Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines Schwingsystems für mechanische Uhrwerke gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1, ein Schwingsystem für mechanische Uhrwerke gemäß Oberbegriff Patentanspruch 6 und eine mechanische Uhr gemäß Oberbegriff Patentanspruch 13.The invention relates to a method for adjusting a vibration system for mechanical movements according to the preamble of claim 1, a vibration system for mechanical movements according to the preamble of claim 6 and a mechanical clock according to the preamble of claim 13.
Schwingsysteme für mechanische Uhrwerke werden in der Fachwelt auch mit Unruh bezeichnet. Die Unruh ist ein Bauteil eines mechanischen Uhrwerkes, insbesondere einer Armbanduhr. Dieses umfasst einen Schwingkörper, welcher mittels einer Unruhwelle schwenkbar um eine Drehachse gelagert ist. Ferner ist eine Schwing- oder Spiralfeder bzw. Unruhfeder vorgesehen, die zusammen mit der Masse des Schwingkörpers das schwingungsfähige und taktgebende System bildet.Oscillating systems for mechanical movements are also referred to in the art with balance. The balance is a component of a mechanical movement, especially a wristwatch. This comprises a vibrating body, which is mounted by means of a balance shaft pivotable about an axis of rotation. Further, a vibrating or spiral spring or balance spring is provided, which forms the oscillatory and clocking system together with the mass of the oscillating body.
Auch ist die Herstellung von Schwing- oder Spiralfedern aus Silizium, insbesondere aus polykristallinem Silizium sowie aus Siliziumcarbid bekannt ( DE 10 2008 061 182 A1 ). Bei Verwendung derartigen Spiralfedern zur Bildung eines mechanischen Schwingsystems für mechanische Uhrwerke kann es im Rahmen der Herstellung zu Toleranzen kommen, welche sich nachteilig auf das Schwingungsverhalten des mechanischen Schwingsystems auswirken.Also known is the production of oscillating or spiral springs made of silicon, in particular of polycrystalline silicon and of silicon carbide ( DE 10 2008 061 182 A1 ). When using such coil springs to form a mechanical vibration system for mechanical movements, tolerances can occur within the production, which have a negative effect on the vibration behavior of the mechanical vibration system.
Bekannt ist auch, die Schwing- oder Spiralfeder eines mechanischen Schwingsystems im Bereich der äußeren Windung zur Schaffung einer zusätzlichen Masse oder Ausgleichsmasse mit einer Verdickung auszubilden, um eine oszillierende Verlagerung der Spiralfeder beim Schwingen des Schwingsystems zu vermeiden. Um diesen Effekt zu erreichen, ist nach einer der Erfindung zugrundeliegenden Erkenntnis eine optimale Anstimmung des Massengewichtes der Verdickung in Bezug auf das Gesamt-Massengewicht der aktiven Federlänge der Spiralfeder notwendig. Die aktive Federlänge ist dabei diejenige Länge der Spiralfeder, die während des Schwingens wirksam ist, d. h. der elastischen Verformung unterliegt und sich hierfür zwischen dem inneren Spiralfederende und dem äußeren Einspannpunkt der Spiralfeder erstreckt. Das innere Spiralfederende beginnt dort, wo die Spiralfeder radial zur Federachse eine Breite aufweist, die gleich oder im Wesentlichen gleich der Breite sämtlicher Windungen (übliche Windungsbreite) ist. Bei der Herstellung der Spiralfedern sind Toleranzen nicht auszuschließen. Dies gilt, wie ausgeführt, in verstärktem Maße für Spiralfedern aus Silizium, die an ihren Oberflächen zur Erzielung der notwendigen Festigkeit und/oder Temperaturunabhängigkeit mit einer Beschichtung aus Siliziumoxid versehen werden, und zwar bevorzugt in einem thermischen Prozess.It is also known to form the oscillating or spiral spring of a mechanical vibration system in the outer winding to create an additional mass or leveling compound with a thickening in order to avoid an oscillating displacement of the coil spring during oscillation of the oscillating system. In order to achieve this effect, according to one of the invention underlying finding an optimal tuning of the mass weight of the thickening in relation to the total mass weight of the active spring length of the coil spring is necessary. The active spring length is that length of the spiral spring, which is effective during the swing, d. H. subject to the elastic deformation and for this purpose extends between the inner coil spring end and the outer clamping point of the coil spring. The inner coil spring end begins where the coil spring has a width radially of the spring axis that is equal to or substantially equal to the width of all turns (common turn width). In the manufacture of coil springs tolerances can not be excluded. As stated, this applies to a greater extent to spiral springs made of silicon, which are provided on their surfaces with a coating of silicon oxide to achieve the necessary strength and / or temperature independence, preferably in a thermal process.
Aus der US 2006/0262652 A1 ist ein Schwingsystem für mechanische Uhrwerke mit einem Schwingkörper, mit einer um eine Achse schwenkbar gelagerten Unruhwelle und mit einer Spiralfeder gemäß Oberbegriff des Anspruchs 6 bekannt.From the US 2006/0262652 A1 is a vibrating system for mechanical movements with a vibrating body, with a balance shaft pivotally mounted about a balance shaft and a coil spring according to the preamble of claim 6 known.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Einstellen oder Justieren von Schwingsystemen für mechanische Uhrwerke aufzuzeigen, mit dem trotz Fertigungstoleranzen der Spiralfeder ein optimales Schwingungsverhalten der Spiralfeder erreicht wird. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.The object of the invention is to provide a method for adjusting or adjusting oscillating systems for mechanical movements, with an optimal vibration behavior of the coil spring is achieved despite manufacturing tolerances of the coil spring. To solve this problem, a method according to claim 1 is formed.
Ein Schwingsystem für mechanische Uhrwerke ist Gegenstand des Patentanspruchs 6. Eine mechanische Uhr ist Gegenstand des Patentanspruchs 13.A vibrating system for mechanical movements is the subject of claim 6. A mechanical watch is the subject of claim 13.
Der „Schwingbereich”” der Spiralfeder ist im Sinne der Erfindung diejenige Spirallänge der Feder, die (Länge) die Takt- oder Schlagzahl des Schwingsystems bestimmt oder im Wesentlichen bestimmt.For the purposes of the invention, the "oscillating range" of the spiral spring is the spiral length of the spring which determines (or essentially determines) the cycle or stroke rate of the oscillating system.
