CH615571A5 - - Google Patents

Description

Nr. 6155/71

AUSLEGESCHRIFT

Nr. 6155/71

Internationale Klassifikation:

SCHWEIZERISCHE EIDGENOSSENSCHAFT Anmeldungsdatum: EIDGENÖSSISCHES AMT FÜR-GEISTIGES EIGENTUM

G 04 c G 04 b

3/00 31/00

27. April 1971, 16« Uhr

Gesuch bekanntgemacht:

31. August 1972

HAUPTPATENTGESUCH

Omega Louis Brandt & Frère S.A., Biel Schwingungsmotor für Zeitmessgerät

Max Hetzel, Biel, ist als Erfinder genannt worden

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In der Schweizer Patentschrift Nr. 516 189 wird ein neuer Mechanismus beschrieben, welch er, an einen Arm einer Stimmgabel montiert, dessen Schwingungsbewegung in eine Rotationsbewegung umsetzt und besonders in Zeitmessgeräten wie Armband- und Wanduhren Verwendung findet. In früher beschriebenen Mechanismen, welche diese Umsetzung vornehmen, wird ein Klinkenrad unabhängig in einer zum Schwingelement definierten Lage montiert. Eine Fortschaltklinke ist so auf dem Schwingelement fixiert, dass sie durch die Hin- und Herbewegung auf das Klinkenrad wirkt, so dass die Hin- und Herbewegung in eine Rotationsbewegung umgesetzt wird. Obgleich seither viele Verbesserungen an dieser ursprünglichen Ausführung vorgenommen wurden, weist doch selbst die neueste gewisse Nachteile, wie Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Stössen und Schwierigkeiten beim Einhalten der vorgeschriebenen mechanischen Toleranzen, auf.

Die oben erwähnten Schwierigkeiten sind durch den Schwingungsmotor gemäss der obengenannten Patentschrift überwunden worden. Es handelt sich dabei um einen Schwingungsmotor für Zeitmessgerät in einem mit Flüssigkeit gefüllten Gehäuse mit einem Paar von Begrenzungsklötzen und einem Rotor, bestehend aus einem zwischen den Begrenzungsklötzen angeordneten Klinkenrad, dessen Durchmesser kleiner ist als die freie Distand zwischen den Begrenzungsklötzen, sowie einem so montierten Klinkenpaar, dass die Klinken mit dem Klinkenrad an diametral angeordneten Punkten so zusammenwirken, dass eine durch das Gehäuse übertragene Hin- und Herbewegung in eine gleichgerichtete Drehbewegung des Rotors und eines demselben zugeordneten magnetischen Kupplungsmittels umgewandelt wird so dass ein ausserhalb des Gehäuses auf einer Welle fixiertes Kupplungsglied die Rotationsbewegung mitmacht.

Es ist das Ziel vorliegender Erfindung, einen Schwingungsmotor für Zeitmessgerät einfacher, zuverlässiger Konstruktion und hohen Wirkungsgrades zu schaffen. Er ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor in axialer Richtung zwischen einen oberen und unteren Anschlag spielarm einge-passt ist, und die aneinanderliegenden Flächen des Rotors bzw. des unteren Anschlags so profiliert sind, dass bei Drehung des Rotors ein Flüssigkeitskreislauf auftritt und dadurch eine hydrodynamische Lagerung bewirkbar ist.

Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes soll nun anhand der Zeichnung erklärt werden, s Dabei zeigen

Fig. 1 eine Aufsicht der erwähnten Ausführungsform, Fig. 2 eine schematische Darstellung des Magnetfeldes der erwähnten Magnetscheibe,

Fig. 3 einen Schnitt durch das Gehäuse sowie einen Teil io des Kupplungsgliedes,

Fig. 4 eine schematische Anordnung des Gehäuses, z.B. in einer Armbanduhr,

Fig. 5 bis 10 Ansichten und Schnitte verschiedener Lagerausführungen.

