DE2853786C2 - - Google Patents

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DE2853786C2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Weckzeiteinstellrad zum Schließen des Alarmkreises einer Weckuhr, das gegenüber dem Uhrwerk isoliert ist, mit einer teils leitenden, teils nicht leitenden Oberfläche, mit einer auf seiner einen Seite befindlichen Kontaktbahn, die über einen Schleifkontakt fortwährend mit dem Alarmkreis elektrisch leitend verbunden ist, und mit einem auf seiner anderen Seite befindlichen, mit der Kontaktbahn durch dasselbe hindurch leitend verbundenen Kontaktelement, über das eine vom Uhrwerk angetriebene Kontaktfeder zur eingestellten Zeit den Alarmkreis schließt.
Aus der US-PS 37 75 967 geht ein verhältnismäßig kleiner Alarmkreis einer Uhr mit einstellbarer, zeitabhängiger Signalübertragung hervor. Kontaktarme an einem Stundenrad und ein Einstellungszeiger kommen wahlweise mit leitenden Oberflächen an einer integrierten Schaltung in Eingriff, die so angeordnet ist, daß ein Signalgenerator bei verhältnismäßig vielen Zeitpunkten betätigt wird. Die integrierte Schaltung könnte Energie einer Stromquelle, z. B. einer Batterie, verbrauchen, selbst wenn der Signalgenerator nicht in Betrieb ist. Es ist daher erwünscht, für einen Alarmkreis kleiner Dimension zu sorgen, der keine Energie verbraucht, so lange der Signalgenerator nicht zu einer vorbestimmten Zeit betätigt worden ist.
Bei einem aus der US-PS 36 11 702 bekannten Weckzeitein­ stellrad zum Schließen des Alarmkreises einer Weckuhr gemäß der eingangs erwähnten Art besteht die Nabe und ein Teil des Einstellrades aus Metall und der äußere Radteil und der Zahnkranz aus Plastik. Ein erstes Kontakt­ element ist mit dem Stundenrad drehbar gelagert und ein zweites Kontaktelement ist in einem zweiteiligen, eine Metallnabe und eine elektrisch isolierende Kunst­ stoffscheibe aufweisenden Einstellrad vorgesehen, wobei die Kunststoffscheibe teilweise eine ringförmige Lippe der Nabe bedeckt. Das Stundenrad und das Einstellrad sind koaxial auf einem kanonenartigen Ritzelrohr derart gelagert, daß das erste Kontaktelement am Stundenrad über die Kunststoffscheibe gleiten kann, um gegebenenfalls das zweite Kontaktelement in einem vorbestimmten Zeitpunkt zu berühren. Ein derartiger Aufbau erfordert ein verhältnismäßig dickes Kontaktrad, das gegen eine winklige Verschiebung anfällig ist, wenn es mechanischen Erschütterungen oder Schwingungen ausgesetzt wird.
Bei einem anderen Weckzeiteinstellrad gemäß der eingangs erwähnten Art (US-PS 20 97 487) ist das Einstellrad aus einem Isoliermaterial mit leitenden Oberflächenteilen dort, wo die Kontaktanordnungen dies erfordern. Dies gilt auch für eine aus der CH-AS 10 908/65 bekannten derartigen Anordnung, bei der das Kontaktelement mit der Oberfläche des Einstellrades abschließt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Weckzeit­ einstellrad zum Schließen des Alarmkreises einer Weckuhr gemäß der eingangs erwähnten Art mit einem verhältnismäßig dünnen, leicht verstellbaren Weckzeiteinstellrad auszurüsten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Weckzeiteinstellrad vollständig aus Metall und die nicht leitende Oberfläche durch anodische Oxidierung oder Beschichtung mit Aluminiumoxid hergestellt ist.
Vorzugsweise besteht das Weckzeiteinstellrad aus Aluminium. Vorzugsweise ist die Kontaktbahn von einem in einer kreisförmigen Nut des Weckzeiteinstellrades angeordneten leitenden Ring gebildet, der mit der einen Oberfläche abschließt, wobei das mit dem leitenden Ring verbundene Kontaktelement mit der anderen Oberfläche abschließt. Letzteres ist vorzugsweise von einem radialen, leitenden Streifen gebildet, der eine vorbestimmte Breite aufweist, die proportional zur Dauer des hörbaren Signales ist.
