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Schaltuhr mit einem über ein I?i chtgesperre angetriebenen,
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einstellbarem 7e1 tschaltorgan.
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Die Erfindung betrifft eine Schaltuhr mit einem über ein Richtgesperre
angetriebenen, einstellbaren, scheiben-oder ringförmigen Zeitschaltorgan, wobei
das Richtgesperre zwischen dem Zeitantrieb und dem Zeitschaltorgan angeordnet ist
und aus zwei Kunststoffteilen besteht, nämlich aus einem mit einer aus Sperrzähnen
bestehenden Innenverzahnung versehenen ersten Getriebeteil und einem mit einem zweiten
Getriebeteil drehfest verbundenen Klinkenkörper mit mehreren Sperrklinken, die jeweils
an einem langarmigen, von einer Nabe ausgehenden, sich teils radial, teils konzentrisch
bogenförmig und/oder tangential erstreckenden, in radialer Richtung federelastischen
Auslegern angeordnet sind und mit der Innenverzahnung in Eingriff stehen.
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Bei Schaltuhren ist es bekannt, das Zeitschaltorgan, das aus einer
mit Schaltreitern bestückten Schaltscheibe oder einem ebenfalls mit Schaltreitern
bestückten Schaltring
oder aus einem oder mehreren Schaltnocken
bestehen kann, und dem Zeitantrieb ein Richtgesperr anzuordnen, damit die Möglichkeit
besteht, das Schaltorgan manuell in Antriebsrichtung auf die richtige Tageszeit
einstellen zu kölinen.
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Bei einer bekannten Schaltuhr (DE-PS 19 22 435) ist zwischen einer
Schaltscheibe und dem Zeitantrieb eine Kupplung angeordnet, die aus einem auf einer
Antriebswelle fest angebrachten Klinkenzahnrad besteht, an dessen Umfang federnde,
an einem Klinkenträger befindliche Klinken angreifen.
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Dabei besteht der Klinkenträger mit seinen Klinken und das Klinkenzahnrad
aus Kunststoff. Der Klinkenträger ist parallel zum Klinkenzahnrad angeordnet und
mit einem lose auf der Antriebswelle sitzenden Antriebszahnrad fest verbundeii.
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Die Klinken gehen von radial über den Umfang des Klinkenzahnrads vorstehenden
Ansätzen des Klinkenträgers aus. Der Klinkenträger ist mit 1200 gegeneinander versetzten
Klinken versehen, von denen jede bis nahe an den Ausgangspunkt der nächsten heranreicht
und an den Enden mit mehreren, den Zähnen des Klinkenzahllrads entsprechenden Zähnen
versehen ist. Sowohl die Klinkenzähne als auch die Zähne des Klinkenzahnrades sind
dabei sägezahnförmig ausgebildet, so daß eine Drehung des einen Kupplungsteiles
relativ zum anderen
Kupplungsteil nur in einer sogenannten Freilaufrichtung,
die mit der Antriebsdrehrichtuiig identisch ist, möglich ist.
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Es ist auch bereits ein Einstellring für Schaltuhren bekannt, der
mit einer von einem Uhrwerk angetriebenen Trommel in beliebiger Winkelstellung mittels
einer federnden Nocke gekoppelt werden kann tmd der an seinem' Außenumfang einen
Finger zur Betätigung eines Schaltnockens trägt.
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Dabei sind Finger und Nocke mit dem übrigen Teil des Einstellringes
aus einem Stück geformt und der Verbindungsteil als dünne federnde Zunge augebildet,
die sich längs des Innenmantels des Ringes erstreckt (DE-GM 1 936 083).
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Bei dieser Schaltuhr ist zwar ein Verdrehen des Einstellringes gegenüber
der mit einer Außenverzahnung versehenen Trommel in beiden Drehrichtungen möglich.
Eine sichere M-itnahm des Einstellringes durch die Trommel in Antriebsrichtung wird
jedoch nur dadurch gewährleistet, daß der mit der Mitnehmarnocke verbundene Schaltfinger
eine schräge Fläche aufweist, durch welche die Mitnehmernocke beim Vorbeilaufen
an dem zu betätigenden elektrischen Schaltmechanismus radial in die Verzahnung der
Trommel gedrückt wird.