Der Ausdruck „im Wesentlichen” bzw. „etwa” bzw. „ca.” bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/–10%, bevorzugt um +/–5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.The term "substantially" or "approximately" or "approx." In the context of the invention means deviations from the exact value by +/- 10%, preferably by +/- 5% and / or deviations in the form of for Function insignificant changes.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines Schwingsystems für mechanische Uhrwerke mit einem Schwingkörper, mit einer um eine Achse UA schwenkbar gelagerten Unruhwelle und mit einer Spiralfeder, die mit einem inneren Spiralfederabschnitt oder einem dortigen Verbindungselement mit der Unruhwelle verbunden ist und die Unruhwelle umschließt, wobei die Spiralfeder im Bereich eines äußeren Spiralfederabschnitts an einem Federhaltepunkt gehalten oder eingespannt ist, und zwar zur Ausbildung einer Gesamtfederlänge LE zwischen dem inneren Spiralfederabschnitt oder einem inneren Spiralfederende und dem äußeren Federhaltepunkt, wobei sich die Spiralfeder oder deren Gesamtfederlänge LE aus wenigstens einem inneren Schwingungsbereich und einem äußeren Stabilisierungsbereich zusammensetzt. Erfindungsgemäß ist ein Stabilisierungsfaktor ηFT, der das Verhältnis eines ersten Quotienten Q1 zu einem zweiten Quotienten Q2 darstellt, im Bereich zwischen 10 und 65 oder im Wesentlichen im Bereich zwischen 10 und 65 gewählt, wobei der erste Quotient Q1 das Verhältnis des Flächenträgheitsmomentes des äußeren Stabilisierungsbereichs der Spiralfeder zu dem Flächenträgheitsmoment des inneren Schwingbereichs der Spiralfeder und der zweite Quotient Q2 das Verhältnis des Flächenträgheitsmomentes einer dem Stabilisierungsbereich entsprechenden Federlänge zu dem Flächenträgheitsmoment einer dem Schwingbereich entsprechenden Federlänge einer Bezugsspiralfeder sind, und zwar entsprechend der nachstehenden Formel wobei FT(l) ist der Verlauf des Flächenträgheitsmomentes der Spiralfeder als Funktion der Federlänge (l) und FTn(l) ist der Verlauf des Flächenträgheitsmomentes der Bezugsfeder als Funktion der Federlänge (l) sind, und/oder es ist ein Stabilisierungsfaktor ηk, der das Verhältnis eines ersten Quotienten Q1 zu einem zweiten Quotienten Q2 darstellt, im Bereich zwischen 1,5 und 65, bevorzugt zwischen 1,5 und 25 gewählt, wobei der erste Quotient Q1 das Verhältnis der Federkonstanten des äußeren Stabilisierungsbereichs der Spiralfeder zur Federkonstanten des inneren Schwingbereichs der Spiralfeder und der zweite Quotient das Verhältnis der Federkonstanten einer dem Stabilisierungsbereich entsprechenden Federlänge zur Federkonstanten einer dem Schwingbereich entsprechenden Federlänge einer Bezugsspiralfeder sind, und zwar entsprechend der nachstehenden Formel wobei kstabil die Federkonstante des Stabilisierungsbereichs der Spiralfeder 4, kSchwing die Federkonstante des Schwingbereiches der Spiralfeder 4 und k die Federkonstante der Bezugsspiralfeder sind, wobei die Bezugsspiralfeder jeweils eine Feder ist, die bei gleicher Windungszahl oder Federlänge LE einen konstanten Windungsquerschnitt, beispielsweise den Windungsquerschnitt des Schwingbereichs der Spiralfeder aufweist und/oder die hinsichtlich Form und Windungszahl der Spiralfeder entspricht, allerdings ohne Ausbildung des Stabilisierungsbereichs bzw. der diesen Stabilisierungsbereich bildenden Verstärkung hinsichtlich Flächenträgheitsmoment und/oder Federkonstanten.The present invention relates to a method for adjusting a vibration system for mechanical movements with a vibrating body, with a balance shaft pivotally mounted about a UA balance shaft and with a coil spring which is connected to an inner coil spring portion or a local connection element with the balance shaft and the balance shaft encloses wherein the coil spring is held or clamped in the region of an outer coil spring portion at a spring stop, to form a total spring length LE between the inner coil spring portion or an inner coil spring end and the outer spring support point, wherein the coil spring or the total spring length LE from at least one inner vibration region and an outer stabilization area. According to the invention, a stabilization factor ηFT, which is the ratio of a first quotient Q1 to a second one Quotient Q2 is selected, in the range between 10 and 65 or substantially in the range between 10 and 65, wherein the first quotient Q1 is the ratio of the area moment of inertia of the outer stabilizing area of the spiral spring to the area moment of inertia of the inner oscillating area of the spiral spring and the second quotient Q2 the ratio the area moment of inertia of the Stabilization region corresponding spring length to the area moment of inertia of the vibration range corresponding spring length of a reference coil spring, according to the following formula 
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem ein Schwingsystem für mechanische Uhrwerke zur Verfügung. Das Schwingsystem weist einen Schwingkörper, eine um eine Achse UA schwenkbar gelagerte Unruhwelle und eine Spiralfeder auf, wobei die Spiralfeder mit einem inneren Spiralfederabschnitt oder einem dortigen Verbindungselement mit der Unruhwelle verbunden ist und die Unruhwelle umschließt, wobei die Spiralfeder im Bereich eines äußeren Spiralfederabschnitts an einem Federhaltepunkt gehalten oder eingespannt ist, und zwar zur Ausbildung einer Gesamtfederlänge LE zwischen dem inneren Spiralfederabschnitt oder einem inneren Spiralfederende und dem äußeren Federhaltepunkt, wobei sich die Spiralfeder oder deren Gesamtfederlänge LE aus wenigstens einem inneren Schwingungsbereich und einem äußeren Stabilisierungsbereich zusammensetzt. Erfindungsgemäß ist ein Stabilisierungsfaktor ηFT, der das Verhältnis eines ersten Quotienten Q1 zu einem zweiten Quotienten Q2 darstellt, im Bereich zwischen 10 und 65 oder im Wesentlichen im Bereich zwischen 10 und 65 gewählt, wobei der erste Quotient Q1 das Verhältnis des Flächenträgheitsmomentes des äußeren Stabilisierungsbereichs der Spiralfeder zum Flächenträgheitsmoment des inneren Schwingbereichs der Spiralfeder und der zweite Quotient Q2 das Verhältnis des Flächenträgheitsmomentes einer dem Stabilisierungsbereich entsprechenden Federlänge zu dem Flächenträgheitsmoment einer dem Schwingbereich entsprechenden Federlänge einer Bezugsspiralfeder sind, und zwar entsprechend der nachstehenden Formel wobei FT(l) ist der Verlauf des Flächenträgheitsmomentes der Spiralfeder als Funktion der Federlänge (l) und FTn(l) ist der Verlauf des Flächenträgheitsmomentes der Bezugsfeder als Funktion der Federlänge (l) sind, und/oder es ist ein Stabilisierungsfaktor ηk, der das Verhältnis eines ersten Quotienten Q1 zu einem zweiten Quotienten Q2 darstellt, im Bereich zwischen 1,5 und 65, bevorzugt zwischen 1,5 und 25 gewählt, wobei der erste Quotient Q1 das Verhältnis der Federkonstanten des äußeren Stabilisierungsbereichs der Spiralfeder zur Federkonstanten des inneren Schwingbereichs der Spiralfeder und der zweite Quotient das Verhältnis der Federkonstanten einer dem Stabilisierungsbereich entsprechenden Federlänge zur Federkonstanten einer dem Schwingbereich entsprechenden Federlänge einer Bezugsspiralfeder sind, und zwar entsprechend der nachstehenden Formel wobei kstabil die Federkonstante des Stabilisierungsbereichs der Spiralfeder 4, kSchwing die Federkonstante des Schwingbereiches der Spiralfeder 4 und k die Federkonstante der Bezugsspiralfeder sind, wobei die Bezugsspiralfeder jeweils eine Feder ist, die bei gleicher Windungszahl oder