DE3942397A1 - Anordnung zur stromzufuhr zu einem mit einem elektrischen verbraucher versehenen zeiger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Stromzufuhr zu einem mit einem elektrischen Verbraucher versehenen Zeiger, etwa einem Zeiger einer Uhr, an dem ein Leuchtelement ange­ bracht ist.

Eine solche Anordnung ist in der japanischen Patentanmel­ dung 2 33 774/1988. Die bekannte Anordnung weist zwei ring­ förmige Leiter auf, die um den Drehmittelpunkt des Zeigers unter diesem angeordnet sind. An der Unterseite des Zeigers sind zwei Stromabnehmer befestigt, die je einen auf einem jeweiligen der ringförmigen Leiter schleifenden Kontakt aufweisen. Die ringförmigen Leiter sind elektrisch mit ei­ ner externen Schaltung verbunden. Die Stromabnehmer sind elektrisch mit einem Stromverbraucher auf dem Zeiger ver­ bunden. Auf diese Weise wird elektrischer Strom, der den beiden ringförmigen Leitern von der externen Schaltung ge­ liefert wird, über die beiden auf ihnen schleifenden Strom­ abnehmer genommen und dem elektrischen Verbraucher zuge­ führt.

Wenn bei diesem Stand der Technik die Stromabnehmer auf den ringförmigen Leitern gleiten, setzen sie der Drehung des Zeigers einen Widerstand entgegen. Wird der von den Strom­ abnehmern auf die Leiter ausgeübte Druck reduziert, um die­ sen Widerstand zu verringern, dann wird die Zuverlässigkeit der elektrischen Leitung verschlechtert. Daher muß bei der Herstellung und bei dem Zusammenbau dieser Teile besondere Sorgfalt aufgewendet werden. Dies bereitet Schwierigkeiten. Außerdem müssen die Stromabnehmer in richtiger Lage an dem Zeiger befestigt werden. Damit wird auch die Herstellung der Zeiger arbeitsaufwendig und mühsam.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung der angegebe­ nen Art zu schaffen, die leicht hergestellt werden kann, das auf den Zeiger einwirkende Drehmoment nicht beeinträch­ tigt und eine sehr zuverlässige elektrische Verbindung er­ laubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung ge­ mäß Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet.

Bei dieser Lösung ist die unterhalb des Zeigers angebrachte zweite Spule elektrisch mit der externen Schaltung verbun­ den. Elektrischer Strom, der durch diese zweite Spule fließt, erzeugt einen magnetischen Fluß. Da es sich bei diesem Strom um einen Wechselstrom handelt, wird ein Wech­ selfluß erzeugt. Dieser Wechselfluß führt zur Induktion ei­ ner Spannung in der ersten Spule, die in der Nähe der zwei­ ten Spule angeordnet ist. Auf diese Weise findet durch elektromagnetische Induktion eine Übertragung elektrischer Energie von der zweiten Spule auf die erste Spule und damit zu dem mit der ersten Spule verbundenen Stromverbraucher statt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an­ hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht wesentlicher Teile einer Uhr, die mit einer Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Anordnung versehen ist, und

Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild der Uhr.

Die Erfindung wird anhand einer Uhr als Beispiel beschrie­ ben. Der Stundenzeiger und der Minutenzeiger werden in der Art der eingangs beschriebenen, in der japanischen Patent­ anmeldung offenbarten Weise mit elektrischer Energie ver­ sorgt. Der Sekundenzeiger wird mittels der erfindungsge­ mäßen Anordnung mit elektrischer Energie gespeist.

Gemäß Darstellung in Fig. 1, ist eine Buchse 2 fest an ei­ nem Uhrwerk 1 angebracht. Eine Stundenzeigerwelle 3, eine Minutenzeigerwelle 4 und eine Sekundenzeigerwelle 5 er­ strecken sich durch die Buchse 2. In das obere Ende der Buchse 2 ist ein feststehender Kontaktträger 6 eingepreßt. Ein ringförmiger Vorsprung 6 a befindet sich auf der Ober­ seite des Kontaktträgers 6 um die Drehachse der Zeiger herum. Ein ringförmiger, feststehender Leiter 7 ist außer­ halb des Vorsprungs 6 a auf dem Kontaktträger 6 angeordnet. Ein weiterer ringförmiger, feststehender Leiter 8 befindet sich innerhalb des Vorsprungs 6 a. Teile dieser Leiter 7 und 8 sind zu L-förmigen Anschlußelementen 7 a bzw. 8 a gebogen. Diese Anschlußelemente 7 a und 8 a erstrecken sich durch den Kontaktträger 6 nach unten und sind über Leitungsdrähte 9 a bzw. 9 b elektrisch mit einer nicht gezeigten Treiberschal­ tung verbunden.