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Durch diese Bedingung ist es jedoch nicht möglich, den Schaltfinger
an jeder beliebigen Stelle des Einstellringes
anzuordnen bzw. ihn
wahlweise auf dem Einstellring zu versetzen. Ebensowenig ist es möglich, den Einstellring
mit mehreren Schaltreitern zu ve'rsehen, die den zugehörigen Schaltmechanismus in
beliebig wählbaren Zeitabständen betätigen.
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Zweiteilige Kunststoff-Richtgesperre mit einem innenverzahnten Ring
und einem Klinkenkörper, dessen Klinken in die Sperrverzahnung des Ringes eingreifen,
sind an sich in vielen Variationen bekannt (DE-AS 22 01 928, DE-AS 1 932 155, US-PS
2 444 570). Außerdem gibt es bereits Richtgesperre, bei denen die Sperrklinken von
außen in ein Sperrad eingreifen (DE-AS 1 255> 767, DE-GM 1 922 475, GB-PS 1 321
256).
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Alle die bekannten Richtgesperre sind jedoch als reine Uberhol- bzw.
Freilaufkupplungen ausgelegt, die nur eine Freilaufrichtung haben und eine relative
Verdrehung der beiden miteinander in Eingriff stehenden Teile in Gegenrichtung nicht
zulassen.
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Bei Schaltuhren jedoch kommt es häufig vor, daß das Zeitschaltorgan
beim Versuch, dieses auf die genaue Tageszeit einzustellen, über den gewünschten
Zeitpunkt hinaus verdreht wird und das dann noch ein- oder gar mehrmals um eine
volle Umdrehung weitergedreht werden muß, bis endlich die
richtige
Zeit eingestellt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil durch ein
Richtgesperre zu beseitigen, welches ein Verstellen des Zeitschaltorganes nicht
nur in Vorwärts-, d. h.
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in Antriebsdrehrichtung gestattet, sondern das auch, allerdings unter
einem spürbar größeren Kraftaufwand,eine Verstellung in entgegengesetzter Drehrichtung
erlaubt.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Ausleger
jeweils mit zwei verschiedeii weit von der jeweiligen Sperrklinkenspitze entfernten,
durch radiale Querschnittsverdünnungen gebildeten, elastischen Biegeabsehnitten
ersehen sind.
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Dadurch wird erreicht, daß die radial nach innen wirkende Kraftkomponente,
welche die Sperrklinke bei der Verdrehung des Zeitschaltorgans in Freilaufrichtung
nach innen auslenkt, in einem größeren Hebelarm wirkt und dadurch ein wecehtlich
kleiiieres Bremsmoment erzeugt als die Auslenkkraft, die bei der Verdrehung des
Zeitschaltorgans entgegen der Antriebs- bzw. Freilaufrichtung an einem wesentlich
kürzeren Hebelarm wirksam ist und deshalb eine wesentlich größere Brems- bzw. Sperrwirkung
hervorruft. Auf diese
Weise ist es möglich, das Richtgesperre so
auszulegen, daß in Freilaufrichtung der Verdrehung des Zeitschaltorgans nur ein
leicht überwindbares Drehmoment entgegengesetzt wird, während in der entgegengesetzten
Richtung für die sichere Durchführung der beabsichtigten Schaltvorgänge ein ausreichend
großes Sperrmoment bzw. eine ausreichend sichere Mitnahme gewährleistet ist, die
jedoch manuell überwunden werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, am Richtgesperr
selbst eine Beschädigung zu verursachen.
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Der Effektl für die beiden Verstellrichtungen unterschiedlich große
Sperr- bzw. Bremsinomente zu erzielen, kann auf einfache Weise noch dadurch verstärkt
werden, daß der weiter von der Sperrklinkenspitze entfernte Biegeabschnitt für eine
im wesentlichen radiale Auslenkung der Sperrklinke und der näher an der Sperrklinke
liegende Biegeabschnitt für eine Auslenkung der Sperrklinke in Umfangsrichtung ausgelegt
sind.