Federlänge LE einen konstanten Windungsquerschnitt, beispielsweise den Windungsquerschnitt des Schwingbereichs der Spiralfeder aufweist und/oder die hinsichtlich Form und Windungszahl der Spiralfeder entspricht, allerdings ohne Ausbildung des Stabilisierungsbereichs bzw. der diesen Stabilisierungsbereich bildenden Verstärkung hinsichtlich Flächenträgheitsmoment und/oder Federkonstanten.The present invention also provides a vibrating system for mechanical movements. The oscillating system comprises a vibrating body, a balance shaft pivotally mounted about a shaft UA and a spiral spring, wherein the coil spring with an inner coil spring portion or a local connection element is connected to the balance shaft and the balance shaft encloses, wherein the coil spring in the region of an outer coil spring portion at a Spring retainer is held or clamped, to form a total spring length LE between the inner coil spring portion or an inner coil spring end and the outer spring support point, wherein the coil spring or the total spring length LE composed of at least an inner vibration region and an outer stabilization region. According to the invention, a stabilization factor ηFT, which represents the ratio of a first quotient Q1 to a second quotient Q2, is selected in the range between 10 and 65 or substantially in the range between 10 and 65, wherein the first quotient Q1 is the ratio of the second moment of inertia of the outer stabilization region Coil spring to the area moment of inertia of the inner oscillating area of the coil spring and the second quotient Q2, the ratio of the area moment of inertia of a spring length corresponding to the stabilization area to the area moment of inertia of a spring range of a reference coil spring corresponding to the vibration range, according to the following formula 
Die vorliegende Erfindung umfasst außerdem eine mechanische Uhr mit einem oben beschriebenen mechanischen Schwingsystem.The present invention also includes a mechanical timepiece having a mechanical vibration system as described above.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden. Zudem ergeben sich Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung auch aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele 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 Rückbeziehungen. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zum Bestandteil der Beschreibung gemacht. Es wird ferner ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Erfindung keinesfalls auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt sein soll. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments in conjunction with the figures. In addition, developments, advantages and applications of the invention also result from the following description of the embodiments and from the figures. In this case, all described and / or illustrated features alone or in any combination in principle subject of the invention, regardless of their summary in the claims or their relationships. The content of the claims is also part of the description. It is further expressly understood that the invention should by no means be limited to the embodiments given. Show it:
1 beispielhaft eine perspektivische Ansicht des Erfindungsgemäßen Schwingsystems, 1 by way of example a perspective view of the oscillating system according to the invention,
2 beispielhaft einen Schnitt entlang einer die Achse der Unruhwelle aufnehmenden Ebene durch das Schwingsystem gemäß 1 und 2 by way of example a section along a plane receiving the axis of the balance-wave shaft by the oscillating system according to FIG 1 and
3 beispielhaft eine perspektivische Seitenansicht der freigestellten Komponenten des Erfindungsgemäßen Schwingungssystems gemäß 1 und 2; 3 by way of example a perspective side view of the released components of the inventive vibration system according to 1 and 2 ;
4 und 5 in Einzeldarstellung und in Draufsicht die Schwing- oder Spiralfeder des Schwingsystems. 4 and 5 in individual representation and in plan view, the oscillating or spiral spring of the vibrating system.
In den Figuren ist mit 1 ein Schwingungssystem für mechanische Uhrwerke, insbesondere Armbanduhren bezeichnet, welches in der Fachsprache auch als Unruh bezeichnet wird. Das Schwingungssystem 1 umfasst einen Schwingkörper in Form eines Schwungrads 2, eine Unruhwelle 3 sowie eine Spiralfeder 4.In the figures, 1 denotes a vibration system for mechanical movements, in particular wristwatches, which is also referred to in the jargon as a balance. The vibration system 1 comprises a vibrating body in the form of a flywheel 2 , a balance wave 3 and a coil spring 4 ,
Das Schwungrad 2 besteht aus einem äußeren Kreisringabschnitt 2.1, der über mehrere Speichen 2.2 mit einem Nabenabschnitt 2.3 verbunden ist. Der Nabenabschnitt 2.3 weist eine von der Kreisform abweichende, zentrale Durchgangsbohrung auf, in welcher ein zugeordneter Wellenabschnitt 3' der Unruhwelle 3 aufgenommen ist, dessen konzentrische Außenseite einen Formschluss mit dem Nabenabschnitt 2.3 der Schwungrades 2 herstellt. Damit ist das Schwungrad 2 drehfest mit der Unruhwelle 3 verbunden. Darüber hinaus können an der zum Drehzentrum des Schwungrades 2 weisenden Innenseite des äußeren Kreisringabschnittes 2.1 nach mehrere Schwungmassen angebracht sein.The flywheel 2 consists of an outer circular ring section 2.1 that has several spokes 2.2 with a hub section 2.3 connected is. The hub section 2.3 has a deviating from the circular, central through-hole, in which an associated shaft portion 3 ' the balance wave 3 is received, whose concentric outside a positive connection with the hub portion 2.3 the flywheel 2 manufactures. This is the flywheel 2 rotatable with the balance shaft 3 connected. In addition, at the center of rotation of the flywheel 2 facing inside of the outer annulus section 2.1 be attached after several flywheel masses.
Die Unruhwelle 3 weist ferner ein oberes und unteres freies Ende 3.1, 3.2 auf, welche vorzugsweise spitz zulaufen und zur drehbaren Lagerung der Unruhwelle 3 um deren Achse UA in entsprechend ausgebildeten oberen und unteren Lagereinheiten aufgenommen werden. In 1 und 2 ist beispielhaft eine obere Lagereinheit dargestellt. Die Achse UA der Unruhwelle 3 ist damit zugleich auch die Drehachse des Schwungrades 2.The balance wave 3 also has an upper and lower free end 3.1 . 3.2 which are preferably tapered and rotatable support the balance shaft 3 be added to the axis UA in correspondingly formed upper and lower bearing units. In 1 and 2 an upper storage unit is shown by way of example. The axis UA of the balance wave 3 is thus at the same time the axis of rotation of the flywheel 2 ,
Die Spiralfeder 4 wird häufig auch als Unruhfeder bezeichnet und besteht aus einem vorzugsweise ringförmigen, inneren Spiralfederendabschnitt 4.1 und einem äußeren Spiralfederendabschnitt 4.2. Dazwischen befinden sich mehrere Spiralfederringabschnitte 4.3, welche in einer Ebene senkrecht und vorzugsweise konzentrisch zur Spiralfederachse verlaufen, welche in den vorliegenden Zeichnungen näherungsweise mit der Achse UA der Unruhwelle 3 übereinstimmt.The spiral spring 4 is often referred to as a balance spring and consists of a preferably annular, inner Spirfederfederendabschnitt 4.1 and an outer coil spring end portion 4.2 , In between there are several spiral spring ring sections 4.3 which run in a plane perpendicular and preferably concentric to the spiral spring axis, which in the present drawings approximately with the axis UA of the balance wave 3 matches.
