DE1548150C - Schwingsystem mit zwei Drehmassen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein direkt angetriebenes Schwingsystem für Gebrauchsuhren mit zwei gegenphasig schwingenden Drehmassen, die miteinander über Federelemente verbunden .sind, die ihrerseits an ihren Schwingungsknoten elastisch am Gestell befestigt sind.

Es ist bekannt, daß Schwingsysteme, die aus einer Drehmasse und einer, Feder bestehen, sehr gute Gangergebnisse ergeben, wenn die Systeme mit hoher Frequenz und kleiner Amplitude arbeiten. Bei diesen Schwingsystemen mit hohem Energieinhalt tritt jedoch der Nachteil auf, daß ziemlich viel Energie vom Schwinger an das Gestell abgekoppelt wird, was die Zeithaltung beeinflußt. Die Größe der Abkopplung ist im wesentlichen bestimmt durch den Energieinhalt des Schwingsystems und die Masse des Gestells.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist es bereits bekannt, das Schwingsystem als Doppelschwinger auszubilden, wobei die beiden über Federelemente miteinander verbundenen Drehmassen gegenphasig schwingen. Hierdurch sollen die Lagerreaktionen der beiden Schwingerhälften sich aufheben, d. h., eine Abkopplung von Energie vom Schwingsystem auf das Gestell soll vermieden werden. Der Verwendung dieses Systems in der Praxis stehen jedoch beträchtliche Schwierigkeiten entgegen. Der Doppelschwinger kann nur an den Punkten der Schwingungsknoten der Federelemente mit dem Gestell verbunden werden. Beim Abstimmen des Systems auf die Sollfrequenz müssen beide Drehmassen bzw. die beiden Federhälften jedes Federelements genau aufeinander abgestimmt werden, d. h., jede der beiden Schwingerhälften sollte genau die gleiche Frequenz, die gleichen aktiven Federlängen und die gleiche Drehmasse aufweisen. Wird dies nicht durchgeführt, so ist der Ort des Schwingungsknotens jedes Federelements nicht mehr identisch mit den Befestigungspunkten der Federelemente mit dem Gestell. Das Ergebnis sind in diesem Falle Schwebungen, die zu einer Abkopplung von Energie an das Gestell führen und auch die Zeithaltung maßgeblich beeinflussen. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß eine der Schwingerhälften Zwangsschwingungen ausführt, die in der Nähe der Eigenfrequenz dieser Schwingerhälfte liegen.

Bei einem solchen Doppelschwingsystem mit mehreren Blattfedern als Federelement ist es bekannt, zwischen dem Gestell und jedem Federelement ein elastisches Verbindungselement vorzusehen. Jedes der Verbindungselemente verläuft vom Schwingungsknoten des jeweiligen Federelements zum Gestell. Die Aufgabe. besteht hierbei darin, die Einspannstellen der Verbindungselemente frei von Torsionsbeanspruchungen zu halten.- Die Eirispannstellen sind auf diese Weise nur auf Biegung beansprucht. , ^;

In einer weiteren Ausführungsform ist der Träger, welcher das Doppelschwingsystem tragt, seinerseits über Verbindungsfedern elastisch mit dem Gestell verbunden. Wohl wird hierbei eine Abkopplung von Energie an das Gestell verhindert, jedoch macht es die Anordnung erforderlich, daß der selbst Schwingungsbewegungen ausführende Träger das aus Spulen und Permanentmagneten bestehende Antriebssystem trägt. Die Schwingungen des Trägers vermögen zudem die Schwingungen der nicht identischen Drehmassen zu beeinflussen.

