[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingkörper gemäß Oberbegriff Patentanspruch
1, auf ein mechanisches Schwingsystem gemäß Oberbegriff 10 sowie auf eine Uhr gemäß
Oberbegriff Patentanspruch 11.
[0002] Schwingkörper für mechanische Schwingsysteme von Uhren, insbesondere Armbanduhren
sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt und weisen in der Regel eine rad- oder
speichenradartige Formgebung auf. Zur Einstellung insbesondere des dynamischen Massenträgheitsmomentes
des Schwingkörpers und damit der Frequenz des Schwingsystems bzw. der Ganggenauigkeit
der Uhr sind Massengewichte im äußeren Bereich des Schwingkörpers vorgesehen, deren
Massenschwerpunkt radial oder in etwa radial zur Achse des Schwingkörpers verstellbar
ist.
[0003] Es hat sich auch gezeigt, dass das Temperaturverhalten eines mechanischen Schwingsystems
ganz entscheidend dadurch verbessert werden kann, dass bei Verwendung einer Spiralfeder
aus Silizium (mono- oder polykristallinem Silizium) mit einer oxidischen Oberflächenbeschichtung,
beispielsweise mit einer Beschichtung aus Siliziumoxid, der Schwingkörper aus Molybdän
oder einer Molybdän-Legierung gefertigt ist, wobei allerdings ein gewisser Nachteil
dieses Materials darin besteht, dass es nur relativ schwer zu be- oder verarbeiten
ist.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schwingkörper für mechanische Schwingsysteme
von Armbanduhren aufzuzeigen, der bei kompakter Bauweise und hoher Stabilität, insbesondere
auch hoher Temperaturstabilität eine vereinfachte Fertigung ermöglicht. Zur Lösung
dieser Aufgabe ist ein Schwingkörper entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
[0005] Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein mechanisches Schwingsystem gemäß Patentanspruch
10 sowie eine Uhr gemäß Patentanspruch 11.
[0006] Bevorzugt besteht der erfindungsgemäße Schwingkörper aus einem metallischen Werkstoff,
welcher eine Dichte größer als 10 kg/m
3 sowie eine Längenausdehnungszahl kleiner 7 × 10.
-3 und eine Mohs-Härte größer 5 aufweist, während die Massengewichte jeweils aus einem
Werkstoff mit hoher Dichte, beispielsweise aus Gold oder Messing gefertigt sind.
[0007] Der Ausdruck "im Wesentlichen" bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen von jeweils
exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für
die Funktion unbedeutenden Änderungen.
[0008] Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich
auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren.
Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder
in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer
Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der
Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
[0009] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- in vereinfachter Darstellung und in Draufsicht den radartigen Schwingkörper eines
mechanischen Schwingsystems für Armaturen;
- Fig. 2
- einen Schnitt entsprechend der Linie I - I der Figur 1;
- Fig. 3
- in vergrößerter Darstellung eines der am Schwingkörper vorgesehenen Massengewichte
zusammen mit einer Teildarstellung des Schwingkörpers;
- Fig. 4
- eine Darstellung wie Figur 3 bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
- Fig. 5
- in Teildarstellung eine Draufsicht auf die Unterseite des Schwinkörpers.
[0010] In den Figuren ist 1 ein radartiger Schwingkörper eines mechanischen Schwingsystems
(Unruh) für Armbanduhren. Der Schwingkörper 1 ist aus einem geeigneten Werkstoff,
beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, bevorzugt aus Molybdän einstückig
mit einem äußeren, die Achse AS des Schwingkörpers 1 konzentrisch umschließenden kreisringartigen
Abschnitt 2, mit einem inneren, narbenartigen Abschnitt 3 und mit vier den inneren
Abschnitt 3 mit dem äußeren Abschnitt 2 verbindenden speichenartigen und radial zur
Achse AS sich erstreckenden Stegen 4 ausgebildet. Der Abschnitt 3 ist mit einer Öffnung
5 ausgebildet, die achsgleich mit der Achse AS ausgeführt ist und zum Befestigen des
Schwingkörpers 1 an einer nicht dargestellten Welle dient.