Der vorzugsweise ringförmige, innere Spiralfederendabschnitt 4.1 ist mit der Unruhwelle 3 drehfest verbunden, und zwar vorzugsweise verklebt und/oder mittels Formschluss. Hierzu weist die die Unruhwelle 3 einen zur Aufnahme des inneren Spiralfederendes 4.1 ausgebildeten Wellenabschnitt 3'' auf, der oberhalb des das Schwungrad 2 aufnehmenden Wellenabschnittes 3 angeordnet ist.The preferably annular, inner Spirfederfederendabschnitt 4.1 is with the balance wave 3 rotatably connected, and preferably glued and / or by positive locking. For this purpose, the balance shaft 3 one for receiving the inner coil spring end 4.1 trained shaft section 3 '' on top of the flywheel 2 receiving shaft section 3 is arranged.
Zur in Bezug auf die Unruhwelle 3 drehfesten Befestigung des äußeren Spiralfederendabschnittes 4.2 ist die Erfindungsgemäße Halteanordnung 5 zur Einstellung des Zentrums der Spiralfeder 4 vorgesehen. Die Halteanordnung 5 umfasst zumindest einen Haltearm 6 und ein Halteelement 7, welches im Bereich des äußeren freien Endes des Haltearms 6 entlang der Längsachse LHA des Hebelarms 6 verschiebbar befestigt ist.To in relation to the balance wave 3 rotationally fixed attachment of the outer Spirfederfederendabschnittes 4.2 is the holding arrangement according to the invention 5 for adjusting the center of the spiral spring 4 intended. The holding arrangement 5 includes at least one support arm 6 and a holding element 7 , which is in the area of the outer free end of the support arm 6 along the longitudinal axis LHA of the lever arm 6 is slidably mounted.
Der Haltearm 6 weist ein inneres Haltearmende 6.1 und ein äußeres Haltearmende 6.2 auf, wobei das innere Haltearmende 6.1 einen offenen Kreisring ausbildet und im Bereich des äußeren Haltearmendes 6.2 eine längliche Führungsausnehmung 6.3 vorgesehen ist. Die längliche Führungsausnehmung 6.3 ist zur variablen Befestigung des Halteelementes 7 am Haltearm 6 vorgesehen. Das innere Haltearmende 6.1 ist über nicht näher bezeichnete Haltemittel, welche auch die oberen und unteren Lagereinheiten zur drehbaren Lagerung der Unruhwelle 3 aufnehmen können, drehfest befestigt, und zwar derart, dass der offene Kreisring des inneren Haltearmendes 6.1 die Achse UA der Unruhwelle 3 konzentrisch umgibt.The holding arm 6 has an inner retaining arm end 6.1 and an outer retaining arm end 6.2 on, with the inner retaining arm end 6.1 forms an open circular ring and in the area of the outer retaining arm end 6.2 an elongated guide recess 6.3 is provided. The elongated guide recess 6.3 is for variable attachment of the retaining element 7 on the support arm 6 intended. The inner retaining arm end 6.1 Is about unspecified holding means, which also includes the upper and lower bearing units for rotatably supporting the balance shaft 3 rotatably attached, in such a way that the open circular ring of the inner retaining arm end 6.1 the axis UA of the balance wave 3 concentrically surrounds.
Das Halteelement 7 weist einen im Wesentlichen zylinderförmigen, länglichen Grundkörper 7.1 mit einer oberen und unteren Stirnseite 7.11, 7.12 und einer Längsachse LHE auf, welcher eine zur oberen Stirnseite 7.11 geöffnete Sacklochbohrung 7.2 mit einem Innengewinde zur Aufnahme einer Schraube 8 aufweist. Mittels de Schraube 8, welche durch die längliche Führungsausnehmung 6.3 des Haltearms 6 geführt wird, ist das Halteelement 7 fest mit dem Haltearm 6 verschraubbar, und zwar derart, dass die Längsachse LHA des Haltearms 6 und die Längsachse LHE des Halteelementes 7 senkrecht zueinander verlaufen.The holding element 7 has a substantially cylindrical, elongate body 7.1 with an upper and lower front side 7.11 . 7.12 and a longitudinal axis LHE, which is one to the upper end side 7.11 opened blind hole 7.2 with an internal thread for receiving a screw 8th having. By means of the screw 8th passing through the elongated guide recess 6.3 of the support arm 6 is guided, is the holding element 7 firmly with the holding arm 6 screwed, in such a way that the longitudinal axis LHA of the support arm 6 and the longitudinal axis LHE of the holding element 7 perpendicular to each other.
Auf der gegenüberliegenden unteren Stirnseite 7.12 des Grundkörpers 7.1 des Halteelementes 7 ist eine sich senkrecht zur Längsachse LHE des Grundkörpers 7.1 erstreckende und nach unten offene Führungsausnehmung 7.3 vorgesehen, die zur radial führenden Aufnahme des äußeren Spiralfederendabschnittes 4.2 ausgebildet ist. Eine die Längsachse LHE des Grundkörpers 7.1 aufnehmende Ebene teilt hierbei die Führungsausnehmung 7.3 näherungsweise in zwei gegenüberliegende, gleiche Hälften. Somit ergibt sich ein gabelartig ausgebildetes unteres freies Ende des Halteelementes 7.On the opposite lower front side 7.12 of the basic body 7.1 of the holding element 7 is a perpendicular to the longitudinal axis LHE of the body 7.1 extending and downwardly open guide recess 7.3 provided for the radially leading receiving the outer Spirfederfederendabschnittes 4.2 is trained. One the longitudinal axis LHE of the main body 7.1 the receiving level shares this guide recess 7.3 approximately in two opposite, equal halves. This results in a fork-like trained lower free end of the retaining element 7 ,
Im montierten Zustand ist damit mittels der Halteanordnung 5 der radiale Abstand A zwischen der Achse UA der Unruhwelle 3 und der Längsachse LHE des Halteelementes 7 und damit des äußeren Spiralfederendabschnittes 4.2 einstellbar. Durch eine entsprechende radiale zur Achse UA gerichtete Verschiebung des Halteelementes 7 und damit des äußeren Spiralfederendabschnittes 4.2 ist das Spiralfederzentrums justierbar, und zwar vorzugsweise derart, dass die Spiralfederringabschnitte 4.3 jeweils denselben Abstand zueinander aufweisen und konzentrisch um die Achse UA verlaufen.In the assembled state is thus by means of the holding arrangement 5 the radial distance A between the axis UA of the balance shaft 3 and the longitudinal axis LHE of the holding element 7 and thus the outer Spirfederfederendabschnittes 4.2 adjustable. By a corresponding radial to the axis UA directed displacement of the holding element 7 and thus the outer Spirfederfederendabschnittes 4.2 the spiral spring center is adjustable, preferably in such a way that the spiral spring ring sections 4.3 each have the same distance from each other and run concentrically about the axis UA.
