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Batteriegespiesene elektrische Uhr Die vorliegende Erfindung betrifft eine durch eine Batterie gespiesene elektrische Uhr, die beispielsweise als Armbanduhr ausgebildet sein kann, und befasst sich im speziellen mit demjenigen Teil des Werkes, der durch ein schwingendes Organ, zum Beispiel einen Schaltzapfen, schrittweise bewegt wird. Dabei sind Mittel vorgesehen, um ein durch das schwingende Organ bewegtes Rad in die richtige Lage zu bringen.
Bei batteriebetätigten elektrischen Uhren mit einer schwingenden Unruh als antreibendes Element ist es nötig, einen Schaltmechanismus vorzusehen, welcher seinen Antrieb von der schwingenden Unruh erhält und diese Schwingbewegungen in eine Drehbewegung in nur einer Richtung umwandelt. Dies erfolgt im allgemeinen durch ein Zahnrad, das durch periodische Berührung mit der Unruh schrittweise weitergeschaltet wird. Bisher waren am Zahnrad mechanische Sperr- und Freigabeorgane vorgesehen. Dieselben hatten die Form einer Klinke oder dergleichen, welche in die Zähne des Zahnrades eingriffen. Diese Anordnung bietet viele Schwierigkeiten. Einmal müssen zahlreiche Teile, welche den Sperrmechanismus bilden, hergestellt und während des Betriebes zwecks Verminderung der Reibung und Abnützung geschmiert werden.
Durch die vorliegende Erfindung soll die Herstellung der zahlreichen Teile, die Schmierung derselben und die Abnützung vermieden und gleichzeitig eine genaue Einstellung des Zahnrades in den Bewegungsweg des Schaltorgans erreicht werden, ohne dass eine mechanische Berührung nötig wäre.
Um dieses Ziel zu erreichen, sind magnetische Einstellmittel mit einem oder mehreren Magneten vorgesehen, welche mit einem Zahnrad zusammenwirken, um eine nachgiebige Einstellung zu erhalten. Es sind bereits magnetische Einstellmittel verwendet worden, welche aus Zahnrädern bestanden, auf deren Umfang ein oder mehrere Magnete verteilt und radial angeordnet waren, deren magnetische Achsen somit senkrecht zur Unruhwelle verlaufen. Derartige Anordnungen lassen sich nicht in befriedigender Weise in einer elektrischen Uhr unterbringen. Einmal ist der verfügbare Raum in einer solchen Uhr stark begrenzt, und es ist nötig, das erzeugte magnetische Streufeld zu beschränken oder wenigstens zu beherrschen.
Im weiteren bedingt die Verwendung von radial angeordneten Magneten mit radialen magnetischen Achsen bis zu einem gewissen Grad die Form der Zähne. Die dabei nötig werdende Zahnform ist dann für die Zusammenarbeit mit dem das Zahnrad antreibenden Schaltorgan, zum Beispiel einem Schaltzapfen oder Schaltstein, unzweckmässig. In solchen Fällen muss ein besonderes Schaltzahnrad und ein weiteres Zahnrad für die Freigabe verwendet werden. Die Freiheit des Konstrukteurs für die Anordnung der Magnete ist äusserst beschränkt, weil ein grösserer Abstand der Magnete vom Zahnrad lediglich die magnetische Anziehung vermindert, während eine Verstellung um das Zahnrad herum lediglich die Schaltbewegung stört.
Es wurde nun festgestellt, dass ein wesentlich besseres Weiterschalten des Zahnrades; in; einer elektrischen Uhr erreicht werden kann, wenn erfindungsgemäss die magnetische Achse wenigstens eines Magneten im wesentlichen senkrecht zum Schaltrad und damit parallel zur Unruhwelle verläuft.
Die Zahnform kann durch die Art der gegenseitigen Einwirkung zwischen Zahnrad und dem Schaltorgan, zum Beispiel einem Schaltstein, bedingt sein, und der Magnet kann radial von der Zahnradwelle weg oder auf dieselbe hinzu bewegt werden, um eine optimale Zusammenwirkung zwischen Magnet und den Zähnen des Zahnrades zu gewährleisten. Das schrittweise vorwärtsgeschaltete Zahnrad kann gleichzeitig als Schaltrad und magnetisches Auslöserad die-
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nen und dennoch für beide Funktionen optimale Bedingungen zulassen. Die Streufelder können begrenzt werden und der für die Magnete benötigte Raum kann in der Uhr so gelegen sein, wo er am ehesten verfügbar ist.
