WO2004034155A2

WO2004034155A2 - Uhrwerk

Info

Publication number: WO2004034155A2
Application number: PCT/DE2003/003005
Authority: WO
Inventors: Heinz-Josef Hautvast
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2004-04-22
Also published as: DE10247094A1; WO2004034155A3; EP1550011A2; DE10247094B4; BR0315099A

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

Patentansprüche

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.