15 Der in Fig. 1-3 dargestellte Schwingungsmotor weist einen Rotor auf, von welchem in Fig. 1 nur der oberste Teil, nämlich ein Klinkenrad 1, ersichtlich ist. Das Klinkenrad 1 weist am Umfang eine sehr feine Verzahnung auf, die auf der Zeichnung nicht dargestellt ist. Das Klinkenrad 1 ist 2o zwischen den Anschlagflächen 2 und 3 von als Begrenzungsklötze wirkenden Steinen 17 bzw. 18 frei drehbar und quer zu seiner Achse innerhalb gewisser Grenzen beweglich angeordnet. An diametral gegenüberliegenden Stellen greifen Fortschaltklinken 4 und 5 in die Verzahnung des Klinken-25 rades 1 ein, die in später erläuterter Weise wirken.

Das Klinkenrad 1 ist mit einem Magnetring 6 fest verbunden, der seinerseits mit einem scheibenförmigen Lagerstein 20 verbunden ist. Das Klinkenrad 1 und die Magnetscheibe 6 sind ringförmig, mit einem zentralen Loch 19 bzw. 30 19' ausgeführt. In beiden Fällen erleichtert das Loch das Einbringen des der Verbindung der Teile 1, 6 und 20 dienenden Klebstoffes. Im Falle des Klinkenrades 1 dient das Loch ausserdem dazu, die Zahnteilung vornehmen zu können, und im Falle der Magnetscheibe 6 dient das Loch ausserdem 35 der Gewichtsreduktion. Die Magnetscheibe 6 ist gemäss Fig. 2 magnetisiert, wobei im Ausführungsbeispiel vier Pole ausgebildet sind, an welchen die Kraftlinien quer zur Scheibenebene austreten, während sie zwischen benachbarten Polen entgegengesetzter Polarität im Scheibenmaterial ver-40 laufen. Die Magnetscheibe 6 ist mit einer zweiten Magnet-

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scheibe 7 magnetisch gekuppelt, die gemeinsam mit einem ersten Rad 8 des Räderwerks auf einer Welle 11 sitzt, die in einem ortsfesten Teil der Uhr, z.B. der Werkplatte oder einer Brücke, praktisch koaxial zur Magnetscheibe 7 gelagert ist.

Die bisher beschriebenen Teile des Schwingungsmotors sind in einem Gehäuse 10 angeordnet bzw. befestigt. Die Begrenzungsklötze 17 und 18 sind am Boden des Gehäuses 10 befestigt. Die Gehäusezarge ist aus zwei L-förmigen Teilen 10' und 10" gebildet. Die Blattfedern der beiden Klinken 4 und 5 sind zwischen den aneinanderstossenden Flächen der beiden Zargenteile festgehalten. Mit der Zarge ist ferner ein nur in Fig. 3 dargestellter Deckel 22 dicht verbunden, so dass ein dicht geschlossener, flüssigkeitsgefüllter Raum entsteht, in welchem sich die Teile 1,4, 5, 6, 17, 18 und 20 sowie ein zweiter, mit dem Boden des Gehäuses 10 verbundener scheibenförmiger Lagerstein 21 befinden. Die Flüssigkeit soll nichtkorrosiv und ungiftig sein und niedrige Viskosität aufweisen.

Das Gehäuse 10 ist, wie Fig. 4 zeigt, z. B. am einen Arm 15 einer Stimmgabel 9 so befestigt, dass die Schwingungsrichtung des mit dem Stimmgabelarm verbundenen Gehäuse 10 mindestens annähernd parallel zu den Federn der beiden Fortschaltklinken 4 und 5 liegt. Die Stimmgabel ist in bekannter, nicht näher erläuterter Weise mit einer Spule und über dieselbe mit einem Verstärker bzw. Oszillator zur Anregung der Stimmgabelschwingung gekoppelt. Die vom Arm 15 der Stimmgabel 9 ausgeführte Hin- und Herbewegung wird auf das Gehäuse 10 sowie die Teile 4, 5, 17 und 18 übertragen. Hingegen wird das Schaltrad 1 mit der daran befestigten Magnetscheibe 6 sowie dem ebenfalls koaxial dazu angeordneten Lagerstein 20 (Fig. 3) durch seine Massenträgheit dieser Hin- und Herbewegung verspätet folgen, womit wechselweise eine Relativbewegung zwischen einer Klinke und dem jeweils eingreifenden Zahn des Schaltrades auftritt, wodurch der betreffende Zahn die Klinke verlässt und diese in den nächsten Zahn einhakt. Durch diese Hin- und Herbewegung wird das durch die Klinken 4 und 5 gehaltene Schaltrad 1 je um einen Zahn um seine Achse 19 gedreht. (Vergleiche Schweizer Patent Nr. 516 189).

