<Desc/Clms Page number 1>
Mechanischer. Resonator für Normalfrequenzoszillatoren in Zeitmellgeräten Die vorliegende Erfindung betrifft einen mechanischen Resonator für Normalfrequenzoszillatoren in Zeitmessgeräten, welcher eine im allgemeinen H-förmige: Gestalt und Kopplungsmittel und Befestigungsmittel zwischen den Schenkeln des H aufweist.
Die Verwendung von H-förmigen mechanischen Resonatonen für Nornmalfrequenzoszillutoren in Zeitmessgeräten ist schon lange vorgeschlagen worden. Solche Resonatoren habenden Vorteil, dass ihre Frequenz unabhängig von der Position ist, und dass die Lagerreaktionen vollständig verschwinden. Diese beiden Vorteile entstehen wegen der gegenüberliegenden Anordnung der beiden Hälften des Resonators, welche eigentlich einfache Stimmgabeln sind, indem sich die Beschleunigungen im Schwerefeld und die Lagerreaktionen kompensieren. Diesem Vorteil steht der Nachteil gegen- über, dass ein Viermassenpunktresonator vorliegt, welcher im allgemeinem schwieriger zu symmetrieren und zu regulieren ist. Ein weiterer Nachteil zeigt sich, wenn ein H-förmiger Resonator von der Grösse einer Armbanduhr konstruiert wird.
Seine Frequenz liegt ,dann wesentlich höher als diejenige einer gewöhnlichen Stimmgabel von gleicher Länge und gleicher Querschnittsgestaltung.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, H-förmige Resonatoren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche eine wesentliche tiefere Frequenz als, bekannte H- förmige Resonatoren aufweisen. Der Grundgedanke besteht dabei darin, die schwingenden Zinken Aderart zu verlängern, dass die geometrische oder dynamische Symmetrie nicht gestört wird.
Der erfindungsgemässe Resonator ist dadurch gekennzeichnet, dass jedes Schenkelende des H umgebogen ist und parallel zu sich selbst gegen die Mitte des H verläuft, wobei an den Enden der so umgebogenen Schenkel Schwingmassen angeordnet sind.
Die Kopplungs- und Befestigungsglieder sind zweckmässig so ausgebildet, dass der Schwerpunkt des Resonatorsexakt stillsteht und keine Reaktionen ,auf die Lager (Befestigungsstellen) ausgeübt wird. Dabei braucht der Resonator nicht unbedingt eine geometrische Symmetrie aufzuweisen. Es genügt, wenn er, dynamisch symmetrisch ausgebildet ist.
Zur Durchführung der Achse eines allfällig gewünschten Anzeigemechanismus kann im Kopplungsglied des Resonators eine Bohrung umgebracht sein.
Die Schwingmassen und die federnden Schenkel des H können einstückig ausgebildet sein oder aus verschie- denemMaterial bestehen. Es eist auch möglich, die federnden Teile des Resonators .in zusammengesetzter Sandwichbauweise auszuführen.
Um Spannungsspitzen in der Beanspruchung des Materials zu vermeiden, wird die Onerschnittsgestaltung zweckmässig den auftretenden Biegemomenten angepasst. (Verdickung der Querschnitte der schwingenden Lamellen [Schenkel des H] an den Extremitäten sowie an den Kopplungsgliedern und an den Anschlüssen an die Massen).
An Hand der beiliegenden Zeichnung werden nach- folgend beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemässen Resonatorsbeschrieben.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform. Fig. 2 ,zeigt eine zweite Ausführungsform.
Die Fig. 3a, 3b und 3c zeigen eine dritte Ausführungsform im Aufriss, Grundriss bzw. Seitenriss.
Bei der in .Fig. 1 dargestellten Ausführungsform mit der Symmetrieachse S sind vier gleiche Schwing- massen 1 je am Ende von vier gleichen Federn 2 (Schenkel eines H) angeordnet und die Federn sind derartig gebogen, ;dass gegenüber der klassischen H-Ga- bel die Zinken bis jeweils in die Mitte zurückgebogen sind.
Die Gestaltung der .allgemeinen Form der Federn sowie deren Querschnitte ist keiner weiteren & ,dina@ung unterworfen, ausser dass die dynamische Symmetrie erhalten .bleibt und, :dass die lokalen Beanspruchungen des Materials innerhalb von günstigen Grenzen bleiben.
Die .Federn 2 sind durch elastische Kopplungsglieder 3 untereinander verbunden und diese Kopplungsglieder sind wiederum elastisch mit Hilfe der Befesti-
<Desc/Clms Page number 2>
gungsglieder 4 mit den Befestigungsstellen 5 verbunden. Dadurch werden die unvermeidlichen konstruktiven und materiellen Ungleichheiten in den beidean Resonator- Hälften ausgeglichen.
