EP1550011A2 - Uhrwerk - Google Patents
UhrwerkInfo
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- EP1550011A2 EP1550011A2 EP03750333A EP03750333A EP1550011A2 EP 1550011 A2 EP1550011 A2 EP 1550011A2 EP 03750333 A EP03750333 A EP 03750333A EP 03750333 A EP03750333 A EP 03750333A EP 1550011 A2 EP1550011 A2 EP 1550011A2
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- EP
- European Patent Office
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- gear
- housing
- damping means
- spring element
- gear transmission
- Prior art date
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- G07C7/00—Details or accessories common to the registering or indicating apparatus of groups G07C3/00 and G07C5/00
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P1/00—Details of instruments
- G01P1/12—Recording devices
- G01P1/122—Speed recorders
- G01P1/125—Speed recorders with recording discs
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B37/00—Cases
- G04B37/04—Mounting the clockwork in the case; Shock absorbing mountings
Definitions
- the invention relates to a clockwork, in particular for
- Driving motion that is, recording the speed over time.
- the diagram disk drive is also in operation when the cabin of a commercial vehicle is used as a sleeping place for a driver.
- Monotonous noise emissions from the chart drive are therefore perceived by the drivers as a source of interference in the rest phases.
- a clockwork common today is based on an electromagnetic single-phase stepper motor.
- a quartz provides a signal of constant frequency, which is processed by electronics and fed to the single-phase stepper motor at a frequency of one Hertz via an amplifier.
- the motor drives the registration or diagram disc via a gear transmission, the frequency of one hertz corresponding to the resolution of the transport movement of the diagram disc.
- a gear transmission the frequency of one hertz corresponding to the resolution of the transport movement of the diagram disc.
- Duty cycle of the driving motor with its pinion or his gear accelerates half a turn every second.
- a gear mechanism of a clockwork is in the case of gears of this type that are in engagement with one another
- Intervention play provided to enable the interacting tooth flanks to roll off without interference.
- the reaction forces that occur on axes and gears in stepper motor drives produce the typical ticking every second as noise emission.
- the object of the invention is therefore to provide a clockwork that significantly reduces the audible switching cycle acoustically and largely prevents the formwork line outside the housing.
- damping means are provided between the housing and the gear transmission.
- the solution according to the invention has the advantage that the damping means provided prevent sound transmission to the housing and, in addition, the structure-borne noise is filtered out and resonances are prevented.
- a preferred embodiment of the invention provides that the damping means is designed as a damping material in the housing, in which the axes of the gear transmission are accommodated.
- a further embodiment of the invention provides that the damping means is designed as a spiral spring element and that this spring element is arranged axially between at least one gear of the gear transmission and the housing.
- the damping means as a disk-shaped spring element which is arranged between at least one gear of the gear transmission and the housing and which has resilient claws radially to the axis of the spring element.
- the damping means can also be designed as a disk-shaped spring element and have an axially arranged cylinder with spirally arranged arms arranged radially around the cylinder, in which case that
- Gearbox enclosing housing is integrally formed with a sleeve and serves to receive the damping element.
- damping means is designed as a leaf spring, which acts axially or radially on a gear.
- a gear wheel of the gear transmission is provided with an unbalance.
- the unbalance to this as one Recess or be formed by uneven mass distribution in the gear.
- Figure 2 shows the single-phase stepper motor with the gear transmission and a damping formed in a housing
- FIG. 3 shows a damping means arranged between the housing and a gearwheel
- Figure 4a and 4b another between the housing and the
- 5a and 5b show a sleeve formed in the housing for receiving a further damping means
- FIGS. 7a and 7b a gearwheel of a gear transmission provided with an unbalance.
- FIG. 1 shows a sectional view of a clockwork according to the prior art.
- the clockwork generally comprises a single-phase stepper motor, which has a rotor 7
- Stator plates 8 and a pinion or gear wheel 1 rigidly connected to the rotor 7 via an axis 4.
- the gear wheel 1 drives downstream gear transmission, which here has two axes 5 and 6, each with axially arranged gears 2 and 3.
- a certain engagement play is generally provided in the gearwheels that are in engagement, in order to enable the tooth flanks of the gearwheels 1, 2, and 3 that come together to roll as smoothly as possible.
- FIG. 2 shows a section of the sectional view of the clockwork according to FIG. 1 with a housing 9 enclosing the clockwork.