[0011] An der Innenseite des äußeren Abschnittes 2 sind in gleichmäßigen Winkelabständen
um die Achse des Schwingkörpers verteilt identisch ausgebildete Massengewichte 6 vorgesehen,
die jeweils als kreisscheibenförmige Formkörper 7 mit einer eine Achse AM des jeweiligen
Formkörpers 7 auf einem Winkelbereich kleiner 360°, d.h. bei der dargestellten Ausführungsform
auf einem Winkelbereich von 180° oder im Wesentlichen von 180°umschließenden kreisbogenförmigen
Nut 8, die von der Oberseite des Formkörpers 7 bis an dessen Unterseite reicht. Durch
die Nut 8 weisen die Massengewichte 6 jeweils einen radial zur Achse AM versetzten
Massenschwerpunkt auf.
[0012] Im montierten Zustand sind die Massengewichte 6 bzw. deren Formkörper 7 mit ihrer
Achse AM parallel zur Achse AS des Schwingkörpers 1 orientiert. Zur Befestigung der
Massengewichte 6, die jeweils in der Mitte zwischen zwei Stegen angeordnet sind, ist
der äußere kreisringartige Abschnitt innenliegend einstückig mit laschenartigen Abschnitten
oder Laschen 9 ausgebildet, die sich von der Innenseite des Abschnittes 2 radial in
Richtung des Abschnittes 3 bzw. der Achse AS erstrecken. Im Bereich des freien Endes
sind die Laschen 9 mit jeweils einer geschlossenen Bohrung 10 versehen, deren Achse
parallel zur Achse AS orientiert ist. Der Abstand, den die Bohrungen 10 von der Innenfläche
des Abschnittes 2 aufweisen ist in etwa gleich bzw. etwas größer als der halbe Durchmesser
der kreisscheibenartigen Massengewichte 6 bzw. Formkörper 7. Sämtliche Bohrungen besitzen
den selben Abstand von der Achse AS. In jede Bohrung 10 greift ein an der Außenfläche
kreiszylinderförmiger, achsgleich mit der Achse AM ausgebildeter und über die Unterseite
des Formkörpers 7 weg stehender, angeformter Vorsprung 11 ein, dessen Außendurchmesser
gleich dem Innendurchmesser der Bohrung 10 ist. Jeder Vorsprung ist mit einer Bohrung
12 versehen, die an der dem Formkörper 7 abgewandten Stirnseite des Vorsprunges 11
offen ist und bis etwa in den Übergangsbereich zwischen dem Formkörper 7 und den Vorsprung
11 reicht.
[0013] Durch Verstemmen des Vorsprungs 11 ist das jeweilige Massengewicht 6 mit diesem Vorsprung
11 an der zugehörigen Lasche 9 gehalten, und zwar derart, dass der Formkörper 7 mit
seiner den Vorsprung 11 aufweisenden und diesen Vorsprung umschließenden Stirnfläche
gegen die Oberseite des Vorsprunges 9 anliegt und mit seiner dem Vorsprung 11 abgewandten
oberen Stirnseite nicht oder nur geringfügig, beispielsweise nur mit 0 bis 3% seiner
gesamten axialen Höhe über die Ebene der Oberseite des Schwingkörpers 1 vorsteht.
[0014] Für das Verstemmen ist jede Bohrung 10 an der dem Formkörper 7 abgewandten Unterseite
der Lasche 9 mit einer Phase bzw. mit einem sich zu dieser Unterseite hin kegelstumpfförmig
erweiternden Abschnitt versehen, in den hinein der Vorsprung 11 radial zur Achse AM
bleibend derart verformt ist, dass dieser verformte Abschnitt des Vorsprungs 11 bündig
mit der Ebene der Unterseite der jeweiligen Lasche 9 ist, d.h. über diese Unterseite
nicht vorsteht.
[0015] Auch andere Arten eines Verstemmens bzw. Fixierens der Massengewichte 6 an den Laschen
9, beispielsweise durch bleibende Verformung des jeweiligen Vorsprunges 11 unter Ausbildung
eines den Rand der Bohrung 10 an der Unterseite der jeweiligen Lasche 9 übergreifenden
Wulstes sind möglich. In jedem Fall erfolgt das Verstemmen der Massengewichte 6 derart,
dass diese nicht zuverlässig am Schwingkörper 1 gehalten sind, sondern unter Aufwendung
eines Drehmomentes für das Justieren des Schwingkörpers 1 bzw. für die Einstellung
des Massenträgheitsmomentes dieses schwingkörpers um ihre Achse AM drehbar sind und
die jeweilige Einstellung durch die zwischen den Laschen 9 und den Massengewichten
6 wirkenden Reibungskräften zuverlässig gesichert ist. Die Unterseite jeder Lasche
9 liegt in einer gemeinsamen Ebene mit der Unterseite des Schwingkörpers 1 bzw. mit
der Unterseite des äußeren kreisringförmigen Abschnittes 2.