Das Einstellritzel für das Weckzeiteinstellrad kann in einer Bohrung einen durch die Unterseite des Ziffern­ blattes vorgespannten Zylinder aus elastischem Material aufnehmen, der eine Drehung des Weckzeiteinstellrades verhindert.
Das erfindungsgemäße Weckzeiteinstellrad ist verhältnismäßig dünn und leichter verstellbar als ein aus einem Isoliermaterial hergestelltes Weckzeiteinstellrad gleicher Stärke.
Das erfindungsgemäße Weckzeiteinstellrad wird nunmehr anhand der Zeichnungen erläutert. In letzteren sind:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Weckuhr;
Fig. 2 eine Grundrißansicht einer Armbanduhr mit einem Alarmkreis, wobei das Ziffernblatt und die Uhrzeiger zwecks Darstellung des Alarmkreises entfernt sind;
Fig. 3 die Ansicht eines Querschnittes der Armbanduhr gemäß Fig. 2 entlang der Linie II-II, wobei Ziffernblatt und Uhrzeiger vorhanden sind;
Fig. 4 und 5 eine Ober- bzw. Unteransicht des Weckzeiteinstellrades; und
Fig. 6 ein schematisches Diagramm, das die verschiedenen Kräfte zeigt, die auf das Weckzeiteinstellrad einwirken, wenn die Armbanduhr gemäß Fig. 2 einer äußeren Kraft oder Schwingung unterworfen ist.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Weckuhr 10 mit einem Alarmschalter 12, der zur Betätigung eines Alarmkreises mit einer herkömmlich aufgebauten elektronischen Treiberschaltung 14 und einem Signal­ generator 16 ausgerüstet ist, um ein hörbares Alarmsignal zu einem vorbestimmten Zeitpunkt zu erzeugen. Der Alarmschalter 12 ist in Form eines Weckzeiteinstellrades 18 ausgebildet, dessen gesamte Oberfläche mit einem elektrisch isolierten Material bis auf eine fortlaufend leitende Fläche 20, die im wesentlichen koplanar zur Oberfläche einer Seite 22 des Weckzeiteinstellrades 18 liegt, und eines verhältnismäßig schmalen, sich radial erstreckenden leitenden Kontaktelementes 24 beschichtet ist, das im wesentlichen koplanar zur Oberfläche der anderen Seite 26 des Weckzeiteinstellrades 18 angeordnet ist.
Eine leitende Verbindung 28 besteht zwischen der leitenden Fläche 20 auf der Seite 22 und der leitenden Fläche 24 auf der anderen Seite 26 des Weckzeiteinstellrades. Die leitende Fläche 20 der Seite 22 des Weckzeiteinstellrades 18 ist elektrisch über eine leitende Verbindung 30 mit einem von Hand schließbaren Schalter 34 verbunden, der wiederum mit einer ersten Eingangsklemme 32 der elektronischen Treiberschaltung 14 verbunden ist. Eine Ausgangsklemme 35 der elektronischen Treiberschaltung 14 ist elektrisch mit dem Signalgenerator 16 verbunden, der in Abhängigkeit von einem elektrischen Eingangssignal betätigbar ist.
Die elektrische Energiequelle, wie z. B. die Batterie 36, liefert Eingangssignale an die elektronische Treiberschaltung 14 und ist in Reihe zwischen einer zweiten Eingangsklemme 38 der elektronischen Treiberschaltung 14 und einem leitenden Stundenrad 40 der Armbanduhr geschaltet. Das Weckzeiteinstellrad 18 und das Stundenrad 40 sind koaxial auf einer Antriebswelle 41 gelagert, die sich von einem Uhrwerk 46 der Armbanduhr derart erstreckt, daß das Stundenrad 40 schräg unabhängig von dem Weckzeiteinstellrad 18 bewegbar ist. Die Nabe 43 des Weckzeiteinstellrades 18 von der Antriebswelle 41 elektrisch isoliert. Die Nabe 43 kann z. B. mit einem elektrisch isolierenden Material beschichtet sein. Die Batterie 36 liefert ein Eingangssignal an die elektronische Treiberschaltung 14, wenn ein Strompfad zwischen der Batterie 36 und der ersten Eingangs­ klemme 32 der elektronischen Treiberschaltung 14 über das Weckzeiteinstellrad 18 und das Stundenrad 40 geschlossen wird.