- the axis 4 of the rotor 7 and the axis 5 of the gearwheel 2 are arranged in a damping material 10 which is formed in the housing 9. The damping
- Material 10 is embedded in the housing 9, which also represents the supporting structure of the clockwork, by an assembly process and fixed in the housing 9.
- the damping consists in that the structure-borne noise of the reaction forces occurring on the axes 4 and 5 and on the toothing of the gear wheels 1 and 2 is filtered out in the damping material 10 and thus resonances are also prevented.
- FIG 3 shows a damping means arranged between the housing 9 and the gear 2 of the gear transmission.
- the damping means is designed as a spiral spring element 11.
- the arrangement of the spiral spring element 11 is provided axially between the gear 2 of the gear transmission and the housing 9. The axial force via this additional spring element 11 produces a damping of the noise emissions caused by the switching clock of the clockwork.
- FIGS. 4a and 4b Another damping means designed as a spring element 12 is shown in FIGS. 4a and 4b.
- Figure 4a shows a sectional view
- Figure 4b shows a view from above.
- the spring element 12 is disc-shaped and has resilient claws 121, which are arranged radially to the axis 5 of the spring element 12.
- the spring element 12 can be formed as a molded structure on the housing 9 or on the gear 2, and have the principle of a plate spring with a very soft characteristic. The arrangement of the
- Spring element 12 is also to be provided between the gear 2 of the gear transmission and the housing 9.
- the braking and damping functions can be balanced by slitting and dividing into more than one area and by varying the wall thickness of the spring element 12.
- FIG. 5a shows a sleeve 92 arranged in the housing 9 for receiving a further damping means.
- Figure 5b shows the damping means in the view from above.
- the damping means shown here is designed as a spring element 13, which has a cylinder 131 arranged axially to the gearwheel 2 with arms 132 arranged radially radially around the cylinder 131.
- a sleeve 92 fixed to the frame, in which the arms 132 of the spring element 13 move.
- a preferred direction is defined using the direction of rotation and the direction of the spiral.
- the damping ratios are adjusted to the drive conditions over the length and cross section of the arms 132 of the spring element 13.
- FIG. 6a shows an axially and in FIG. 6b a damping means arranged radially on the gearwheel 2.
- the spring elements 14 and 15 shown as damping means are designed as a leaf spring which, via an intermediate piece 141 or 151, axially or radially on the gear 2 of the
- Figures 7a and 7b show the gear 2 of the gear transmission with a recess 21 and one, respectively
Landscapes
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Uhrwerk, insbesondere für Fahrtschreiber, mit einem Gehäuse (9) und einem Schrittmotor zum Antreiben eines Zahnradgetriebes. Das Zahnradgetriebe weist auf zumindest zwei Achsen (4, 5, 6) angeordneten Zahnrädern (1, 2, 3) auf, wobei zwischen dem Gehäuse (9) und dem Zahnradgetriebe Dämpfungsmittel vorgesehen sind. Anstatt der Dämpfungsmittel kann auch ein Zahnrad (1, 2, 3) mit einer Unwucht versehen ist.Die Dämpfungsmittel beziehungsweise das mit der Unwucht versehene Zahnrad (1, 2, 3) haben zur Folge, dass die beim Betrieb des Zahnradgetriebes verursachten Geräuschemissionen verringert werden.
Description
Beschreibung
Uhrwerk
Die Erfindung betrifft ein Uhrwerk, insbesondere für
Fahrtenschreiber, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Viele Registriergeräte, wie beispielsweise Fahrtenschreiber, bedienen sich eines Uhrwerkantriebs zur Aufzeichnung der
Fahrbewegung, das heißt, der Aufzeichnung der Geschwindigkeit über der Zeit.
Bei den in Nutzfahrzeugen angewandten Tachographen bzw. Fahrtenschreibern schreiben die gesetzlichen Vorschriften vor, dass der Uhrwerksantrieb für Diagrammscheiben, auf welchen die zeitlichen Ereignisse aufgezeichnet werden, ohne Unterbrechung in Betrieb sein muss.
Dies hat zur Folge, dass der Diagrammscheibenantrieb auch dann in Betrieb ist, wenn die Kabine eines Nutzfahrzeuges als Schlafstatte für einen Kraftfahrer genutzt wird. Monotone Geräuschemissionen vom Diagrammscheibenantrieb werden daher von den Fahrern subjektiv als Störquelle in den Ruhephasen empfunden.