In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der schwingenden Unruh und des durch dieselbe schrittweise fortbewegten Zahnrades mit den die Bewegung herbeiführenden Teilen, Fig. 2 einen teilweisen Grundriss, Fig. 3 bis 6 zeigen verschiedene Stellungen der einzelnen Teile im Grundriss.
Fig. 7 ist ein teilweiser Grundriss der zweiten Ausführungsform, und Fig. 8 ist eine zugehörige perspektivische Ansicht. In Fig. 1 bezeichnet 9 die Unruhwelle, die in üblicher Weise mit nicht dargestellten Zapfen in Lagern geführt ist und welche die Unruh 10 trägt. Diese letztere trägt ihrerseits eine Wicklung 11. Die Unruh wird vermittels dieser Wicklung und eines nicht dargestellten magnetischen Feldes in einer schwingenden Bewegung um einen Winkel von etwa 225 in jeder Richtung aus der Ruhelage herausbewegt, wobei der erwähnte Winkel 315 in jeder Richtung nicht überschreitet. Die Unruhwelle 9 trägt ein Plättchen 13 mit einem durch einen Stein 14 gebildeten Schaltzapfen.
Ein Schaltrad 18 mit Zähnen 20 ist in der nicht dargestellten Unterplatte und einer ebenfalls nicht gezeigten Brücke derart gelagert, dass sich die Zähne im Bewegungsweg des schwingenden Steines 14 befinden. Die Welle 21, die das Rad 18 trägt, trägt auch ein Trieb 22, der mit dem Rad 23 in Eingriff steht, welches ein Element des Räderwerkes bildet. Die schwingende Bewegung der Unruh 10 wird somit in eine gleichgerichtete Drehbewegung des Räderwerkes umgewandelt.
Die Zähne 20 des Rades 18 sind so geformt, dass ihre Flanke im wesentlichen radial in bezug auf die Achse des Rades 18 verläuft. Diese Flanken liegen daher, im Grundriss (Fig. 2) gesehen, im Zeitpunkt, wenn der Stein 14 das im Gegenuhrzeigerdrehsinn drehbare Rad 18 berührt, auf einer Verbindungslinie zwischen den Zentren des Rades 18 einerseits und der Unruh 10 anderseits. Der vom Stein 14 berührte Zahn besitzt eine zweite Flanke, welche im erwähnten Zeitpunkt einen spitzen Winkel mit der erwähnten Verbindungslinie einschliesst, wobei angenommen wird, dass sich der Stein 14 im Uhrzeigerdrehsinn bewege.
Der Stein 14 besitzt konvexe Flächen, so dass gewölbte Flächen an den Zahnflanken des Rades 18 anliegen, und er ist so angeordnet, dass er dem Rad 18 eine grössere Bewegung erteilt, wenn er sich im Gegenuhrzeigerdrehsinn bewegt, als wenn er sich im Uhrzeigerdrehsinn bewegt.
Ein permanenter Magnet 25 von im wesentlichen zylindrischer Form und mit einem Durchmesser, der etwa der Zahnbreite an der Basis der Zähne 20 entspricht, ist unterhalb des Schaltrades 18 angeordnet, und zwar derart, dass der magnetische Fluss rechtwinklig zum Bewegungsweg des erwähnten Rades und parallel zur Drehachse desselben verläuft. Der Magnet ist so angeordnet, dass er sich genau unter einem Zahn 20 befindet, wenn der Stein 14 einen Zahn 20 berührt.
Die Fig. 3 bis 6 zeigen verschiedene Stellungen des Rades 19 in bezug auf den Stein 14 während eines Umganges der Unruh 10.
Fig. 3 zeigt die anfängliche Berührung zwischen dem Stein 14 und einem Zahn A des Rades 18, wenn sieh die Unruh im Gegenuhrzeigerdrehsinn bewegt. In diesem Moment befindet sich der Magnet 25 genau unter dem Zahn D.