Beider in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform mit der Symmetrieachse S sind je zwei der Federn 12a bzw. 12b gleich ausgeführt und derart verlängert, dass die Schwerpunkte der aufgcsetzten Massen 11 mindestens approximativ paarweise nebeneinanderliegen. Diese Montage kann gewisse Vorteile für den Antrieb des Resonatons bedeuten.
Die Kopplungsgliedler 13 sind elastisch über die Befestigungsmittel 14 mit den Befestigungsstellen 15 ver- bunden.
Bei der in Fig. 3a, 3b und 3c im Grundriss, Aufriss bzw. Seitenriss dargestellten Ausführungsform handelt es, sich um eine dreidimensionale Variante eines H-Resonators, welche sich durch eine noch tiefere Frequenz auszeichnet. Die senkrecht aufeinanderstehenden Achsen R, S und T kenneichnen diesen Resonator und die Federn sind dabei jeweils von etwa eineinhalb- facher Länge edles Resonators.
Es sind auch hier schwingende Massen 21, Federn 22, elastische Kopplungsglieder 23, elastische Befestigungsmittel 24 und Befestigungsstellen 25 vorhanden.
<Desc / Clms Page number 1>
Mechanical. Resonator for normal frequency oscillators in time measuring devices The present invention relates to a mechanical resonator for normal frequency oscillators in time measuring devices, which resonator is generally H-shaped and has coupling means and fastening means between the legs of the H.
The use of H-shaped mechanical resonators for normal frequency oscillators in timing devices has long been proposed. Such resonators have the advantage that their frequency is independent of the position and that the bearing reactions disappear completely. These two advantages arise because of the opposing arrangement of the two halves of the resonator, which are actually simple tuning forks in that the accelerations in the gravitational field and the bearing reactions compensate each other. This advantage is offset by the disadvantage that there is a four-mass point resonator, which is generally more difficult to balance and regulate. Another disadvantage arises when an H-shaped resonator is constructed the size of a wristwatch.
Its frequency is then much higher than that of an ordinary tuning fork of the same length and cross-section.
The aim of the present invention is to create H-shaped resonators of the type mentioned in the opening paragraph, which have a significantly lower frequency than known H-shaped resonators. The basic idea is to lengthen the vibrating prongs of the wire type so that the geometric or dynamic symmetry is not disturbed.
The resonator according to the invention is characterized in that each leg end of the H is bent over and runs parallel to itself towards the center of the H, with oscillating masses being arranged at the ends of the legs bent in this way.
The coupling and fastening elements are expediently designed so that the center of gravity of the resonator is exactly stationary and no reactions are exerted on the bearings (fastening points). The resonator does not necessarily have to have geometrical symmetry. It is sufficient if it is designed to be dynamically symmetrical.
A hole can be made in the coupling member of the resonator to implement the axis of a possibly desired display mechanism.
The oscillating masses and the resilient legs of the H can be designed in one piece or consist of different materials. It is also possible to design the resilient parts of the resonator in a composite sandwich construction.
In order to avoid stress peaks in the stress on the material, the cross-section design is appropriately adapted to the bending moments that occur. (Thickening of the cross-sections of the vibrating lamellae [legs of the H] on the extremities as well as on the coupling links and at the connections to the masses).
Exemplary embodiments of the resonator according to the invention are described below with reference to the accompanying drawing.
Fig. 1 shows a first embodiment. Fig. 2 shows a second embodiment.
3a, 3b and 3c show a third embodiment in elevation, plan and side elevation, respectively.
The in .Fig. 1 with the axis of symmetry S, four identical oscillating masses 1 are each arranged at the end of four identical springs 2 (legs of an H) and the springs are bent in such a way that, compared to the classic H-fork, the prongs up to in the middle are bent back.
The design of the general shape of the springs and their cross-sections are not subject to any further &, dina @ ung, except that the dynamic symmetry is retained and: that the local stresses on the material remain within favorable limits.
The .Federn 2 are connected to one another by elastic coupling members 3 and these coupling members are in turn elastic with the help of the fastening
<Desc / Clms Page number 2>
supply members 4 connected to the fastening points 5. This compensates for the inevitable structural and material inequalities in the two halves of the resonator.
In the embodiment shown in FIG. 2 with the axis of symmetry S, two of the springs 12a and 12b are designed identically and are extended in such a way that the centers of gravity of the applied masses 11 are at least approximately in pairs next to one another. This assembly can mean certain advantages for the drive of the resonaton.
The coupling members 13 are elastically connected to the fastening points 15 via the fastening means 14.
The embodiment shown in plan, elevation or side elevation in FIGS. 3a, 3b and 3c is a three-dimensional variant of an H resonator, which is characterized by an even lower frequency. The perpendicular axes R, S and T are known to this resonator and the springs are each about one and a half times the length of a noble resonator.
There are also oscillating masses 21, springs 22, elastic coupling members 23, elastic fastening means 24 and fastening points 25.