Ein heute übliches Uhrwerk basiert auf einem elektromagnetischen Einphasen-Schrittmotor . Ein Quarz liefert ein Signal konstanter Frequenz, welches durch eine Elektronik aufbereitet und über einen Verstärker dem Einphasen- Schrittmotor in einer Frequenz von einem Hertz zugeführt wird. Der Motor treibt über ein Zahnradgetriebe die Registrier- oder Diagrammscheibe an, wobei die Frequenz von einem Hertz der Auflösung der Transportbewegung der Diagrammscheibe entspricht. Hierbei wird über ein
Tastverhältnis der antreibende Motor mit seinem Ritzel bzw.
seinem Zahnrad jede Sekunde um eine halbe Umdrehung beschleunigt .
Bekanntlich ist bei untereinander im Eingriff stehenden Zahnrädern derartiger Zahnradgetriebe eines Uhrwerkes ein
Eingriffsspiel vorgesehen, um ein störungsfreies Abrollen der zusammenwirkenden Zahnflanken zu ermöglichen. Die dabei auftretenden Reaktionskräfte an Achsen und Verzahnungen erzeugen bei schrittmotorischem Antrieb das typische Ticken im Sekundentakt als Geräuschemission.
Heute ist es Stand der Technik, solche Geräusche mittels eines Zahnrades mit Dämpfungseigenschaften, welches aus einem weichen Thermoplast besteht, zu verringern. Auch kommen vielfältig Schmierstoffe an Achsen und in der Verzahnung zum Einsatz mit dem Ziel, Geräusche und Verschleiß in vertretbarem Rahmen zu halten. Weiterhin führen Veränderungen in der Materialqualität, in dem Verarbeitungsprozess, im Achsenspiel, im Zahnspiel, Veränderungen in der SchmierstoffViskosität, Schmierstofflänge und
Schmierstoffdiffusion zu hörbarem Unterschied in der Geräuschemission.
Nachteil der vorab genannten Lösungen ist jedoch, dass die durch den Zahnradeingriff hörbare Geräuschemission nur unwesentlich verringert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Uhrwerk vorzusehen, welches den hörbaren Schalttakt signifikant akustisch senkt und die Schalleitung außerhalb des Gehäuses weitestgehend unterbindet .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen Gehäuse und Zahnradgetriebe Dämpfungsmittel vorgesehen sind.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass die vorgesehenen Dämpfungsmittel eine Schallübertragung auf das Gehäuse verhindern und darüber hinaus der Körperschall ausgefiltert wird und Resonanzen verhindert werden. Eine bevorzugte Ausgestaltungsform der Erfindung sieht vor, dass das Dämpfungsmittel als dämpfender Werkstoff im Gehäuse ausgebildet ist, in welchem die Achsen des Zahnradgetriebes aufgenommen sind.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Dämpfungsmittel als ein spiralförmiges Federelement ausgebildet ist und dass dieses Federelement axial zwischen wenigstens einem Zahnrad des Zahnradgetriebes und dem Gehäuse angeordnet ist.
Ebenso ist es auch möglich das Dämpfungsmittel als ein scheibenförmiges Federelement auszubilden, welches zwischen wenigstens einem Zahnrad des Zahnradgetriebes und dem Gehäuse angeordnet ist, und welches radial zur Achse des Federelementes federnde Krallen aufweist.
Das Dämpfungsmittel kann auch als ein scheibenförmiges Federelement ausgebildet sein und einen axial angeordneten Zylinder mit spiralförmig, radial um den Zylinder angeordneten Ärmchen aufweisen, wobei dann das das
Zahnradgetriebe umschließende Gehäuse einstückig mit einer Hülse ausgebildet ist und zur Aufnahme des Dämpfungselementes dient .
Eine alternative Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass das Dämpfungsmittel als Blattfeder ausgebildet ist, welches axial oder radial auf ein Zahnrad einwirkt.