Fig. 4 zeigt das Rad 18 im wesentlichen unmittelbar bevor der Stein 14 den Zahn A freigibt, wenn sich die Unruh im Gegenuhrzeigerdrehsinn bewegt. Wie ersichtlich, ist der Zahn A im Uhrzeigerdrehsinn gedreht und der Zahn E teilweise über den Magneten 25 bewegt worden. Der Zahn D ist nun praktisch ausserhalb des Bereiches des Magneten 25. Die Trägheit des Rades 18 bewegt den Zahn E noch etwas weiter im Uhrzeigerdrehsinn, und die Anziehung des Magneten 25 bringt den Zahn E, wie in Fig. 5 dargestellt, genau über den Magneten. Wie ersichtlich, wird die Drehung des Rades 18 teilweise durch die Anziehung zwischen dem Magneten und den Zähnen des Rades und teilweise durch die sto- ssende Bewegung des Steines 14 herbeigeführt.
In Fig. 5 hat das Rad 18 durch den Magneten 25 eine solche Lage erhalten, dass sich der Zahn B im Bewegungsweg des Steines 14 und in Berührung mit demselben befindet. Eine Drehung der Unruh im Uhrzeigerdrehsinn bewegt nun den Zahn Bim Gegenuhrzeigersinn bis zur Freigabe durch den Stein 14 (Fig. 6). Während dieser Bewegung ist der Zahn E nur wenig quer zum magnetischen Fluss des Magneten 25 bewegt worden. Nach der Freigabe des Zahnes B durch den Stein 14 wird der Zahn E unter der Einwirkung des Magneten wieder in die Lage gemäss Fig. 5 zurückgebracht, während sich jedoch der Stein 14 nun in Bereitschaft befindet, bei seiner nächsten Bewegung im Gegenuhrzeigerdrehsinn mit dem Zahn B zusammenzuwirken.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass die Einwirkung des Magneten nur dann auf den nächstfolgenden Zahn übergeht, wenn das Rad 18 im Uhrzeigerdrehsinn bewegt wird. Durch Bewegen des Magneten 25 gegen die Welle des Rades 18 hinzu oder davon hinweg ist es möglich, die gegenseitige Einwirkung zwischen dem Magneten und den Zähnen zu regulieren und eine optimale Wirkung zu erzielen.
Bei der Ausführung gemäss den Fig. 7 und 8 ist die Unruhwelle 39 wiederum mit einem Plättchen 40 versehen, welches einen durch einen Stein 42 gebildeten Schaltzapfen 42 trägt. Die Unruhwelle 39 schwingt mit der Unruh und bringt den Stein 42 abwechselnd in Berührung mit Zähnen der Schalt-
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räder 44, 45. Hierbei wird jedes dieser beiden Räder bei jeder Berührung mit dem Stein 42 über eine halbe Zahnbreite weiterbewegt.
Unmittelbar unter dem Rad 45 ist ein Einstellrad 47 aus ferromagnetischem Material vorgesehen, dessen Zähne mit 48 bezeichnet sind. Das Rad 47 hat genau zweimal soviele Zähne wie jedes der beiden Räder 44, 45, so dass die Bewegung eines der letzteren über eine halbe Zahnbreite einer Weiterbewegung des Einstellrades 47 um einen ganzen Zahn entspricht. Eine Platine 50 ragt teilweise unter das Einstellrad 47. Sie trägt Permanentmagnete 51, 52.
Die Permanentmagnete 51, 52 sind auf der Pla- tine 50 derart angeordnet, dass die um die Entfernung der Magnete voneinander getrennten Zähne gleichzeitig unmittelbar über den Zentren der Magnete liegen. In dieser Lage sind die Räder 44, 45 in der richtigen Stellung, um während der nächsten Schwingung durch den Stein 42 bewegt zu werden. Die Magnete dienen als Einstellmittel, indem sie bewirken, dass das Rad 47 sich in kleinen Sprüngen bewegt, während die Räder 44 und 45 durch Stösse des Steines 42 auf die Zähne dieser Räder fortbewegt werden. Die Bewegung wird durch die Anziehung der Magnete angehalten, weil dieselbe bestrebt ist, die Zähne 48 zentrisch in den magnetischen Feldern zu halten.