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Ebenso ist es von Vorteil, wenn der weiter von der Sperrklinkenspitze
entfernte Biegeabschnitt auf einem größeren Radius liegt als der näher bei der Sperrklinkenspitze
liegende Biegeabschnitt, weil auch dadurch der Unterschied
zwischen
den Biegemomellten, die an den beiden Biegeabschnitten auftreten, zwangsläufig vergrößert
wird.
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Eine weitere Verbesserung dieses Effektes kann auch dadurch erreicht
werden, daß die Querschnittsverdiinnullgen durch runde, auf verschiedenen Seiten
des jeweiligen Auslegers angeordnete Ausnehmtulgell gebildet sind, wobei es zweckmäßig
ist, wenn die weiter von der Sperrklinkesptze entfernte Ausnehmung auf der radialen
Innenseite des Auslegers liegt und die näher an der Sperrklinkenspitze liegende
Ausnehmung auf dessen Außenseite. Dadurch ergibt sich der zusätzliche Vorteil einer
Verringerung der Bruchgefahr an den Biegeabschnitten.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Ansprüche 5, 6 und 7.
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Anhand der Zeichnung wird im folgenden die Erfindung näher erläutert.
Es zeigt: Fig. 1 ein Richtgesperre in Seitenansicht, Fig. 2 das Richtgesperre der
Fig. 1 in einem Schnitt entlang der Schnittlinie II-II, Fig. 3 die halbe Seitenansicht
einer anderen Ausführungsform des Richtgesperres,
Fig. 4 eine weitere
Ausführungsform des Richtgesperres in Seitenansicht.
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Bei allen drei Ausführungsformen des Richtgesperres besteht der eine
Gesperrteil aus einem mit einer Nabe 1 versehenen Zahnrad 2, das eine stirnseitige
Ausnehmung 3 mit einer Innenverzahnung 4 besitzt. Die Zähne 5 der Innenverzahnung
4 haben eine radial-syffietrische Dreiecksform, wobei ihre Flanken jeweils einen
Winkel von 900 bilden, wobei die durch eine Zahnspitze verlaufende Radiallinie jeweils
die Winkelhalbierende des Zahnflankenwinkels darstellt.
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Der zweite @@@@ des htgespetrres besteht jeweils aus einem einstückig
geformten Klinkenkörper 6 bzw. 6' bzw. 7, der jeweils mittels einer Hohlnabe 8 in
einer zylindrischen Bohrung 9 der Nabe 1 des Zahnrades 2 drehbar gelagert und zentriert
ist.Dabei besitzt die Hohlnabe 8 jeweils eine Radialschulter 9, die an einer Ringfläche
10 einer dieser angepassten zylindrischen Ausnehmung des Zahnrades 2 anliegt. Um
drehfest auf einem Zahnritzel befestigt werden zu können, ist der Klinkenkörper
auf der der Nabe 1 des Zahnrades 2 gegenüberliegenden Stirnseite mit einer innen
verzahnten Ausnehmung 10 versehen, die von einem im durch messer erweiterten Nabenring
11 umgeben ist. Bei den Ausführungsbeispielen
der Fig. 1, 2 und
3 sind am Umfang des Nabenringes 11 jeweils drei um 120 zueinander versetzt angeordnete
Ausleger 12 angeformt, die jeweils aus einem radialen Arm 13, einen kreisbogenförmig
verlaufenden Abschnitt 14 und einem tangential verlaufenden Abschnitt 15 bestehen,
an welch letzteren sich eine Sperrklinke 16 bzw.
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16' bzw. 17 anschließt. Jeweils an der Verbindungsstelle zwischen
dem radialen Arm 13 und dem kreisbogenförmig werlaufenden Abschnitt 14 der Ausleger
12 besteht eine Querschnittsverdünnung, die durch eine llalbkreisförmige Ausnehmung
18 gebildet- ist. Durch diese Querschnittsverdünnung entsteht ein federelastischer
Biegeabschnitt 19, der es den Abschnitten 14 und 15 des Auslegers 12 gestattet,
eine radial nach innen gerichtete Sciiwenkbewegung auszuführen, wenn bei einer Drehung
des Zahnrades 2 in Uhrzeigergegenrichtung relativ zum Klinkenkörper 6 bzw. 6' die
Sperrklinke 16 bZli. 16' bzw. 17 über die Zahnspitzen der Innenverzahnung 4 gleitet.