Ein Schaltschleifkontakt 42 ist an der Oberseite 44 des Stundenrades 40 befestigt, und schleift auf der Seite 26 des Weckzeiteinstellrades 18. Das Stundenrad 40 wird durch das Uhrwerk 46 gedreht, während Weckzeiteinstellrad 18 bewegungslos bleibt. Der Schleifkontakt 42 wird quer über die isolierten Oberflächenbereiche der Seite 26 des Weckzeiteinstellrades 18 bewegt, bis er zu einem vorbestimmten Zeitpunkt auf die leitende Oberfläche des Kontaktelementes 24 an der Seite 26 des Weckzeiteinstellrades 18 bewegt wird. Ein Strompfad zwischen der Batterie 36 und der ersten Eingangsklemme 32 der elektronischen Treiberschaltung 14, der die leitenden Flächen 20 und 24 einschließt, wird geschlossen und der Signalgenerator 16 erzeugt ein hörbares Alarmsignal.
Ein Weckzeiteinstellritzel 45 wird mit dem Weckzeiteinstellrad 18 in Eingriff gebracht und von einem elastischen Element 47 unter Erzeugung einer Bremswirkung beaufschlagt, um jede unerwünschte Drehbewegung des Weckzeiteinstellrades 18 bei mechanischer Erschütterung oder Schwingung zu vermeiden. Das elastische Element 47 kann ein zylindrisches Element aus Neopren sein, das zwischen dem Ziffernblatt 56 und einer Bohrung in dem Weckzeiteinstellritzel 45 angeordnet sein kann, um für eine ausreichende Beaufschlagungskraft zu sorgen und um das Weckzeiteinstellritzel 45 und das Weckzeiteinstellrad 18 im wesentlichen ohne winklige Verschiebung bei mechanischer Erschütterung in Stellung zu halten.
Die Fig. 2 und 3 zeigen einen Grundriß bzw. die Ansicht eines Querschnitts der Armbanduhr mit dem Alarmkreis 14, 16 und dem Alarmschalter 12. Das Uhrwerk 46 ist in einem leitenden Gehäuse 40 angeordnet, das wiederum in einem Uhrengehäuse 50 eingebaut ist. Das leitende Gehäuse 48 des Uhrwerks 46 ist von dem Uhrengehäuse 50 elektrisch isoliert. Das Uhrwerk 46 ist herkömmlich aufgebaut und dreht z. B. das Stundenrad 40 über einen Winkel von 360° im Laufe einer Stunde. Uhrzeiger 52, 54 sind über dem Ziffernblatt 56 angeordnet und mit entsprechenden Naben 58 bzw. 60 des Stunden- bzw. des Weckzeiteinstellrades 40 bzw. 18 verbunden, die durch eine Bohrung 66 in dem Ziffernblatt vorragen. Die Uhrzeiger 52, 53 zeigen durch ihre Relativstellung zueinander und durch nicht dargestellte Teilstriche auf dem Ziffernblatt 56 die Zeit an. Der Zeiger 52 zeigt z. B. die Stunden an und ist mit der Nabe 58 des Stundenrades 40 verbunden, die auf der Antriebswelle 41 für die Minutenanzeige gelagert ist. Der Zeiger 53 zeigt die Minuten an und ist mit der Antriebswelle 41 und dem nicht dargestellten Minutenrad in herkömmlicher Art verbunden. Das Stundenrad 40 ist aus einem leitenden Material hergestellt und auf der Antriebswelle 41 montiert, so daß es in elektrischen Kontakt mit dem leitenden Gehäuse 48 des Uhrwerks 46 steht. Der Schleifkontakt 42 des Alarmschalters ist elektrisch mit dem Stundenrad 40 verbunden und vorgespannt oder gebogen, um auf der Seite 26 des Weckzeiteinstellrades 18 geeignet zu schleifen und um mit der leitenden Fläche 24 in der oben beschriebenen Weise in Berührung zu gelangen. Der Schleifkontakt 42 kann ein unabhängiger, elastischer am Stundenrad 40 gelagerter Arm sein.