Ein starr an der Stundenzeigerwelle 3 befestigter Stunden­ zeiger 10 befindet sich oberhalb des ortsfesten Kontaktträ­ gers 6. Eine Isolierplatte 11, auf der zwei Stromabnehmer 12, 13 angebracht sind, ist an der Unterseite des Stunden­ zeigers 10 befestigt. Die Stromabnehmer 12 und 13 dienen dazu, elektrische Energie an ein Elektrolumineszenzelement E L ₁ (siehe Fig. 2) zu liefern, das auf dem Stundenzeiger 10 angebracht ist. Die Stromabnehmer 12 und 13 weisen Kontakte 12 a bzw. 13 a auf, die sich um die Drehachse des Stundenzei­ gers 10 drehen und auf den ortsfesten Leitern 7 bzw. 8 schleifen.

Ein Kontaktträger 16 gleichen Aufbaus wie der ortsfeste Kontaktträger 6 ist fest auf der Oberseite des Stundenzei­ gers 10 angebracht. Ein ringförmiger Leiter 17 ist außer­ halb eines Vorsprungs 16 a des Kontaktträgers 16 angeordnet. Ein weiterer ringförmiger Leiter 18 befindet sich innerhalb des Vorsprungs 16 a auf dem Kontaktträger 16. Die Anschluß­ elemente 17 a und 18 a erstrecken sich durch den Kontaktträ­ ger 16 bis zur Unterseite des Stundenzeigers 10. Die An­ schlußelemente 17 a und 18 a sind bei 14 mit den Stromabneh­ mern 12 bzw. 13 verlötet.

Ein Minutenzeiger 20 ist an der Minutenzeigerwelle 4 ober­ halb des Stundenzeigers 10 befestigt. Zwei Stromabnehmer 22 und 23, die ähnlich aufgebaut sind wie die Stromabnehmer 12 und 13, sind an einer Isolierplatte 21 befestigt, die ih­ rerseits an der Unterseite des Minutenzeigers 20 angebracht ist. Die Stromabnehmer 22 und 23 liefern elektrische Ener­ gie an eine Elektrolumineszenzelement E L ₂ (siehe Fig. 2), das auf dem Minutenzeiger 20 angebracht ist. Die Stromab­ nehmer 22 und 23 weisen Kontakte 22 a bzw. 23 a auf, die auf den ringförmigen Leitern 17 und 18 auf dem Stundenzeiger 10 schleifen.

Ein Spulenkörper 24 aus magnetischem Material ist fest auf der Oberseite des Minutenzeigers 20 konzentrisch um dessen Drehachse herum angeordnet. Auf den Spulenkörper 24 ist zur Bildung einer (zweiten) Spule 25 ein Leitungsdraht ge­ wickelt, der elektrisch mit den Stromabnehmern 22 und 23 verbunden ist.

Ein Sekundenzeiger 30 ist oberhalb des Minutenzeigers 20 an der Sekundenzeigerwelle 5 befestigt. Ein Spulenkörper 34 aus magnetischem Material ist an der Unterseite des Sekun­ denzeigers 30 konzentrisch um dessen Drehachse herum ange­ ordnet. Der Spulenkörper 34 liegt dem Spulenkörper 24 in geringem Abstand gegenüber. Auf den Spulenkörper 34 ist zur Bildung einer (ersten) Spule 35 ein Leitungsdraht ge­ wickelt, der elektrisch mit einem Elektrolumineszenzelement E L ₃ (siehe Fig. 2) verbunden ist, das auf dem Sekundenzei­ ger 30 montiert ist.