In analoger Weise ist auch zwischen dem tangential verlaufenden Abschnitt 15 des
Auslevon einer gers 12 und der Sperrklinke 16 bzw. 16' bzw. 17 durch eine) rundenAusnehmung
20 gebildetflQuerschnittsverdünnung ein zweiter federelastischer Hiegeabschnitt
21 gebildet, der eine Auslenkungder Sperrklinke 16 bzw. 16' bzw. 17 in Umfangsrichtung
gestattet.
Wie ohne weiteres aus den Fig. 1 und 3 erkennbar ist, sind die Biegeabscbnitte 19
und 21 verschieden weit von der mit der Innenverzahnung 4 in Eingriff stehenden
Sperrklinkenspitze 22 entfernt, so daß sich an den beiden Biegeabschnitten 19 und
21 unterschiedliche Biegemomente ergeben, die zusätzlich noch von der Drehrichtung
des Zahnrades 2 abhängen, wenn dieses relativ zum Klinkenkörper 6 bzw. 6' gedreht
wird. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1, bei dem die Sperrklinke 16 radial verläuft
und eine radiale symetrisch ausgebildete dreieckige Spitze 22 aufweist, die mit
der Innenverzahnung 4 in Eingriff steht, entsteht bei der Drehung des Zahnrades
2 in Gegenuhrzeigerdrehriclttung, die zugleich Freilaufrichtung ist, die aus einer
tangentialen und einer radiaiei Kraf tkomponeu teii resultierende Ersatzkraft P1,
deren Kraftlinie p1 von einem angenommenen Geienkl>Wikt G1 im Biegeabscllnitt
19 einen vieltacji größeren Abstand a1 hat als der angenommene Gelenkpunkt G2 im
Biegeabschnitt 21, dessen Abstand mit a2 bezeichnet ist.
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Daraus ergibt sich, daß bei der Drehung des Zahnrades 2 in Freilaufrichtung
die Biegebeanspruchung des Biegeabschnittes 19 wesentlich größer ist als die des
Biegeabschnittes 21, so daß dabei im wesentlichen nur eine radiale Auslenkung der
Sperrklinke 16 erfolgt.
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Bei der Drehung des Zahnrades 2 in Ulrzeigerrichtung -also
entgegen
der Freilaufrichtung - entsteht hingegen die aus einer tangentialen und einer radialen
Kraftkoinpodienten resultierende Ersatzkraft P2, deren Kraftlinie p2 von dem Gelenkpunkt
G1 einen kleineren Abstand a3 aufweist als der Gelenkpunkt G dessen Abstand von
der Kraftlinie P2 mit a4 angegeben ist. Darau t erkemlbar, daß bei der Drehung des
Zahnrades 2 inGegenahrzeigerdrehrichtung -also quasi iiiSperrichtung - der Hiegeabschnitt
21 stärker beansprucht wird als der Begeabschnitt 19. Da dieser 22 Biegeabschnitt
21 aber von der Sperrkliilkenspitze 22 einen wesentlich kleineren Abstand hat als
der Biegeabsehnitt 19, d. h. weil der Abstand al wesentlich größer ist als der Ahstand
a4 wird zur Auslenkung der Sperrklinke 16 in Umfangsrichtung unter Beanspruchung
des Gelenkabschnittes 21 ein wesentlich höheres Drehmornent am Zahnrad 2 benötigt
als die drei der Drehung des Zahnrades 2 in Freilaufrichtung erforderlich ist.
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Dieser DreEImomerltsullterschied kann auch dadurch vergrößert werden,
daß die Querschnitsverjüngung im Biegeabschnitt 21 geringer ausgeführt wird als
die Querschnittsverjüngung am Biegeabschnitt 19. Außerdem besteht die Möglichkeit,
statt einer radial verlaufenden Sperrklinke 16 eine schräg zur Radialen verlaufende
Sperrklinke 16' oder 17 zu verwenden.
