-
Wasserdichte Uhrkrone Die Erfindung bezieht sich auf eine wasserdichte
Uhrkrone, die drehbar auf einer aus dem Uhrgehäuse hervorstehenden Gehäusetube gelagert
ist, mit einem Körper, der einen an der Aufzugswelle zu befestigenden axialen Schaft
aufweist, einer Umfangswand, die im Abstand von dem Schaft vom Körper nach unten
ragt, so daß ein Zwischenraum für die Aufnahme der Gehäusetube besteht, wobei die
Umfangswand zugleich die äußere Begrenzung einer zum Schaft hin offenen ringförmigen
Kammer bildet, und mit einem in der Kammer angebrachten massiven ringförmigen Dichtungselement
aus elastischem, feuchtigkeitsundurchlässigem Material, das vor dem Einbau einen
im wesentlichen kreisrunden Querschnitt hat.
-
Bei Uhrkronen dieser Art besteht das Problem, eine möglichst gute
Abdichtung gegen das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit zu erzielen, ohne daß
das zum Aufziehen oder Zeigerstellen aufzuwendende Drehmoment zu groß wird. Diese
beiden Forderungen stehen im Widerspruch zueinander, weil die Abdichtung im allgemeinen
um so besser ist, je größer der Anpreßdruck zwischen dem Dichtungselement und der
Gehäusetube ist, das Drehmoment aber bei zunehmendem Anpreßdruck gleichfalls ansteigt.
-
Bei einer bekannten Uhrkrone hat man versucht, dieses Problem dadurch
zu lösen, daß ein Dichtungsring verwendet wird, dessen Außendurchmesser im wesentlichen
gleich dem Durchmesser der Kammer ist und dessen Innendurchmesser beträchtlich kleiner
als der Durchmesser der Gehäusetube ist, und daß dieser Dichtungsring in eine Kammer
eingesetzt wird, deren Querschnitt möglichst genau dem Umriß des Dichtungsrings
angepaßt ist. Dadurch wird erreicht, daß der Dichtungsring vor dem Aufsetzen der
Uhrkrone auf die Gehäusetube völlig entspannt in der Kammer liegt und beim Aufsetzen
von der Gehäusetube nach außen verdrängt wird. Die Form der Kammer verhindert aber,
daß der Ring in die Kammer ausweicht; deshalb entsteht eine breitflächige Anlage
an der Gehäusefläche, die unter beträchtlichem Druck steht. Dadurch wird zwar eine
gute Abdichtung gegen das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit erzielt, doch
wird dementsprechend das Drehmoment sehr stark erhöht, und der Dichtungsring unterliegt
einer starken Abnutzung. Würde man dagegen den Innendurchmesser des Dichtungsringes
bei dieser bekannten Ausführung größer machen, damit die Auflagefläche des Dichtungsringes
auf der Gehäusetube kleiner wird, könnten dadurch das Drehmoment und die Abnutzung
vermindert werden, doch würde in gleichem Maße die Dichtungswirkung abnehmen, weil
die Verformung des Ringes nachläßt. Außerdem ergibt diese bekannte Lösung den Nachteil
einer teueren Fertigung, weil die Herstellung einer dem Querschnitt des Rings angepaßten
Kammer schwierig ist, auch wenn man statt des runden Querschnitts einen achteckigen
Querschnitt wählt.
-
Es sind andrerseits Uhrkronen bekannt, bei denen ein Dichtungsring
von ursprünglich rundem Querschnitt in eine Kammer von rechteckigem Querschnitt
eingesetzt ist. In diesem Fall sind aber zusätzliche federnde Mittel vorgesehen,
die einen deformierenden Druck in axialer Richtung auf den Dichtungsring ausüben.
Diese Konstruktion ist daher ziemlich kompliziert und ergibt eine beträchtliche
Bauhöhe, die beispielsweise für Armbanduhren unzulässig wäre.
-
Das Ziel der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung einer Uhrkrone
der eingangs angegebenen Art, die bei einfachem Aufbau eine gute Abdichtung bei
geringem Drehmoment ergibt.
-
Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Außendurchmesser
des Dichtungselements vor dem Einbau größer als der Durchmesser der Kammer ist,
so daß das Dichtungselement unter Zusammendrückung in der Kammer gehalten wird,
und daß der Innendurchmesser des Dichtungselements nach dem Einsetzen in die Kammer
und vor dem Aufsetzen auf die Gehäusetube im wesentlichen infolge der radial zum
Schaft hin wirkenden Zusammendrückung
kleiner als der Durchmesser
der damit zum Eingriff kommenden Gehäusetube ist und daß die Kammer einen im wesentlichen
rechteckigen Ouerschnitt hat.