Bei dea vorgenannten Doppelschvvingsysteinen tritt als gemeinsamer Nachteil noch in Erscheinung, daß stets mehrere Federelemente verwendet werden, was naturgemäß die Abstimmung beider Schwingerhälften erschwert. Von weiterem Nachteil ist die Anordnung der Drehmassen auf den Federelementen, wodurch sowohl diese Federelemente als auch die Verbindungselemente zum Gestell vom Gewicht der Drehmassen belastet sind. Die Feder- und Verbindungselemente stehen so unter einer ständigen Vorspan-

nung, die ihr elastisches Verhalten beeinflußt. ;

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung der vorgenannten Nachteile. Es soll ein einfaches und wirtschaftlich aufgebautes Schwingsystem für die Verwendung in Gebrauchsuhren mit zwei gegenphasig schwingenden Drehmassen erhalten werden, bei dem der Abgleich auf die Sollfrequenz nur bei einer Drehmasse vorgenommen werden soll. Hierbei soll die Anordnung so getroffen sein, daß die vorgenannten Schwebungen und Abkopplungen von

ao Energie an das Gestell nicht auftreten können.

Bei einem Schwingsystem der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Drehmassen direkt im Gestell gelagert und durch ein einziges Federelement miteinander

as verbunden sind, daß die Verbindung zwischen Federelement und Gestell in der Nullage des Systems spannungsfrei und derart elastisch ist, daß der Befestigungspunkt zwischen Federelement und elastischem Verbindungselement Bewegungen auszuführen vermag, die der Schwingerbewegung des Federelements in der Nähe des Knotens entsprechen.

Bei einer einseitigen Masseänderung zum Fre-

quenzabgleich des Schwingsystems ist es möglich, daß sich der Schwingungsknoten an dem Federelement an dem durch die Änderung sich ergebenden Ort einstellen kann, der nicht mit dem Befestigungspunkt zusammenzufallen braucht: Die Eigenfrequenz einer Schwingerhälfte ist also identisch der Eigenfrequenz der anderen Schwingerhälfte.

Die beiden Massen sind vorzugsweise durch einen Torsionsstab bzw. ein Torsionsband miteinander verbunden. Torsionsstab und Gestell sind in der Nähe des Schwingungsknotens über eine Feder miteinander verbunden, die es erlaubt, daß der Befestigungspunkt der Feder Drehbewegungen auszuführen vermag. Es ist dabei darauf zu achten, daß die Feder, die die Verbindung zwischen Torsionsstab und Gestell herstellt, in Betriebslage und bei Nullage des Schwingsystems spannungsfrei im Gestell eingesetzt wird. Auf diese Weise werden Verspannungen des Schwihgsystems vermieden.

Bei vertikal verlaufender Schwingerachse ist es ■■■

■ wegen eventuell auftretender Stöße auf das Schwingsystem angebracht, die beiden Massen durch Axial-

'5S lager zu sichern. Auch kann die obere Masse in einem Radiallager geführt sein.: Bei horizontal verlaufender Achse des Schwingsystems sollten beide Massen in Radiallagern. geführt sein. Hierdurch werden Durchbiegungen des Systems infolge der

Schwerkraft der beiden Massen vermieden.

Infolge der günstigen Ausbildung der Eigenfrequenzen der beiden Schwingerliälften beim Frequenzabgleich von nur einer Drehmasse braucht nur eine der Massen mit Permanentmagneten versehen sein, die mit Erreger- und Arbeitsspulen einer elektronischen Antriebseinrichtung zusammenarbeiten.

Vorzugsweise wird der Grobabglcich auf die SoIlfrequenz durch M.is-ieiinderung vorgenommen, wlih-

3 ' ' ' 4 ■■

rend zum Zwecke der Feinregulierung am Befesti- wird, besteht im wesentlichen aus zwei Klötzchen 16.

gungspunkt des Torsionsstabes. die aktive Länge des Das Tragblech für die Klötzchen 16 ist auf einer

Stabes bzw. des Bandes verändert wird. Diese Ver- Buchse 17 angeordnet. Die Verbindung des Bandes 3

änderung kann durch zwei beidseitig den flachen mit den Massen 1 und 2 erfolgt über die verbreiterten

Stab einklemmenden Kurvenscheiben erfolgen, die 5 Enden 8 und 9 des Bandes 3, die in Schlitze 11 bzw.