Die 4 zeigt in Einzeldarstellung und Draufsicht nochmals die Schwing- oder Spiralfeder 4 des mechanischen Schwingsystems entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung. Die Spiralfeder 4 ist bei der dargestellten Ausführungsform z. B. aus einem Ausgangsmaterial (Wafer) aus Silizium, beispielsweise aus polykristallinem Silizium, z. B. aus einem durch epitaktisches Abscheiden gewonnenen Ausgangsmaterial hergestellt, z. B. unter Verwendung eines Maskierungs-Ätz-Verfahrens, und zwar derart, dass die mehrere Windungen 9 aufweisende Spiralfeder 4 einstückig mit einem inneren Befestigungsabschnitt 10, der dem inneren Federabschnitt 4.1 entspricht und der Befestigung an der Unruhwelle 3 dient, und mit einer Verdickung 11 im Bereich der aktiven Federlänge ausgeführt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform befindet sich die Verdickung 11 im Bereich der äußeren Windung 9 und erstreckt sich über einen Winkelbereich α von etwa 30° bis 100°, vorzugsweise zwischen 50° und 70°. Bei einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Verdickung 11 über einen Winkelbereich α von etwa 60°.The 4 shows in individual view and plan view again the vibrating or spiral spring 4 the mechanical vibration system according to an embodiment of the invention. The spiral spring 4 is in the illustrated embodiment, for. B. from a starting material (wafer) made of silicon, such as polycrystalline silicon, z. B. made of a material obtained by epitaxial deposition, z. Using a masking etch process, such that the plurality of turns 9 having spiral spring 4 integral with an inner mounting portion 10 , the inner spring section 4.1 corresponds and the attachment to the balance shaft 3 serves, and with a thickening 11 is executed in the range of the active spring length. In the illustrated embodiment, the thickening is located 11 in the area of the outer turn 9 and extends over an angular range α of about 30 ° to 100 °, preferably between 50 ° and 70 °. In a preferred embodiment, the thickening extends 11 over an angular range α of about 60 °.
Die Verdickung 11 ist bei der dargestellten Ausführungsform dadurch gebildet, dass die Spiralfeder 4 dort radial zu ihrer Federachse eine vergrößerte Breite aufweist, und zwar bei vorzugsweise konstanter oder im Wesentlichen konstanter Federhöhe in Richtung der Federachse. Die Enden der Verdickung 11 befinden sich dort, wo die Spiralfeder 4 wieder ihre übliche bzw. gegenüber der Verdickung 11 deutlich, beispielsweise wenigstens um den Faktor Zwei reduzierte Windungsbreite aufweist.The thickening 11 is formed in the illustrated embodiment in that the coil spring 4 there has an enlarged width radially to its spring axis, and that at preferably constant or substantially constant spring height in the direction of the spring axis. The ends of the thickening 11 are located where the coil spring 4 again their usual or compared to the thickening 11 clearly, for example, at least reduced by the factor two winding width.
Die aktive Länge, die die Verdickung einschließt, erstreckt sich dabei ausgehend von dem inneren, mit dem Befestigungsabschnitt 10 verbundenen und in der 4 mit 12 bezeichneten Ende, an dem die Spiralfeder 4 bzw. deren innere Windung 9 die Windungsbreite der restlichen Windungen 9 aufweist, bis an den Ansteckpunkt 13. Dieser ist bei der in den 1–3 dargestellten Ausführungsform von der Verbindung der außenliegenden Windung 9 mit dem Halteelement 7 gebildet ist. Die Breite die die Spiralfeder 4 im Bereich der Verdickung 10 aufweist, entspricht etwa dem Zwei- bis Achtfachen der Breite, die die Spiralfeder 4 außerhalb dieser Verdickung besitzt.The active length, which includes the thickening, extending from the inner, with the attachment portion 10 connected and in the 4 With 12 designated end to which the coil spring 4 or its inner turn 9 the winding width of the remaining turns 9 has up to the Ansteckpunkt 13 , This one is in the in the 1 - 3 illustrated embodiment of the connection of the outer winding 9 with the holding element 7 is formed. The width of the coil spring 4 in the area of thickening 10 has, corresponds to about two to eight times the width, which is the coil spring 4 outside of this thickening possesses.
Die Frequenz des Schwingsystems wird beispielsweise durch entsprechende Wahl der Masse der an dem Schwungrad 2 vorgesehenen Gewichte 2.4 eingestellt. Verwendet werden hierfür bevorzugt Gewichte 2.4, die zur Erzielung einer unterschiedlichen Masse in der Achsrichtung parallel zur Unruhwelle 3 eine unterschiedliche Höhe aufweisen.The frequency of the vibration system is, for example, by appropriate choice of the mass of the flywheel 2 provided weights 2.4 set. For this purpose, weights are preferably used 2.4 , which aim to achieve a different mass in the axial direction parallel to the balance shaft 3 have a different height.
Vorstehend wurde bereits erwähnt, dass die Spiralfeder 4 aus Silizium in einem Maskierungs-Ätz-Verfahren gefertigt ist. Um die erforderliche Festigkeit und Temperaturunabhängigkeit zu erreichen, ist es erforderlich, die Spiralfeder 4 bzw. einen diese Feder bildenden Rohling an den Oberflächen durch thermische Behandlung mit einer Siliziumoxid-Schicht zu versehen. Durch das Herstellungsverfahren (z. B. Maskierungs-Ätz-Verfahren) ergeben sich nicht unerhebliche Toleranzen auch hinsichtlich des Gesamtgewichtes bzw. der Gesamtmasse der Spiralfeder 4 und des Gewichtes bzw. der Masse der Verdickung 11.It has already been mentioned above that the spiral spring 4 is made of silicon in a masking-etching process. To achieve the required strength and temperature independence, it is necessary to use the coil spring 4 or to provide a blank forming this spring on the surfaces by thermal treatment with a silicon oxide layer. The manufacturing process (eg masking-etching process) results in not insignificant tolerances also with regard to the total weight or the total mass of the spiral spring 4 and the weight or the mass of the thickening 11 ,
Vorstehend wurde von einem nach der Einstellung festen Ansteckpunkt 13 ausgegangen. Grundsätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, der Verwendung eines sogenannten Rückers 15, der im Wesentlichen von einem von einem Ende um die Achse der Unruhwelle 3 schwenkbaren Hebel 16 gebildet ist. An dem anderen Ende weist der Hebel 16 eine beispielsweise von zwei Stiften gebildete Aufnahme 17 auf, in die die Länge 14 der Spiralfeder 4 eingreift und die damit den äußeren Ansteckpunkt 13.1 bildet. An ihrem äußeren Ende 4.4 ist die Spiralfeder 4 bei 18 fest mit einer Platine oder einer Lagerplatine verbunden.Above was a fixed point of attachment after setting 13 went out. Basically, there is also the possibility of using a so-called Rückers 15 which is essentially from one of one end to the axis of the balance wave 3 swiveling lever 16 is formed. At the other end, the lever points 16 an example formed by two pins recording 17 on, in which the length 14 the spiral spring 4 engages and thus the external Ansteckpunkt 13.1 forms. At its outer end 4.4 is the coil spring 4 at 18 firmly connected to a circuit board or a bearing board.
Die Aufnahme 17 des Rückers 15 bildet dann einen festen Ansteckpunkt nach. Durch Einstellen des Rückers 15 können wiederum zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen die nachfolgend beschriebenen Stabilisierungsfaktoren auf den erforderlichen Wert eingestellt werden. Die aktive Federlänge der Spiralfeder 4 ist dann die sich zwischen dem inneren Ende 12 und der Aufnahme 16 erstreckende Länge.The recording 17 the backer 15 then forms a fixed point of reference. By adjusting the back 15 In turn, to compensate for manufacturing tolerances, the stabilizing factors described below can be set to the required value. The active spring length of the spiral spring 4 is then the one between the inner end 12 and the recording 16 extending length.