Weiterhin wird die Aufgabe erfindungsgemäß auch dadurch gelöst werden, dass ein Zahnrad des Zahnradgetriebes mit einer Unwucht versehen ist. Die Unwucht hierzu als eine
Aussparung oder durch ungleiche Massenverteilung im Zahnrad ausgebildet sein.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Gleiche oder sich entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:
Figur 1 einen Einphasen-Schrittmotor mit einem
Zahnradgetriebe gemäß dem Stand der Technik,
Figur 2 den Einphasen-Schrittmotor mit dem Zahnradgetriebe und ein in einem Gehäuse ausgebildeter dämpfender
Werkstoff,
Figur 3 ein zwischen dem Gehäuse und einem Zahnrad angeordnetes Dämpfungsmittel,
Figur 4a und 4b ein weiteres zwischen dem Gehäuse und dem
Zahnrad angeordnetes Dämpfungsmittel,
Figur 5a und 5b eine im Gehäuse ausgebildete Hülse zur Aufnahme eines weiteren Dämpfungsmittel,
Figur 6a und 6b ein axial bzw. radial an dem Zahnrad angeordnetes Dämpfungsmittel und
Figur 7a und 7b ein mit einer Unwucht versehenes Zahnrad eines Zahnradgetriebes.
Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Uhrwerkes gemäß dem Stand der Technik. Das Uhrwerk umfasst in der Regel einen Einphasen-Schrittmotor, aufweisend einen Rotor 7 mit
Statorblechen 8 und ein am Rotor 7 über eine Achse 4 starr verbundenes Ritzel bzw. Zahnrad 1. Das Zahnrad 1 treibt ein
nachgeschaltetes Zahnradgetriebe, welches hier zwei Achsen 5 und 6 mit jeweils axial angeordneten Zahnrädern 2 und 3 aufweist .
Bei dem oben beschriebenen Uhrwerk wird bei den im Eingriff stehenden Zahnrädern in der Regel ein gewisses Eingriffsspiel vorgesehen, um ein möglichst störfreies Abrollen der zusammentreffenden Zahnflanken der Zahnräder 1, 2 und 3 zu ermöglichen.
Figur 2 zeigt einen Ausschnitt der Schnittdarstellung des Uhrwerks gemäß Figur 1 mit einem das Uhrwerk umschließenden Gehäuse 9. Die Achse 4 des Rotor 7 und die Achse 5 des Zahnrades 2 sind in einem dämpfenden Material 10 angeordnet, welches in dem Gehäuse 9 ausgebildet ist. Das dämpfende
Material 10 ist in das Gehäuse 9, welches auch die tragende Konstruktion des Uhrwerks darstellt, durch einen Montagevorgang eingebettet und in dem Gehäuse 9 festgelegt. Die Dämpfung besteht darin, dass der Körperschall der auftretenden Reaktionskräfte an den Achsen 4 und 5 und an den Verzahnungen der Zahnräder 1 und 2 im dämpfenden Material 10 ausgefiltert wird und somit auch Resonanzen verhindert werden .
Figur 3 zeigt ein zwischen dem Gehäuse 9 und dem Zahnrad 2 des Zahnradgetriebes angeordnetes Dämpfungsmittel. Das Dämpfungsmittel ist als ein spiralförmiges Federelement 11 ausgebildet. Die Anordnung des spiralförmigen Federelementes 11 ist axial zwischen dem Zahnrad 2 des Zahnradgetriebes und dem Gehäuse 9 vorgesehen. Die axiale Kraft über dieses zusätzliche Federelement 11 erzeugt eine Dämpfung des durch den Schalttakt des Uhrwerks verursachte Geräuschemissionen.
Ein weiteres als Federelement 12 ausgebildetes Dämpfungsmittel ist in Figur 4a und 4b aufgezeigt. Figur 4a zeigt eine Schnittansicht und Figur 4b eine Ansicht von oben. Das Federelement 12 ist scheibenförmig ausgebildet und weist
federnde Krallen 121 auf, die radial zur Achse 5 des Federelementes 12 angeordnet sind. Das Federelement 12 kann als angespritzte Struktur am Gehäuse 9 oder am Zahnrad 2 ausgebildet sein, und das Prinzip einer Tellerfeder mit einer sehr weichen Kennlinie aufweisen. Die Anordnung des
Federelementes 12 ist ebenfalls zwischen dem Zahnrad 2 des Zahnradgetriebes und dem Gehäuse 9 vorzusehen. Durch Schlitzen und Aufteilen in mehr als einen Bereich und durch Variation der Wandstärke des Federelementes 12 können die Funktionen Bremsen und Dämpfen austariert werden.