über eine Schraube verstellbar sind. 18 der Buchsen 10 bzw. 17 eingeschoben sind. Die

An Stelle eines Torsionsstabes bzw. Torsionsbandes Verbindungen sind gesichert durch eingeschraubte

kann auch eine Wendelfeder verwendet werden, die Teile 19 bzw. 20.

die beiden Massen miteinander verbindet. In Höhe Wird das Schwingsystem in vertikaler Lage be-

des Schwingungsknotens ist die Wendelfeder mit io trieben, so ist es lediglich erforderlich, daß das

einer gesteUfesten Feder verbunden. ' System gegen Stöße durch Axiallager 21, 22 gesichert

An Stelle zweier koaxial angeordneter Massen wird. Falls das Torsionsband 3 nicht genügend stabil

können auch zwei nebeneinander angeordnete Massen ausgebildet ist, kann für die obere Masse 1 auch ein

verwendet werden, die durch eine Wendelfeder mit- Radiallager gemäß F i g. 5 vorgesehen werden,

einander verbunden sind. Diese Wendelfeder besteht 15 Wird das System bei horizontaler Achse betrieben,

aus zwei Wendelteilstücken, die durch Aufklappen sollten beide Massen, um ein Durchbiegen der Feder 3

einer normalen Wendelfeder hergestellt werden, zu vermeiden, in Radiallagern geführt sein. Auf diese

Die Fig. 1 bis 5 zeigen Ausführungsbeispiele der Weise ist stets vermieden, daß die Befestigungsfeder S

Erfindung. das Schwingsystem zu tragen hat.

Fig. 1 zeigt ein Schwingsystem mit zwei koaxial ao Ein Feinabgleich der Frequenz des Schwingsystems

angeordneten Drehmassen, die über ein Torsionsband kann beispielsweise durch Verkürzen bzw. Verlängern

miteinander verbunden sind; der aktiven Länge des Torsionsbandes 3 erfolgen.

Fig. la und Ib zeigen an einem Beispiel die Art Eine solche Möglichkeit ist in den Fig. 2a und 2b

der Verbindung zwischen Schwingsystem und Gestell; dargestellt. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen

Fig. 2a und 2b zeigen eine Möglichkeit der Fein- 35 aus zwei Kurvenscheiben 23 beidseits des Bandes 3,

regulierung der Frequenz des Schwingsystems; die durch eine Schraube 24 gedreht werden können.

F i g. 3 a und 3 b zeigen die Befestigungsart zwi- Hierdurch wird die an der Torsion teilnehmende

sehen Schwingsystem und Gestell, wenn an Stelle Länge des flachen Torsionsbandes verändert. Die

eines Torsionsbandes eine Wendelfeder verwendet Verbindung zwischen dem Torsiönsband 3 und der

wird; 30 Feder 5 erfolgt über eine Ringnut an der Schraube

F i g. 4 a und 4 b zeigen einen Schwinger mit achs- 24, in die das gabelförmige Ende der Feder 5 hineinparallel nebeneinander angeordneten Drehmassen; ragt

F i g. 5 zeigt die bevorzugte Ausbildung eines An Stelle eines Torsionsstabes oder Torsions-

Radiallagers bei den dargestellten Schwingsystemen. bandes3 kann auch eine Wendelfeder 27 verwendet