Der Stundenzeiger 10, der Minutenzeiger 20 und der Sekun­ denzeiger 30 sind über Hülsen 10 a, 20 a bzw. ein Rohr 30 a fest auf die Stundenzeigerwelle 3, die Minutenzeigerwelle 4 bzw. die Sekundenzeigerwelle 5 aufgesetzt. Diese Zeiger drehen sich oberhalb eines Ziffernblatts 32, das an einer Ziffernblattaufnahme 31 befestigt ist.

Da die Uhr in beschriebener Weise aufgebaut ist, werden der Stundenzeiger 10, der Minutenzeiger 20 und der Sekundenzei­ ger 30 von dem Uhrwerk 1 gedreht, um die Zeit anzuzeigen. Elektrische Energie wird von der Treiberschaltung über die Leitungsdrähte 9 a, 9 b an die feststehenden, ringförmigen Leiter 7, 8 geliefert. Die Energie wird dann über die Kon­ takte 12 a und 13 a, die auf dem Leiter 7 bzw. 8 schleifen, an die Stromabnehmer 12, 13 übertragen. Auf diese Weise wird das Elektrolumineszenzelement E L ₁, das sich als elek­ trischer Verbraucher auf dem Stundenzeiger 10 befindet, mit elektrischer Energie gespeist. Über die Stromabnehmer 12, 13, die ringförmigen Leiter 17, 18 und die Stromabnehmer 22, 23 wird in gleicher Weise elektrische Energie an das Elektrolumineszenzelement E L ₂ geliefert, das sich als elek­ trischer Verbraucher auf dem Minutenzeiger 20 befindet.

Zugleich wird die elektrische Energie von den Stromabneh­ mern 22, 23 an die zweite Spule 25 angelegt. Dadurch wird in der ersten Spule 35 eine Spannung induziert. Diese treibt über eine nicht gezeigte Verbindungseinrichtung einen elektrischen Strom durch das Elektrolumineszenzele­ ment E L ₃, das sich als elektrischer Verbraucher auf dem Se­ kundenzeiger 30 befindet.

Unter Bezug auf Fig. 2 soll nun die elektrische Wirkungs­ weise der Anordnung gemäß der Erfindung beschrieben werden.

Beim vorliegenden Beispiel sind die Elektrolumineszenzele­ mente E L ₁ bis EL ₃ als elektrische Verbraucher auf den Zei­ gern montiert. Wenn eine Wechselspannung an diese Elektro­ lumineszenzelemente angelegt wird, strahlen sie Licht ab und wirken als eine Art Kondensator.

Die Treiberschaltung für die Elektrolumineszenzelemente E L ₁ bis EL ₃ enthält Kondensatoren C ₁, C ₂, einen Widerstand R, einen Transformator T ₁, einen Transistor T _r sowie die Elek­ trolumineszenzelemente E L ₁ und EL ₂, die zusammen einen Sperrschwinger bilden, der die Spannung von einer Gleich­ stromquelle E in eine Wechselspannung für die Ansteuerung der Elektrolumineszenzelemente E L ₁ und EL ₂ umsetzt. Ein Kondensator C ₃ stabilisiert die Schwingungen.

Beim vorliegenden Beispiel ist die zweite Spule 25 mit den Elektrolumineszenzelementen E L ₁ und EL ₂ verbunden, und die erste Spule 35 liegt der zweiten Spule 25 mit geringem Ab­ stand gegenüber, so daß beide einen zweiten Transformator T ₂ bilden. Wenn Wechselstrom die zweite Spule 25 durch­ fließt, wird aufgrund elektromagnetischer Induktion in der ersten Spule 35 eine Spannung induziert. Dadurch wird elek­ trische Energie an das Elektrolumineszenzelement E L ₃ auf dem Sekundenzeiger 30 geliefert.

Beim vorliegenden Beispiel wird die elektrische Energie an den Stundenzeiger 10 und den Minutenzeiger 20 mittels der herkömmlichen Anordnung zur Stromzufuhr geliefert. Ledig­ lich für den Sekundenzeiger 30 ist die Stromzufuhranordnung gemäß der Erfindung vorgesehen. Es ist aber auch möglich, die erfindungsgemäße Anordnung auch für den Stundenzeiger 10 und den Minutenzeiger 20 zu verwenden.

