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Schalteinrichtung in einer elektrischen Uhr Es sind elektrische Uhren bekannt, bei welchen eine auf der Unruh angebrachte Spule bei jeder vollen Unruhschwingung einmal kurzzeitig an eine die Antriebsenergie für die Unruh liefernde Batterie, welche im Uhrengehäuse eingebaut ist, angeschlossen wird. Dieser Anschluss geschieht mit einer Kontaktvorrichtung, welche so ausgebildet sein muss, dass sie bei der einen Bewegungsrichtung der Unruh die Leitungsverbindung zwischen der Spule und der Batterie schliesst, bei der anderen Bewegungsrichtung der Unruh jedoch keinen Kontaktschluss bildet.
Es ist ausserdem eine Einrichtung bekannt, mit welcher seitens einer Unruh, also seitens eines Organs, das hin- und hergehende Schwingungen ausführt, das Eingangsrad eines Räderwerkes stets in derselben Richtung fortgeschaltet wird, ohne dabei von einer sogenannten Wippe Gebrauch zu machen.
Diese letztere Einrichtung arbeitet derart, dass mittels eines auf der Unruh sitzenden Steines ein Steigrad, nämlich das Eingangsrad des erwähnten Räderwerkes, bei der einen Bewegungsrichtung der Unruh um mehr als eine halbe Zahnteilung weitergeschaltet wird, worauf es um den Rest der zurückgelegten Zahnteilung im gleichen Sinne fortbewegt wird, während bei der anderen Bewegungsrichtung der Unruh der Stein das Steigrad um weniger als eine halbe Zahnteilung zurückdreht, worauf diese Steigradbewegung sofort wieder rückgängig gemacht wird.
Die Weiterbewegung des Steigrades um den Rest der zurückgelegten Zahnteilung und die Zurückdrehung des Steigrades um den bereits zurückgelegten Teil der Zahnteilung kann entweder mit einem permanenten Hilfsfluss oder durch eine in die Zahnzwischenräume des Steigrades einspringende Feder bewerkstelligt werden.
Es sind auch bereits Anordnungen bekannt, bei denen ebenfalls mit Hilfe eines auf der Unruh angebrachten Steines gleichzeitig ein Steigrad fortge- schaltet wird und die auf der Unruh angebrachte Spule bei jeder vollen Unruhschwingung einmal mit der Batterie verbunden wird.
Bei diesen bekannten Einrichtungen war jedoch entweder die in die Zahnzwischenräume des Steigrades einspringende Feder, welche dort gleichzeitig die Dauer des Anschlusses der Unruhspule bestimmt, verhältnismässig kompliziert ausgeführt, oder es waren drei verschiedene Steigräder vorgesehen, um die Steigradfortschaltung, den ordnungsgemässen Anschluss der Unruhspule und die restliche Bewegung des Steigrades durch die Feder zu bewerkstelligen. Diesen beiden bekannten Einrichtungen ist der Gegenstand der Erfindung durch seine Einfachheit überlegen.
Es ist auch bekannt, den Anschluss der Unruhspule an die Batterie mittels eines Steines, der zur Hälfte aus Isoliermaterial und zur Hälfte aus einem leitenden Körper besteht, zu bewerkstelligen. Bei dieser letzteren bekannten Einrichtung fehlt jedoch der Vorschlag, einen derartigen Stein ausser zum An- schluss der Unruhspule. an die Batterie gleichzeitig auch noch zur Fortschaltung des Steigrades zu verwenden.
Hinsichtlich des Stromverlaufes innerhalb einer elektrischen Uhr der erwähnten Art ist es bekannt, den Strom von der Batterie zur Spiralfeder der Unruh und dort zur Unruhspule und dann. erst über eine weitere Spiralfeder zum Steigrad zu leiten. Dieser komplizierte Stromverlauf wird bei der Uhr nach der Erfindung wesentlich vereinfacht, wodurch zugleich die Anzahl der unerwünschten übergangs- widerstände verringert wird.