Um diese Bewegungen möglichst reibungsarm ausführen zu können, wird gemäss der Erfindung für den Rotor eine hydrodynamische Lagerung vorgesehen, welche, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, aus dem Lagerstein 20 mit seiner Lagerfläche 13, dem Lagerstein 21 mit seiner Lagerfläche 14 sowie dem zwischen den beiden Flächen 13 und 14 zirkulierenden öl gebildet ist. Dank zwischen den Lagerflächen 13 und 14 befindlichen Ölfilms erfolgt sowohl die Drehung als auch die radiale Relativverschiebung des Rotors im Gehäuse äusserst reibungsarm.

Es ist leicht zu verstehen, dass der Rotor, bestehend aus den Teilen 1, 6 und 20, praktisch in der gezeigten axialen Lage verbleiben wird, auch wenn das Gehäuse 10 auf den Kopf gestellt wird, oder wenn axiale Stösse von oben nach unten wirken, weil die axiale Anziehungskraft zwischen den beiden magnetischen Kupplungsteilen ein Vielfaches des Gewichtes des Rotors ausmacht. Der Deckel 22 des Gehäuses 10 ist mit einer Prägung versehen, deren Innenfläche 12 bei sehr grossen Schlägen als axialer Anschlag wirkt. Das zwischen der Fläche 12 und dem Klinkenrad 1 befindliche öl dämpft Schläge und verhindert Reibung und Abnützung.

Die hydrodynamische Lagerung hat den Vorteil, dass dem Rotor in jeder den Flächen 13 und 14 parallelen Bewegungsrichtung der kleinstmögliche Lagerwiderstand entgegengesetzt wird. Erst durch diese, der Erfindung zugrundeliegenden hydrodynamischen Lagerung des Rotors,

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ist es möglich, eine wesentliche Verbesserung im Hinblick auf den Wirkungsgrad zu erreichen.

In Fig. 5 ist eine leicht abgeänderte Form der Lagersteine 20 und 21 gezeigt, welche durch die abgerundeten äusseren Kanten dem Öl den Eintritt zwischen beide Flächen 13 und 14 erleichtert.

Fig. 6 zeigt eine weitere, zweiteilige Ausführungsform des Lagersteines 21, wobei, wie dies in Fig. 7 ersichtlich ist, auch diese Variante eine Verbesserung des öleintrittes zwischen den Flächen 13 und 14 zum Ziele hat. Anstelle der hier dargestellten zwei Segmente könnten auch deren vier vorgesehen sein.

Dasselbe Ziel verfolgen ebenfalls die in den Fig. 8-10 gezeigten möglichen Ausführungsformen. Die in Fig. 8 gezeigte Ausführungsform hat zwei als konvexe Linsen mit einem ungefähren Kurvenradius von 2,5 cm ausgebildete Lagersteine 20 und 21. Bei der in Fig. 9 in Ansicht und in Fig. 10 im Schnitt gezeigten Variante weist der Lagerstein 21 an seiner Lagerfläche keilförmige Kerben auf, welche maximal bis zum halben Radius des Lagersteines 21 hineinragen und nicht mehr als einen Viertel der gesamten Fläche beanspruchen dürfen. Zwei solche Kerben können dabei ungefähr auf dem gleichen Durchmesser wie die Eingriffstellen der Klinken 4 und 5 liegen. Es können auch mehr als zwei Kerben vorgesehen werden.

In der Ausführung nach Fig. 1-3 könnte eventuell auch der Lagerstein 20 mit einer zentralen Bohrung versehen sein, um die Flüssigkeitszufuhr und -Zirkulation zwischen die bzw. den Lagerflächen zu begünstigen.