Weckzeiteinstellrad 18 ist koaxial auf der Nabe 58 des Stundenrades 40 montiert, so daß ein freies Ende des Schleifkontaktes 42 reibmäßig mit der Seite 26 des Weckzeiteinstellrades 18 in Eingriff steht. Um die Herstellung und die Montage zu vereinfachen, ist die Nabe 60 des Weckzeiteinstellrades 18 benachbart zur Nabe 58 des Stundenrades 40 angeordnet, jedoch sind das Weckzeiteinstellrad 18 und das Stundenrad 40 voneinander unabhängig drehbar gelagert. Das Weckzeiteinstellrad 18 ist elektrisch von dem Stundenrad 40 und dem Uhrwerk 46 isoliert, außer wenn der Schleifkontakt 42 durch das Uhrwerk 46 mit dem verhältnismäßig kleinen Kontaktelement 24 an der Seite 26 des Weckzeiteinstellrades 18 durch Drehung in Kontakt kommt. Zur elektrischen Isolierung des Weckzeiteinstellrades 18 vom Stundenrad 40 werden alle Oberflächenbereiche des aus Aluminium bestehenden Weckzeiteinstellrades 18, eingeschlossen die Innenfläche der Nabe 60 des Weckzeiteinstellrades, anodisch oxidiert oder mit einem Schutzfilm eines Isoliermaterials, wie z. B. Aluminiumoxid, beschichtet.
Aus den Fig. 4 und 5 geht eine Ober- bzw. eine Unteransicht des Weckzeiteinstellrades 18 hervor. Die Seite 22 des eloxierten, aus Aluminium bestehenden Weckzeiteinstellrades 18 weist eine ringförmige Nut 21 und ein Durchgangsloch 23 in der Nut 21 auf. Ein dünner, leitender Ring 25 ist in das Durchgangsloch 23 und die Nut 21 eingepreßt, um für eine fortlaufende leitende Oberfläche 20 im wesentlichen koplanar zur Seite 22 des Weckzeiteinstellrades 18 zu sorgen. Ein Teil des leitenden Ringes 25 ist durch das Durchgangsloch 23 gepreßt, um das Kontaktelement 24 im wesentlichen koplanar mit der Seite 26 des Weckzeiteinstellrades 18 auszubilden. Die Breite W des Kontaktelements 24 wird durch die gewünschte Dauer des Alarmsignals bestimmt.
Aus den Fig. 2 und 3 geht eine leitende Folie 68 hervor, die an der Unterseite 70 des Ziffernblattes 56 befestigt ist. Die Folie 68 weist einen ringförmigen, elastischen Kontakt 72 oder eine Sicke auf, die eine geeignete elektrische Verbindung mit dem Weckzeiteinstellrad 18 bildet, wenn der Kontakt 72 gegen den leitenden Ring 25 auf der Seite 22 des Weckzeiteinstellrades 18 bei der Montage gepreßt wird.
Der von Hand schließbare Schalter 34 kann elektrisch in Reihe zwischen die Folie 68 und die erste Eingangsklemme 32 der elektromagnetischen Treiberschaltung zwecks Abschaltung des Alarmkreises 14, 16 von der Batterie 36 geschaltet sein. Bei dem Schalter 34 kann es sich um einen Druckschalter handeln, der einen Stift 76 und einen an diesem befestigten Druckknopf 74 aufweist. Eine kleine, scheibenartige Batterie 36, wie sie für gewöhnlich in Hörgeräten und elektronischen Armbanduhren Anwendung findet, ist elektrisch in Reihe zwischen die zweite Eingangsklemme 38 der elektronischen Treiberschaltung und das Stundenrad 40 über das leitende Gehäuse 46 des Uhrwerkes 48 geschaltet. Eine zweite Ausgangsklemme 33 der elektronischen Treiberschaltung 14 ist elektrisch mit dem Uhrengehäuse 50 verbunden. Der Signalgenerator 16 kann einen piezoelektrischen Kristallwandler oder einen elektroakustischen Wandler aufweisen, der mit einer am Uhrengehäuse 50 befestigten Menbran gekoppelt ist.