Aus der Technik der Dynamomaschinen ist es bekannt, die elektrische Verbindung zwischen einer rotierenden Welle und einem ortsfesten Anschluss mit Hilfe einer gegen die Stirnfläche der Welle drük- kenden Feder herzustellen.
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Eine ähnliche Massnahme auf die elektrische Verbindung der Steigradwelle einer Uhr anzuwenden, wie es vielleicht auf den ersten Blick naheliegend erscheinen könnte, hat jedoch schwerwiegende Nachteile.
Es muss nämlich einerseits die Federkraft, mit der die Feder auf den Steigradwellenzapfen wirkt, hinreichend gross gemacht werden, um auch bei Schwer- und Zentrifugal-Kräften, die bei der Bewegung der Uhr auftreten können und der Federandruck-Kraft entgegenwirken, einen sicheren Kontakt gewährleisten ; andererseits aber soll der Federdruck möglichst klein gehalten werden, damit das gegenüberliegende Lager des Wellenzapfens nicht zu stark belastet wird und damit einem unerwünscht hohen Abrieb unterliegt, der gerade bei Präzisions- Uhrenlagern vermieden werden muss. Ferner besteht bei Federn der Nachteil, dass sie ihre Federkonstante im Laufe der Zeit durch Materialalterung ändern können.
Dieses Problem der elektrischen Verbindung der rotierenden Steigradwelle wird durch die Erfindung in neuartiger und einfacher Weise gelöst.
Die Erfindung bezieht sich demgemäss auf eine Schalteinrichtung in einer elektrischen Uhr, bei welcher ein auf der Unruhwelle sitzendes Schaltglied einerseits ein Steigrad während der Schwingung der Unruh weiterbewegt und anderseits periodisch einen elektrischen Kontakt zwischen dem Steigrad und dem Schaltglied herstellt, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Welle des Steigrades aus einem elektrisch leitenden, ferromagnetischen Material besteht und ein Dauermagnet als schleifender, elektrischer Kontakt auf dem einen Zapfen dieser Steigradwelle durch magnetische Anziehung gehalten wird.
Durch das Erfindungsmerkmal der magnetischen Verbindung wird erreicht, dass ein von der Lage und der Bewegung der Uhr völlig unabhängiger und gleichmässiger Kontaktdruck erzeugt wird. Die magnetische Anziehungskraft zwischen Magnet und Stei- gradwellenzapfen kann nämlich wesentlich grösser als möglicherweise auf den Magneten wirkende Schwer- oder Zentrifugal-Kräfte gemacht werden, welche den Magneten von der Stirnfläche der Welle zu trennen sucht. Da sich die anziehende Kraft zwischen Magnet und Steigradwellenzapfen in keiner Weise auf das Lager des anderen Wellenzapfens auswirkt, ist die Beanspruchung dieses Lagers von der Grösse der Magnetkraft völlig unabhängig.
Ausserdem entfallen bei dieser vorgeschlagenen magnetischen Verbindung die mit einer möglichen Änderung der Federkonstanten durch Materialalterung verbundenen Nachteile.
Der erwähnte Stromverlauf in der Schalteinrichtung nach der Erfindung ist gegenüber dem Stromverlauf in bekannten elektrischen Uhren einfacher und enthält daher weniger unerwünschte übergangs- widerstände.
Weitere Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes gehen aus dem im folgenden beschriebenen Ausfüh- rungs-Beispiel hervor, welches an Hand der Zeichnung erläutert wird. In der Figur ist der Reif einer Unruh mit 10 bezeichnet, während zwei Speichen, über welche der Unruhreif mit der in der Figur nicht dargestellten Nabe der Unruh verbunden ist, mit 11 und 12 bezeichnet sind. Die auf der Unruh befindliche Spule sowie die permanenten Magneten, in deren Feld die Spule eine Antriebskraft erfährt, sind in der Figur fortgelassen.