In Fig^l sind die beiden Drehmassen 1 und 2 35 werden. Der Aufbau des Systems bleibt hierbei im über ein Torsionsband 3 miteinander verbunden. Der wesentlichen der gleiche wie in F i g. 1 gezeigt. Die Schwingungsknoten dieses Systems, der mit einer Verbindung zwischen dem Schwingsystem und dem kleinen Amplitude und einer Frequenz von über Gestell erfolgt hierbei über eine Feder 25, die mit 10 Hz arbeitet, befindet sich in der Nähe des Punk- der Schwingfeder 27 in Höhe des Schwingungsknotens tes4. Beim Abgleich des Schwingsystems auf die 40 verbunden ist. Infolge der elastischen Feder 25 kann Sollfrequenz braucht nur eine der Drehmassen abge- der Befestigungspunkt 26 Drehbewegungen ausglichen werden. Durch diesen einseitigen Abgleich führen, wenn der Schwingungsknoten sich nicht geverändert sich der Ort des Schwingungsknotens, nau im Punkt 26 befindet. ^
d. h., wenn er vorher genau am Punkt 4 war, liegt er An Stelle zweier koaxialer Drehmassen 1 und 2 nunmehr ober- oder unterhalb des Punktes 4. Die 45 können auch zwei nebeneinander angeordnete Dreh-Verbindung zwischen dem Torsionsband 3 und dem massen 29 verwendet werden. Diese beiden Dreh-Gestell 6 erfolgt über eine Befestigungsfeder 5, die massen sind verbunden über eine Wendelfeder 28, es erlaubt, daß der Befestigungspunkt 4 Bewegungen die gebildet ist durch Umlegen "einer; normalen auszuführen vermag, die der Drehbewegung der Wendelfeder.

Feder 3 an diesem Punkt entsprechen. Solche.Dreh- 5° .Hierdurch ergeben sich zwei Wendelteilstücke28' bewegungen treten auf, wenn der Ort des Schwin-;; und 28", die verbunden sind durch einen geradlinig gungsknotens nicht mit dem Befestigungspunkt 4 verlaufenden Teil 28'". Die Federenden sind mit je übereinstimmt. Der Feder 5 kann am Torsionsband 3 einer Schwingmasse 29 verbunden. Der Schwingungsmittels Punktschweißen befestigt sein. Die Befestigung knoten befindet sich in Nähe des Punktes 4. Die der Feder 5 am Gestell 6 erfolgt vorzugsweise span- 55 Wendelfeder ist über eine Feder 30 mit dem Gestell 6 nungsfrei, indem das in Betriebslage befindliche verbunden. Beide Massen 29 tragen an ihrem einen Schwingsystem in der Nullage festgehalten und die Ende einen Permanentmagneten 32, die mit einer Feder 5 am Gestell 6 sodann über eine Klebeverbinr gemeinsamen Spule 31 zusammenarbeiten. Diese dung 7 befestigt wird, wobei die Lage des Federendes Spule 31 ist Steuer- und Arbeitsspule eines elektronicht verändert wird. 60 nischen Antriebssystems. Zur Verminderung der ma-

Die obere Schwingerhälfte weist Permanentmagnete gnetischen Streuflüsse trägt jede Masse ein magne-

12 auf, die mit Spulen 13 und 14 zusammenarbeiten, tisches Rückschlußblech 33. Wird das System mit

die die Steuer- und die Arbeitsspulen eines elektro- vertikalen Achsen betrieben, so ist jeweils nur eine

nischen Antriebssystems darstellen. Zur Verminde- axiale Lagerung erforderlich.

rung von Streuflüssen ist ein Rückschlußblech 15 65 Sollte sich bei den vorgenannten Systemen auch vorhanden. Die Teile sind auf einer Buchse 10 an- eine radiale Lagerung der Massen als notwendig ergeordnet. Die untere Drehmasse, bei der vorzugsweise weisen, so sollte ein solches Radiallager 36 etwa im der Abgleich auf die Sollfrequenz vorgenommen Massenmittelpunkt einer Drehmasse 29 bzw. I₁ 2 an-

geordnet sein. Das Beispiel einer Lagerung eines Schwingsystems gemäß F i g. 4 a und 4 b ist in F i g. 5 gezeigt. Die Masse 29 ist hierbei radial geführt über das Lager 36 durch den ortsfesten Stift 34. Dieses Lager 36 ist auch gleichzeitig Axiallager, während S das andere Axiallager sich bei 35 befindet. An Stelle eines einzigen Permanentmagneten 32, wie in F i g. 4 b gezeigt, kann auch das Rückschlußblech einen Permanentmagneten 32' tragen.