Das Weckzeiteinstellritzel 45 kann mit einer herkömmlichen Betätigungs­ einrichtung 77 für drei Stellungen gekoppelt sein, die einen Knopf 78 aufweist, der sich vom Uhrengehäuse 50 aus erstreckt und für gewöhnlich zur wahlweisen Einstellung der Zeit, des Datums oder zur Bewegung in eine neutrale Aufziehstellung benutzt wird. Die Betätigungseinrichtung 77 weist einen Stift 79, der von dem Gehäuse 50 elektrisch isoliert ist, sowie eine komplexe Zahnrad- oder Ritzelanordnung auf, die wahlweise in eine der drei Stellungen bewegbar ist, nämlich in die Zeit­ einstell-Position, die Alarmeinstell-Position und in die neutrale Position. Im Betriebszustand wird die Zeiteinstell- Position erreicht, indem der Benutzer den Knopf 78 eindrückt oder herauszieht, bis ein Zahnrad 80 der Betätigungseinrichtung 77 mit dem Stundenrad 40 in Eingriff kommt. Der Stift 79 und das Stundenrad 40 werden in Drehung versetzt, wenn der Knopf 78 gedreht wird. Wenn sich folglich die Betätigungseinrichtung 77 in der Zeiteinstell-Position befindet, können die Stunden- und Minutenzeiger 52 bzw. 53 in eine gewünschte Stellung gedreht werden.
Die Alarmeinstell-Position wird erzielt, wenn der Knopf 78 eingedrückt oder herausgezogen wird, bis das Zahnrad 80 der Betätigungseinrichtung 77 mit dem Weckzeiteinstellritzel 45 kämmt. Der Knopf 78 wird dann gedreht, um eine Drehung des Weckzeiteinstellritzels 45, des Weckzeiteinstellrades 18 und eines Weckzeitanzeigers 54 zu bewirken, der an der Nabe 60 des Weckzeiteinstell­ rades 18 befestigt ist. Der Weckzeitanzeige 54 kann sich z. B. radial von der Nabe 60 im wesentlichen über das Kontakt­ element 24 an der Seite 26 des Weckzeiteinstellrades 18 erstrecken. Der Stundenzeiger 52 kann sich radial von der Nabe 58 im wesentlichen über den Schleifkontakt 42 an dem Stundenrad 40 erstrecken. Ein Benutzer ist folglich bei Betrachtung der Stellung des Weckzeitenanzeigers 54 auf dem Ziffernblatt 56 in der Lage, den Zeitpunkt einzustellen, an dem der Schleifkontakt 42 am Stundenrad 40 mit der leitenden Oberfläche des Kontaktelements 24 an der Seite 26 des Weckzeiteinstellrades 18 elektrisch in Kontakt kommen würde.
Der Knopf 78 kann eingedrückt oder herausgezogen werden, bis die Betätigungseinrichtung 77 in der neutralen Position und das Zahnrad 80 weder mit dem Stundenrad 40 noch mit dem Weckzeiteinstellrad 18 in Eingriff ist.