Auf einer kleinen kreisförmigen Scheibe 13, welche auf der Unruhwelle 14 angebracht ist, befindet sich ein Stein, der aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff gefertigt sein kann, beispielsweise aus einem Halbedelstein. Die eine Berührungsfläche dieses Steines 15 mit den Zähnen 16 eines Steigrades 17 ist mit einem Metallbelag 18 versehen. Das Steigrad, bei welchem mindestens die Zähne aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehen, läuft an einem kleinen Hilfsmagneten 19 vorbei, der einen zweiten permanenten Magnetfluss liefert. Die Wellenzapfen des Steigrades 17 sind an ihren Lagerstellen von der Uhrwerkplatte und von dem übrigen Teil des Uhrengehäuses isoliert.
Ein auf der Welle des Steigrades angebrachtes Ritzel 20 greift in ein Zahnrad 21 und dieses wiederum mittels eines auf seiner Welle angebrachten Ritzels 22 in ein weiteres Zahnrad 23 des Räderwerkes. Zwischen dem einen Pol 24 einer Batterie 25, welche die Antriebsenergie für die Unruh liefert, und der Stirnfläche des Wellenzapfens des Steigrades 17 verläuft ein im Uhrengehäuse isoliert verlegter Leiter 26, der an seinem rechten Ende mit einem kleinen an der Stirnfläche des Wellenzapfens des Steigrades 17 befindlichen Magneten 31 versehen ist.
Da die Steigradwelle aus Stahl besteht, legt sich dieser Magnet 31 an die Stirnfläche des Wellenzapfens der Steigradwelle an. Dieser kleine Magnet 31 gewährleistet eine gute elektrische Verbindung zwischen dem rechten Ende des Stromleiters 26 und dem Steigrad 17, so dass bei Berührung des Metallbelages 18 des Steines 15 mit den Zähnen 16 des Steigrades der notwendige kurzzeitige Kontaktschluss für die Unruhspule gewährleistet ist. Die Berührungsfläche des Magneten und/oder die Stirnfläche des Wellenzapfens der Steigradwelle kann noch mit einem Edelmetall überzogen werden, um den elektrischen übergangswiderstand gering zu halten.
Der andere Pol 28 der Batterie 25 ist über einen Kontaktbügel 29 an die durch eine Schraffierung angedeutete Uhrwerkplatte 30 angeschlossen. Der Arbeitsstrom für die auf der Unruh befindliche Spule verläuft also von dem Pol 24 der Batterie 25 über den Leiter 26, den Magneten 31 zum Steigrad 17 und bei Berührung des Metallbelages 18 mit den Zähnen 16 des Steigrades von diesem Metallbelag zu der einen Klemme der auf der Unruh befindlichen Spule.
Von dem anderen Pol 28 der Batterie verläuft der Arbeitsstrom über den Kontaktbügel 29 zu der Werkplatte und von dort über die an der Uhrwerkplatte befestigte Spiralfeder der Unruh zur anderen Klemme der auf der Unruh angebrachten Spule.
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Wenn die Unruh sich entgegengesetzt dem Uhrzeigerdrehsinn dreht, berührt der Metallbelag 18 des Steines 15 die Zähne 16 und schliesst dabei den oben erwähnten Stromkreis für den Arbeitsstrom der Un- ruhspule. Diese Schliessung kommt jedoch innerhalb jeder vollen Unruhschwingung nur für, eine einzige kurze Zeitspanne zustande.
Wenn die Unruh sich nämlich im Drehsinne des Uhrzeigers bewegt, so kommt keine Berührung zwischen dem Metallbelag 18 und der Flanke eines Zahnes 16 zustande, sondern das Steigrad 17 wird weitergedreht, ohne dass sich dabei der oben erwähnte Stromkreis für die Unruhspule kurzzeitig schliessen würde.
Für die beschriebene Wirkungsweise ist es grundsätzlich gleichgültig, ob das Steigrad 17 während der Berührung zwischen dem Metallbelag 18 und den Zähnen 16 um mehr als eine halbe Zahnteilung weitergeschaltet wird oder ob die Berührung zwischen dem Metallbelag 18 und einem Zahn 16 eine Fortbewegung des Steigrades um weniger als eine halbe Zahnteilung hervorruft.
Diese Ausführungsform lässt erkennen, dass durch die erfindungsgemässe Einrichtung der Betrieb einer elektrischen Uhr mit einer auf der Unruh angebrachten Spule möglich ist, ohne dass man eine aus elastischen Federn aufgebaute Kontaktvorrichtung nötig hat. Es werden somit auch alle Schwierigkeiten umgangen, die mit der Justierung und mit dem Ver- schleiss der bekannten Kontaktvorrichtungen verbunden waren.
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Switching device in an electric clock Electric clocks are known in which a coil attached to the balance wheel is briefly connected to a battery which is installed in the clock case and which supplies the drive energy for the balance wheel with each full balance oscillation. This connection is made with a contact device, which must be designed in such a way that it closes the line connection between the coil and the battery in one direction of movement of the balance, but does not form a contact closure in the other direction of movement of the balance.
There is also known a device with which the input wheel of a gear train is always advanced in the same direction on the part of a balance wheel, i.e. on the part of an organ that carries out reciprocating vibrations, without using a so-called rocker.
This latter device works in such a way that, by means of a stone sitting on the balance wheel, a steering wheel, namely the input wheel of the mentioned gear train, is advanced by more than half a tooth pitch in one direction of movement of the balance, whereupon the rest of the tooth pitch covered in the same sense is moved forward, while in the other direction of movement of the balance the stone turns the steering wheel back by less than half a tooth pitch, whereupon this steering wheel movement is immediately reversed.
The further movement of the steering wheel by the rest of the tooth pitch covered and the turning back of the steering wheel by the already covered part of the tooth pitch can be achieved either with a permanent auxiliary flow or by a spring springing into the gaps between the teeth of the climbing wheel.
Arrangements are also already known in which, with the aid of a stone attached to the balance wheel, a steering wheel is simultaneously advanced and the coil attached to the balance wheel is connected to the battery once for each full balance oscillation.
In these known devices, however, either the spring that jumps into the spaces between the teeth of the steering wheel, which at the same time determines the duration of the connection of the balance coil, was made relatively complex, or three different steering wheels were provided to enable the steering wheel advance, the proper connection of the balance coil and the to accomplish the rest of the movement of the climbing wheel by the spring. The object of the invention is superior to these two known devices by virtue of its simplicity.
It is also known that the balance coil can be connected to the battery by means of a stone, half of which consists of insulating material and half of a conductive body. In this latter known device, however, there is no suggestion of using such a stone except for connecting the balance coil. to use the battery at the same time to switch the climbing wheel.
With regard to the current flow within an electric watch of the type mentioned, it is known to transfer the current from the battery to the balance spring and then to the balance coil and then. first to lead to the climbing wheel via another spiral spring. This complicated current course is significantly simplified in the clock according to the invention, whereby at the same time the number of undesired transition resistances is reduced.
It is known from dynamo machine technology to establish the electrical connection between a rotating shaft and a stationary connection with the aid of a spring pressing against the end face of the shaft.
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Applying a similar measure to the electrical connection of the steering wheel shaft of a watch, as it might seem obvious at first glance, has serious disadvantages.
On the one hand, the spring force with which the spring acts on the steering wheel shaft journal must be made sufficiently large to ensure reliable contact even with gravity and centrifugal forces that can occur when the watch is moved and counteract the spring pressure ; On the other hand, however, the spring pressure should be kept as small as possible so that the opposite bearing of the shaft journal is not too heavily loaded and is therefore subject to undesirably high abrasion, which must be avoided especially with precision watch bearings. Furthermore, springs have the disadvantage that they can change their spring constant over time due to the aging of the material.
This problem of the electrical connection of the rotating Steigradwelle is solved by the invention in a novel and simple manner.
The invention accordingly relates to a switching device in an electric watch, in which a switching element sitting on the balance shaft on the one hand moves a pitch wheel while the balance is oscillating and on the other hand periodically establishes an electrical contact between the pitch wheel and the switching element, and is characterized in that the shaft of the climbing wheel consists of an electrically conductive, ferromagnetic material and a permanent magnet as a sliding, electrical contact is held on one pin of this climbing wheel shaft by magnetic attraction.