Bei dem in Fig.4a und 4b dargestellten Beispiel können beide Massen eine Klinke tragen, die auf ein gemeinsames Schaltrad wirken. Dieses nicht dargestellte Schaltrad treibt dann seinerseits das Räderbzw. Zeigerwerk an.

Claims (13)

»5 Patentansprüche:

1. Direkt angetriebenes Schwingsystem für Gebrauchsuhren mit zwei gegenphasig schwingenden Drehmassen, die miteinander über Feder- ao elemente verbunden sind, die ihrerseits an ihren Schwingungsknoten elastisch am Gestell befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmassen (1, 2, 29) direkt im Gestell gelagert und durch ein einziges Federelement (3, 27, 28) »5 miteinander verbunden sind, daß die Verbindung (5, 25, 30) zwischen Federelement und Gestell in der Nullage des Systems spannungsfrei und derart elastisch ist, daß der Befestigungspunkt (4, 26) zwischen Federelement (3, 27, 28) und elastischem Verbindungselement (5, 25, 30) Bewegungen auszuführen vermag, die der Schwingungsbewegung des Federelements in der Nähe des Knotens entsprechen.

2. Schwingsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsfrequenz kleiner als 100 Hz ist und die Feder (3, 27, 28) aus gewalztem, vollem Profilmaterial besteht.

3. Schwingsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Massen durch ein Torsionsband miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Torsionsband (3) und das Gestell (6) über eine weichelastische Feder (5) miteinander verbunden sind.

4. Schwingsystem nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (5 bzw. 25, 30) mittels einer Klebeverbindung im Gestell (6) eingesetzt istc

5. Schwingsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Torsionsband (3) über verbreiterte Enden (8, 9), die in einem Schlitz (11, 18) einer Buchse (10, 17) eingesteckt sind, mit den Massen (1, 2) verbunden ist.

6. Schwingsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Masse (1) Permanentmagnete (12 bzw. 32) trägt, die mit Erregerund Arbeitsspulen (13,14 bzw. 31) einer elektronischen Antriebseinrichtung zusammenarbeiten.

7. Schwingsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Befestigungspunkt (4) des Torsionsbandes die aktive Länge des Bandes veränderbar ist.

8. Schwingsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese Veränderung durch zwei beidseitig das Band einklemmende Kurvenscheiben (23) erfolgt, die über eine Schraube (24) verstellbar sind.

9. Schwingsystem nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Massen (1, 2) über eine Wendelfeder (27) miteinander verbunden sind, die in Höhe des Knotens über eine Feder (25) mit dem Gestell verbunden ist.

10. Schwingsystem mit zwei nebeneinander angeordneten Drehmassen nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Massen (29) über eine Wendelfeder (28) miteinander gekuppelt sind, deren beide Wendelstücke (28', 28") über ein geradliniges Federteil (28'") miteinander verbunden sind, wobei die elastische Verbindung (30) zwischen der Feder (28) und dem Gestell (6) in der Mitte des Federteiles (28'") erfolgt.

11. Schwingsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß beide Massen (29) Permanentmagnete (32) tragen, die mit einem gemeinsamen aus Arbeits- und Erregerspule bestehenden Spulensystem (31) zusammenarbeiten.

12. Schwingsystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede Masse (29) eine Antriebsklinke trägt, die auf ein gemeinsames zwischen den Massen angeordnetes Antriebsrad zum Antrieb des Zeigerwerks wirken.

13. Schwingsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Masse (29) etwa in ihrem Massenmittelpunkt durch ein Radial- und Axiallager (36) geführt ist. .

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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