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Dokumentenidentifikation DE10247094B4 02.06.2005
Titel Uhrwerk
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Hautvast, H.-Josef, 78086 Brigachtal, DE
DE-Anmeldedatum 09.10.2002
DE-Aktenzeichen 10247094
Offenlegungstag 22.04.2004
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.06.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.06.2005
IPC-Hauptklasse G04C 3/14
IPC-Nebenklasse G04B 13/00   G07C 5/02   G04B 37/04   G04B 31/02   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Uhrwerk, insbesondere für Fahrtenschreiber, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Viele Registriergeräte, wie beispielsweise Fahrtenschreiber, bedienen sich eines Uhrwerkantriebs zur Aufzeichnung der Fahrbewegung, das heißt, der Aufzeichnung der Geschwindigkeit über der Zeit.

Bei den in Nutzfahrzeugen angewandten Tachographen bzw. Fahrtenschreibern schreiben die gesetzlichen Vorschriften vor, dass der Uhrwerksantrieb für Diagrammscheiben, auf welchen die zeitlichen Ereignisse aufgezeichnet werden, ohne Unterbrechung in Betrieb sein muss.

Dies hat zur Folge, dass der Diagrammscheibenantrieb auch dann in Betrieb ist, wenn die Kabine eines Nutzfahrzeuges als Schlafstätte für einen Kraftfahrer genutzt wird. Monotone Geräuschemissionen vom Diagrammscheibenantrieb werden daher von den Fahrern subjektiv als Störquelle in den Ruhephasen empfunden.

Ein heute übliches Uhrwerk basiert auf einem elektromagnetischen Einphasen-Schrittmotor. Ein Quarz liefert ein Signal konstanter Frequenz, welches durch eine Elektronik aufbereitet und über einen Verstärker dem Einphasen-Schrittmotor in einer Frequenz von einem Hertz zugeführt wird. Der Motor treibt über ein Zahnradgetriebe die Registrier- oder Diagrammscheibe an, wobei die Frequenz von einem Hertz der Auflösung der Transportbewegung der Diagrammscheibe entspricht. Hierbei wird über ein Tastverhältnis der antreibende Motor mit seinem Ritzel bzw. seinem Zahnrad jede Sekunde um eine halbe Umdrehung beschleunigt.

Bekanntlich ist bei untereinander im Eingriff stehenden Zahnrädern derartiger Zahnradgetriebe eines Uhrwerkes ein Eingriffsspiel vorgesehen, um ein störungsfreies Abrollen der zusammenwirkenden Zahnflanken zu ermöglichen. Die dabei auftretenden Reaktionskräfte an Achsen und Verzahnungen erzeugen bei schrittmotorischem Antrieb das typische Ticken im Sekundentakt als Geräuschemission.

Heute ist es Stand der Technik, solche Geräusche mittels eines Zahnrades mit Dämpfungseigenschaften, welches aus einem weichen Thermoplast besteht, zu verringern. Auch kommen vielfältig Schmierstoffe an Achsen und in der Verzahnung zum Einsatz mit dem Ziel, Geräusche und Verschleiß in vertretbarem Rahmen zu halten. Weiterhin führen Veränderungen in der Materialqualität, in dem Verarbeitungsprozess, im Achsenspiel, im Zahnspiel, Veränderungen in der Schmierstoffviskosität, Schmierstofflänge und Schmierstoffdiffusion zu hörbarem Unterschied in der Geräuschemission.

In der GB 1,162,675 A1 ist ein Zahnradgetriebe für Uhren mit elektrischem Antrieb oder für Zeitschalter offenbart. Das Zahnradgetriebe wird durch einen synchronen Wechselstrommotor angetrieben. Mindestens ein Zahnrad ist mit einem Dämpfungselement in Form mindestens eines elastischen Fingers versehen, der sich an einer Oberfläche des Gehäuses abstützt, die senkrecht zu einer Achse des Zahnrads angeordnet ist.

In der DE 27 51 603 B2 ist ein stoßdämpfendes Lager für Uhrwerke mit einem Metallträger und einem stoßdämpfenden Element aus Plastikmaterial offenbart, das in einem Stück einen Lagerkörper, eine Lagerbuchse und eine elastische Verbindungszone zwischen der Lagerbuchse und dem Lagerkörper aufweist.

Die DE 1 818 292 U1 offenbart ein gefedertes Achsspitzenlager für elektrische oder feinmechanische Mess- und Steuergeräte. Das gefederte Achsspitzenlager weist einen zylindrischen Lagerstein auf, auf den axial eine Spiralfeder einwirkt.

Die DE 26 12 407 A1, die DE 1 298 454 und die DE 1 447 374 A1 offenbaren stoßdämpfende Lager für Uhren mit scheibenförmigen oder ringförmigen Federelementen, die radial spiralförmig angeordnete Arme aufweisen, die in eine Nut in einem Gehäuse eingebracht sind. An dem Federelement ist zentral ein Lagerstein angeordnet zum Aufnehmen einer Welle.

In der GB 1 548 645 A1 ist ein Antriebsmechanismus mit Synchronmotor offenbart, bei dem zwischen einem Zahnrad eines Zahnradgetriebes und einem Gehäuse ein Kissen aus elastischem Kunststoffmaterial angeordnet ist.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Uhrwerk vorzusehen, welches den hörbaren Schalttakt signifikant akustisch senkt und die Schalleitung außerhalb des Gehäuses weitestgehend unterbindet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen Gehäuse und Zahnradgetriebe Dämpfungsmittel vorgesehen sind und dass das Dämpfungsmittel als Blattfeder ausgebildet ist, die an dem Gehäuse befestigt ist und die axial oder radial auf ein Zahnrad einwirkt.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass die vorgesehenen Dämpfungsmittel eine Schallübertragung auf das Gehäuse verhindern und darüber hinaus der Körperschall ausgefiltert wird und Resonanzen verhindert werden.

Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen Gehäuse und Zahnradgetriebe Dämpfungsmittel vorgesehen sind und das Dämpfungsmittel als ein scheibenförmiges Federelement als angespritzte Struktur an dem Gehäuse ausgebildet ist. Das scheibenförmige Federelement ist zwischen wenigstens einem Zahnrad des Zahnradgetriebes und dem Gehäuse angeordnet und weist radial zur Achse des Federelementes federnde Krallen auf.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Gleiche oder sich entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Es zeigen:

1 einen Einphasen-Schrittmotor mit einem Zahnradgetriebe gemäß dem Stand der Technik,

2 den Einphasen-Schrittmotor mit dem Zahnradgetriebe und ein in einem Gehäuse ausgebildeter dämpfender Werkstoff,

3 ein zwischen dem Gehäuse und einem Zahnrad angeordnetes Dämpfungsmittel,

4a und 4b ein weiteres zwischen dem Gehäuse und dem Zahnrad angeordnetes Dämpfungsmittel,

5a und 5b eine im Gehäuse ausgebildete Hülse zur Aufnahme eines weiteren Dämpfungsmittel,

6a und 6b ein axial bzw. radial an dem Zahnrad angeordnetes Dämpfungsmittel und

7a und 7b ein mit einer Unwucht versehenes Zahnrad eines Zahnradgetriebes.

1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Uhrwerkes gemäß dem Stand der Technik. Das Uhrwerk umfasst in der Regel einen Einphasen-Schrittmotor, aufweisend einen Rotor 7 mit Statorblechen 8 und ein am Rotor 7 über eine Achse 4 starr verbundenes Ritzel bzw. Zahnrad 1. Das Zahnrad 1 treibt ein nachgeschaltetes Zahnradgetriebe, welches hier zwei Achsen 5 und 6 mit jeweils axial angeordneten Zahnrädern 2 und 3 aufweist.

Bei dem oben beschriebenen Uhrwerk wird bei den im Eingriff stehenden Zahnrädern in der Regel ein gewisses Eingriffsspiel vorgesehen, um ein möglichst störfreies Abrollen der zusammentreffenden Zahnflanken der Zahnräder 1, 2 und 3 zu ermöglichen.

2 zeigt einen Ausschnitt der Schnittdarstellung des Uhrwerks gemäß 1 mit einem das Uhrwerk umschließenden Gehäuse 9. Die Achse 4 des Rotor 7 und die Achse 5 des Zahnrades 2 sind in einem dämpfenden Material 10 angeordnet, welches in dem Gehäuse 9 ausgebildet ist. Das dämpfende Material 10 ist in das Gehäuse 9, welches auch die tragende Konstruktion des Uhrwerks darstellt, durch einen Montagevorgang eingebettet und in dem Gehäuse 9 festgelegt. Die Dämpfung besteht darin, dass der Körperschall der auftretenden Reaktionskräfte an den Achsen 4 und 5 und an den Verzahnungen der Zahnräder 1 und 2 im dämpfenden Material 10 ausgefiltert wird und somit auch Resonanzen verhindert werden.

3 zeigt ein zwischen dem Gehäuse 9 und dem Zahnrad 2 des Zahnradgetriebes angeordnetes Dämpfungsmittel. Das Dämpfungsmittel ist als ein spiralförmiges Federelement 11 ausgebildet. Die Anordnung des spiralförmigen Federelementes 11 ist axial zwischen dem Zahnrad 2 des Zahnradgetriebes und dem Gehäuse 9 vorgesehen. Die axiale Kraft über dieses zusätzliche Federelement 11 erzeugt eine Dämpfung des durch den Schalttakt des Uhrwerks verursachte Geräuschemissionen.

Ein weiteres als Federelement 12 ausgebildetes Dämpfungsmittel ist in 4a und 4b aufgezeigt. 4a zeigt eine Schnittansicht und 4b eine Ansicht von oben. Das Federelement 12 ist scheibenförmig ausgebildet und weist federnde Krallen 121 auf, die radial zur Achse 5 des Federelementes 12 angeordnet sind. Das Federelement 12 kann als angespritzte Struktur am Gehäuse 9 oder am Zahnrad 2 ausgebildet sein, und das Prinzip einer Tellerfeder mit einer sehr weichen Kennlinie aufweisen. Die Anordnung des Federelementes 12 ist ebenfalls zwischen dem Zahnrad 2 des Zahnradgetriebes und dem Gehäuse 9 vorzusehen. Durch Schlitzen und Aufteilen in mehr als einen Bereich und durch Variation der Wandstärke des Federelementes 12 können die Funktionen Bremsen und Dämpfen austariert werden.

5a zeigt eine im Gehäuse 9 angeordnete Hülse 92 zur Aufnahme eines weiteren Dämpfungsmittels. 5b zeigt das Dämpfungsmittel in der Ansicht von oben. Das hier aufgezeigte Dämpfungsmittel ist als ein Federelement 13 ausgebildet, welches einen axial zum Zahnrad 2 angeordneten Zylinder 131 mit spiralförmig radial um den Zylinder 131 angeordneten Ärmchen 132 aufweist. Im Gehäuse 9 ist eine gestellfeste Hülse 92 vorgesehen, in der sich die Ärmchen 132 des Federelementes 13 bewegen. Dabei wird über Drehrichtung und Spiralsinn eine Vorzugsrichtung definiert. Die Dämpfungsverhältnisse werden über Länge und Querschnitt der Ärmchen 132 des Federelementes 13 den Antriebsverhältnissen angepasst.

In 6a ist ein axial und in 6b ein radial an dem Zahnrad 2 angeordnetes Dämpfungsmittel aufgezeigt. Die als Dämpfungsmittel aufgezeigten Federelemente 14 und 15 sind als Blattfeder ausgebildet, welche über ein Zwischenstück 141 bzw. 151 axial bzw. radial auf das Zahnrad 2 des Zahnradgetriebes einwirken. Die axiale Einwirkung gemäß 6a erfolgt exzentrisch.

Die 7a und 7b zeigen das Zahnrad 2 des Zahnradgetriebes mit einer Aussparung 21 bzw. einer Materialverdickung 20. Diese ungleiche Gewichtsverteilung des Zahnrades 2 bezüglich seiner Achse 5 hat eine Unwucht zur Folge, die den Körperschall sowie Resonanzen dadurch verringert, dass das Ausklingen der gedämpften Schwingung verkürzt wird.


Anspruch[de]
  1. Uhrwerk, insbesondere für Fahrtschreiber, mit einem Gehäuse (9), einem Zahnradgetriebe mit auf zumindest zwei Achsen (4, 5, 6) angeordneten Zahnrädern (1, 2, 3), mit einem Schrittmotor zum Antreiben des Zahnradgetriebes und zwischen Gehäuse (9) und Zahnradgetriebe vorgesehenem Dämpfungsmittel, dadurch gekennzeihnet, dass das Dämpfungsmittel als Blattfeder (14, 15) ausgebildet ist, die an dem Gehäuse befestigt ist und die auf zumindest ein Zahnrad (1, 2, 3) des Zahnradgetriebes einwirkt.
  2. Uhrwerk, insbesondere für Fahrtschreiber, mit einem Gehäuse (9), einem Zahnradgetriebe mit auf zumindest zwei Achsen (4, 5, 6) angeordneten Zahnrädern (1, 2, 3), mit einem Schrittmotor zum Antreiben des Zahnradgetriebes und zwischen Gehäuse (9) und Zahnradgetriebe vorgesehenem Dämpfungsmittel, dadurch gekennzeihnet, dass das Dämpfungsmittel als ein scheibenförmiges Federelement (12) ausgebildet ist, das als angespritzte Struktur an dem Gehäuse (9) ausgebildet ist und das zwischen wenigstens einem Zahnrad (1, 2, 3) des Zahnradgetriebes und dem Gehäuse (9) angeordnet ist, und dass das scheibenförmige Federelement (12) federnde Krallen (121) aufweist, die radial zur Achse (5) des Federelementes (12) angeordnet sind.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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