widerstand R mit dem

negativen Pol des Trockenelementes in Verbindung steht. Der Kollektor 13 ist über einen niederohmigen Kreis, der durch die Spule I5_a gebildet wird, mit dem negativen Pol des Trockenelementes 14 verbunden.

Wird nun beispielsweise die Gabelzinke 19 auf irgendeine Weise in Schwingung versetzt, so schwingt der Permanentmagnet 22, der an ihr befestigt ist, ebenfalls mit, so daß in der Spule I5₆ eine Wechselspannung induziert wird. Der durch sie verursachte Wechselstrom bewirkt wegen des Transistors 10 in der Spule I5_a einen entsprechend stärkeren Wechselstrom, der wegen des Permanentmagnets 21 eine entsprechende Schwingung der Gabelzinke 20 der Stimmgabel 18 erzeugt. Die Permanentmagnete sowie die Spulen bilden demnach ein elektrodynamisches System, welches das Schwingelement mit den übrigen elektrischen Schaltelementen des Stimmgabelsenders verbindet, so daß die für die mechanischen Schwingungen nötige Energie im richtigen Takt aus der Spannungsquelle nachgeliefert wird.

Um die Bewegung der Stimmgabel in eine Drehbewegung zum Antrieb eines Uhrwerkes zu übersetzen, ist auf einem der Gabelzinken, im dargestellten Ausführungsbeispiel auf dem mit 20 bezeichneten, eine Nadel 25 befestigt, welche einen Teil einer nicht dargestellten Klinkeneinrichtung bildet. Diese Nadel ist einer hin- und hergehenden

3°- translatorischen Bewegung unterworfen, so daß, wenn beispielsweise das Ende der Nadel mit einem Klinkenrad zusammenarbeitet, ihre Schwingbewegung in eine Drehbewegung umgeformt werden kann.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine Stimmgabel üblicher Bauart verwendet. An ihrer Stelle könnte aber auch ein anderes Schwingelcment treten, beispielsweise ein solches, das aus einem einzigen Schwingarm besteht. In diesem Falle wären die beiden Permanentmagnete 21 und 22 auf den voneinander abgewendeten Seiten, des freien Endes dieses Schwingarmes befestigt.

Des weiteren werden im dargestellten Ausführungsbeispiel zylindrische Permanentmagnete 21 und 22 verwendet. Es ist aber selbstverständlich,

daß diese Permanentmagnete sowie auch die Spulen I5„ und IS₆, welche mit ihnen zusammenarbeiten, von irgendwelcher beliebiger Form sein könnten.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrische Uhr mit einer selbsterregten, in ihrer Eigenfrequenz durch elektromagnetische Antriebssysteme in Schwingungen unterhaltenen Stimmgabel als zeitbestimmendes und zugleich die Uhr treibendes Schwingglied, gekennzeichnet einerseits durch die Verwendung eines kontaktlosen elektronischen Stimmgabelsenders,

d. h. eines eine Stimmgabel als Frequenzgenerator enthaltenden elektronischen Schwingkreises, vorzugsweise mit einer Transistorschaltung, der auf die Stimmgabel, diese antreibend, zurückwirkt, andererseits durch Verwendung einer mechanisch an die Stimmgabel angeschlossenen, die Schwingung der Stimmgabel in eine Drehbewegung umsetzenden Übertragungsvorrichtung zum Antrieb des Zeiger werks.

2. Elektrische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stimmgabel mindestens einen Gabelzinken aufweist, der einen Permanentmagnet trägt, welcher im Feld einer ortsfesten Spule, die zu den elektrischen Schaltelementen des Stimmgabelsenders gehört, schwingen kann.

3. Elektrische Uhr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gabelzinken einen permanenten Topfmagnet trägt.

4. Elektrische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsvorrichtung ein Klinkenantrieb ist, von dem ein Bestandteil mit der Stimmgabel mechanisch verbunden ist.

•In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 836 470, 384 925; österreichische Patentschrift Nr. 133325;
britische Patentschrift Nr. 601 712;
USA.-Patentschrift Nr. 2235317;
schweizerische Patentschrift Nr. 76 114.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen