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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektronisch gesteuerte mechanische
Uhr, welche durch ein Mittel zum Speichern von mechanischer Energie,
wie beispielsweise eine Zugfeder, die als Antriebsquelle dient, betrieben
wird, einen Teil der mechanischen Energie durch einen Leistungsgenerator
in elektrische Energie umwandelt und ein Drehungssteuermittel durch
die elektrische Leistung betätigt,
um den Drehzyklus zu steuern. Insbesondere betrifft die vorliegende
Erfindung eine Verbesserung der peripheren Struktur eines Leistungsgenerators
zum Umwandeln von mechanischer Energie in elektrische Energie.
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Stand der
Technik
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Die
ungeprüfte
japanische Patentanmeldung Nr. 8-5758 offenbart eine elektronisch
gesteuerte mechanische Uhr, in welcher mechanische Energie, welche
erzeugt wird, wenn sich eine Zugfeder entrollt, durch einen Leistungsgenerator
in elektrische Energie umgewandelt wird, der Wert von Strom, der
durch eine Spule des Leistungsgenerators oder dergleichen fließt, durch
Betätigen
eines Drehungssteuermittels durch die elektrische Energie gesteuert
wird und ein Zeiger, der an einem Getriebezug befestigt ist, dadurch
genau angetrieben wird, um die exakte Zeit anzuzeigen.
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17 und 18 sind
eine Draufsicht beziehungsweise eine Querschnittansicht einer Uhr,
welche in der Anmeldung offenbart wird.
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Unter
Bezugnahme auf die Figuren wird Drehleistung von einer Federhaustrommel 1 mit
einer Zugfeder, die darin eingebaut ist, über einen Getriebezug, der
aus einem mittleren Rad und seinem Ritzel 7, einem dritten
Rad und seinem Ritzel 8, einem vierten Rad und seinem Ritzel 9, einem
fünften
Rad und seinem Ritzel 10 und einem sechsten Rad und seinem
Ritzel 11 besteht und durch eine Hauptplatte 2,
eine Räderwerkbrücke 3 und
eine zweite Brücke 113 getragen
wird, auf einen Leistungsgenerator 20 mit einer erhöhten Drehzahl übertragen.
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Der
Leitungsgenerator 20 weist eine ähnliche Struktur wie die eines
Schrittmotors zum Antreiben einer herkömmlichen batteriebetriebenen
elektronischen Uhr auf und umfasst einen Rotor 12, einen
Stator 150 und einen Spulenblock 160.
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Im
Rotor 12 sind ein Rotormagnet 12b und eine Rotorträgheitsscheibe 12c mit
der Welle eines Rotorritzels 12a, das sich in Verbindung
mit dem sechsten Rad und seinem Ritzel 11 dreht, einstückig ausgebildet.
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Der
Stator 150 ist durch Wickeln einer Statorspule 150b mit
40.000 Windungen um ein Statorelement 150a ausgebildet.
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Der
Spulenblock 160 ist durch Wickeln einer Spule 160b mit
110.000 Windungen um einen Magnetkern 160a ausgebildet.
Die Statorspule 150b und die Spule 160b sind in
Reihe geschaltet, um die Summe von Spannungen auszugeben, die dadurch
erzeugt werden.
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Im
Leistungsgenerator 20 wird elektrische Leistung, welche
durch Drehung des Rotors 12 erhalten wird, über einen
Kondensator (nicht dargestellt) an eine elektronische Schaltung
mit einem Quarzoszillator geliefert, und die elektronische Schaltung überträgt Signale
zum Steuern der Drehung des Rotors gemäß der erfassten Drehung des
Rotors und der Bezugsfrequenz an die Spule. Folglich dreht sich
der Getriebezug mit einer konstanten Drehzahl gemäß dr Bremskraft
konstant.
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Da
Zeiger durch die Zugfeder angetrieben werden, welche in solch einer
elektronisch gesteuerten mechanischen Uhr als eine Leistungsquelle
dient, ist ein Motor zum Antreiben der Zeiger unnötig, und
die Anzahl von Komponenten ist gering, was die Kosten senkt. Außerdem braucht
nur eine geringe Menge von elektrischer Energie erzeugt werden,
um die elektronische Schaltung zu betreiben, und die Uhr kann durch
eine geringe Menge von Eingangsenergie betrieben werden.
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In
der elektronisch gesteuerten mechanischen Uhr, die in der zuvor
erwähnten
Anmeldung beschrieben wird, muss der Rotor 12 durch die
Kraft, welche durch das Ertrollen der Zugfeder erzeugt wird, mit
einer konstanten Drehzahl gedreht werden, und die Rotorträgheitsscheibe 12c,
ist vorgesehen, um die Drehung des Rotors 12 zu stabilisieren.
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Da
jedoch die Hauptplatte 2 und der Stator 150 derart
um die Rotorträgheitsscheibe 12c angeordnet sind,
dass sie der Rotorträgheitsscheibe 12c in
der axialen Richtung dicht gegenüberstehen,
wenn der Spalt zwischen der Rotorträgheitsscheibe 12c und
der Hauptplatte 2 oder dem Stator 150 zu klein
ist, hat ein Luftviskositätswiderstand,
der dazwischen erzeugt wird, einen negative Einfluss auf die Drehung
des Rotors 12. Das heißt,
wenn der Spalt zwischen den Komponenten zu klein ist, nimmt der
Luftviskositätswiderstand
zu, und ein Lastdrehmoment, das benötigt wird, um den Rotor 12 zu
drehen, nimmt ebenfalls zu. Folglich wird die Betriebsdauer der
Uhr entsprechend der Zunahme verkürzt.
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Als
der Leistungsgenerator, der in. der elektronisch gesteuerten mechanischen
Uhr verwendet wird, wird manchmal. ein Leistungsgenerator mit einer ähnlichen
Struktur wie der eines bürstenlosen
Motors neben dem Leistungsgenerator, der eine Trägheitsscheibe 12c umfasst,
verwendet. In solch einem Leistungsgenerator ist ein Paar von scheibenähnlichen
Statorelementen entlang der axialen Richtung des Rotors montiert
und mit einer Mehrzahl von Magneten versehen, die in der Umfangsrichtung
derart angeordnet sind, dass die Pole davon abwechselnd verschieden
sind. Eine Spule, welche auf einem Substrat ausgebildet ist, ist
zwischen diese Statorelemente (zwischen die Magneten) eingefügt. Demgemäß ist die
zuvor beschriebene Trägheitsscheibe 12c unnötig, da
der Rotor, welcher die scheibenähnlichen
Statorelemente umfasst, selbst als eine Trägheitsscheibe fungiert.
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In
solch einem Leistungsgenerator werden jedoch, wenn der Spalt zwischen
den Statoren und der Hauptplatte oder der Spule zu klein ist, ebenfalls
die zuvor erwähnten
Probleme durch den Luftviskositätswiderstand
zwischen den Komponenten verursacht.
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FR 2198294 offenbart einen
elektromagnetischen Mikroschrittmotor mit einem Rotor, welcher durch eine
flache Scheibe aus ferromagnetischem Material mit hoher Koerzitivkraft
ausgebildet ist, und einem Stator, welcher zwei koplanare Teile,
die aus einem weichen ferromagnetischen Material hergestellt und
durch einen Luftspalt getrennt sind, mit einer geraden Anzahl von
sich radial erstreckenden Abschnitten umfasst. Der Motor umfasst
auch eine Abdeckung mit einer geraden Anzahl von radialen Öffnungen,
wobei der Rotor zwischen dem Stator und der Abdeckung angeordnet
ist.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektronisch gesteuerte
mechanische Uhr bereitzustellen, in welcher die Betriebsdauer davon
durch Verringern des Einflusses des Luftviskositätswiderstands verlängert werden
kann.
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Offenbarung
der Erfindung
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Die
Erfindung wird durch den Inhalt von Patentanspruch 1 definiert.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird eine elektronisch gesteuerte mechanische
Uhr bereitgestellt, wobei Mittel zum Übertragen von mechanischer
Energie, welche durch Mittel zum Speichern von mechanischer Energie,
die als eine Energiequelle dienen, angetrieben werden, elektrische
Leistung durch einen Leistungsgenerator erzeugt wird, der durch
die Mittel zum Übertragen
von mechanischer Energie gedreht wird, der Drehzyklus des Leistungsgenerators
durch eine elektronische Schaltung gesteuert wird, welche durch
die elektrische Leistung angesteuert wird, um die Mittel zum Übertragen
von mechanischer Energie zu bremsen und dadurch die Drehzahl einzustellen,
dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsgenerator einen Rotor aufweist,
der sich in Verbindung mit den Mitteln zum Übertragen von mechanischer
Energie dreht, und eine Konstante K so eingestellt ist, dass sie
im Bereich von 1/10 bis 1/60 ist, wenn ein Spalt h zwischen einem
Element größten Durchmessers
im Rotor und einer Zählerkomponente,
die so befestigt ist, dass sie dem Rotor (in der axialen Richtung
am nächsten
gegenübersteht,
durch die folgende Formel festgelegt ist:
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BITTE GLEICHUNG
EINSETZEN
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wobei π das Verhältnis des
Umfangs eines Kreises zu seinem Durchmesser darstellt, μ die Luftviskosität darstellt,
f die Umlauffrequenz des Rotors darstellt, Trzmax das
maximale Abtriebsmoment der Mittel zum Speichern von mechanischer
Energie, das auf den Rotor (12) zu übertragen ist, darstellt, r1 eine Distanz vom Drehmittelpunkt des Rotors
zum Innenumfang eines Abschnitts, an dem das Element größten Durchmessers im
Rotor und die Zählerkomponente
(122, 132) sich in einer Ebene überlappen,
darstellt und r2 eine Distanz vom Drehmittelpunkt
des Rotors zum Außenumfang
des Abschnitts, an dem das Element größten Durchmessers im Rotor
und die Zählerkomponente
sich in einer Ebene überlappen,
darstellt.
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Hierin
beziehen sich „Zählerkomponente" und „Element
größten Durchmessers" auf eine Komponente und
ein Element, zwischen welchen ein Viskositätswiderstand zunimmt, wenn
der Spalt h dazwischen zunimmt, wodurch das Lastdrehmoment am Rotor
zunimmt.
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Daher
umfasst „Zählerkomponente" keine Komponente,
zum Beispiel ein brückenförmiges oder
freitragendes tragendes Element gemäß dem folgenden Patentanspruch
5 und eine Abstandskomponente gemäß Patentanspruch 7, welche
sich mit dem Element größten Durchmessers
im Rotor in einer Ebene überlappt
und in welcher ein Luftviskositätswiderstand
zwischen der Komponente und dem Element größten Durchmessers kein Problem
verursacht, selbst wenn der Spalt h abnimmt.
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Hinsichtlich
des „Elements
größten Durchmessers" verursacht der Luftviskositätswiderstand
zwischen den gegenüberliegenden
Flächen
des Vorsprungs und der Zählerkomponente
zum Beispiel in einem Fall, in dem ein Vorsprung zum Verbessern
der Trägheit,
wie beispielsweise eine Rotorträgheitsscheibe,
an einer Stelle auf dem Element größten Durchmessers vom Mittelpunkt
des Radius des Elements größten Durchmessers nach
außen
versetzt ausgebildet ist, um zur Zählerkomponente vorzustehen,
wenn der Bereich eines Abschnitts des Vorsprungs, welcher sich mit
der Zählerkomponente
in einer Ebene überlappt,
weniger als 1/5 des Bereichs ist, der durch den größten Durchmesser
gebildet wird, kein Problem. Solch ein Spalt zwischen den gegenüberliegenden
Flächen
entspricht nicht dem Spalt h dieser Erfindung. Der Spalt h dieser
Erfindung bezieht sich auf einen Spalt zwischen einer Fläche einer
anderen Komponente als dem Vorsprung und der Zählerkomponente. Der Vorsprung
entspricht nicht dem Element größten Durchmessers
dieser Erfindung.
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Selbst
wenn der zuvor erwähnte
Vorsprung vom Mittelpunkt des Radius des Elements größten Durchmessers,
wie beispielsweise eine Rutorträgheitsscheibe,
zur Mitte hin versetzt bereitgestellt ist, verursacht der Luftviskositätswiderstand
zwischen den gegenüberliegenden
Flächen
des Vorsprungs und der Zählerkomponente
kein Problem, wenn der Bereich eines Abschnitts des Vorsprungs,
welcher sich mit der Zählerkomponente
in einer Ebene überlappt,
weniger als 2/5 des Bereichs ist, der durch den größter Durchmesser
gebildet wird. Solch ein Spalt zwischen den gegenüberliegenden
Flächen
entspricht auch nicht dem Spalt h dieser Erfindung. Der Spalt h
dieser Erfindung bezieht sich auf einen Spalt zwischen der Fläche einer
anderen Komponente als dem Vorsprung und der Zählerkomponente. Der Vorsprung
entspricht auch nicht dem Element größter Durchmessers dieser Erfindung.
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In
der vorliegenden Erfindung, die zuvor beschrieben wurde, wird, obwohl
der Leistungsgenerator so strukturiert ist, dass er den Rotor umfasst,
der Spalt h zwischen dem Element größten Durchmessers im Rotor, wo
der Luftviskositätswiderstand
dazu neigt, ein Problem zu verursachen, und der Zählerkomponente
so eingestellt, dass das Lastdrehmoment infolge des Luftviskositätswiderstands
zwischen den Komponenten gleich wie oder weniger als 1/10 (10%)
des maximalen Abtriebsmoments Trzmax ist,
das vom Mittel zum Speichern von mechanischer Energie auf den Rotor
zu übertragen
isr.
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Zum
Beispiel zeigt ein Graph, der in 14 dargestellt
ist, die Beziehung zwischen den Lastdrehmomenten T2# am
mittleren Rad und seinem Ritzel 7 (hinsichtlich des Bezugszeichens
siehe 1 und 2), welche der gegenwärtige Erfinder
durch Durchführen
eines Versuchs erhielt, der in einem ersten Beispiel beschrieben
wird, das später
beschrieben wird, und dem Spalt h, und die Beziehung zwischen Werten,
welche durch Umwandeln der Rotorlastdrehmomente Trz infolge
von Luftviskosität,
welche der Erfinder gemäß der Theorie
berechnete, die in einer ersten Ausführungsform beschrieben wird,
welche später
beschrieben wird, in Lastdrehmomente T2# am
mittleren Rad und seinem Ritzel 7 erhalten wurden.
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Unter
Bezugnahme auf diesen Graphen kann, da die Werte, welche durch Subtrahieren
von berechneten Werten von tatsächlich
gemessenen Werten erhalten werden, ungeachtet des Spaltes h im Wesentlichen
konstant sind, festgestellt werden, dass diese Werte andere Lastwiderstände als
der Luftviskositätswiderstand,
der zwischen einem Rotor 12 und der Zählerkomponente (zum Beispiel
den Statoren 123 und 133) wirkt, sind, wie beispielsweise
mechanische Reibung im Getriebezug und Viskositätswiderstand von Öl an einem
Zapfen.
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Dagegen
zeigt ein Graph, der in 16 dargestellt
ist, die Beziehung zwischen dem Spalt h, der Betriebsdauer und der
Dicke der Bewegung, wie in einem zweiten Beispiel beschrieben, das
später
beschrieben wird.
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Aus
den Graphen, die in 14 und 16 dargestellt.
sind, ist bekannt, dass die Last infolge von Luftviskosität rasch.
zunimmt und die Betriebsdauer. rasch verkürzt wird, wenn der Spalt h
weniger als 0,1 mm beträgt.
Die Betriebsdauer wird durch die Beziehung zwischen der Leistungsfähigkeit
einer Zugfeder 1a und einem Lastdrehmoment bestimmt, das
zum Antreiben der Uhr erforderlich ist. Das Lastdrehmoment Trz am Rotor 12 infolge von Luftviskosität, wenn
der Spalt h 0,1 mm ist, beträgt
84,34 × 10–6 N·m (ein
Wert, der durch Umwandeln von 0,86 gcm in das Internationale Einheitensystem
erhalten wird), was in das Lastdrehmoment am mittleren Rad und seinem
Ritzel 7 umgewandelt wird, wie im Graphen in 14 dargestellt.
Dieses Lastdrehmoment entspricht beinahe 1/10 des maximalen Abtriebmoments
Trzmax, das von der Zugfeder 1a,
welche als das Mittel zum Speichern von mechanischer Energie dient,
auf den Rotor 12 übertragen
wird.
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Aus
dem Vorhergesagten ergibt sich, dass, wenn der Spalt h so eingestellt
wird, dass der Koeffizient K 1/10 oder weniger ist, das Lastdrehmoment
Trz am Rotor 12 infolge des Luftviskositätswiderstands
begrenzt ist, und auch der Energieverlust im Mittel zum Speichern
von mechanischer Energie ist begrenzt, was die Betriebsdauer der
Uhr verlängert.
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Eine
elektronisch gesteuerte mechanische Uhr einer Ausführungsform
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Koeffizient so
eingestellt wird, dass er 1/10 bis 1/40 ist.
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16 zeigt,
dass die Betriebsdauer nicht verlängert wird, während die
Dicke der Bewegung zunimmt, wenn der Spalt h 0,6 mm oder mehr ist.
Wenn der Spalt h 0,6 mm ist, beträgt das umgewandelte Lastdrehmoment
T2# am mittleren Rad und seinem Ritzel 7 infolge
von Luftviskosität
13,73 × 10–6 N·m (ein
Wert, der durch Umwandeln von 0,14 gcm in das Internationale Einheitensystem
erhalten wird), wie in 14 dargestellt, und es entspricht
beinahe 1/60 des maximalen Abtriebmoments Trzmax,
das von der Zugfeder 1a auf den Rotor 12 zu übertragen
ist.
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Hinsichtlich
der Betriebsdauer und der Dicke der Bewegung, welche für die Uhr
erforderlich ist, ist ein wünschenswerterer
Spalt h ungefähr
0,2 mm bis 0,4 mm. Das Lastdrehmoment T2# infolge
von Luftviskosität beträgt 42,17 × 10–6 N·m (ein
Wert, der durch Umwandeln von 0,43 gcm in das Internationale Einheitensystem erhalten
wird), wenn der Spalt h 0,2 mm beträgt, und es beträgt 21,57 × 10–6 N·m (ein
Wert, der durch Umwandeln von 0,22 gcm in das Internationale Einheitensystem
erhalten wird), wenn der Spalt h 0,4 mm beträgt, was jeweils beinahe 1/20
und 1/40 des maximalen Abtriebsmoment Trzmax,
das von der Zugfeder 1a auf den Rotor 12 zu übertragen
ist, entspricht.
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Eine
elektronisch gesteuerte mechanische Uhr einer Ausführungsform
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zählerkomponente
ein tragendes Element zum Tragen wenigstens eines Endabschnitts
des Rotors in der axialen Richtung ist, und dadurch, dass das tragende
Element in der axialen Richtung in einer größeren Distanz vom Rotor angeordnet
ist als ein Lager, das durch das tragende Element gehalten wird,
um das eine Ende in der axialen Richtung aufzunehmen.
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Als
das tragende Element können
zum Beispiel eine Räderwerkbrücke zum
Aufnehmen eines Getriebezugs, welcher als das Mittel zum Übertragen
von mechanischer Energie dient, und eine Hauptplatte eingesetzt
werden.
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In
solch einer Konfiguration ist das tragende Element, welches in einer
größeren Distanz
(in einer größeren Distanz
in der radialen Richtung) vom Drehmittelpunkt des Rotors als das
Lager in der Nähe
des Drehmittelpunkts ist, auch in einer größeren Distanz vom Rotor in
der axialen Richtung. Dies macht es möglich, den Spalt h zwischen
dem tragenden Element und dem Element größten Durchmessers im Rotor
auf zuverlässige Weise
zu gewährleisten,
während
der Eingriffszustand zwischen dem Lager und dem Rotor in der axialen
Richtung ohne jede Änderung
aufrechterhalten wird.
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Eine
elektronisch gesteuerte mechanische Uhr einer Ausführungsform
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zählerkomponente
ein tragendes Element zum Tragen wenigstens eines Endabschnitts
des Rotors in der axialen Richtung ist, dadurch, dass das tragende
Element ein Halteteilstück
zum Halten eines Lagers zur Aufnahme des einen Endes in der axialen
Richtung umfasst, und dadurch, dass ein Abschnitt auf dem Umfang
des Halteteilstücks
in der axialen Richtung in einer größeren Distanz vom Rotor als das
Halteteilstück
angeordnet ist. Als das tragende Element können auch ein Getriebezug und
eine Hauptplatte eingesetzt werden.
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In
solch einer Konfiguration werden, da nur der Abschnitt des tragenden
Elements, welcher dem Element größten Durchmessers
im Rotor dicht gegenübersteht,
in einer großen
Distanz vom Rotor ist und die Struktur und dergleichen des Lagers
selbst nicht geändert
werden, dieselben Vorgänge
und Vorteile wie jene in der zuvor beschriebenen Erfindung bereitgestellt.
Außerdem
wird, da das Halteteilstück,
das im tragenden Element ausgebildet ist, um das Lager zu halten,
sich nicht in einer großen
Distanz vom Rotor befindet und so ausgeführt ist, dass es dick genug
ist, das Lager dadurch auf zuverlässige Weise gehalten. Da das
Halteteilstück
zum Drehmittelpunkt des Rotors hin versetzt, das heißt, an einer
Stelle angeordnet ist, wo die Umfangsgeschwindigkeit des Rotors
niedrig ist und der Luftviskositätswiderstand
nicht gravierend ist, wirkt es in diesem Fall nicht so, dass die
Betriebsdauer der Uhr verkürzt
wird.
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Eine
elektronisch gesteuerte mechanische Uhr einer Ausführungsform
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Endabschnitt
des Rotors in der axialen Richtung durch ein tragendes Element getragen wird,
das getrennt von einer Komponente zum Tragen der Mittel zum Übertragen
von mechanischer Energie ausgebildet ist und wie eine Brücke geformt
oder freitragend ist.
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In
solch einer Konfiguration kann, da das tragende Element zum Tragen
des Rotors getrennt von der Komponente zum Tragen der Mittel zum Übertragen
von mechanischer Energie ausgebildet ist, das den Rotor tragende
Element brückenförmig oder
freitragend sein, und zwar nicht in der Form von planaren Flächen, sondern
in einer Form fast wie eine Stange. Daher ist es möglich, die
Zählerkomponente,
welche dem Rotor in der axialen Richtung dicht gegenübersteht,
auf zuverlässige
Weise in einer größeren Distanz
als der Spalt h anzuordnen, während
der Rotor auf zuverlässige
Weise getragen wird.
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Eine
elektronisch gesteuerte mechanische Uhr einer Ausführungsform
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Übertragen
von mechanischer Energie ein Getriebezug ist, der eine Mehrzahl
von Rädern
umfasst, und dadurch, dass ein Spalt h' in der axialen Richtung zwischen dem
Rotor und den Rädern,
welche als Mittel zum Übertragen
von mechanischer Energie dienen, das mit dem Rotor in Eingriff zu bringen
ist, kleiner als der Spalt h ist.
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In
solch einem Fall wird die Dicke der Uhr durch Einstellen des Spalts
h' derart, dass
er kleiner als der Spalt h ist, verringert, was die Dicke der Uhr
weiter verringert. In diesem Fall ist, da die Abschnitte der Räder und
des Rotors (eine Rotorträgheitsscheibe
oder ein Rotorelement, das später
beschrieben wird), welche sich überlappen,
sich im Eingriffszustand in derselben Richtung mit der Drehung bewegen,
die relative. Drehzahl an den sich überlappenden Abschnitten nicht
sehr hoch. Es besteht kein Problem in der Praxis, so lange der Spalt
h so eingestellt wird, dass die Räder, welche mit dem Rotor im
Eingriff stehen, und der Rotor sich nicht berühren, selbst wenn sie infolge
des Luftviskositätswiderstands,
der zwischen den Komponenten erzeugt wird, unrund werden. Wenn h' ≥ 1/2 h, dann. kann der Einfluss
des Luftviskositätswiderstands
genügend
reduziert werden.
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Eine
elektronisch gesteuerte mechanische Uhr einer Ausführungsform
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Abstandskomponente
zwischen dem Element größten Durchmessers
im Rotor und der Zählerkomponente
eingefügt
ist, und dadurch, dass die Abstandskomponente eine Durchgangsöffnung aufweist,
die sich an einer Stelle, welche dem Element größten Durchmessers des Rotors
entspricht, in der axialen Richtung erstreckt.
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Da
die Öffnung
an der Stelle der Abstandkomponente ausgebildet ist, welche dem
Element größten Durchmessers
im Rotor gegenübersteht,
ist es in solch einer Konfiguration möglich, die Abstandskomponente zwischen
dem Element größten Durchmessers
im Rotor und der Zählerkomponente
ohne jeglichen Einfluss auf das Lastdrehmoment des Rotors anzuordnen,
während.
der Spalt h zwischen dem Element größten Durchmessers und der Zählerkomponente
auf zuverlässige
Weise gewährleistet
wird, und dadurch den Wirkungsgrad der Anordnung in einem Komponentenanordnungsraum
innerhalb der Uhr zu verbessern.
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Eine
elektronisch gesteuerte mechanische Uhr einer Ausführungsform
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Druck innerhalb einer
Bewegung, welche die Mittel zum Speichern von mechanischer Energie,
die Mittel zum Übertrager
von mechanischer Energie und den Leistungsgenerator einbezieht,
reduziert ist.
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Hierin
umfasst „der
Druck ist reduziert" einen
Vakuumzustand.
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In
dieser Erfindung verursacht, da die Luftdichte innerhalb der Bewegung
niedrig ist, der zuvor beschriebene Luftviskositätswiderstand kein. Problem,
und die Betriebsdauer der Uhr kann erheblich verlängert werden.
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Andererseits
ist eine elektronisch gesteuerte mechanische Uhr einer Ausführungsform
der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor im Leistungsgenerator
ein Trägheitsrad
aufweist, das in der radialen Richtung vorsteht, und dadurch, dass
das Trägheitsrad
als das Element größten Durchmessers
im Rotor dient.
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Eine
elektronisch gesteuerte mechanische Uhr einer Ausführungsform
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor im Leistungsgenerator
ein Rotorelement aufweist, das in der radialen Richtung vorsteht
und eine Mehrzahl von Rotormagneten aufweist, die in der Umfangsrichtung
angeordnet sind, und dadurch, dass das Rotorelement als das Element
größten Durchmessers
im Rotor dient.
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Als
solch ein Leistungsgenerator, welcher in der elektronisch gesteuerten
mechanischen Uhr dieser Erfindung verwendet wird, können zwei
Arten von Leistungsgeneratoren eingesetzt werden, und zwar eine
Art, welche einen Rotor mit einem Trägheitsrad umfasst, und eine
Art, welche einen Rotor mit einem Rotorelement umfasst.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Draufsicht einer elektronisch gesteuerten mechanischen Uhr
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Schnittansicht der ersten Ausführungsform.
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3 ist
ein Blockschaltbild, das eine Verbindungsform zwischen einem Leistungsgenerator
und einer elektronischen Schaltung in der ersten Ausführungsform
darstellt.
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4 ist
ein Schaltbild einer Kurzschließschaltung,
welche in 3 dargestellt ist.
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5 ist
eine vergrößerte Schnittansicht,
welche den Hauptteil der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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6 ist
eine vergrößerte Schnittansicht,
welche den Hauptteil einer elektronisch gesteuerten mechanischen
Uhr gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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7 ist
eine Schnittansicht, welche den Hauptteil einer elektronisch gesteuerten
mechanischen Uhr gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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8 ist
eine Draufsicht, welche die vierte Ausführungsform darstellt.
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9 ist
eine Schnittansicht, welche den Hauptteil einer elektronisch gesteuerten
mechanischen Uhr gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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10 ist
eine Draufsicht, welche den Hauptteil einer elektronisch gesteuerten
mechanischen Uhr gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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11 ist
eine Schnittansicht, welche die sechste Ausführungsform darstellt.
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12 ist
eine Schnittansicht, welche den Hauptteil einer elektronisch gesteuerten
mechanischen Uhr gemäß einer
siebten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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13 ist
eine Schnittansicht, welche den Hauptteil einer elektronisch gesteuerten
mechanischen Uhr gemäß einer
achten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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14 ist
ein Graph, welcher ein erstes Beispiel der vorliegenden Erfindung
darstellt.
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15 eine
Schnittansicht, welche ein zweites Beispiel der vorliegenden Erfindung
darstellt.
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16 ist
ein Graph, welcher das zweite Beispiel darstellt.
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17 ist
eine Draufsicht, welche eine herkömmliche Technik darstellt.
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18 ist
eine Schnittansicht, welche die herkömmliche Technik darstellt.
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Beste Ausführungsform
der Erfindung
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Im
Folgenden werden Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
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[Erste Ausführungsform]
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1 und 2 stellen
eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. Die Komponenten, welche in den Figuren
dargestellt sind, sind mit jenen in der herkömmlichen Technik identisch,
mit der Ausnahme, dass der Hauptteil der Struktur eines Leistungsgenerators
anders ist.
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Daher
sind identische oder entsprechende Komponenten mit denselben Bezugszeichen
versehen, und verschiedene Komponenten oder Komponenten, von welchen
eine zusätzliche
Beschreibung erfolgt, sind mit verschiedenen Bezugszeichen versehen.
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Unter
Bezugnahme auf die Figuren weist eine elektronisch gesteuerte mechanische
Uhr eine Federhaustrommel 1 auf, welche aus einer Zugfeder 1a,
die als ein Mittel zum Speichern von mechanischer Energie dient,
einem Federhauszahnrad 1b, einer Federhauswelle 1c und
einer Federhausabdeckung 1d besteht. Die Zugfeder 1a ist
am äußeren Ende
am Federhauszahnrad 1b und am inneren Ende an der Federhauswelle 1c befestigt.
Die zylindrische Federhauswelle 1c ist auf einem tragenden
Element, das auf einer Hauptplatte 2 ausgebildet ist, angebracht,
ist durch das tragende Element und eine Federhausschraube 5 so
eingestellt, dass sie ein vertikales (in der Axialrichtung) Spiel
hat, und dreht sich mit einem Sperrrad 4. Die Hauptplatte 2 ist
mit einer Datumseinstellscheibe 2a und einem scheibenähnlichen
Ziffernblatt 2b versehen.
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Die
Drehung des Federhauszahnrads 1b wird über Räder 7 bis 11,
welche einen Drehzahl steigernden Getriebezug bilden, der als ein
Mittel zum Übertragen
von mechanischer Energie dient, mit einer Drehzahl übertragen,
die insgesamt 126.000 Mal gesteigert wird. In diesem Fall sind die
Räder 7 bis 11 auf
verschiedenen Achsen angeordnet, um sich nicht mit den Spulen 124 und 134,
welche später
beschrieben werden, zu überlappen,
wodurch ein Drehmomentübertragungsweg
von der Zugfeder 1a gebildet wird.
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Ein
Minutenzeiger (nicht dargestellt) zur Zeitangabe ist an einem Minutenrohr 7a befestigt,
das mit einem mittleren Rad und seinem Ritzel 7 im Eingriff
ist, und ein Sekundenzeiger (nicht dargestellt) zur Zeitangabe ist
an einem zweiten Ritzel 14a befestigt. Damit daher das
mittlere Rad und sein Ritzel 7 sich mit 1 U/Std. drehen
und das zweite Ritzel 14a sich mit 1 U/min dreht, wird
ein Rotor 12 so gesteuert, dass er sich mit 5 U/sec dreht.
Zu diesem Zeitpunkt dreht sich die Federhauswelle 1b mit
1/7 U/Std.
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Ein
Eingriffsspiel des zweiten Ritzels 14a, das vom Drehmomentübertragungsweg
abweicht, wird durch eine Zeigerreguliervorrichtung 140,
die zwischen die Federhaustrommel 1 und die Spule 124 eingefügt ist,
verringert. Die Zeigerreguliervorrichtung 140 umfasst zwei
lineare Beschränkungsfedern 141 und 142,
welche mit einer Teflon-Beschichtung, einer Intermolekularverbindungsschicht
oder durch andere Verfahren oberflächenbehandelt sind, und Spannpatronen 143 und 149,
welche an einer Mittelradbrücke 113 befestigt
sind, um die Basisenden der Beschränkungsfedern 141 und 142 zu
tragen.
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Die
elektronisch gesteuerte mechanische Uhr umfasst einen Leistungsgenerator 120,
der aus dem Rotor 12 und Spulenblöcken 121 und 131 besteht.
Der Rotor 12 umfasst ein Rutorritzel 12a, einen
Rotormagneten 12b und eine Rotorträgheitsscheibe 12c.
Die Rotorträgheitsscheibe 12c dient
als ein Element größten Durchmessers
im Rotor 12.
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Die
Spulenblöcke 121 und 131 sind
durch Wickeln von Spulen 124 und 139 um Statoren
(Kerne, Magnetkerne) 123 und 133, welche durch
Stapeln dünner
Platten derselben Form hergestellt sind, ausgebildet. Die Statoren 123 und 133 umfassen
Statorkernabschnitte 122 und 132, welche benachbart
zum Rotor 12 angeordnet sind, Wickelkernabschnitte 123b und 133b mit
den Spulen 124 und 139, die darauf gewickelt sind, und
miteinander verbundene leitende Magnetkernabschnitte 123a und 133a,
welche einstückig
ausgebildet sind.
-
Die
Statoren 123 und 133, das heißt die Spulen 124 und 134,
sind parallel zueinander angeordnet. Der Rotor 12 ist so
aufgebaut, dass seine mittlere Welle entlang einer Grenzlinie L
zwischen den Spulen 129 und 134 auf der Seite
der Statorkernabschnitte 122 und 132 liegt. Die
Statorkernabschnitte 122 und 132 sind in Bezug
auf die Grenzlinie L symmetrisch angeordnet.
-
In
diesem Fall ist eine Harzbuchse 60 in Statorlöchern 122a und 132a der
Statoren 123 und 133 angeordnet, wo der Rotor 12 angeordnet
ist, wie in 2 dargestellt. Harzexzenterstifte 55 sind
an den longitudinalen Zentren der Statoren 123 und 133,
das heißt
zwischen den Statorkernabschnitten 122 und 132 und den
leitenden Magnetkernabschnitten 123a und 133a,
angeordnet. Wenn die Exzenterstifte 55 gedreht werden,
können
die Statorkernabschnitte 122 und 132 der Statoren 123 und 133 mit
der Hülse 60 in
Kontakt gebracht werden, und sie können dadurch exakt und einfach
positioniert werden. Darüber
hinaus können
die Seitenflächen
der leitenden Magnetkernabschnitte 123a und 133a auf
zuverlässige
Weise miteinander in Kontakt gebracht werden.
-
Die
Spulen 129 und 134 weisen dieselbe Anzahl von
Windungen auf. In dieser Ausführungsform
umfasst „dieselbe
Anzahl von Windungen" nicht
nur einen Fall, in dem die Anzahlen von Windungen völlig miteinander
identisch sind, sondern auch einen Fall, in dem sie bis zu einem
derartigen Grad unterschiedlich sind, dass es im Vergleich zur gesamten
Spule vernachlässigbar
ist, zum Beispiel unterscheiden sie sich um mehrere hundert Windungen.
-
Die
leitenden Magnetkernabschnitte 123a und 133a der
Statoren 123 und 133 sind so verbunden, dass die
Seitenflächen
davon miteinander in Kontakt sind. Die unteren Seiten der leitenden
Magnetkernabschnitte 123a und 133a sind mit einem
Joch (nicht dargestellt), das über
den leitenden Magnetkernabschnitten 123a und 133a angeordnet
ist, in Kontakt. Zwei magnetische Leitwege, ein magnetischer Leitweg,
welcher auf den Seitenflächen
der leitenden Magnetkernabschnitte 123a und 133a verläuft, und
ein magnetischer Leitweg, welcher durch das Joch verläuft, das
zwischen den unteren Seiten der leitenden Magnetkernabschnitte 123a und 133a angeordnet
ist, werden dadurch in den leitenden Magnetkernabschnitten 123a und 133a gebildet. Die
Statoren 123 und 133 bilden einen ringförmigen Magnetkreis.
Die Spulen 124 und 134 sind in derselben Richtung
von den leitenden Magnetkernabschnitten 123a und 133a der
Statoren 123 und 133 zu den Statorkernabschnitten 122 und 132 gewickelt.
-
Die
Enden der Spulen 129 und 134 sind mit Spulenanschlusspunkten
(nicht dargestellt) verbunden, die auf den leitenden Magnetkernabschnitten 123a und 133a der
Statoren 123 und 133 vorgesehen sind.
-
In
einem Fall, in welchem die elektronisch gesteuerte mechanische Uhr,
welche auf diese Weise konfiguriert ist, verwendet wird, wird ein
externes Magnetfeld H (1), wenn es an die Spulen 124 und 134 angelegt
wird, in Bezug auf die Wicklungsrichtungen der Spulen 124 und 139 in
entgegengesetzten Richtungen angelegt, da es in derselben Richtung
zu den Spulen 124 und 134, die parallel angeordnet
sind, angelegt wird. Aus diesem Grund wirken Spannungen, welche
in den Spulen 124 und 134 erzeugt werden, infolge
des externen Magnetfelds H so, dass sie sich gegenseitig aufheben,
was den Einfluss davon verringern kann.
-
Die
Spulen 124 und 134, die in Reihe geschaltet sind,
dienen auch dazu, eine elektromotorische Kraft zu erzeugen, um die
Drehung des Rotors 12 zu erfassen und die Drehung des Leistungsgenerators 120 zu steuern,
wie in 3 dargestellt. Das heißt, eine elektronische Schaltung 240,
welche aus ICs besteht, wird durch die elektromotorische Kraft von
den Spulen 124 und 1324 angesteuert, um die Drehung
zu erfassen und zu steuern. Die elektronische Schaltung 240 umfasst
einen Schwingkreis 242 zum Ansteuern eines Quarzoszillators 241,
eine Frequenzteilungsschaltung 293 zum Erzeugen von Bezugsfrequenzsignalen,
welche als Zeitsignale dienen, die auf Taktsignalen basieren, welche
im Schwingkreis 242 erzeugt werden, eine Erfassungsschaltung 244 zum
Erfassen der Drehung des Rotors 12, eine Vergleichsschaltung 245 zum
Vergleichen des Drehzyklus, welcher durch die Erfassungsschaltung 244 erhalten
wird, und der Bezugssignale und Ausgeben einer Differenz dazwischen,
und eine Steuerschaltung 246 zum Übertragen eines Steuersignals
zum Bremsen des Leistungsgenerators 120 gemäß der Differenz.
Ein Taktsignal kann durch Verwenden von verschiedenen Bezugsschwingungsquellen
oder dergleichen anstelle des Quarzoszillators 241 erzeugt
werden.
-
Die
Schaltungen 242 bis 246 werden durch die elektrische
Leistung, die durch die Spulen 124 und 134, die
in Reihe geschaltet sind, angesteuert. Wenn der Rotor 12 des
Leistungsgenerators 120 als Reaktion auf die Drehung vom
Getriebezug in einer Richtung gedreht wird, wird in den Spulen 129 und 134 eine
Wechselstromausgabe erzeugt. Die Ausgabe wird durch eine Verstärkungs-
und Ladeschaltung, die aus Dioden 247 und einem Kondensator 248 besteht,
verstärkt
und gleichgerichtet, der gleichgerichtete Gleichstrom lädt einen Speicherkondensator 250,
und der Kondensator 250 steuert die Steuerschaltung (elektronische
Schaltung) 240 an.
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Ein
Teil der Wechselstromausgabe von den Spulen 124 und 134 wird
als ein Erfassungssignal für
den Drehzyklus des Rotors 12 übernommen und in die Erfassungsschaltung 244 eingegeben.
Die Ausgabe von den Spulen 124 und 134 nimmt in
jedem Drehzyklus eine exakt sinusförmige Wellenform an. Daher
unterwirft die Erfassungsschaltung 244 dieses Signal einer
A/D-Umwandlung in ein Zeitreihenimpulssignal, die Vergleichsschaltung 245 vergleicht
das Erfassungssignal mit dem Bezugsfrequenzsignal, und die Steuerschaltung 246 überträgt ein Steuersignal
gemäß der Differenz
an eine Kurzschließschaltung
(einen Regelkreis) 249, welche als eine Bremsschaltung
für die
Spulen 124 und 134 fungiert.
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Basierend
auf der Steuerschaltung von der Steuerschaltung 246 schließt die Kurzschließschaltung 249 beide
Enden der Spulen 124 und 134 kurz, um ein eine
Kurzbremsung anzulegen, um dadurch den Drehzyklus des Rotors 12 zu
steuern.
-
Die
Kurzschließschaltung 249 wird,
wie in 4 dargestellt, durch einen bidirektionalen Schalter
gebildet, der aus einem Paar von Dioden 251 zum Durchlassen
von Strömen
in entgegengesetzten Richtungen dadurch, Schaltern SW, welche mit
den Dioden 251 in Reihe geschaltet sind, und parasitären Dioden 250,
welche zu den Schaltern SW parallel geschaltet sind, besteht. Dies
ermöglicht
eine Bremssteuerung unter Verwendung aller Wechselstromausgabewellen
von den Spulen 124 und 134 und gewährleistet
einen hohen Bremsgrad.
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Alls
Nächstes
werden im Folgenden die charakteristischsten Strukturen dieser Ausführungsform
unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
-
In
der elektronisch gesteuerten mechanischen Uhr dieser Erfindung entsteht
ein Luftviskositätswiderstand
zwischen der Rotorträgheitsscheibe
l2c und
den Statoren
123 und
133 (genauer gesagt, den
Statorkernabschnitten
122 und
132), welche als
Zählerkomponenten
dienen, die der Rotorträgheitsscheibe
12c in
der axialen Richtung dicht gegenüberstehen.
In diesem Fall wird, da die Strömung
von Luft zwischen der Rotorträgheitsscheibe
12c und
den Statorkernabschnitten
122 und
132 als eine
Couette-Strömung
betrachtet werden kann, die Scherspannung τ der Luftschicht, welche dem
Luftviskositätswiderstand.
entspricht, durch die folgende Formel (1) festgelegt
wobei μ die Viskosität von Luft
darstellt, U die Drehzahl des Rotors
12 darstellt, und
h den Spalt zwischen der Rotorträgheitsscheibe
12c und
den Statorkernabschnitten
122 und
132 darstellt.
-
Das
Lastdrehmcment T infolge der Scherspannung τ (Luftviskositätswiderstand)
wird im Allgemeinen durch die folgende Formel (2) festgelegt, obwohl
es in Abhängigkeit
von der planaren Form der Statorkernabschnitte
122 und
132 leicht
variiert:
wobei
S den Bereich eines Abschnitts darstellt, an dem sich die Rotorträgheitsscheibe
12c und
die Statorkernabschnitte
122 und
132 überlappen,
und r stellt die Distanz vom Drehmittelpunkt des Rotors
12 zu
einem Abschnitt, an dem sich die Rotorträgheitsscheibe
12c und
die Statorkernabschnitte
122 und
132 in einer
Ebene überlappen,
dar.
-
Wenn ω die Winkelgeschwindigkeit
des Rotors
12 darstellt, f die Umlauffrequenz darstellt,
und π das Verhältnis des
Umfangs eines Kreis zu seinem Durchmesser darstellt, dann ist die
Drehzahl außerdem
U = r·ω = r·2πf. Wenn der
Bereich S ein kleiner Bereich ist, welcher in der radialen Richtung
von der Distanz r
1 zu dem Abschnitt, an
dem sich die Rotorträgheitsscheibe
12c und
die Statorkernabschnitte
122 und
132 in einer
Ebene überlappen,
um dr vergrößert wird,
dann wird das Lastdrehmoment T
rz in dem
gesamten Abschnitt, in dem sich der Rotor
12 und die Statorkernabschnitte
122 und
132 überlappen,
durch die folgende Formel (3) festgelegt:
wobei
r
1 die Distanz vom Drehmittelpunkt des Rotors
12 zum
Außenumfang
des Abschnitts darstellt, an dem sich die beiden Komponenten überlappen,
wie in
5 dargestellt.
-
Daher
wird der Spalt h durch die folgende Formel (4) basierend auf der
vorhergehenden Formel (3) ausgedrückt:
-
-
Wenn
die Zugfeder 1a als das Mittel zum Speichern von mechanischer
Energie verwendet wird, wie in dieser Ausführungsform, fällt das
Abtriebsmoment am Ende der Betriebsdauer, wenn sich die Zugfeder 1a vollkommen
entrollt hat, auf die Hälfte
des maximalen Abtriebsmoment ab. In der elektronisch gesteuerten
mechanischen Uhr stellen magnetischer Verlust, Reibungsverlust und
Energieverlust in der Steuerschaltung einen großen Anteil des gesamten Energieverlusts
dar. Aus diesem Grund muss, wenn das maximale Abtriebsmoment der
Zugfeder 1a, das auf den Rotor 12 zu übertragen
ist, Trzmax ist, das Lastdrehmoment Trz infolge des
Luftviskositätswiderstands
zwischen dem Rotor 12 und den Statorkernabschnitten 122 und 132 so
eingestellt werden, dass es gleich wie oder weniger als 1/10, vorzugsweise
1/20 bis 1/40, des maximalen Abtriebsmoment Trzmax (T
= 1/10·Trzmax) ist, Wie zuvor Unter Bezugnahme auf
den Graphen beschrieben, der in 14 dargestellt
ist.
-
Daher
wird der Spalt h, der in 5 dargestellt ist, durch die
folgenden Formeln (5) und (6) festgelegt, in welchen K einen Koeffizienten
darstellt, und dies macht es möglich,
den Luftviskositätswiderstand
zu verringern, um das Lastdrehmoment Trz zu
begrenzen und den Energieverlust der Zugfeder 1a zu verringern:
-
-
Wie
in 5 dargestellt, ist ein Spalt h' zwischen der Rotorträgheitsscheibe 12c und
einem Zahnrad des sechsten Rads und seines Ritzels 11 so
eingestellt, dass er kleiner als der Spalt h zwischen der Rotorträgheitsscheibe 12c und
den Statoren 123 und 133 ist (h' < h) ist, wodurch die Dicke der Uhr
verringert wird.
-
Diese
Ausführungsform,
die zuvor beschrieben wurde, stellt die folgenden Vorteile bereit.
- 1) In der elektronisch gesteuerten mechanischen
Uhr dieser Ausführungsform
wird der Spalt h zwischen der Rotorträgheitsscheibe 12c und
den Statoren 123 und 133 so eingestellt, dass,
wenn der Koeffizient K 1/10 oder weniger ist, das Lastdrehmoment
Trz infolge des Luftviskositätswiderstands
zwischen diesen Komponenten gleich wie oder weniger als 1/10 des
maximalen Abtriebmoments Trzmax der Zugfeder 1a,
das auf den Rotor 12 übertragen
wird, ist. Dies macht es möglich,
den Energieverlust der Zugfeder 1a zu verringern und dadurch
die Betriebsdauer der Uhr zu verlängern.
- 2) Wenn der Koeffizient K so eingestellt wird, dass er 1/20
bis 1/40 oder weniger beträgt,
kann das Lastdrehmoment Trz am Rotor 12 durch
Vergrößern des
Spalts h weiter verringert werden, und die Betriebsdauer der Uhr
kann weiter verlängert
werden. Darüber
hinaus ist es möglich,
zu verhindern, dass der Spalt h größer als nötig wird, und zu verhindern,
dass die Uhr übermäßig dick
wird. Dies steht einer Dickenreduktion nicht im Wege.
- 3) Da der Spalt h' zwischen
der Rotorträgheitsscheibe 12c und
dem sechsten Rad und seinem Ritzel 11, die damit im Eingriff
sind, so eingestellt ist, dass er kleiner als der Spalt h ist, ist
es möglich,
die Dicke der Uhr zu verringern und eine Dickenreduktion zu fördern. In
diesem Fall wird, da sich die Abschnitte, an welchen sich das sechste
Rad und sein Ritzel 11 und die Rotorträgheitsscheibe 12c überlappen,
als Reaktion auf die Eingriffsdrehung davon in derselben Richtung
bewegen, die relative Drehzahl an den sich überlappenden Abschnitten nicht
so hoch, und ein Luftviskositätswiderstand,
der zwischen den Komponenten erzeugt wird, verursacht keine Probleme,
selbst wenn der Spalt h' klein
ist.
- 4) Die Statoren 123 und 133 sind aus getrennten
Komponenten gebildet und weisen keinen anfälligen Abschnitt infolge einer
freitragenden Struktur eines Statorlochs und keinen leicht verformbaren
Abschnitt wie eine Außenkerbe
auf. Daher wird die Handhabung erleichtert, die Bearbeitbarkeit in
den Prozessen kann verbessert werden, und es kann verhindert werden,
dass die Produktion abnimmt.
- 5) Da die Statoren 123 und 133 diaselbe Form
aufweisen, kann eine Spule auf identischen Komponenten gewickelt
werden, die umgedreht werden, die Komponenten können gemeinsam verwendet werden,
und die Anzahl von Komponenten kann verringert werden. Aus diesem
Grund ist es möglich,
die Herstellungskosten und Kosten für die Teile zu senken und die
Handhabung zu erleichtern.
- 6) Da die Statoren 123 und 133 derselben Form
symmetrisch angeordnet sind und die Anzahl von Windungen der Spulen 124 und 134 auf
den Statoren 123 und 133 gleich ist fließt dieselbe
Anzahl von Magnetflüssen
durch die beiden Spulen 124 und 134 infolge von
WS-Geräuschen,
die außerhalb
der Uhr erzeugt werden, oder dergleichen. Dies kann den Einfluss
vor externen Geräuschen
aufheben und es ermöglichen, eine
elektronisch gesteuerte mechanische Uhr zu konstruieren, die äußerst lärmbeständig ist.
- 7) Da der Grad von Freiheit in der Anordnung und Konstruktion
der zweiten bis sechsten Räder
und ihrer Ritzel 7 bis 11. durch Anordnen der
Räder 7 bis 11 auf
verschiedenen Achsen verbessert werden kann, werden die Räder 7 bis 11 zum
Beispiel durch Anordnen des zweiten Ritzels 14a außerhalb
des Drehmomentübertragungsweges
in einer Distanz vom Rotor 12 derart angeordnet, dass die
Räder 7 bis 11 an
den Stellen angeordnet werden können,
um sich mit den Spulen 124 und 124 zu überlappen.
Da die Anzahl von Windungen durch Vergrößern der Dicke der Spulen 124 und 134 erhöht werden
kann, ist es daher möglich, die
Länge der
Spulen 124 und 134 in der Ebenenrichtung, das
heißt
die magnetische Weglänge,
zu verkürzen,
den Kernverlust zu verringern und dadurch die Betriebsdauer der
Zugfeder 1a zu verlängern.
- 8) Da der Rotor 12 auf der Grenzlinie L angeordnet
wird und die Statoren 123 und 133 symmetrisch
angeordnet werden, ist es möglich,
den magnetischen Weg an den Statorkernabschnitten 122 und 132 verkürzen, um
dadurch die magnetische Weglänge
zu verkürzen
und Kernverlust zu verringern.
- 9) Da die leitenden Magnetkernabschnitte 123a und 133a zwei.
magnetische Leitwege bilden, ist es möglich, den magnetischen Widerstand
zu senken oder zu stabilisieren. Ein stabilisierter magnetischer
Widerstand kann auch induzierte Spannung, Leistungserzeugung und
Bremsen stabilisieren. Außerdem
ist es möglich,
den Verlust von Magnetflüssen
und Wirbelstromverluste in den Metallkomponenten zu verringern.
- 10) Da die Exzenterstifte 55 und die Buchse 60 bereitgestellt
werden, können
die Statoren 123 und 133 positioniert werden,
während
der Rotor 12 innerhalb der Statorlöcher 53 angeordnet
wird. Zum Beispiel können
die Statoren 123 und 133 unmittelbar vor dem Versand
der Produkte leicht an den am besten geeigneten Stellen für den Rotor 122 angeordnet
werden, und die Positioniergenauigkeit kann weiter verbessert werden.
- 11) Da die Exzenterstifte 55 aus einer weicheren Harzkomponente
als die Statoren 123 und 133 gebildet sind, ist
es möglich,
zu verhindern, dass die Statoren 123 und 133 durch
die Exzenterstifte 55 zerbrochen werden.
- 12) Da die Exzenterstifte 55 zwischen den Statorkernabschnitten 122 und 132 und
den leitenden Magnetkernabschnitten 123a und 133a angeordnet
werden, können
die Statorkernabschnitte 122 und 132 positioniert
werden und der Kontaktzustand der leitenden Magnetkernabschnitte 123a und 133a kann
eingestellt werden, indem ein einziger Exzenterstift, der für jeden
der Statoren 123 und 133 vorgesehen ist, verwendet wird.
Dies macht es möglich,
die Anzahl von Exzenterstiften 55 zu verringern, um die
Struktur zu vereinfachen und die Kosten zu senken.
- 13) Da magnetisches Rauschen infolge des externen Magnetfelds
H verringert werden kann, ist es nicht notwendig, eine antimagnetische
Platte in einer Komponente der Bewegung, wie beispielsweise dem
Ziffernblatt 2b, der elektronisch gesteuerten mechanischen
Uhr bereitzustellen, und ein antimagnetisches Material für äußere Komponenten
zu verwenden. Aus diesem Grund können
die Kosten gesenkt werden, und die Verringerung der Größe und der
Dicke der Bewegung kann erreicht werden, da die antimagnetische Platte
und dergleichen unnötig
sind. Darüber
hinaus wird, da die Anordnung der Komponenten nicht durch externe
Komponenten eingeschränkt
wird, der Freiheitsgrad in der Konstruktion verbessert, und es ist
möglich,
eine elektronisch gesteuerte mechanische Uhr bereitzustellen, welche
in der grafischen Ausführbarkeit und
in der Fertigungsleistung überlegen
ist.
- 14) Da das zweite Ritzel 14a vom Drehmomentübertragungsweg
abweicht, braucht es keine Drehmomentübertragungszahnräder und
dergleichen, welche sich mit der Federhaustrommel 1 überlappen.
Daher ist es dadurch möglich,
die Breite der Zugfeder 1a (die Größe in der Richtung parallel
zur Achse der Federhauswelle 1c) zu vergrößern, und
auf diese Weise die Betriebsdauer der Zugfeder 1a weiter
zu verlängern, während die
Gesamtdicke der Uhr aufrechterhalten wird.
-
[Zweite Ausführungsform]
-
Eine
zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
In dieser Ausführungsform
sind Komponenten und dergleichen, welche denjenigen in der zuvor
beschriebenen ersten Ausführungsform ähneln, mit
denselben Bezugszeichen versehen, und die Beschreibung davon wird
unterlassen. Im Folgenden werden Unterschiede von der ersten Ausführungsform
beschrieben.
-
Ein
Rotor 12, der in dieser Ausführungsform eingesetzt wird,
weist eine Struktur auf, welche der eines bürstenlosen Motors (eines flachen
Drehmomentmotors) ähnelt.
Das heißt,
der Rotor 12 umfasst Rotorelemente 12e, in welchen
eine Mehrzahl von Rotormagneten 12b um die Drehachse auf
einem scheibenähnlichen
rückwärtigen Joch 12d angeordnet
sind, und die Rotorelemente 12e sind derart angeordnet,
dass sie einander in der axialen Richtung gegenüberstehen. In jedem der Rotorelemente 12e sind
die Rotormagnete 12b so angeordnet, dass die Polrichtungen
von angrenzenden Rotormagneten 12b voneinander verschieden
sind. Ein Substrat 223, das als eine Zählerkomponente dient, ist zwischen
die Rotorelemente 12e eingefügt, und eine Mehrzahl von Spulen 124 ist
an Stellen, welche den Rotormagneten 12b entsprechen, in
der Umfangsrichtung angeordnet. Da die scheibenähnlichen Rotorelemente 12e auch
als Trägheitsscheiben
in diesem Rotor 12 dienen, wird die Rotorträgheitsscheibe 12c in
der ersten Ausführungsform
nicht bereitgestellt.
-
Das
heißt,
in dieser Ausführungsform
dienen die Rotorelemente 12e als Bezugskomponenten, wenn ein
Spalt h in Bezug auf die Zählerkomponente
definiert wird, auf eine ähnliche
Weise wie jene der Rotorträgheitsscheibe 12c der
ersten Ausführungsform,
und sie dienen auch als Elemente größten Durchmessers im Rotor 12.
Aus diesem Grund wird der Spalt h zwischen den Rotorelementen 12e (Rotormagneten 12b)
und dem Substrat 223, das dicht gegenüber dazu steht, durch die zuvor
beschriebenen Formeln (5) und (6) eingestellt. Ein Spalt h' zwischen dem Rotorelement 12e und
einem sechsten Rad und seinem Ritzel 11 wird ebenfalls
kleiner als der Spalt h eingestellt.
-
Daher
kann diese Ausführungsform
die zuvor beschriebenen Vorteile 1) bis 3) auf ähnliche Weise bereitstellen.
-
Eine
Distanz zwischen dem unteren Rotorelement 12e in der Figur
und einer Hauptplatte 2 und eine Distanz zwischen dem oberen
Rotorelement 12e und einer Räderwerkbrücke 3 werden ebenfalls
so eingestellt wie in den zuvor dargelegten Formeln (5) und (6).
Demgemäß ist es
möglich,
den Rotor 12 ohne irgendwelche Einflüsse eines Luftviskositätswiderstands
infolge der Hauptplatte 2 und der Räderwerkbrücke 3 zu drehen.
-
[Dritte Ausführungsform]
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In
einer elektronisch gesteuerten mechanischen Uhr gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist der Druck innerhalb einer Bewegung,
welche eine Zugfeder, einen Getriebezug und einen Leistungsgenerator
umfasst, reduziert, obwohl dies nicht dargestellt ist.
-
Solch
eine elektronisch gesteuerte mechanische Uhr kann zum Beispiel durch
Verringern des Drucks innerhalb eines luftdichten, durchlässigen Gehäuses und
Montieren der Bewegung, wobei die Bewegung in das Gehäuse eingebaut
wird, und Befestigen einer hinteren Abdeckung am Gehäuse, wobei
der Zeiger in das Gehäuse
gesetzt wird, erhalten werden.
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Da
die Luftdichte innerhalb der Bewegung in solch einer Ausführungsform
niedrig ist, ist es möglich, den
zuvor beschriebenen Luftviskositätswiderstand
zu verringern und die Betriebsdauer der Uhr wesentlich zu verlängern.
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Da
der Luftviskositätswiderstand
verringert werden kann, kann die Dickenreduktion der Uhr durch Verkleinern
des Spalts zwischen dem Rotor und den Statoren weiter gefördert werden.
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[Vierte Ausführungsform]
-
7 und 8 stellen
den Hauptteil einer elektronisch gesteuerten mechanischen Uhr gemäß einer vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar.
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In
der elektronisch gesteuerten mechanischen Uhr dieser Ausführungsform
ist ein Rotor 12 so aufgebaut, dass eine Rotorträgheitsscheibe 12c zwischen
die Statoren 123 und 133 und eine Hauptplatte 2 eingefügt ist.
-
In
diesem Fall ist die Hauptplatte 2, welche als eine Abstandskomponente
in Annäherungskontakt
mit der Rotorträgheitsscheibe 12c dient,
mit einer Durchgangsöffnung 2c versehen,
welche sich in der axialen Richtung so erstreckt, dass sie der Rotorträgheitsscheibe 12c gegenübersteht.
In der Mitte der Öffnung 2c ist ein
Halteteilstück 2d für ein kombiniertes
Lager 31 vorgesehen, das einen Zapfen 12f am unteren
Ende des Rotors 12 in 7 aufnimmt.
Das Halteteilstück 2d ist
mit einem Halteteilstück 2e verbunden,
das für
ein kombiniertes Lager 32 eines sechsten Rades und seines
Ritzels 22 ausgebildet ist, das benachbart dazu angeordnet
ist. In solch einer Konfiguration steht, da die Hauptplatte 2 die Öffnung 2c aufweist,
fast die ganze Fläche der
Rotorträgheitsscheibe 12c auf
der Seite der Hauptplatte 2 mit Ausnahme der Halteteilstücke 2d und 2e und
eines Verbindungsabschnitts dazwischen einer Datumseinstellscheibe 2a gegenüber, welche über die Öffnung 2c hinaus
angeordnet ist. Da sich die Halteteilstücke 2d und 2e und
der Verbindungsabschnitt dazwischen in einer Ebene mit der Rotorträgheitsscheibe 12c in
einem ziemlich kleinen Bereich überlappen,
selbst wenn sie dicht zur Rotorträgheitsscheibe 12c angeordnet
sind, wird das Lastdrehmoment Trz nicht
erhöht.
-
Daher
entspricht die Kalenderscheibe 2a in dieser Ausführungsform
der Zählerkomponente
der vorliegenden Erfindung, und der Spalt h zwischen der Rotorträgheitsscheibe 12c und
der Datumseinstellscheibe 2a, der Spalt h zwischen der
Rotorträgheitsscheibe 12c und
den Statoren 123 und 133 und dergleichen werden basierend
auf die Formeln (5) und (6), die in der ersten Ausführungsform
beschrieben wurden, eingestellt (dies gilt auch für einen
Spalt h, der in den Figuren dargestellt ist, welche die folgenden
Ausführungsformen
veranschaulichen).
-
Gemäß dieser
Ausführungsform
ist, da die Hauptplatte 2 am nachsten zur Rotorträgheitsscheibe 12c die Öffnung 12c an
der Stelle, die der Rotorträgheitsscheibe 12c gegenüberliegt,
aufweist, die Datumseinstellscheibe 2a im Wesentlichen
der Rotorträgheitsscheibe 12c gegenüberliegend.
Daher kann der zuvor dargelegte Vorteil 1) erzielt werden, indem
der Spalt h zwischen der Rotorträgheitsscheibe 12c und
der Datumseinstellscheibe 2a auf zuverlässige Weise gewährleistet
wird.
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In
diesem Fall ist der zuvor erwähnte
Vorteil stärker
ausgeprägt,
wenn der Bereich der Öffnung 2c gleich
wie oder mehr als 1/2, vorzugsweise 2/3, des Bereichs des Abschnitts
ist, an dem sich die Hauptplatte 2 und die Rotorträgheitsscheibe 12c in
einer Ebene ohne die Öffnung 2c dazwischen überlappen.
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Die
gesamte Hauptplatte 2 kann ohne Erhöhen des Lastdrehmoments Trz des Rotors 12 in einer kürzeren Distanz
als der Spalt h vom Rotor 12 angeordnet werden, und die
der Wirkungsgrad der Anordnung im Komponentenanordnungsraum innerhalb
der Uhr kann verbessert werden, was die Dicke der Uhr weiter verringern
kann.
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Obwohl
das Halteteilstück 2d in
der Mitte der Öffnung 2c in
dieser Ausführungsform
mit dem Halteteilstück 2e des sechsten
Rades und seines Ritzels 11 verbunden ist, kann ein Verbindungsabschnitt 2f bereitgestellt
werden, um das Halteteilstück 2d und
einen anderen Innenumfangsabschnitt der Öffnung 2c zu verbinden,
wie durch die strichpunktierten Linien in 8 dargestellt,
welche als eine Draufsicht dient, die den Schnitt in 7 darstellt.
Es kann unter Berücksichtigung
der erforderlichen Festigkeit der Hauptplatte 2 und dergleichen
willkürlich
bestimmt werden, mit welchem Abschnitt die Öffnung 2c des Halteteilstücks 2d zu
verbinden ist, an wie vielen Punkten sie zu verbinden sind, und
dergleichen. Wenn das Halteteilstück 2e des sechsten Rades
und seines Ritzels 22 so vorgesehen ist, dass es zum Halteteilstück 2d vorsteht,
wie in dieser Ausführungsform;
kann der Bereich des Abschnitts, der sich mit der Rotorträgheitsscheibe 12c in
einer Ebene überlappt,
durch Verbinden der Halteteilstücke 2d und 2e weiter
reduziert werden.
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[Fünfte Ausführungsform]
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Gemäß einer
fünften
Ausführungsform,
die in 9 dargestellt ist, ist eine Hauptplatte 2 einer
elektronisch gesteuerten mechanischen Uhr, welche einen Rotor 12 von
der Art eines fachen Drehmomentmotors umfasst, mit einer Öffnung 2c versehen,
die fast gleich wie die in der zuvor dargelegten vierten Ausführungsform ist.
Obwohl ein Verbindungsabschnitt zwischen einem Halteteilstück 2d und
dem inneren Rand der Öffnung 2c liegt,
ist er in 9 nicht dargestellt.
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In
solch einer elektronisch gesteuerten mechanischen Uhr ist eine Komponente,
die am dichtesten am Rotor 12 (einem unteren Rotorelement 12e)
ist, eine Hauptplatte 2. Da die Hauptplatte 2 auch
die Öffnung 2c aufweist,
steht eine Datumseinstellscheibe 2a in einer großen Distanz
vom Rotorelement 2e dem unteren Rotorelement 12e gegenüber und
entspricht der Zählerkomponente
der vorliegenden Erfindung.
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Diese
Ausführungsform
stellt ebenfalls ähnliche
Vorteile wie die in der vierten Ausführungsform bereit. Das heißt, es ist
möglich,
das Lastdrehmoment Trz des Rotors infolge
des Luftviskositätswiderstands
zu reduzieren, die gesamte Hauptplatte 2 näher am Rotorelement 12e anzuordnen
und dadurch die Dicke der Uhr zu verringern.
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In
diesem Fall ist der Vorteil ebenfalls ausgeprägt, wenn der Bereich der Öffnung 2c gleich
wie oder mehr als 1/2, vorzugsweise 2/3, des Bereichs des Abschnitts
ist, an dem sich die Hauptplatte 2 und das Rotorelement 12e in
einer Ebene ohne die Öffnung 2c dazwischen überlappen, ähnlich wie
in der vierten Ausführungsform.
Insbesondere wenn der innere Rand der Öffnung 2c so ausgebildet
ist, dass er einen größeren Durchmesser
als der des äußeren Randes
des Rotorelements 12e aufweist, wird der Vorteil des Verringerns des
Luftviskositätswiderstands
verbessert, da die Drehzahl am äußersten
Umfang des Rotorelements 12e am höchsten ist.
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[Sechste Ausführungsform]
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In
einer sechsten Ausführungsform,
die in 10 und 11 dargestellt
ist, werden ein Getriebezug, welcher ein mittleres Rad und sein
Ritzel (nicht dargestellt) bis ein sechstes Rad und sein Ritzel 11 umfasst, durch
eine Hauptplatte 2 und eine Räderwerkbrücke 3 getragen, während der
Rotor 12 an einem Ende durch die Hauptplatte 2 und
am anderen Ende durch ein tragendes Element 40, das von
der Räderwerkbrücke 3 getrennt
ist, getragen wird.
-
Das
tragende Element 40 erstreckt sich in Brückenform
(in der Form eines Tors im Querschnitt, welches die Säulenelemente 41 umfasst)
zwischen einem Paar von Säulenelementen 91,
wie beispielsweise Stiften, (in der Figur durch die strichpunktierten
Linien dargestellt), die auf beiden Seiten des Rotors in der radialen Richtung
auf der Hauptplatte 2 stehen, und das tragende Element 40 ist
daran angeschraubt. Ein kombiniertes Lager 33 wird ungefähr im longitudinalen
Zentrum des tragenden Elements 40 gehalten und mit einem
Zapfen 12g des Rotors 12 in Eingriff gebracht.
Das tragende Element 40 weist eine Breite T auf, welche
so eingestellt ist, dass sie gleich wie oder weniger als 1/2 des
Durchmessers D einer Rotorträgheitsscheibe 12c ist.
Obwohl das tragende Element 90 genügend Festigkeit aufweist, um
den Rotor 12 auf zuverlässige
Weise zu tragen, überlappt
es sich mit der Rotorträgheitsscheibe 12c in
einem kleinen Bereich. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass der
Bereich des überlappenden
Abschnitts gleich wie oder weniger als 1/2, vorzugsweise 1/3, des Bereich
eines Abschnitts ist, an dem sich das tragende Element 40 mit
der ganzen Rotorträgheitsscheibe
12c überlappt.
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In
der Räderwerkbrücke 3 steht
ein Halteteilstück 3a zum
Halten eines kombinierten Lagers 34 für das sechste Rad und sein
Ritzel 11 vor, um sich mit der Rotorträgheitsscheibe 12c in
einer Ebene zu überlappen. Die
Größe des Halteteilstücks 3a wird
so eingestellt, dass es das kombinierte Lager 34 auf zuverlässige Weise hält und dass
das Ausmaß des
Vorsprungs auf ein Minimum herabgesetzt wird, und sie wird so eingestellt, dass
der Bereich des Abschnitts, welcher sich mit der Rotorträgheitsscheibe 12c überlappt,
so klein als möglich
ist.
-
Da
das tragende Element 40 zum Tragen des Rutors 12 getrennt
von der Räderwerkbrücke 3 vorgesehen
ist, kann es gemäß dieser
Ausführungsform,
die zuvor beschrieben wurde, als eine Komponente ohne breiten planaren
Abschnitt ausgeführt
werden. Daher kann eine rückwärtige Abdeckung 43 in
einer großen Distanz
von der Rotorträgheitsscheibe 12c als
eine Zählerkomponente
dienen, welche der Rotorträgheitsscheibe 12c in
der axialen Richtung dicht gegenübersteht,
was den Spalt h auf zuverlässige
Weise gewährleisten
kann.
-
Obwohl
sich das tragende Element 40 zwischen den Säulenelementen 41 in
einer Brückenform
erstreckt, derart dass es wie ein Tor im Querschnitt geformt ist,
das die Säulenelemente 41 in
dieser Ausführungsform
umfasst, kann es zum Beispiel durch Lassen eines zylindrischen Abschnitts,
wenn die Hauptplatte 2 zugeschnitten wird, und Erstrecken
des tragenden Elements 40 auf der offenen Seite des zylindrischen
Abschnitts als ein Tor im Querschnitt geformt werden. Da jedoch
der Luftviskositätswiderstand
zwischen der Außenumfangsendfläche der
Rotorträgheitsscheibe 12 und
der Innenfläche
des zylindrischen Abschnitts, der in der Umfangsrichtung damit verbunden
ist, zunehmen kann, ist es in diesem Fall vorzuziehen, das tragende Element 40 durch
Verwenden der Säulenelemente 41,
wie beispielsweise Stifte, wie ein Tor im Querschnitt zu formen.
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Obwohl
das tragende Element 40 brückenfürmig und in dieser Ausführungsform
an beiden Enden an. den Säulenelementen 41 befestigt
ist, kann zum Beispiel solch ein einzelnes Säulenelement 51 derart
ausgebildet werden, dass es steht, und ein Ende des tragenden Elements 40 kann
an das stehende Säulenelement 41 angeschraubt
werden. In solch einem Fall wird durch das Säulenelement 41 eine
stangenähnliche
Komponente in einer freitragenden Weise befestigt.
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Ein
Rotor, in welchem die Rotorträgheitsscheibe
dicht an der Hauptplatte ist, kann an einem Ende durch die Räderwerkbrücke und
am anderen Ende durch ein tragendes Element, das an der Räderwerkbrücke befestigt
ist, getragen werden.
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Außerdem kann
neben dem Rotor, welcher die Rotorträgheitsscheibe umfasst, ein
Rotor von der Art eines flachen Drehmomentmotors durch ein tragendes
Element wie in dieser Ausführungsform
getragen werden.
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[Siebte Ausführungsform]
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In
einer siebten Ausführungsform,
die in 12 dargestellt ist, ist die
Dicke einer Räderwerkbrücke 3 (eines
tragenden Elements), welche einer Rotorträgheitsscheibe 12c am
nächsten
gegenübersteht,
geringer ist als die eines kombinierten Lagers 33, und
eine Fläche
der Räderwerkbrücke 3,
welche der Rotorträgheitsscheibe 12c gegenübersteht,
ist in der axialen Richtung in einer größeren Distanz von der Rotorträgheitsscheibe 12c angeordnet
als eine gegenüberstehende
Fläche
des kombinierten Lagers 33.
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In
dem kombinierten Lager 33 ist die Dicke eines Abschnitts
eines äußeren Umfangselements 33a in Kontakt
mit der Räderwerkbrücke 3,
das den Außenumfang
bildet, ähnlich
klein in Übereinstimung
mit der Dicke der Räderwerkbrücke 3,
und die Dicke in der Mitte ist groß wie in der herkömmlichen
Technik. Aus diesem Grund ist es nicht notwendig, die Größe und Form
der Komponenten innerhalb des äußeren Umfangselements 33a zu ändern, und
dies macht es möglich,
den Eingriffszustand zwischen dem Rotor 12 und dem Zapfen 12g in
geeigneter Weise aufrechtzuerhalten.
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In
dieser Ausführungsform
kann, da die Räderwerkbrücke 3 in
einer größeren Distanz
(in der radialen Richtung entfernt) vom Drehmittelpunkt des Rotors 12 als
das kombinierte Lager 33 näher zum Drehmittelpunkt auch
in einer größeren Distanz
von der Rotorträgheitsscheibe 12c in
der axialen Richtung angeordnet ist, der Spalt h zwischen der Räderwerkbrücke 3 und
dem Außenumfang
der Rotorträgheitsscheibe 12c vergrößert werden,
während
der Eingriffszustand zwischen dem kombinierten Lager 33 und
dem Zapfen 12g des Rotors ohne jegliche Änderung
aufrechterhalten wird. Aus diesem Grund kann der Luftviskositätswiderstand auf
der äußeren Umfangsseite,
wo die Umfangsgeschwindigkeit der Rotorträgheitsscheibe 12c zunimmt,
das heißt,
in einem Abschnitt, in dem der Luftviskositätswiderstand einen großen Einfluss
hat, auf zuverlässige Weise
verringert werden, was die Betriebsdauer der Uhr verlängern kann.
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Obwohl
es vorzuziehen ist, dass der Bereich des zuvor beschriebenen dünnen Mittelabschnitts
klein ist, wenn er gleich wie oder weniger als 1/3 des Vorsprungsbereichs
(in einem Fall, in dem die Rotorträgheitsscheibe 12c eine Öffnung aufweist,
ist ein Vorsprungsabschnitt der Öffnung
im Vorsprungsbereich enthalten) der Rotorträgheitsscheibe 12c in
Draufsicht ist, wird ein großer
Vorteil bereitgestellt, welcher den Luftviskositätswiderstand verringert, da
der Abschnitt auf der Seite des Drehmittelpunkts angeordnet ist.
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Die Äußenform
des äußeren Umfangselements 33a des
kombinierten Lagers 22 braucht im Querschnitt nicht immer
nach unten vorzustehen, und sie kann von einer normalen Art mit
einem rechteckigen Querschnitt sein, wie in der Figur durch die
strichpunktierten Linien dargestellt.
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Obwohl
die Räderwerkbrücke 3 in
dieser Ausführungsform
als ein tragendes Element beschrieben wird, das der Rotorträgheitsscheibe 12c am
nächsten
gegenübersteht,
wenn die Rotorträgheitsscheibe 12c dicht
an der Hauptplatte 2 angeordnet ist, kann die Hauptplatte 2 in
einer größeren. Distanz
von der Rotorträgheitsscheibe 12c angeordnet
werden als das kombinierte Lager 31, wie in 12 dargestellt.
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Durch
Anwenden der Hauptplatte 2 und der Räderwerkbrücke 2 mit solch einer
Struktur auf eine elektronisch gesteuerte mechanische Uhr mit einem
Rotor von der Art eines flachen Drehmomentmotors können ähnliche
Vorteile erzielt werden.
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[Achte Ausführungsform]
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In
einer achten Ausführungsform,
die in 13 dargestellt ist, weist eine
Hauptplatte 2, die als ein tragendes Element dient und
einem Rotor 12 (einem unteren Rotorelement 12e)
am nächsten
gegenübersteht, um
einen Zapfen 12f des Rotors 12 auf der unteren
Seite in der Figur zu tragen, ein Halteteilstück 2d auf, das ein
kombiniertes Lager 31 zur Aufnahme des Zapfens 12f über den
gesamten Dickenbereich hält.
Auf dem Umfang des Halteteilstücks 2d ist
eine Aussparung 2g in einer größeren Distanz vom Rotorelement 12e ausgebildet
als das Halteteilstück 2d.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
kann, da die Hauptplatte 2 das Halteteilstück 2d zum
Halten des kombinierten Lagers 31 über den gesamten Dickenbereich
aufweist, die Festigkeit zum Halten des kombinierten Lagers 21 auf
zuverlässige
Weise gewährleistet
werden. Da das dicke Halteteilstück 2d nahe
am Zapfen 12f des Rotors 12, das heißt an einer
Stelle vorgesehen ist, an der die Umfangsgeschwindigkeit des Rotorelements 12e niedrig
und der Luftviskositätswiderstand
nicht gravierend ist, wirkt es in diesem Fall nicht so, dass es
die Betriebsdauer der Uhr verkürzt.
Im Gegenteil kann die Hauptplatte 2 durch die Aussparung 2g,
die um das Halteteilstück 2d ausgebildet
ist, zuverlässiger
von der äußeren Umfangsseite
des Rotorelements 12 getrennt werden, und der Spalt h kann
gewährleistet
werden.
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In
einem Fall, in dem das obere Rotorelement 12e der Räderwerkbrücke 3 am
nächsten
ist, kann eine Aussparung 3b in der Räderwerkbrücke 3 ausgebildet
sein, wie in der Figur durch die strichpunktierten Linien dargestellt.
In diesem Fall kann der Luftviskositätswiderstand durch Einstellen
der Bereiche der Aussparungen 2g und 3b derart,
dass sie gleich wie oder mehr als 1/2, vorzugsweise 2/3, des Bereichs
des Rotorelements 12e sind, wesentlich verringert werden.
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Selbst
wenn die Hauptplatte 2 und die Räderwerkbrücke 3, welche solche
Aussparungen 2g und 3b umfassen, auf eine elektronisch
gesteuerte mechanische Uhr angewendet werden, welche einen Rotor
mit einer Rotorträgheitsscheibe
umfasst, können ähnliche
Vorteile erzielt werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor dargelegten Ausführungsformen
beschränkt
und umfasst andere Strukturen, welche die Aufgabe der Erfindung
erreichen können.
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Obwohl
die Rotorträgheitsscheibe 12c des
Rotors 12 in der ersten Ausführungsform zwischen die Statoren 123 und 133 und
die Räderwerkbrücke 3 eingefügt ist,
kann sie auch zwischen die Statoren und die Hauptplatte eingefügt werden,
wie in 7 dargestellt. In solch einem Fall kann der Spalt
zwischen der Rotorträgheitsscheibe
und den Statoren oder zwischen der Rotorträgheitsscheibe und der Hauptplatte
gemäß den zuvor
dargelegten Formeln (5) oder (6) eingestellt werden.
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Obwohl
der Spalt h' in
der ersten und der zweiten Ausführungsform
so eingestellt wird, dass er kleiner als der Spalt h ist, umfasst
die vorliegende Erfindung auch einen Fall, in dem der Spalt h' so eingestellt wird, dass
er größer als
der Spalt h ist. Es ist jedoch vorzuziehen, die Einstellung wie
in diesen Ausführungsformen vorzunehmen,
da die Dicke der Uhr ohne Berücksichtigung
des Einflusses des Luftviskositätswiderstandes verringert
werden kann.
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Der
Rotor mit der Rotorträgheitsscheibe
gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst auch eine Art ohne Rotormagnete. In solch einem
Fall werden Rotormagnete zum Beispiel im sechsten Rad und seinem
Ritzel oder dergleichen bereitgestellt, um mit dem Rotor in Eingriff
gebracht zu werden, und der Leistungsgenerator ist so aufgebaut,
dass er das sechste Rad und sein Ritzel umfasst.
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Die
Fläche
der Rotorträgheitsscheibe
oder des Rotorelements, welches als das Element größten Durchmesser
der vorliegenden Erfindung dient und der Zählerkomponente, wie beispielsweise
der Hauptplatte, gegenübersteht,
braucht nicht flach zu sein, und sie kann eine Öffnung aufweisen. In solch
einem Fall kann, da sich Luft an der Öffnung auf der Seite des Rotors
zusammen mit dem Rotor dreht, selbst wenn die Öffnung im Rotor ausgebildet
ist, kein großer
Vorteil des Verringern des Luftviskosität erzielt werden. Da jedoch überschüssiges Gewicht
des Rotors durch Bilden der Öffnung
verringert wird, kann ein Reibungsverlust am Lager begrenzt werden.
Insbesondere wenn die Öffnung
in der. Mitte des Rotors ausgebildet ist, kann die Trägheit des
Rotors erhöht
werden, während
das Gewicht begrenzt wird, und dies ist vorteilhaft. In diesem Fall
ist der Vorteil ausgeprägter,
wenn der Bereich der Öffnung
gleich wie oder mehr als 1/2, vorzugsweise 2/3, des Bereichs der
Rotorträgheitsscheibe
oder des Rotorelements ist.
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Die
Zählerkomponente
der vorliegenden Frfindung ist nicht auf die Hauptplatte, die Räderwerkbrücke, die
rückwärtige Abdeckung
und dergleichen beschränkt.
Zum Beispiel kann ein Rad von den das Räderwerk bildenden Rädern, welches
sich mit der Rotorträgheitsscheibe
oder dem Rotorelement in einer Ebene überlappt und sich mit einer
Drehzal dreht, die wesentlich niedrigeren als jene dieser Elemente
ist, als eine Zählerkomponente
dienen, da es im Gegensatz zur Rotorträgheitsscheibe und dem Rotorelement
als im Wesentlichen stationär
angesehen wird. In einer Uhr mit einem Anstoßmechanismus, der ein beliebiges
Rad anstößt, um den
Rotor zu betätigen, überlappt
sich ein Hebel in diesem Anstoßmechanismus
beim Betätigen
des Mechanismus manchmal vorübergehend
mit der Rotorträgheitsscheibe
oder dem Rotorelement in einer Ebene und steht diesen dicht gegenüber. Daher
kann solch ein Hebel als eine Zählerkomponente
betrachtet werden, wenn er in Verbindung mit dem Luftviskositätswiderstand
einen Einfluss auf das Lastdrehmoment des Rotors hat.
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Obwohl
die Zugfeder als das Mittel zum Speichern von mechanischer Energie
verwendet wird, ist das Mittel zum Speichern von mechanischer Energie
nicht auf die Zugfeder beschränkt
und kann Gummi, eine Feder und ein Gewicht umfassen. Wenn die elektronisch
gesteuerte mechanische Uhr nicht als eine Armbanduhr, sondern als
eine Uhr in großem
Maßstab
hergestellt wird, kann ein Fluid, wie beispielsweise Druckluft,
als das Mittel zum Speichern von mechanischer Energie dienen.
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In
den elektronisch gesteuerten mechanischen Uhren der Ausführungsformen
außer
der sechsten Ausführungsform
können
andere Komponenten als das Räderwerk,
zum Beispiel eine Endloskomponente, wie beispielsweise ein Zahnsriemen
oder eine Kette, als das Mittel zum Übertragen von mechanischer
Energie verwendet werden.
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[Erstes Beispiel]
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Als
ein erstes Beispiel der vorliegenden Erfindung wurde basierend auf
der ersten Ausführungsform das
Lastdrehmoment T2# infolge des Luftviskositätswiderstands,
wenn sich der Spalt h änderte,
wie in der folgenden Tabelle dargestellt, durch eine Berechnung
gemäß der zuvor
dargelegten Formel (3) und einer tatsächlichen Messung geprüft. Tabelle
1 und 19 zeigen die Beziehung zwischen
dem Spalt h und dem Lastdrehmoment T2#.
Das Lastdrehmoment T2# wird durch Umwandeln
des Lastdrehmoments Trz am Rotor 12 in
das Lastdrehmoment, das im mittleren Rad und seinem Ritzel 7 erzeugt
wird, erhalten. Die Formel (7) ist eine Umwandlungsformel. Hierbei
stellt n das Drehzahlsteigerungsverhältnis vom Rotor 12 zum
mittleren Rad und seinem Ritzel 7, das in diesem Beispiel
36.000 beträgt,
dar, x stellt den Übertragungswirkungsgrad
je Zahnrad vom Rotor 12 zum mittleren Rad und seinem Ritzel 7,
der in diesem Beispiel 0,9 ist, dar, und y stellt die Anzahl von
Eingriffen vom Rotor 12 zu mittleren Rad und seinem Ritzel 7,
die in diesem Beispiel 5 beträgt,
dar. In Tabelle 1 stellt eine untere Tabelle Werte dar, welche durch
Umwandeln der Werte in einer oberen Tabelle in. das Internationale
Einheitensystem erhalten wurden.
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Die
Bedingungen in diesem Beispiel sind wie folgt:
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BITTE
FORMEL EINSETZEN ... (7)
Luftviskosität μ: | 0,00001853
Pa·s
(ein Wert, der durch Umwandeln von 0,189 × 10–8 gfs/mm2 in das Internationale Einheitensystem erhalten
wird) |
Umlauffrequenz
f: | 10
Hz |
Distanz
r1: | 1,5
mm |
Distanz
r2: | 3,0
mm |
Zugfeder: | das
maximale Abtriebsmoment der verwendeten Zugfeder, das auf den Rotor
zu übertragen
ist, beträgt
0, 0137 × 10–6 N·m (ein
Wert, der durch Umwandeln von 1,4 mgmm (ein umgewandelter Wert am
mittleren Rad und seinem Ritzel ist 8,5 gcm des mittleren Rades
und seines Ritzels) in das Internationale Einheitensystem erhalten
wird) |
Rotormagnet: | anstelle
des Rotormagneten wurde ein nicht magnetisches Element mit einer
entsprechenden Form und einem entsprechenden Gewicht verwendet,
um ein Lastdrehmoment infolge von Magnetismus zu vermeiden |
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Gemäß diesem
Beispiel ist, da die Werte, welche durch Subtrahieren der berechneten
Werte von den tatsächlich
gemessenen Werten erhalten werden, im Wesentlichen konstant sind,
wie in Tabelle 1 und dem Graphen, der in 14 dargestellt,
veranschaulicht, zu erkennen, dass diese Werte von anderen Widerständen als
vom Luftviskositätswiderstand
abhängen,
nämlich
zum Beispiel von mechanischer Reibung im Getriebezug und Viskositätswiderstand
von Öl
am Zapfen.
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Daher
ist beinahe ohne Zweifel festzustellen, dass das Lastdrehmoment
Trz, das durch die Formel (3) ermittelt
wurde, vom Luftviskositätswiderstand
abhängt.
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Da
das maximale Abtriebsmoment Trzmax in diesem
Beispiel 0,0137 × 10–6 N·m ist
(ein Wert, der durch Umwandeln von 1,4 mgmm (ein umgewandelter Wert
am mittleren Rad und seinem Ritzel ist 8,5 gcm) in das Internationale
Einheitensystem erhalten wird), ist dies zufrieden stellend, so
lange der Koeffizient K so eingestellt wird, dass der Spalt h gemäß den zuvor
dargelegten Formeln (5) und (6) 0,102 mm oder mehr ist. Diesbezüglich steigt
gemäß dem Graphen,
der in 19 dargestellt ist, wenn der
Spalt h weniger als 0,102 mm beträgt, das umgewandelte Lastdrehmoment
T2# am mittleren Rad und seinem Ritzel rasch über 83,36 × 10–6 N·m ist
(ein Wert, der durch Umwandeln von 0,85 gcm (ein umgewandelter Wert
am Rotor ist 0,14 mgmm) in das Internationale Einheitensystem erhalten
wird), und das Lastdrehmoment Trz am Rotor 12 infolge
des Luftviskositätswiderstands überschreitet
1/10 des maximalen Abtriebsmoments Trzmax.
Dies zeigt, dass der Luftviskositätswiderstand einen negativen
Einfluss auf die Betriebsdauer der Uhr hat.
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Umgekehrt
ist, wenn der Spalt h 0,102 mm oder mehr ist, da das Lastdrehmoment
T2# im Wesentlichen stabil bleibt und niedrig
genug ist, festzustellen, dass der Einfluss der Luftviskosität auf die
Betriebsdauer vernachlässigbar
ist.
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Demgemäß offenbart
dieses Beispiel, dass es wirksam ist, den Spalt h gemäß den zuvor
dargelegten Formeln (5) und (6) einzustellen.
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[Zweites Beispiel)
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Ein
zweites Beispiel wird nun im Folgenden beschrieben. In diesem Beispiel
wurde die Beziehung zwischen dem Spalt h, der gemäß den Formeln
(5) und (6) in der ersten Ausführungsform
eingestellt wurde, der Betriebsdauer der Uhr und der Dicke der Bewegung
geprüft.
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Die
Bedingungen in diesem Beispiel waren wie folgt:
Luftviskosität μ: | 0,00001853
Pa·s
(ein Wert, der durch Umwandeln von 0,189 × 10–8 gfs/mm2 in das Internationale Einheitensystem erhalten
wird) |
Umlauffrequenz
f: | 8
Hz |
Distanz
r1: | 1,5
mm |
Distanz
r2: | 3,0
mm |
Zugfeder: | speicherbare
Energie → 1,106 μJ maximales
Abtriebsmoment → 6,77
mN·m
(ein Wert, der durch Umwandeln von 69 gcm (das maximale Abtriebsmoment, das
auf den Rotor zu übertragen
ist, beträgt
1,4 mgmm (ein umgewandelter Wert am mittleren Rad und seinem Ritzel
ist 8,5 gcm) in das Internationale Einheitensystem erhalten wird)
effektive Anzahl von Windungen → 5,72
Windungen Abtriebsmoment nach dem Abwickeln der effektiven Anzahl
von Windungen → 2,94
mN·m
(ein Wert, der durch Umwandeln von 30 gcm in das Internationale
Einheitensystem erhalten wird) |
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Unter
den zuvor dargelegten Bedingungen beträgt in einem Fall, in dem das
Drehzahlsteigerungsverhältnis
von der Federhaustrommel zum mittleren Rad und seinem Ritzel auf 7 eingestellt
wird, der Spalt h in einer elektronisch gesteuerten mechanischer.
Uhr, welche eine Betriebsdauer von 40 Stunden entsprechend der einer
herkömmlichen
Uhr hat, basierend auf den Formeln (5) und (6) mindestens 0,095
mm. Die Dicke der gesamten Bewegung beträgt 3,0 mm, wie in 15 dargestellt,
und die Dicken der Komponenten in der Bewegung sind in 15 ebenfalls
dargestellt. In diesem Beispiel wurden Änderungen der Betriebsdauer
und Änderungen
der Dicke der Bewegung, wenn der Spalt h weiter vergrößert wurde,
geprüft.
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Das
Drehzahlsteigerungsverhältnis
von der Federhaustrommel zum mittleren Rad und seinem Ritzel wurde
gemäß den Änderungen
des Lastdrehmoments infolge des Luftviskositätswiderstands in geeigneter Weise
ausgewählt.
Unter Bezugnahme auf 15 wird, wenn der Spalt h ≥ 0,55 mm,
der Spalt h'' zwischen der Räderwerkbrücke 3 und
der Rotorträgheitsscheibe 12c so
geändert,
dass er gleich dem Spalt h ist.
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Die
Ergebnisse sind in Tabelle 2 und 16 dargestellt.
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Wie
in Tabelle 2 und dem Graphen, der in 16 dargestellt
ist, veranschaulicht, wird bestätigt,
dass die Betriebsdauer bei Zunahme des Spalts h verlängert wird,
und dass es wirksam ist, den Spalt h gemäß den zuvor dargelegten Formeln
(5) und (6) einzustellen. Da. der Koeffizient der Verlängerung
der Betriebsdauer im Wesentlichen niedrig wird, wenn der Spalt 0,3
mm überschreitet,
wird, selbst wenn der Spalt h größer als
nötig gemacht
wird, die Spulengüte
beim Verlängern
der Betriebsdauer im Gegensatz zur Zunahme der Dicke der Bewegung
reduziert. Aus diesem Grund kann die Betriebsdauer durch Einstellen
des Spalts h derart, dass er ungefähr 0,3 mm beträgt, wirksam
verlängert
werden, ohne die Bewegung sehr dick zu machen.
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So
lange der Spalt h ungefähr
0,3 mm ± 0,2
mm ist, kann er hinsichtlich der Betriebsdauer und der Dicke der
Bewegung praktisch genug sein.
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Da
der Wert 0,3 mm etwa dreimal der Spalt h (0,095 mm) in der anfänglichen
Betriebsdauer (40 Stunden) ist, ist er basierend auf einer Rückwärtsrechnung
wirksam, um den Spalt h so festzulegen, dass er 1/30 (ungefähr 30%)
von Trzmax ist.
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Bezüglich der
Vorteile braucht, wenn zum Beispiel die Betriebsdauer von 40 Stunden
auf 48 Stunden verlängert
wird, die Zugfeder in einer aufziehbaren elektronisch gesteuerten
mechanischen Uhr nur alle Tag zum selben Zeitpunkt gespannt zu werden,
und die Zeiteinstellung zum Zeitpunkt des Aufziehens ist nicht notwendig.
Daher kann die Funktionsfähigkeit
im Vergleich zu dem Fall, in dem die Betriebsdauer 40 Stunden ist, verbessert
werden. Dementsprechend ist die Erfindung gemäß Patentanspruch 2 wirksam.
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Gewerbliche Verwertbarkeit
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Wie
bereits erwähnt,
ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung möglich,
den Energieverlust der Zugfeder zu begrenzen und die Betriebsdauer
der Uhr zu verlängern,
da der Koeffizient. K und der Spalt h zwischen den Komponenten so
eingestellt werden, dass das Lastdrehmoment infolge des Luftviskositätswiderstands zwischen
den Komponenten niedrig genug ist.