[0016] Für den Schwingkörpers 1 wird ein Werkstoff, vorzugsweise ein metallischer Werkstoff
verwendet, der einer Dichte über 10 kg/m
3 sowie einem thermischen Wärmeausdehnungskoeffizienten kleiner 7×10
-6 sowie eine Mohs-Härte größer 5 aufweist. Der Wärmeausdehnungskoeffizient ist dabei
die Längenausdehnungszahl bzw. die Verlängerung einer Längeneinheit bei 1 °C Temperaturerhöhung
im Temperaturbereich zwischen 0 bis 100°C.
[0017] Durch die hohe Dichte ergeben sich das erforderliche Massengewicht bzw. das Massenträgheitsmoment
für den Schwingkörpers 1. Durch die hohe Härte wird erreicht, dass die Massengewichte
6 nach dem Verstemmen zuverlässig am Schwingkörper 1 gehalten sind und dennoch ein
Einstellen des dynamischen Massenträgheitsmomentes des Schwingkörpers 1 durch Drehen
bzw. Schwenken der Massengewichte 6 um ihre Achse AM möglich ist. Durch den reduzierten
Wärmeausdehnungskoeffizienten werden eine hohe thermische Ganggenauigkeit des Schwingsystems
und damit eine hohe Ganggenauigkeit der betreffenden Armbanduhr auch bei wechselnden
Temperaturen erreicht.
[0018] Als Material für den Schwingkörpers 1 eignen sich demnach beispielsweise Wolfram,
Molybdän, Niob, Hafnium oder diese Metalle in einem hohen Anteil enthaltende Legierungen,
bevorzugt Wolfram/Kupfer-Legierungen mit einem Wolfram/Kupfer-Verhältnis 80/20 oder
im Wesentlichen 80/20.
[0019] Die Massengewichte 6 bestehen ebenfalls aus einem Material mit hoher Dichte, so dass
die Massengewichte 6 mit relativ kleinen Abmessungen gefertigt werden können, beispielsweise
derart, dass der Durchmesser des Formkörpers 7 etwa 1,2 Einheiten, die axiale Höhe
des Formkörpers 7 etwa 0,35 Einheiten, der Durchmesser des Vorsprungs 11 etwa 0,4
Einheiten und die axiale Länge des Vorsprunges 11 etwa 0,2 Einheiten betragen, wobei
eine Einheit beispielsweise 1 mm ist. Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt
der maximale Durchmesser der Massengewichte 6 etwa 10 bis 12% des Gesamtdurchmessers
des Schwingkörpers 1.
[0020] Bei einer Ausführungsform der Erfindung bestehen der Schwingkörper 1 aus Kupfer-Beryllium
und die Massengewichte 6 aus Edelstahl.
[0021] Die Figuren 4 und 5 zeigen eine Ausführungsform, bei der die Massengewichte 6 jeweils
unter Verwendung eines geschlitzten Klemmrings 13 in der Bohrung 10 klemmend, d.h.
derart gehalten sind, dass zwar eine Einstellung des Trägheitsmomentes des Schwingkörpers
1 durch Drehen der Massengewichte 6 möglich ist, ein unerwünschtes Verdrehen der Massengewichte
6 während des Betriebes der entsprechenden Uhr aber nicht eintritt. Die Klemmringe
13 sind aus einem geeigneten metallischen und federnden Werkstoff hergestellt, beispielsweise
im sogenannten LIGA-Verfahren. Der angeformte Vorsprung 11 des jeweiligen Massengewichtes
6 ist an seinem freien Ende mit einem von dem Klemmring 13 hintergriffenen Flansch
oder Bund 14 ausgebildet. Die Bohrung 10 ist wiederum so ausgeführt, dass sie sich
zu der Unterseite des Schwingkörpers 1 bzw. der Lasche 9 konisch erweitert und dadurch
einen Freiraum für den Klemmring 13 bildet, der mit seinem äußeren Rand gegen die
Unterseite des Schwingkörpers 1 in dem die Bohrung 10 umgebenden Randbereich anliegt,
sodass durch die Wirkung des Klemmringes 13 das Massengewicht 6 gegen die Oberseite
des Schwingkörpers 1 angepresst wird und dadurch mit Klemmsitz am Schwingkörper 1
gehalten ist.