Nach einer der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis wird die Stabilisierung des Schwingverhaltens der Spiralfeder 4 verbessert, wenn in der nachstehend beschriebenen Weise wenigstens ein Stabilisierungsfaktor ηFT und/oder ηk für die Spiralfeder 4 in der nachstehend beschriebenen Weise gewählt wird. According to a realization of the invention is based on the stabilization of the oscillatory behavior of the coil spring 4 improves, if in the manner described below at least one stabilizing factor ηFT and / or ηk for the coil spring 4 is selected in the manner described below.
Die nachfolgenden Überlegungen, die sich mit den Maßnahmen zur Stabilisierung des Schwingverhaltens der Spiralfeder und deren Grundlagen befassen, gehen zunächst davon aus, dass sich die erfindungsgemäße Spiralfeder 4 grundsätzlich aus einem inneren Schwingbereich und aus einem äußeren Stabilisierungsbereich zusammensetzt, der die Verdickung 11 umfass und an dem die Windungsbreite und/oder Windungshöhe vergrößert sind. Der innere Schwingbereich erstreckt sich dabei über einen Winkelbereich von 0° bis ϑA, d. h. vom inneren Spiralfederende 12 bis an den Anfang des äußeren Stabilisierungsbereichs. Der äußere Stabilisierungsbereich liegt im Winkelbereich ϑA bis ϑE und erstreckt sich bis an den äußeren Ansteckpunkt 13 bzw. 13.1. The following considerations, which deal with the measures for stabilizing the vibration behavior of the coil spring and its fundamentals, initially assume that the coil spring according to the invention 4 basically composed of an inner oscillating region and of an outer stabilizing region, which increases the thickening 11 comprehensive and on which the winding width and / or winding height are increased. The inner oscillating region extends over an angle range from 0 ° to θA, ie from the inner spiral spring end 12 to the beginning of the outer stabilization area. The outer stabilization range is in the angular range θA to θE and extends to the outer Ansteckpunkt 13 respectively. 13.1 ,
Aus den im Weiteren beschriebenen Stabilisierungsfaktoren wird der mit der Erfindung erzielte Stabilisierungseffekt der Spiralfeder 4 eindeutig definiert.From the stabilization factors described below, the stabilization effect achieved by the invention of the spiral spring 4 clearly defined.
Grundgeometrie der Spiralfeder:Basic geometry of the spiral spring:
Die Steigung der Schleifengeometrie kann von beliebigem funktionalen Zusammenhang sein. Zur Beschreibung des Verfahrens wird beispielhaft eine Spiralfeder mit linearer Steigung verwendet. Ebenfalls ist die Dicke, das verwendete Material und die Querschnittsgeometrie innerhalb des Schwingbereiches und des Stabilisierungsbereiches frei wählbar.The slope of the loop geometry can be of any functional relationship. To describe the method, a helical spring with a linear pitch is used by way of example. Likewise, the thickness, the material used and the cross-sectional geometry within the oscillation range and the stabilization range are freely selectable.
Der Radius r(ϑ) der Spiralfeder ist eine Funktion des Winkels ϑ und wird allgemein mit folgender Beziehung bestimmt. r(ϑ) := r0 + f(ϑ) : The radius r (θ) of the spiral spring is a function of the angle θ and is generally determined by the following relationship. r (θ): = r0 + f (θ):
Für eine lineare Steigung der Spiralfeder gilt: r(ϑ) := r0 + P / 2·π·ϑ For a linear pitch of the coil spring, the following applies: r (θ): = r0 + P / 2 · π · θ
Hierbei sind:
- r0
- = Radius an der Stelle (ϑ = 0)
- P
- = Steigungsfaktor der Spiralfeder
Here are: - r0
- = Radius at the point (θ = 0)
- P
- = Gradient factor of the spiral spring
Der Winkel ϑA, der den Beginn des Stabilisierungsbereiches beschreibt und der Winkel ϑE, der die Geamtlänge der Spiralfeder festlegt, können frei gewählt werden. Aus empirischen Messungen wurden Idealwerte zur Erreichung eines stabilen Verhaltens ermittelt.The angle θA, which describes the beginning of the stabilization region and the angle θE, which determines the total length of the spiral spring, can be chosen freely. From empirical measurements ideal values for achieving a stable behavior were determined.
Die zugehörige Bezugsfeder zur Spiralfeder 4 ist eindeutig definiert durch das verwendete Material, den Anfangsradius r0, die Anfangsgeometrie an der Stelle ϑ = 0 und die aktive Länge der Spirale LE, bzw. dem Endwinkelwert ϑE. Zur Vereinfachung werden den Winkelwerten ϑA und ϑE die zugehörigen Längen LA und LE zugeordnet.The associated reference spring to the coil spring 4 is clearly defined by the material used, the initial radius r0, the initial geometry at the point θ = 0 and the active length of the spiral LE, and the final angle value θE. For convenience, the associated values LA and LE are assigned to the angle values θA and θE.
LA ist die Spiralenlänge bis zum Winkel ϑA mit der Beziehung LA is the spiral length up to the angle θA with the relationship
LE ist die Spiralenlänge oder Länge der Spiralfeder bis zum Winkel ϑE, mit der Beziehung m(l) ist nachfolgend der Verlauf der Masse als Funktion der Spirallänge oder Federspirallänge,
FT(l) ist nachfolgend der Verlauf des Flächenträgheitsmomentes als Funktion der Spirallänge oder Federspirallänge, und
E ist nachfolgend das Elasitizitätsmodul des für die Spiralfeder 4 verwendeten MaterialsLE is the spiral length or length of the coil spring up to the angle θE, with the relationship m (l) is below the course of the mass as a function of the spiral length or spring spiral length,
FT (l) is below the course of the area moment of inertia as a function of the spiral length or spring spiral length, and
E is below the Elasitizitätsmodul of the spiral spring 4 used material
Die Stabilisierungsmaßnahmen werden durch folgende normierte Bezugsparameter beschrieben:
Grundsätzliche werden die Parameterwerte so ermittelt, dass die jeweilige physikalische Größe des Stabilisierungsbereiches von LA(ϑA) bis LE(ϑE) ins Verhältnis zum Schwingbereich von 0 bis LA(ϑA) gesetzt wird. Dieser Quotient Q1 der Spiralfeder 4 wird dann mit einem entsprechenden Quotienten Q2 einer Bezugsspiralfeder ins Verhältnis gesetzt. Die Bezugsspiralfeder ist eine Feder, die bei gleicher Windungszahl oder Federlänge LE einen konstanten Windungsquerschnitt, beispielsweise den Windungsquerschnitt des Schwingbereichs der Spiralfeder 4 aufweist und/oder die hinsichtlich Form und Windungszahl der Spiralfeder 4 entspricht, allerdings ohne Ausbildung des Stabilisierungsbereichs bzw. der diesen Stabilisierungsbereich bildenden Verstärkung hinsichtlich Flächenträgheitsmoment und/oder Federkonstanten. Der hiermit ermittelte Parameterwert oder Stabilisierungsfaktor ηFT und ηk wird also nur durch die stabilisierenden Maßnahmen im Außenbereich der Spiralfeder beeinflusst.The stabilization measures are described by the following standardized reference parameters:
Basically, the parameter values are determined such that the respective physical quantity of the stabilization range from LA (θA) to LE (θE) is set in relation to the oscillation range from 0 to LA (θA). This quotient Q1 of the spiral spring 4 is then set in relation to a corresponding quotient Q2 of a reference coil spring. The reference coil spring is a spring which, for the same number of turns or spring length LE, has a constant winding cross section, for example the winding cross section of the oscillating region of the spiral spring 4 and / or in terms of shape and number of turns of the coil spring 4 corresponds, however, without formation of the stabilization region or the reinforcement forming this stabilization region with respect to area moment of inertia and / or spring constant. The parameter value or stabilization factor ηFT and ηk thus determined is thus influenced only by the stabilizing measures in the outer region of the spiral spring.