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Im Falle der sturnpfwinklig zum tangentialen Abschnitt 15
des
Auslegers 12 verlaufenden Sperrklinke 16' ergibt sich eine Verkleinerung des Abstandes
a zvjsclien dem Gelenkpunkt G1 und der resultierenden Kraftlinie P2, so daß der
Drehmomentsunterschied zwischen Freilauf- und Sperrdrehrichtung noch vergrößert
wird. Im Falle der spitzwinklig zum tangentialen Abschnitt 15 des Auslegers 12 angeordneten
Sperrklinke 17 hingegen ergibt sich ein größerer Abstand a3 zwischen der resultierenden
Kraftlinie p2 und dem Gelenkpunkt G1 des Biegeabschnittes 19, so daß der Drehmomentsunterschied
zwischen der Drehung in Freilaufrichtui'g und der Drehung in der Quasi-Sperrichtung
etwas verringert wird.
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Während sich bei der Sperrklinke 16' zudem noch eine Verkleinerung
des Abstandes a zwischen dem Gelenkpunkt G2 und der Kraftlinie p1 ergibt, wird dieser
Abstand a2 bei der Sperrklinke 17 größer, was einerseits eiiie Verringerung und
andererseits eine Vergrößerung des Biegemomentes im Biegeabschnitt 21 bedeutet.
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Das AusftihrullgsbeisIziel der fig. 4 unterscheidet sich von demjenigen
der Fig. 3 im wesentlichen nur dadurch, daß der dort verwendete Klinkenkörper 6'
vier Ausleger 12' mit vier Sperrklinken 16 aufweist und die Ausleger eine andere
Form aufweisen als beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1. Die Ausleger
12'
sind jeweils um 900 gegeneillander versetzt am Nabenring 11 angeformt und bestehen
aus einem tangentialen Abschnitt 24 und einem dazu parallel verlaufenden Abschnitt
25, an welch letzterem die Sperrklinke 16 auf der gleichen Weise über einen querschnittsverdünnten
Biegeabschnitt 21 angeformt sind, wie die Sperrklinken 16 des Ausführungsbeispieles
der Fig. 1 an dem tangential verlaufenden Abschnitt 15. Der weiter von der Sperrklinkenspitze
entfernte Biegeabschnitt 19' befindet sich dabei im Bereich des Verbindungsstückes
zwischen den Abschnitten 24 und 25 und ist wiederum durch eille hal bkreisförmitT'e
Querschnittsverdünnung ausgebildet. Die Abstände der Biegeabstinde 19' von den Sperrklinkenspitzen
sind dabei etwas kleiner als die Abstände der Biegeabsehnitte 19 von den Sperrklinkenspitzen
beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 Dadurch und durch das Vorhandensein voll vier
Sperrklinken sind in beiden Drehricht UllgCII d. d. h. in der Frellaulrichtung und
in der Quasi-Sperrich tung jeweils größere Drehmomente erforderlich, wenn eine relative
Verdrehung des Zahnrades 2 gegenüber dem Klinkenkörper 11 durchgefiihrt werden soll.
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Bei allen Ausführungsbeispielen jedoch liegt der weiter voll der Sperrklinkenspitze
entfernte Biegeabschnitt 19 bzw. 19' auf einem größeren Radius als die resultierende
Kraftlinie
p2 und .lls der näher an der Sperrklinkenspitze liegende
Biegeabschnitt 21.
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Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß sowohl das Zahnrad
2 als auch die Klinkenkörper 11 jeweils aus einstückigen Kunststoffteilen bestehen.
Das geschilderte Funktionsprinzip läßt sich auch mit anderen Zahnformen der Innenver.ahnung
4 bzw. der Sperrklinkenspitze anwenden.
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Es ist auch möglich, mehr oder weniger Ausleger mit Sperrklinken zu
verwenden als in den Ausführungsbeispielen gezeigt.
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