Zufolge der magnetischen Einstellmittel sind die Zähne der Räder 44, 45 genau so angeordnet, dass der schwingende Stein 42 bei seiner Rückwärtsbewegung nicht auf die Zähne trifft. Aus Fig. 7, welche eine momentane Stellung bei sich im Uhrzeigerdrehsinn bewegendem Stein 42 zeigt, ergibt sich mit andern Worten, dass der Stoss an der Stelle 54 erfolgt und dass der Zahn während seiner Berührung mit dem Stein 42 bewegt wird. Durch die Magnete wird der Zahn in einer Stellung gehalten, dass der Stein 42 bei seiner Rückwärtsbewegung im Gegenuhrzeigerdrehsinn den forlgenden Zahn nicht berührt. Der Stein schwingt, ohne den folgenden Zahn zu berühren und kommt am Zahn 55 des Rades 44 zur Anlage, das infolge seines Eingriffes mit dem Rad 45 in seine Arbeitsstellung gelangte.
Umgekehrt, wenn die Unruh im Uhrzeigerdreh- sinn zurückschwingt, trifft der Stein 42 nicht auf den dem Zahn 55 des Rades 44 folgenden Zahn. Der Magnet dient dazu, die Bewegung der Räder 44, 45 anzuhalten und dieselbe so zu begrenzen, dass diese Räder jeweils für jede halbe Schwingbewegung des Steines 42 nur um einen Zahn weiterbewegt;werden. Da das Rad 47 mit dem Rad 45 verbunden ist und mit dem Rad 44 in Eingriff steht, werden die Zähne der Räder 44 und 45 in der richtigen Lage gehalten. Der Magnet hat auch das Bestreben, das Einstellrad 47 in die richtige Lage zu bringen, falls der Stoss des Steines 42 nicht genügen sollte, um den Zahn über die ganze Distanz zu bewegen.
Die Verwendung von magnetischen Einstellmitteln ist derjenigen von mechanischen Klinken bei weitem überlegen, weil die ersteren eher einstellen als sperren bzw. verriegeln und weil die Abnützung vermieden wird. Das Rad 47 wird zweckmässig aus gehärtetem Stahl gefertigt, welcher die Eigenschaften eines permanenten Magneten mit verhältnismässig hohem remanentem Magnetismus aufweist. Dies bewirkt ein besseres Verhalten der Uhr, wenn sie in ein äusseres magnetisches Feld kommen sollte.
Es gibt, wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, zwei Anordnungen für die Magnete, von welchen jede ihre Vorteile aufweist. In beiden Fällen müssen die Magnete aus einem Material hergestellt werden, das eine hohe Koerzitivkraft besitzt, um ein Entmagnetisieren der Magnete zu verhindern, falls dieselben in ein äusseres Magnetfeld gelangen sollten. Die Magnete müssen auch einen verhältnismässig hohen remanenten Magnetismus besitzen, damit sie eine genügende Anziehung auf die Zähne des Schaltrades ausüben können. Bei der ersten beschriebenen Anordnung werden die Magnete in der Unterplatte unmittelbar unter den Zähnen des Schaltrades angebracht, wobei sich der Nordpol oben befindet. Selbstverständlich könnten auch die Südpole ebenfalls oben sein.
In dieser Stellung erzeugen die Magnete im Rad einen induzierten Magneten, wobei die Zähne des Rades die Südpole bilden, die nacheinander durch die Permanentmagnete erregt und durch dieselben angezogen werden, so dass diese Magnete somit als Einstellmittel wirken.
Bei der vorbeschriebenen Anordnung der Magnete besteht zwischen den Zähnen des Rades und den Magneten eine Anziehungskraft. Bei der andern Magnetanordnung ist der oberste Pol des einen Magneten ein Nordpol, während der oberste Pol des andern Magneten ein Südpol ist, d. h., dass die Zähne, die durch diese Magnete angezogen werden, zwischen den Magneten ihre Polarität umkehren müssen, und solange dies nicht der Fall ist, besteht eine Abstossung zwischen dem Magneten und den Zähnen des Rades. Diese Abstossung erfüllt einen sehr nützlichen Zweck, indem sie bestrebt ist, das Rad in seiner Lage zu halten, bis es durch den Schaltstein zwangläufig bewegt wird.
Bei der zweiten Ausführungsform müssen die Magnete genügend remanenten Magnetismus aufweisen, um den Magnetismus der Zähne zu überwinden und die Polarität umzukehren.
Die als Einstellmittel dienenden Magnete sind verhältnismässig sehr klein, und das über den Magneten liegende ferromagnetische Rad dient als Nebenschluss. Diese beiden Faktoren begrenzen die Ausdehnung des magnetischen Feldes, so dass die Genauigkeit der Uhr nicht beeinträchtigt wird.