a) Stabilisierungsfaktor ηFT:a) stabilization factor ηFT:
Der Stabilisierungsfaktor ηFT, gibt das Verhältnis der Verläufe der Flächenträgheitsmomentenverteilungen FT(l) als Funktion der Länge der Spiralfeder im Abschnitt des Stabilisierungsbereiches zum Schwingbereich und dies im Gesamtvergleich zur unveränderten Spiralenfeder oder Bezugsspiralfeder wieder.
- FT(l)
- ist der Verlauf des Flächenträgheitsmomentes als Funktion der Länge l
- FTn(l)
- ist der Verlauf des Flächenträgheitsmomentes der Bezugsfeder als Funktion der Federlänge (l).
The stabilizing factor ηFT, represents the ratio of the courses of the moment of inertia distributions FT (l) as a function of the length of the coil spring in the portion of the stabilization region to the vibration range and this in the overall comparison to the unaltered coil spring or reference coil spring. - FT (l)
- is the course of the area moment of inertia as a function of the length l
- Hue (L)
- is the course of the moment of inertia of the reference spring as a function of the spring length (l).
Um eine optimale Stabilisierung des Schwingverhaltens der Spiralfeder 4 zu erreichen, ist der Stabilisierungsfaktor ηFT so gewählt, dass er im Bereich 10 ≤ ηFT ≤ 65 liegt.For optimum stabilization of the oscillatory behavior of the spiral spring 4 to achieve, the stabilization factor ηFT is chosen to be in the range of 10 ≤ ηFT ≤ 65.
b) Stabilisierungsfaktor ηk:b) stabilization factor ηk:
Der Stabilisierungsfaktor ηk, ist das Verhältnis des Federkonstanten des stabilisierenden Winkelbereiches ϑA – ϑE zur Federkonstanten des Schwingbereiches 0 – ϑA und dies im Gesamtvergleich zum Verhältnis der Federkonstanten in den analogen Winkelbereichen der unveränderten Spiralfeder bzw. Bezugsspiralfeder. hierbei sind kstabil die Federkonstante des Stabilisierungsbereichs der Spiralfeder 4, kSchwing die Federkonstante des Schwingbereiches der Spiralfeder 4 und k die Federkonstante der Bezugsspiralfeder.The stabilizing factor ηk, is the ratio of the spring constant of the stabilizing angular range θA-θE to the spring constant of the oscillating range 0-θA, and this in comparison to the ratio of the spring constant in the analogous angular ranges of the unaltered helical spring and the reference helical spring, respectively. Here, k are stable, the spring constant of the stabilization region of the coil spring 4 , k Oscate the spring constant of the oscillation range of the spiral spring 4 and k is the spring constant of the reference coil spring.
Um eine optimale Stabilisierung des Schwingverhaltens der Spiralfeder 4 zu erreichen, ist der Stabilisierungsfaktor ηk so gewählt, dass er im Bereich 1,5 ≤ – ηk ≤ 65, bevorzugt im Bereich 1,5 ≤ – ηk ≤ 25 liegt For optimum stabilization of the oscillatory behavior of the spiral spring 4 The stabilization factor ηk is chosen such that it is in the range 1.5 ≦ -ηk ≦ 65, preferably in the range 1.5 ≦ -ηk ≦ 25
Bevorzugt sind zumindest die Stabilisierungsfaktoren ηk und ηFT in Abhängigkeit von der Schlagzahl SZ, Windungszahl WZ und den Längen LA und LE wie folgt gewählt: Spiralfeder-Ausführung Windungen LA (mm) LE (mm) ηFT ηk
I 10 99,3 105,5 16,38 1,694
II 14 183,44 192,0 16,47 1,698
III 10 96,2 147 64 64
IV 14 153,4 206,2 64 64
V 14 183,44 187,22 36 14,22
VI 10 99,3 102 35,88 14,17
Preferably, at least the stabilization factors ηk and ηFT are selected as a function of the beat number SZ, number of turns WZ and the lengths LA and LE as follows: Coil spring version turns LA (mm) LE (mm) ηFT ηk
I 10 99.3 105.5 16.38 1,694
II 14 183.44 192.0 16.47 1,698
III 10 96.2 147 64 64
IV 14 153.4 206.2 64 64
V 14 183.44 187.22 36 14.22
VI 10 99.3 102 35,88 14.17
Die in der vorstehenden Tabelle mit I und II bezeichneten Spiralfedernausführungen sind bevorzugt Ausführungen der Erfindung.The spiral spring designs referred to in the above table with I and II are preferred embodiments of the invention.
Eine den Bedingungen der Ausführung I entsprechende Spiralfeder 4a ist in der 5 nochmals in vergrößerter Darstellung wiedergegeben. Die Spiralfeder 4a weist insgesamt 10 Windungen und eine äußere Verdickung 11 auf, die Teil des Stabilisierungsbereiches ist, welcher sich wiederum an die Länge LA des innere Schwingbereiches zum äußeren Ansteckpunkt hin anschließt, der die Gesamtlänge LE der Spiralfeder 4a bestimmt. Bei der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die Verdickung 11 über einen Winkelbereich von etwa 60° und besteht aus einem sich an die Länge LA anschließenden Abschnitt 11.1 mit zunehmender Windungsbreite bzw. Windungsquerschnitt, aus einem sich daran anschließenden Abschnitt 11.2 mit konstanter oder im Wesentlichen konstanter Windungsbreite bzw. Windungsquerschnitt und aus einem Abschnitt 11.3, an welchem die Windungsbreite bzw. der Windungsquerschnitt wiederum in Richtung zum freien Federende 4.4 hin abnimmt.A coil spring corresponding to the conditions of Embodiment I. 4a is in the 5 reproduced again in an enlarged view. The spiral spring 4a points in total 10 Turns and an external thickening 11 which is part of the stabilization region, which in turn adjoins the length LA of the inner oscillation region towards the outer cross-over point, the total length LE of the spiral spring 4a certainly. In the illustrated embodiment, the thickening extends 11 over an angular range of about 60 ° and consists of a subsequent to the length LA section 11.1 with increasing winding width or winding cross section, from an adjoining section 11.2 with a constant or substantially constant winding width or winding cross section and from a section 11.3 , on which the winding width or the winding cross-section in turn in the direction of the free end of the spring 4.4 decreases.