[0022] Ein wesentlicher Vorteil des Schwingsystems 1 besteht darin, dass insbesondere der
Schwingkörper 1 eine relativ einfache Formgebung aufweist, die trotz der großen Härte
des verwendeten Materials eine vereinfachte Fertigung ermöglicht. Durch die Anordnung
der Massengewichte 6 innerhalb des äußeren ringförmigen Abschnittes 2 geht durch die
Massengewichte 6 praktisch kein Bauraum für andere Komponenten des mechanischen Schwingsystems
bzw. des mechanischen Uhrwerks verloren. Da die Massengewichte 6 insbesondere für
das Einstellen des dynamischen Massenträgheitsmomentes dieses Schwingkörpers um ihre
Achsen AM parallel zur Achse AS dreh- oder schwenkbar sind, besteht die Möglichkeit
einer vereinfachten Einstellung, bei der die Nuten 8 zugleich als Flächen für das
Ansetzen eines beim Einstellen verwendeten Werkzeugs benutzt werden können.
[0023] Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht
sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass der der
Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Bezugszeichenliste
[0024]
- 1
- Schwingkörper
- 2
- kreisringförmiger Abschnitt des Schwingkörpers
- 3
- innerer narbenartiger Abschnitt des Schwingkörpers
- 4
- Steg
- 5
- Öffnung
- 6
- Massengewicht
- 7
- Formkörper
- 8
- Schlitz oder Ausnehmung
- 9
- Vorsprung oder Lasche
- 10
- Bohrung
- 11
- Vorsprung
- 12
- Bohrung
- AS
- Mittelachse des Schwingkörper
- AM
- Mittelachse des Massengewichtes 6
1. Schwingkörper für mechanische Schwingsysteme von Armbanduhren, mit mehreren um eine
Schwingkörpermittelachse (AS) in gleichmäßigen Winkelabständen angeordneten Massengewichten
(6), die einen gegenüber ihrer Achse (AM) radial versetzten Masseschwerpunkt aufweisen
und jeweils um ihre Achse (AM) parallel zu der Schwingkörperarchse (AS) dreh- oder
schwenkbar am Schwingkörper (1) vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass jedes Massegewicht (6) mit wenigstens einem Vorsprung (11) in einer achsgleich mit
der Achse (AM) des Massengewichtes (6) ausgebildeten Bohrung (10) des Schwingkörpers
(1) klemmend gehalten ist.
2. Schwingkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Massengewicht (6) durch Verstemmen bzw. durch bleibende Verformung eines Teilabschnittes
des Vorsprungs (11) und/oder unter Verwendung eines Klemmrings (13) am Schwingkörper
(1) gehalten ist.
3. Schwingkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkörper (1) aus einem Werkstoff, vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff
gefertigt ist, der eine Dichte größer 10 kg/m3, eine Mohs-Härte größer 5 sowie einen Längenausdehnungskoeffizienten kleiner 7 10-6 aufweist.
4. Schwingkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkörper (1) aus Wolfram, Molybdän, Hafnium, Niob oder einer diese Komponenten
enthaltenden Legierung, vorzugsweise aus einer Wolfram/Kupferlegierung, oder aus Kupfer-Beryllium
gefertigt ist.
5. Schwingkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Massengewichte aus Gold oder Messing oder Edelstahl gefertigt sind.
6. Schwingkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Massengewichte (6) innerhalb des Schwingkörpers (1) vorgesehen sind und insbesondere
nicht, allenfalls nur geringfügig über eine Oberseite und Unterseite des Schwingkörpers
(1) vorstehen.
7. Schwingkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Durchmesser der Massengewichte (6) etwa 10 bis 12% des Gesamtdurchmessers
des Schwingkörpers (1) beträgt.
8. Schwingkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem äußeren kreisringartigen Abschnitt (2) mit von der Innenseite dieses
Abschnittes in Richtung zur Schwingkörperachse (AS) wegstehenden Haltelaschen (9)
ausgebildet ist, und dass die Massengewichte (6) jeweils an eine Haltelasche (9) durch
Verstemmen gehalten sind.
9. Schwingkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Massengewichte (6) jeweils kreisscheibenartig mit einer Ausnehmung (8) ausgebildet
sind, die die Achse (AM) des Massengewichtes (6) auf einem Teilkreis, beispielsweise
auf einem Winkelbereich zwischen 90 und 200°, vorzugsweise auf einen Winkelbereich
von 180° oder im Wesentlichen von 180° umschließt.
10. Mechanisches Schwingsystem für Armbanduhren mit einem Schwingkörper (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
11. Uhr, insbesondere Armbanduhr mit einem mechanischen Schwingsystem gemäß Patentanspruch
10.