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Zeigerwerksantrieb Die Erfindung betrifft einen Zeigerwerksantrieb
mit einem angetriebenen hin- und hergehenden Gangregler, der einen hin- und herschwingenden
Anker antreibt, der über mindestens ein mechanisches Antriebselement auf ein den
Antrieb an die Zeiger weitergebendes Schaltrad wirkt und dieses jeweils um vorbestimmte
Schaltschritte weiterschaltet, wobei sowohl der Anker als auch das Schaltrad in
der jeweiligen Schrittstellung durch Arretiermittel arretierbar sind.
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Bei bestimmten Arten von Uhren, insbesondere elektrisch oder elektronisch
angetriebenen Uhren erfolgt der Zeigerwerksantrieb in bekannter Weise über einen
angetriebenen hin- und herschwingenden Gangregler, der einen oszillierenden Anker
antreibt. Dieser wirkt dann über Ankerstifte auf ein Schaltrad, so daß bei jeder
Hin- und jeder Herschwingung dieses Schaltrad um einen vorbestimmten Schaltschritt
weitergeschaltet wird. In vielen Fällen ist dabei bei Verwendung von zwei Ankerstiften
der Schaltschritt gieieh einer halben Zahnteilung des Schaltrades.
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Um einen einwandfreien Antrieb und insbesondere eine möglichst freie
Schwingung des Gangreglers zu erzielen, ist es erforderlich, daß Anker und Schaltrad
in ihren Schaltschrittendlagen gehalten werden.
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Bei einer bekannten Konstruktion werden nun der Anker und das Schaltrad
in der jeweiligen Schrittendstellung durch magnetische und mechanische Arretiervorrichtungen
arretiert. Durch diese Arretierung wird ein Rücklauf des Schaltrades durch äußere
Einwirkungen und damit eine Funktionsstörung verhindert. Bei einer bekannten Ausführungsform
wird dabei das Schaltrad in seiner Lage durch eine Schaltklinke und der Anker durch
einen permanenten Magnet festgehalten. Bei einer weiteren bekannten Ausführungsform
ist je ein Magnet für das Schaltrad und für den Anker vorgesehen. Des weiteren ist
es auch bekannt, den Anker durch einen Magneten und das Schaltrad mittels einer
Friktionsfeder zu arretieren, die auf die Welle des Schaltrades einwirkt, um dasselbe
in der Schrittendstellung zu halten.
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Ferner ist eine Einrichtung für Uhren mit elektrisch angetriebener
Unruh bekannt, bei der ein als Wippe bezeichneter Anker mit der Unruh zusammenwirkt
und ein als Steigrad bezeichnetes Schaltrad antreibt. Dem auf das Steigrad einwirkenden
Arm der Wippe ist ein permanenter Magnet zugeordnet, der die Wippe auf einer durch
die Unruh verschwenkten Lage in eine Ruhelage zurückzubewegen versucht, in der die
Wippe mutig zur Unruh und dem Steigrad ist. Die Rückbewegung ist dadurch möglich,
daß die Unruh lediglich einen Stein trägt und der damit zusammenwirkende Arm der
Wippe eine Spitze und nicht wie üblich eine Gabel aufweist. Durch das Rückschwingen
der Wippe ergibt sich eine Kontaktunterbrechung einer Kontaktfeder der Wippe mit
einem Kontaktstift der Unruh, um so eine zu lange Kontaktdauer und damit einen zu
hohen Stromverbrauch zu vermeiden. Das Steigrad wird durch die in der Ruhelage zwischen
den Zähnen befindlichen Stifte der Wippe derart arretiert, daß es sich nicht um
mehr als eine Zahnteilung frei drehen kann. Die Arretierung des Steigrades in einer
definierten Lage ist dieser Anordnung nicht zu entnehmen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Arretiermittel für
das Schaltrad und den Anker in ihrer Gesamtkonstruktion zu vereinfachen. Diese Aufgabe
wird gemäß der Erfindung bei dem eingangs erwähnten Zeigerwerksantrieb dadurch gelöst,
daß je Schaltschritt pro Zahnteilung des Schaltrades ein einziger und einstückiger,
an sich bekannter Permanentmagnet vorgesehen ist, der durch mindestens mittelbare
magnetische Einwirkung sowohl den Anker als auch das Schaltrad arretiert.
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Durch die Verwendung eines einzigen, beide Funktionen ausübenden Magneten
wird eine erhebliche Vereinfachung der Arretiervorrichtung erreicht und außerdem
an Platz gespart, was besonders bei sehr flachen Uhren, wie Armbanduhren, von Bedeutung
ist. Die Anordnung kann dabei so sein, daß sowohl
Anker und Schaltrad
unmittelbar durch den Magneten arretiert werden, oder es kann lediglich der Anker
oder das Schaltrad arretiert sein, wobei dann durch den Magneten auf das mittelbar
beeinflußte Teil eine Kraft ausgeübt wird, wodurch dieses Teil ebenfalls arretiert
wird.
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Der Schaltschritt kann beispielsweise gleich einer Zahnteilung des
Schaltrades sein, und in diesem Fall ist nur ein einziger Magnet erforderlich. Häufig
ist jedoch die Anordnung derart, daß mehrere Schaltschritte, insbesondere zwei Schaltschritte,
erst eine Zahnteilung ergeben, und in diesem Fall ist die entsprechende Anzahl von
wirksamen Magnetpolen erforderlich.
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Die Magnete können jeweils so verwendet werden, daß die betreffende
Arretierwirkung von einem einzigen Pol des Magneten bewirkt wird. Um den Magnetfluß
zu verbessern, können die Magnete jedoch auch eine solche Form annehmen, daß beide
Pole zur Arretierung herangezogen werden, oder mindestens so zu den Eisenteilen
des Ankers und des Schaltrades liegen, daß der magnetische Widerstand in der Arretierstellung
ein Minimum ist.
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Bei einer Anordnung, bei der der Schaltschritt gleich der Schaltradzahnteilung
ist, kann der nunmehr einzige erforderliche Magnet gleichzeitig mit jeweils einem
Zahn des Schaltrades und mit jeweils einem Anzugsstück von insgesamt zwei Anzugsstücken
des Ankers zusammenwirken. Der Magnet kann dabei die Arretierung ohne jede Berührung
mit einem Zahn des Schaltrades oder einem Anzugsstück durchführen, so daß also zwischen
Magnet und den betreffenden Teilen stets, insbesondere auch in Arretierstellung,
ein Luftabstand vorhanden ist und so ein Kleben verhindert wird, doch kann jedenfalls
an den betreffenden Teilen oder dem Magnet ein unmagnetisierbarer Überzug vorhanden
sein. Eine günstige Konstruktion ergibt sich, wenn der Magnet ein aus nichtmagnetisierbarem
Material bestehendes Teilstück oder einen Träger, beispielsweise in Fingerform,
aufweist, gegen den dann die Anzugsstücke anschlagen können.
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Der Anker selbst muß nicht in seiner Gesamtheit aus magnetisierbarem
Material bestehen, vielmehr ist dies lediglich für die unmittelbar mit dem Magneten
zusammenwirkenden Anzugsstücke erforderlich. Eine günstige Konstruktion ergibt sich,
wenn diese Anzugsstücke Teile von Schenkeln einer Gabel bilden, wie sie an sich
bei Ankern bereits bekannt ist.
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Anstatt den Magnet stationär, relativ zum Schaltrad und zum Anker
anzuordnen, kann dieser auch auf dem schwingenden Anker selbst angebracht sein und
in Arretierstellung jeweils mit einem Zahn zusammenwirken. Falls der Anker das Schaltrad
je Schaltschritt nur um eine halbe Zahnteilung weiterschaltet, sind dann auf dem
Anker zwei Pole erforderlich, die in entsprechendem Abstand voneinander angeordnet
sind und die Pole eines einzigen Magneten oder die Pole von getrennten Magneten
bilden können.
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Die Arretierung kann gemäß der Erfindung auch dadurch erfolgen, daß
je Schaltschritt ein stationärer Magnet vorgesehen ist, der lediglich mit dem Schaltrad
zusammenwirkt. Wenn dann für die Endlagen des Ankers ein an sich bekannter Begrenzungsstift
vorgesehen ist, so kann der Anker über eine, auf einen Ankerstift wirkende Zugwinkelfläche
des Schaltrades gegen diesen Begrenzungsstift dadurch angedrückt und so die Lage
des Ankers und des Schaltrades festgelegt werden, wenn der stationäre Magnet bei
seiner Wirkung auf den nächststehenden Zahn diesen über die tatsächlich erreichbare
Endlage durch Magnetwirkung in Schaltrichtung weiterzubewegen versucht. Die Endstellung
des Ankers kann dabei auch durch einen Anschlag am Schaltrad festgelegt werden.
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Falls bei der vorgenannten Ausführungsform je Zahnteilung des Schaltrades
mehrere Schaltschritte erforderlich sind, so ist, wie bereits oben erwähnt, je Schaltschritt
ein stationärer Magnet erforderlich, und der Winkelabstand dieser Magnete muß dann
entsprechend den Schaltschritten gewählt werden.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung einer ersten
Ausführungsform eines Zeigerwerksantriebes gemäß der Erfindung, F i g. 2 eine teilweise
geschnittene Seitenansicht gemäß F i g. 1, F i g. 3 eine Draufsicht auf eine schematische
Darstellung einer zweiten Ausführungsform, F i g. 4 eine Draufsicht auf eine schematische
Darstellung einer dritten Ausführungsform.
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Die in den nachfolgenden drei Ausführungsbeispielen behandelten Zeigerwerksantriebe
sind in ihrer grundsätzlichen Anordnung bereits bekannt, insbesondere was den Antrieb
durch eine Unruh und die Übertragung der Unruhbewegung über einen Anker auf ein
Schaltrad anbetrifft. Die Darstellung der Einzelteile ist daher in allen Beispielen
lediglich schematisch durchgeführt. Ferner ist der eigentliche Antrieb der Unruh
selbst und die übertragung der Bewegung des Schaltrades auf das Uhrwerk bekannt,
und da diese Teile nicht zur Erfindung gehören, sind sie in der Zeichnung weggelassen
worden.
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Die in F i g. 1 und 2 dargestellte erste Ausführungsform eines Zeigerwerksantriebesweist
eine als Ganzes mit 10 bezeichnete Unruh auf, auf deren Unruhwelle 11 eine sogenannte,
mit einem Hebelstein 12 versehene Hebelscheibe 13 starr befestigt ist. Die Unruh
wirkt mit einem als Ganzes mit 20 bezeichneten Anker zusammen, der einen mit Hörnern
21 und 22 bezeichneten Hörnerarm 23 und einen die Schenkel 25 und 26 aufweisenden
Gabelarm 27 besitzt. Die beiden Hörner 21 und 22 schließen dabei einen mit dem Hebelstein
12 zusammenwirkenden Schlitz 28
ein, und an den Enden der beiden Schenkel
25 und 26 ist je ein Anzugsstück 30 bzw. 31 aus magnetisierbarem Material
angebracht, auf deren Zweck weiter unten eingegangen wird. Die Lagerung des Ankers
20 wird im Zusammenhang mit der Lagerung des im folgenden näher beschriebenen
Schaltrades 35 besprochen.
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Eine Schaltradwelle 38 ist mit ihren Lagerzapfen 36 und 37 in nur
teilweise dargestellten Platinen 40 und 41 gelagert, und an einer entsprechenden
Schulter eines verstärkten Mittelteiles 43 ist das vorerwähnte Schaltrad 35 starr
befestigt. Zur Lagerung des Ankers 20 ist eine Lagerbuchse 44 vorgesehen,
an deren Umfang der Anker 20 starr befestigt ist. Die Lagerbuchse 44 selbst ist
drehbar auf einem Teilstück des Lagerzapfens 37 und einem weiteren Lagerzapfen 45
der Schaltradwelle 38 angeordnet. In axialer Richtung ist die Lagerbuchse 44 durch
die Platine 41 und eine Stirnfläche der Schaltradwelle 38 festgelegt, so daß der
Anker unabhängig vom Schaltrad
in einem vorbestimmten Abstand zur
Schaltradebene schwingen kann.
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Die Schwenkbewegung des Ankers wird durch einen, an einem stationären
Teil befestigten Begrenzun"Ysfip_ger 46 begrenzt.
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Gemäß Fig. 2 ist unterhalb dieses Begrenzungsfinders ein, nur teilweise
dargestellter, permanenter lvia?net 50 angeordnet, dessen Pol 51 mit den Zähnen
des Schaltrades und dem Anzugsstück 30 bzw. 31 zusa-nrnenwirkt. Zu diesem Zweck
sind mindestens die Zähne des Schaltrades aus einem magnetisierbaren Material, vorzugsweise
ist jedoch das ganze Schaltrad aus derartigem Material hergestellt. Der Pol 51_
des Magneten 50 ist an seinem Vorderende 52 zahnartig ausgebildet, so daß sich dort
eine schmale, dem jeweiligen Schaltradzahn gegenüberliegende Stirnfläche 53 erbt.
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Im folgenden soll nun die Wirkungsweise der vorbeschriebenen Ausführungsform
des näheren beschrieben werden.
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In der in F i g. 1 und 2 dargestellten Lage steht dem Magnetpol 51
bzw. der Stirnfläche 53 ein Schaltradzahn 35 a des Schaltrades 35 gegenüber
und wird in dieser Lage vom Magnet festgehalten. Ferner wird such das Anzugsstück
30 vom Pol 51 angezogen und gegen den Begrenzungsfinger 46 angedrückt, so daß also
die in F i g. 1 und 2 dargestellte Lage des Ankers 20 und des Schaltrades 35 durch
einen einzigen Magnet 50 bestimmt ist. Im Zusammenhang mit dem Magneten sei noch
erwähnt, daß dieser eine solche Form annehmen kann, daß der magnetische Widerstand
ein Minimum ist. Dies kann insbesondere durch entsprechende Anordnung des nicht
dargestellten zweiten Poles des Magneten 50 erreicht werden.
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Wenn nun aus der dargestellten Lage die Unruh 10 entsprechend dem
Pfeil A schwingt, so wird in bekannter Weise der Anker entsprechend dem Pfeil B
durch die Hörner 21 und 22 mitgenommen und dabei so weit verschwenkt, bis das Anzugsstück
31 gegen den Begrenzungsfinger 46 anschlägt. In dieser Lage wird der Anker wiederum
durch den Magnet 50 fest-Qehalten.
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Die am Anker 20 befestigte Schaltfeder 28a stößt beim Schwenken des
Ankers in Richtung des Pfeiles B mit ihrem freien Ende 29 gegen die Zahnflanke 34
des Schaltradzahnes 35 c, so daß also das Schaltrad 35 ein entsprechendes Stück
gedreht wird. Hierdurch kommt der Zahn 35a aus dem Wirkungsbereich des Magneten
50 und der nächste Zahn 35 b in diesen Wirkungsbereich, so daß er unter der
Anziehung des Poles 51 nunmehr die gleiche Stellung einnimmt wie vorher der Zahn
35a. Damit ist wieder die gleiche Ausgangslage hergestellt wie in F i g.
1 und 2, worauf sich dann der Vorgang wiederholt.
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In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist die Unruh mit den gleichen
Bezugszeichen wie in F i g. 1 bezeichnet.
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Der als Ganzes mit 60 bezeichnete Anker weist einen Hörnerarm 61 mit
den Hörnern 62 und 63 und dem dazwischen angeordneten Schlitz 64 und ferner einen
Stiftarm 65 auf, an dessen Schenkeln 66 und 67 je ein Ankerstift 68 und 69 und in
der Nähe derselben ein Magnet 70 bzw. 71 angeordnet ist. Der Anker 60 ist an einer
im Uhrengestell in nicht dargestellter Weise gelagerten Ankerwelle 72 befestigt,
und seine Schwenkung entgegen dem Uhrzeigersinn nach F i Q. 3 ist durch einen Begrenzungsstift
73 begrenzt. y Mit 75 ist ein Schaltrad bezeichnet, das auf einer Schaltradwelle
76 befestigt ist, die in nicht dargestellter Weise im Gestell gelagert ist.
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Im folgenden soll nun die Wirkungsweise dieser Anordnung näher beschrieben
werden.
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In der Lage gemäß F i g. 3 liegt der Anker 60 gegen den Begrenzungsstift
73 an und wird in dieser Lage dadurch gehalten, daß der Zahn 75 a vom Magnet 70
angezogen wird. Die Z'ä'hne, vorzugsweise auch das ganze Schaltrad 75, sind aus
einem magnetisierbaren Material hergestellt.
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Wenn sich nun die Unruh in Richtung des Pfeiles C dreht, wird in bekannter
Weise der Anker 60 geschwenkt und greift mit seinem Ankerstift 69 an dem Zahn
75 b an. Dieser wird in Richtung des Pfeiles D geschwenkt und in seiner Endlage
mit Hilfe des Magneten 71 festgehalten, der zusammen mit dem Anker 60 im Uhrzeigersinn
auf das Schaltrad 75 zurückgeschwenkt wurde. Zugleich mit dem Einschwenken des Ankerstiftes
69 wurde dabei der Ankerstift 68 aus der entsprechenden Zahnlücke herausgeschwenkt
und der Zahn 75 a von dem Magneten 71 freigegeben.
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Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel 1 und 2, bei dem bei jeder
zweiten Ankerverschwenkung das Schaltrad um eine ganze Zahnteilung weiterverschwenkt
wurde, erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel die Schwenkung des Schaltrades bei
jeder Ankerschwenkung jeweils nur um eine halbe Zahnteilung. Jedoch geschieht auch
bei dieser Ausführungsform die Arretierung des Ankers und des Schaltrades je Schaltschritt
durch einen einzigen Magneten.
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In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 ist die Unruh mit den gleichen
Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet.
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Der als Ganzes mit 80 bezeichnete Anker weist einen Hörnerarm 81 mit
den Hörnern 82 und 83 und dem dazwischen angeordneten Schlitz 84 und ferner einen
Stiftarm 86 auf, an dessen einem Schenkel 87 ein Ankerstift 88 und an dessen zweitem
Schenkel 90 ein Ankerstift 91 angeordnet ist. Ferner weist der Anker 80 noch einen
dritten Schenkel 93 auf, der mit dem zweiten Schenkel 90 eine Begrenzungsgabel bildet,
die mit einem Begrenzungsstift 94 zusammenwirkt.
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Der Anker ist auf einer Ankerwelle 96 befestigt, die in nicht dargestellter
Weise im Uhrengestell gelagert ist.
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Mit 97 ist ein Schaltrad bezeichnet, dessen Zähne in bekannter Weise
je eine Zugfläche 98 aufweisen. Das Schaltrad ist auf einer Schaltradwelle 100 befestigt,
die in nicht dargestellter Weise in einem Gestell_ gelagert ist. Mit dem Schaltrad
bzw. dessen Zähnen wirken zwei Magnete 102 und 104 zusammen, die in ähnlicher Weise
wie der Magnet 50 nach F i g. 1 und 2 ausgebildet sein können. Sie weisen also in
dem Beispiel je einen Pol 105 bzw. 106 und einen Zahn 107 mit einer Stirnfläche
108 bzw. einem Zahn 110 mit einer Stirnfläche 111 auf.
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Im folgenden soll nun die Wirkungsweise der Ausführungsform nach F
i g. 4 erläutert werden.
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In der dargestellten Lage versucht der Magnet 104 bzw. dessen Zahn
110 das Schaltrad in Richtung des Pfeiles E so weiterzudrehen, bis die Zahnspitze
des Zahnes 97a unmittelbar vor der Stirnfläche 111 des Zahnes 110 steht, da in dieser
Lage der magnetische Widerstand ein Minimum ist. Unter der Wirkung der Anziehungskraft
des Magneten 104 wird
der Zahn 97 b mit seiner Zugfläche 98 gegen
den Ankerstift 91 gedrückt und versucht damit, den ganzen Anker 80 im Uhrzeigersinn
in Richtung des Pfeiles F zu schwenken, d. h., der Schenkel 93 des Ankers wird gegen
den Begrenzungsstift 94 angedrückt. Damit ist die Lage sämtlicher Teile zueinander,
wie in F i g. 4 dargestellt, durch den Magneten 104 bestimmt und festgelegt.
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Wenn nun die Unruh 10 in Richtung des Pfeiles G schwenkt, wird in
bekannter Weise der Anker 80
mitgenommen und entgegen der Richtung des Pfeiles
F so weit verschwenkt, bis nun der Schenkel 90 gegen den Begrenzungsstift 94 anschlägt.
Dabei wird der Ankerstift 91 aus der betreffenden Zahnlücke herausgeschwenkt, und
der Ankerstift 88 wirkt auf den Zahn 97 c ein. Hierdurch wird dieser Zahn 97 c und
damit das ganze Schaltrad 97 in Richtung des Pfeiles E gedreht, so daß der Zahn
97a aus dem Anziehungsbereich des Magneten 104 kommt und der Zahn 97 d in
den Anziehungsbereich des Magneten 102 gelangt. Die Lage dieses Magneten
ist dabei so, daß nun der Zahn 97d die gleiche Stellung zu dem Zahn 107 bzw.
der Stirnfläche 108 einnimmt, wie dies für den Magneten 104 und den Zahn
97 a, in F i g. 4 dargestellt, der Fall ist. Damit versucht der Magnet 104 das Schaltrad
97 entsprechend dem Pfeil E weiterzudrehen. Hierbei drückt die Zugfläche 98 des
Zahnes 97 e auf den Ankerstift 88, so daß der Schenkel 90 des Ankers 80 gegen den
Begrenzungsstift 94 angepreßt wird und eine neue stabile Lage unter der Wirkung
des einzigen Magneten 102 entsteht.
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Dieser Vorgang wiederholt sich dann fortlaufend.