Die Abschnitte 11.1 und 11.3 erstrecken sich bei der Spiralfeder 4a jeweils über einen Winkelbereich von etwa 15°. Der mittlere Abschnitte 11.2 besitzt eine im Vergleich zu den Abschnitten 11.1 und 11.3 größere Winkellänge, d. h. bei der dargestellten Ausführungsform eine Winkellänge, die der Summe der Winkellängen der Abschnitte 11.1 und 11.3 entspricht, also eine Winkellänge von etwa 30°. Die Winkellänge der äußeren Teillänge vom Übergang (LA) zwischen dem inneren Schwingbereich und dem äußeren Federende 4.4 beträgt bei der dargestellten Ausführungsform etwa 135°.The sections 11.1 and 11.3 extend at the coil spring 4a each over an angular range of about 15 °. The middle sections 11.2 has one compared to the sections 11.1 and 11.3 greater angular length, ie in the illustrated embodiment, an angle length, the sum of the angular lengths of the sections 11.1 and 11.3 corresponds, so an angle length of about 30 °. The angular length of the outer part length of the transition (LA) between the inner vibration range and the outer spring end 4.4 is about 135 ° in the illustrated embodiment.
Die Spiralfeder 4a besitzt am inneren Schwingbereich eine konstante oder im Wesentlichen konstante Bindungsbreite und Bindungshöhe, beispielsweise eine Bindungsbreite, die dem Dreifachen bis Vierfachen der Bindungsbreite des inneren Schwingbereichs entspricht. Eine der Ausbildung II entsprechende Spiralfeder unterscheidet sich von der Spiralfeder lediglich durch die höher Windungszahl von 14 Windungen bei gleicher Länge (Differenz LE – LA) und Ausführung des äußeren Stabilisierungsabschnitts.The spiral spring 4a has at the inner oscillating region a constant or substantially constant bond width and bond height, for example, a bond width which corresponds to three times to four times the bond width of the inner swing region. One of the training II corresponding coil spring differs from the coil spring only by the higher number of turns of 14 Turns of the same length (difference LE - LA) and execution of the outer stabilization section.
Der Erfindung liegt auch die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer Spiralfeder 4 aus einem nichtmetallischen Werkstoff, bevorzugt aus Diamant oder Silizium und dabei beispielsweise aus polykristallinem Silizium die Verwendung eines Rückers 15 durch die wenigstens eine Verdickung 11 bzw. durch den diese Verdickung aufweisenden Stabilisierungsbereich überhaupt erst möglich wird, da durch die zusätzliche Masse oder Verstärkung der Verdickung 11 des Stabilisierungsbereichs die Spiralfeder 4 am Rücker 15 keine oder nur geringe Schwingbewegungen ausführt, die Gefahr eines Bruchs der aus dem nichtmetallischen Werkstoff gefertigten Spiralfeder 4 also nicht besteht.The invention is also based on the finding that in a spiral spring 4 made of a non-metallic material, preferably of diamond or silicon and thereby for example of polycrystalline silicon, the use of a reverse 15 through the at least one thickening 11 or by the stabilization region having this thickening is even possible because of the additional mass or amplification of the thickening 11 of the stabilization area the spiral spring 4 at the back 15 no or only slight oscillatory movements carries out the risk of breakage of the spiral spring made of the non-metallic material 4 so does not exist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die die Spiralfeder 4 ohne die Verdickung 11 ausgeführt, aber so ausgebildet, dass sie Windungsbreite aufweist, die zumindest auf der gesamten aktiven Federlänge oder bis zum Beginn des äußeren Spiralfederabschnitts (4.2) und in Richtung vom inneren Spiralfederende 12 zum äußeren Spiralfederabschnitts 4.2 oder Ansteckpunkt 13 bzw. 17 stetig zunimmt. Am äußeren Spiralfederabschnitt (4.2), an dem beispielsweise ein Rücker angreift, besitzt die Spiralfeder 4 eine gleichbleibende oder im Wesentlichen gleichbleibende Windungsbreite.In a further embodiment of the invention which is the coil spring 4 without the thickening 11 executed, but designed so that it has winding width, at least on the entire active spring length or to the beginning of the outer coil spring portion ( 4.2 ) and in the direction of the inner spiral spring end 12 to the outer coil spring section 4.2 or infectious point 13 respectively. 17 steadily increasing. At the outer spiral spring section ( 4.2 ), on which, for example, a backer attacks, has the coil spring 4 a constant or substantially constant winding width.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Modifikationen und Änderungen der Erfindung möglich sind, ohne dass hierdurch der Erfindungsgedanke verlassen wird.The invention has been described above by means of exemplary embodiments. It is understood that numerous modifications and variations of the invention are possible without departing from the inventive concept.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
-
11
-
Schwingsystem bzw. UnruhOscillation system or balance
-
22
-
Schwungradflywheel
-
2.12.1
-
äußerer Kreisringabschnittouter circular ring section
-
2.22.2
-
Speichenspoke
-
2.32.3
-
Nabenabschnitthub portion
-
2.42.4
-
GewichtWeight
-
33
-
Unruhwellebalance staff
-
3', 3''3 ', 3' '
-
Wellenabschnitteshaft sections
-
3.13.1
-
oberes freies Endeupper free end
-
3.23.2
-
unteres freies Endelower free end
-
4, 4a4, 4a
-
Spiralfederspiral spring
-
4.14.1
-
innerer Spiralfederendabschnittinner spiral spring end section
-
4.24.2
-
äußerer Spiralfederendabschnittouter coil spring end section
-
4.34.3
-
SpiralfederringabschnitteSpiral spring ring sections
-
4.44.4
-
äußeres Federendeouter spring end
-
55
-
Halteanordnungholding assembly
-
66
-
Haltearmholding arm
-
6.16.1
-
inneres Haltearmendeinner retaining arm
-
6.26.2
-
äußeres Haltearmendeouter retaining arm
-
6.36.3
-
längliche Führungsausnehmungelongated guide recess
-
77
-
Haltelementholding member
-
7.17.1
-
Grundkörperbody
-
7.117.11
-
obere Stirnseiteupper end side
-
7.127.12
-
untere Stirnseitelower front side
-
7.27.2
-
SacklochbohrungBlind hole
-
7.37.3
-
Führungsausnehmungguide recess
-
88th
-
Schraubescrew
-
99
-
Windungconvolution
-
1010
-
inneres Halteelementinner retaining element
-
1111
-
Verdickungthickening
-
11.1–11.311.1-11.3
-
Abschnittsection
-
1212
-
inneres wirksames Spiralfederendeinner effective coil spring end
-
13, 13.113, 13.1
-
äußerer Ansteckpunktexternal point of infection
-
1414
-
SpiralfederlängeSpiral spring length
-
1515
-
Rückenmove
-
1616
-
Hebellever
-
1717
-
Aufnahmeadmission
-
1818
-
Befestigungattachment
-
UAUA
-
Achse der UnruhwelleAxis of the balance wave
-
AA
-
radialer Abstandradial distance
-
LHALHA
-
Längsachse des HebelarmsLongitudinal axis of the lever arm
-
LHELHE
-
Längsachse des HebelelementsLongitudinal axis of the lever element
-
αα
-
Winkelerstreckung der Verdickung 11 Angular extension of the thickening 11
-
LALA
-
Länge des SchwingbereichsLength of the vibration range
-
LELE
-
GesamtfederlängeTotal spring length