Die erste Spule 35 oder die zweite Spule 25 kann aus einem Selbstschmelzdraht bestehen. Bei dem Selbstschmelzdraht handelt es sich um einen Draht mit einem Leiterkern, der von einer Isolierung und darauf von einem Mantel aus einem Material umgeben ist, das unter Wärmeeinwirkung schmilzt. Nachdem eine Spule mit diesem Draht gewickelt wurde, wird sie erwärmt, so daß das Mantelmaterial schmilzt und dadurch die einzelnen Windungen der Spule nach der folgenden Abküh­ lung zu einer festen Einheit verbunden werden. Ferner kann es sich um eine Luftkernspule handeln, die weder den ersten Spulenkörper 34 noch den zweiten Spulenkörper 24 aufweist. Auch können der erste Spulenkörper 34 und der zweite Spu­ lenkörper 24 aus nicht-magnetischem Material bestehen. Die elektrischen Verbraucher können verschiedenster Art sein, wie LEDs, sowie die Elektrolumineszenzelemente E L ₁ bis EL ₃.

Zur Speisung eines mit einem elektrischen Verbraucher ver­ sehenen Zeigers sind eine erste und eine zweite, zusammen einen Transformator bildende Spulen vorgesehen. Beide Spu­ len erstrecken sich ringförmig konzentrisch um die Dreh­ achse des Zeigers. Die erste Spule ist bezogen auf die Dre­ hung des Zeigers ortsfest, während die zweite Spule an dem Zeiger befestigt ist und sich mit ihm dreht. Ein Wechsel­ strom in der ersten Spule führt zur Induktion einer Span­ nung in der zweiten Spule, die mit dem auf dem Zeiger an­ geordneten elektrischen Verbraucher verbunden ist. Auf diese Weise wird eine kontaktlose, leicht herzustellende und einzubauende sowie zuverlässig arbeitende Anordnung zur Stromzufuhr zu dem elektrischen Verbraucher geschaffen.

Wie beschrieben, kann mittels der erfindungsgemäßen Anord­ nung elektrische Energie kontaktlos an die mit einem elek­ trischen Verbraucher versehenen Zeiger geliefert werden. Daher werden die auf die Zeiger einwirkenden Drehmomente nicht beeinträchtigt. Die Erfindung kann daher bei Zeigern eingesetzt werden, die mit einem kleinen Drehmoment getrie­ ben werden, wie es bei dem Sekundenzeiger einer Uhr der Fall ist. Die elektrische Leitung ist zuverlässig. Zusätz­ liche Arbeitsschritte bei der Bearbeitung oder Montage sind leicht auszuführen, und es ist keine besondere Genauigkeit erforderlich. Auch der Zusammenbau ist leicht ausführbar.

Claims (8)

1. Anordnung zur Stromzufuhr zu einem mit einem elek­ trischen Verbraucher versehenen Zeiger (30), umfassend
eine an der Unterseite des Zeigers (30) um dessen Drehachse herum angeordnete erste Spule (35),
eine der ersten Spule unterhalb des Zeigers nahe ge­ genüberliegende zweite Spule (25), die von einer externen Energiequelle mit elektrischer Energie beliefert wird, und
einen auf dem Zeiger (30) angeordneten und elektrisch mit der ersten Spule (35) verbundenen elektrischen Verbrau­ cher.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Spule (35) auf einen er­ sten Spulenkörper (34) gewickelt ist, der starr an der Un­ terseite des Zeigers (30) befestigt ist, und daß die zweite Spule (25) auf einen zweiten Spulenkörper (24) gewickelt ist, der unterhalb des Zeigers (30) montiert ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der erste und der zweite Spulenkörper (34, 24) aus magnetischem Material bestehen.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die zweite Spule (25) auf der Oberseite eines unter dem ersten Zeiger (30) angeordneten zweiten Zeigers (20) montiert ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Zeiger (30) der Sekun­ denzeiger einer Uhr ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der elektrische Verbraucher ein Elektrolumineszenzelement (E L ₃) ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der elektrische Verbraucher eine Leuchtdiode ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Spule (35, 25) aus einem selbstschmelzenden Draht bestehen.