The inventive feature of the magnetic connection ensures that a contact pressure that is completely independent of the position and movement of the watch is generated. The magnetic force of attraction between the magnet and the stiff shaft journal can namely be made considerably greater than the possible heavy or centrifugal forces acting on the magnet, which seek to separate the magnet from the end face of the shaft. Since the attractive force between the magnet and the steering wheel shaft journal has no effect on the bearing of the other shaft journal, the stress on this bearing is completely independent of the magnitude of the magnetic force.
In addition, this proposed magnetic connection eliminates the disadvantages associated with a possible change in the spring constant due to material aging.
The mentioned current curve in the switching device according to the invention is simpler than the current curve in known electrical clocks and therefore contains fewer undesirable transition resistances.
Further details of the subject matter of the invention emerge from the embodiment example described below, which is explained with reference to the drawing. In the figure, the ring of a balance wheel is designated by 10, while two spokes, via which the balance wheel is connected to the hub of the balance wheel, not shown in the figure, are designated by 11 and 12. The coil on the balance wheel and the permanent magnets, in whose field the coil experiences a driving force, are omitted from the figure.
On a small circular disc 13, which is attached to the balance shaft 14, there is a stone which can be made of an electrically insulating material, for example a semi-precious stone. One contact surface of this stone 15 with the teeth 16 of a climbing wheel 17 is provided with a metal covering 18. The climbing wheel, in which at least the teeth are made of a ferromagnetic material, runs past a small auxiliary magnet 19, which supplies a second permanent magnetic flux. The shaft journals of the steering wheel 17 are isolated at their bearing points from the movement plate and from the rest of the watch case.
A pinion 20 mounted on the shaft of the climbing gear engages a gear 21 and this in turn engages a further gear 23 of the gear train by means of a pinion 22 mounted on its shaft. Between the one pole 24 of a battery 25, which supplies the drive energy for the balance wheel, and the end face of the shaft journal of the climbing wheel 17, a conductor 26, laid insulated in the watch case, runs at its right end with a small one on the end face of the shaft journal of the climbing wheel 17 located magnet 31 is provided.
Since the steering wheel shaft is made of steel, this magnet 31 rests against the end face of the shaft journal of the steering wheel shaft. This small magnet 31 ensures a good electrical connection between the right end of the conductor 26 and the climbing wheel 17, so that when the metal coating 18 of the stone 15 touches the teeth 16 of the climbing wheel, the necessary short-term contact closure for the balance coil is ensured. The contact surface of the magnet and / or the end surface of the shaft journal of the steering wheel shaft can also be coated with a noble metal in order to keep the electrical contact resistance low.
The other pole 28 of the battery 25 is connected via a contact bracket 29 to the clockwork plate 30 indicated by hatching. The working current for the coil located on the balance wheel therefore runs from the pole 24 of the battery 25 via the conductor 26, the magnet 31 to the climbing wheel 17 and, when the metal covering 18 touches the teeth 16 of the climbing wheel, from this metal covering to the one terminal of the on the coil located on the balance.
The working current runs from the other pole 28 of the battery via the contact bracket 29 to the movement plate and from there via the spiral spring of the balance wheel attached to the movement plate to the other terminal of the coil attached to the balance wheel.
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When the balance wheel rotates counterclockwise, the metal coating 18 of the stone 15 contacts the teeth 16 and thereby closes the above-mentioned circuit for the working current of the balance coil. However, this closure only comes about for a single short period of time within each full balance oscillation.
If the balance wheel moves clockwise, there is no contact between the metal coating 18 and the flank of a tooth 16, but the pitch wheel 17 continues to turn without the aforementioned circuit for the balance coil being briefly closed.
For the described mode of operation, it is basically irrelevant whether the climbing wheel 17 is advanced by more than half a tooth pitch during contact between the metal lining 18 and the teeth 16 or whether the contact between the metal lining 18 and a tooth 16 causes the climbing wheel to move less than half a tooth pitch.
This embodiment shows that the device according to the invention enables an electric clock to be operated with a coil attached to the balance wheel without the need for a contact device made up of elastic springs. All the difficulties associated with the adjustment and with the wear of the known contact devices are thus avoided.