Figur 5a zeigt eine im Gehäuse 9 angeordnete Hülse 92 zur Aufnahme eines weiteren Dämpfungsmittels. Figur 5b zeigt das Dämpfungsmittel in der Ansicht von oben. Das hier aufgezeigte Dämpfungsmittel ist als ein Federelement 13 ausgebildet, welches einen axial zum Zahnrad 2 angeordneten Zylinder 131 mit spiralförmig radial um den Zylinder 131 angeordneten Ärmchen 132 aufweist. Im Gehäuse 9 ist eine gestellfeste Hülse 92 vorgesehen, in der sich die Ärmchen 132 des Federelementes 13 bewegen. Dabei wird über Drehrichtung und Spiralsinn eine Vorzugsrichtung definiert. Die Dämpfungsverhältnisse werden über Länge und Querschnitt der Ärmchen 132 des Federelementes 13 den Antriebsverhältnissen angepasst .
In Figur 6a ist ein axial und in Figur 6b ein radial an dem Zahnrad 2 angeordnetes Dämpfungsmittel aufgezeigt . Die als Dämpfungsmittel aufgezeigten Federelemente 14 und 15 sind als Blattfeder ausgebildet, welche über ein Zwischenstück 141 bzw. 151 axial bzw. radial auf das Zahnrad 2 des
Zahnradgetriebes einwirken. Die axiale Einwirkung gemäß Figur 6a erfolgt exzentrisch.
Die Figuren 7a und 7b zeigen das Zahnrad 2 des Zahnradgetriebes mit einer Aussparung 21 bzw. einer
Materialverdickung 20. Diese ungleiche Gewichtsverteilung des Zahnrades 2 bezüglich seiner Achse 5 hat eine Unwucht zur
Folge, die den Körperschall sowie Resonanzen dadurch verringert, dass das Ausklingen der gedämpften Schwingung verkürzt wird.
Claims
1. Uhrwerk, insbesondere für Fahrtschreiber, mit einem
Gehäuse (9) , einem Zahnradgetriebe mit auf zumindest zwei Achsen (4, 5, 6) angeordneten Zahnrädern (1, 2, 3) und mit einem Schrittmotor zum Antreiben des Zahnradgetriebes, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen Gehäuse (9) und Zahnradgetriebe Dämpfungsmittel vorgesehen sind.
2. Uhrwerk nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Dämpfungsmittel als dämpfender Werkstoff (10) im Gehäuse (9) ausgebildet ist, in welchem die Achsen (4, 5, 6) des Zahnradgetriebes aufgenommen sind.
3. Uhrwerk nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Dämpfungsmittel als ein spiralförmiges Federelement (11) ausgebildet ist und dass dieses Federelement (11) axial zwischen wenigstens einem Zahnrad (1, 2, 3) des Zahnradgetriebes und dem Gehäuse (9) angeordnet ist.
4. Uhrwerk nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Dämpfungsmittel als ein scheibenförmiges Federelement (12) ausgebildet ist, welches zwischen wenigstens einem Zahnrad (1, 2, 3) des Zahnradgetriebes und dem Gehäuse (9) angeordnet ist.
5. Uhrwerk nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das scheibenförmige Federelement (12) federnde Krallen (121) aufweist, die radial zur Achse (51) des Federelementes (12) angeordnet sind.
6. Uhrwerk nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Dämpfungsmittel als ein scheibenförmiges Federelement (13) ausgebildet ist und einen axial angeordneten Zylinder (131) mit spiralförmig radial um den Zylinder (131) angeordneten Ärmchen (132) aufweist.
7. Uhrwerk nach Anspruch 4 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das scheibenförmige Federelement (12,13) und wenigstens eines der Zahnräder (1, 2, 3) einstückig ausgebildet sind.
8. Uhrwerk nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Gehäuse (9) einstückig mit einer Hülse (92) ausgebildet ist, welche zur Aufnahme des Dämpfungselementes (13) dient.
9. Uhrwerk nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Dämpfungsmittel als Blattfeder (14, 15) ausgebildet ist, welche auf zumindest ein Zahnrad (1, 2, 3) des Zahnradgetriebes einwirkt .
10. Uhrwerk, insbesondere für Fahrtschreiber, umfassend ein Gehäuse (9) mit einem Schrittmotor zum Antreiben eines
Zahnradgetriebes mit auf zumindest zwei Achsen (4, 5, 6) angeordneten Zahnrädern (1, 2, 3), d a d u r c g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest ein Zahnrad (1, 2, 3) des Zahnradgetriebes mit einer Unwucht versehen ist.
11. Uhrwerk nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Unwucht als eine Aussparung (21) im Zahnrad (1, 2, 3) ausgebildet ist.
2. Uhrwerk nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Unwucht durch ungleiche Masseverteilung (20) im Zahnrad (1, 2, 3) ausgebildet ist.
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