In Fig. 6 sind schematisch verschiedene Kräfte dargestellt, die auf das Weckzeiteinstellrad 18 und das Weckzeiteinstellritzel 45 einwirken, und zwar die Brems­ kraft F b , die an dem Weckzeiteinstellritzel 45 über das elastische Element 47 angreift, sowie die Reibungskraft F s , die durch die Reibberührung zwischen dem Weckzeiteinstellrad 18 und dem Weckzeiteinstellritzel 45 hervorgerufen wird. Wenn der Alarmkreis 10 und das Uhrwerk 46 einer äußeren Kraft oder Schwingung F e unterworfen werden, die das Uhrwerk 46 zu drehen versucht, werden auf das Weckzeiteinstellrad 18 und das Weckzeiteinstellritzel 45 Drehmomente ausgeübt, die eine winklige Verschiebung des Weckzeiteinstellrades 18 aus einer bevorzugten Stellung bewirken können. Es kann dann folglich ein unerwünschter Alarm zu einem ungewünschten Zeitpunkt auftreten. Die Winkelverschiebung des Weckzeiteinstellrades 18 kann minimalisiert werden, falls die Winkelbeschleunigung des Weckzeiteinstellrades 18 minimalisiert wird. Es hat sich herausgestellt, daß beim Kämmen des Weckzeiteinstellrades 18 mit dem Weckzeiteinstellritzel 45 die Winkelbeschleunigung 1 des Weckzeiteinstellrades in bezug auf das Uhrwerk 46 sich ergibt zu:
wobei die von der äußeren Kraft verursachte Winkelbe­ schleunigung des Uhrwerkes 46, ₁ das Trägheitsmoment des Weckzeiteinstellrades 18 und ₂ das Trägheitsmoment des Weckzeiteinstellritzels 45 sind. T 1 ist das Reibmoment, das von den Reibungskräften hervorgerufen wird, die auf das Weckzeiteinstellrad 18 einwirken.
T 2 ist das Reibungsdrehmoment, das von den Bremskräften herrührt, die auf das Weckzeiteinstellritzel 45 über das elastische Element 47 einwirken. R 1 ist der Radius des Weckzeiteinstellrades 18 und R 2 der Radius des Weckzeiteinstellritzels 45. Die Winkelverschiebung und die Winkelbeschleunigung 1 des Weckzeiteinstellrades 18 können folglich umgekehrt proportional zu dem Verhältnis R₁/R₂)² verringert werden. D. h. durch den kämmenden Eingriff eines Weckzeiteinstellritzels 45 verhältnis­ mäßig kleinen Durchmessers mit einem Weckzeiteinstellrad 18 verhältnismäßig großen Durchmessers wird der mechanische Vorteil erreicht, daß die Winkelverschiebung des Weckzeiteinstellrades 18 minimalisierbar ist, wenn der Alarmkreis und das Uhrwerk 46 durch die äußere Kraft betätigt werden. Außerdem wird die Bremskraft , die auf das Weckzeiteinstellrad 18 einwirkt, durch Anordnung des Weckzeiteinstellritzels 45 in Reibeingriff mit dem Ziffernblatt 56 über das elastische Element 47 erhöht.

Claims (5)

1. Weckzeiteinstellrad zum Schließen des Alarmkreises einer Weckuhr, das gegenüber dem Uhrwerk isoliert ist, mit einer teils leitenden, teils nicht leitenden Oberfläche, mit einer auf seiner einen Seite befindlichen Kontaktbahn, die über einen Schleifkontakt fort­ während mit dem Alarmkreis elektrisch leitend verbunden ist, und mit einem auf seiner anderen Seite befindlichen, mit der Kontaktbahn durch dasselbe hindurch leitend verbundenen Kontaktelement, über das eine vom Uhrwerk angetriebene Kontaktfeder zur eingestellten Zeit den Alarmkreis schließt, dadurch gekennzeichnet, daß das Weckzeiteinstellrad (18) vollständig aus Metall und die nicht leitende Oberfläche durch anodische Oxidierung oder Beschichtung mit Aluminiumoxid hergestellt ist.
2. Weckzeiteinstellrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Weckzeiteinstellrad (18) aus Aluminium besteht.
3. Weckzeiteinstellrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbahn von einem in einer kreisförmigen Nut des Weckzeiteinstellrades (18) angeordneten leitenden Ring gebildet ist, der mit der einen Oberfläche (22) abschließt, und daß das mit dem leitenden Ring verbundene Kontaktelement (24) mit der anderen Oberfläche abschließt.
4. Weckzeiteinstellrad nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement (24) von einem radialen, leitenden Streifen gebildet ist, der eine vorbestimmte Breite (W) aufweist, die proportional zur Dauer des hörbaren Signals ist.
5. Weckzeiteinstellrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einstellritzel (45) für das Weckzeiteinstellrad (18) in einer Bohrung einen durch die Unterseite des Ziffernblattes (56) vorgespannten Zylinder aus elastischem Material aufnimmt, der eine Drehung des Weckzeiteinstellrades verhindert.
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