-
Bei der nach der Erfindung ausgeführten Uhrkrone steht der Dichtungsring
nach dem Einlegen in die Kammer bereits vor dem Aufsetzen auf die Gehäusetube unter
einer nach innen gerichteten radialen Zusammendrückung, durch die er so nach innen
verformt wird, daß sein Innendurchmesser kleiner als die Gehäusetube wird. Beim
Aufsetzen der Krone auf die Gehäusetube entsteht dann eine nach außen wirkende Druckkraft,
die den Dichtungsring zu verdrängen sucht. Infolge der Form der Kammer kann der
Dichtungsring etwas in die Kammer ausweichen. Es entsteht daher eine verhältnismäßig
kleine flache Berührungsstelle zwischen dem Dichtungsring und der Gehäusetube. Dennoch
wird eine sehr gute Abdichtung erzielt, weil wegen der Vorzusammendrükkung des Dichtungsrings
eine verhältnismäßig große Kraft erforderlich ist, um den Dichtungsring von der
Gehäusetube abzuheben. Andrerseits ist infolge der kleinen Auflagefläche das Drehmoment
klein, und die Abnutzung des Dichtungsrings bleibt gering. Ferner ergibt die erfindungsgemäße
Ausbildung der Krone auch einen kleinen Widerstand gegen eine axiale Gleitbewegung
der Krone, wenn diese aus der Aufziehstellung in die Zeigereinstellstellung bewegt
wird.
-
Diese Wirkungen werden mit einem sehr einfachen konstruktiven Aufbau
erreicht, denn es braucht lediglich in die Uhrkrone eine rechteckige Vertiefung
eingefräst zu werden, die nach dem Einlegen des Dichtungsrings beispielsweise durch
einen flachen Haltering zu der Kammer vervollständigt wird. Ferner brauchen keine
engen Fertigungstoleranzen eingehalten zu werden, weil ohnedies ein gewisser Ausweichraum
für den Dichtungsring vorgesehen ist. Die Krone bildet mit dem Dichtungsring ein
fertiges Bauteil, das leicht auf eine Gehäusetube aufsteckbar ist.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Darin zeigt F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine auf die Gehäusetube aufgesetzte
Uhrkrone nach der Erfindung, F i g. 2 einen waagerechten Schnitt nach der Linie
2-2 von F i g. 1, F i g. 3 einen senkrechten Schnitt durch die Uhrkrone und das
darin befindliche Dichtungselement im abgenommenen Zustand, F i g. 4 eine schematische
Darstellung der günstigsten Größenverhältnisse von Dichtungselement, Kronenkörper
und Gehäusetube, wobei der Kronenkörper und die Gehäusetube in strichpunktierten
Linien dargestellt sind, und F i g. 5 eine Ansicht ähnlich F i g. 3 von einer anderen
Ausführungsart der Erfindung.
-
Das Uhrgehäuse 10 trägt eine übliche Gehäusetube
11, in welche die Aufzieh- und Zeigerstellwelle 12
des Uhrwerks ragt.
-
Die Uhrkrone besteht aus einem hohlen Kronenkörper 15 mit einem nach
unten ragenden axialen Schaft 16. Eine äußere ringförmige Umfangswand
17
liegt konzentrisch zu dem Schaft im Abstand von diesem, so daß eine nach
unten offene ringförmige Ausnehmung 18 zwischen der Umfangswand
17 und dem Schaft 16 besteht. Diese Ausnehmung 18 nimmt die Gehäusetube 11
auf, wenn die Krone am Uhrgehäuse angebracht ist. Dann ist die Krone mit der Aufzieh-und
Zeigerstellwelle 12 durch deren Gewindeabschnitt 19 verbunden, welcher in die mit
einem Innengewinde versehene Bohrung 20 des Schaftes 16 eingeschraubt
ist. In der Umfangswand 17 des Kronenkörpers 15 ist eine ringförmige Kammer
21 angebracht, die nach innen zur Ausnehmung 18 hin offen ist und ein Dichtungselement
S aufnimmt. Das Dichtungselement S besteht aus einem ringförmigen Körper von kreisförmigem
Querschnitt, der aus einem elastischen und feuchtigkeitsundurchlässigen Material,
z. B. Natur- oder Kunstgummi oder einem entsprechenden Kunststoff hergestellt ist.
Solche Dichtungsringe werden auch O-Ringe genannt. Das Dichtungselement S wird in
der Kammer 21 durch einen flachen Haltering 23 gehalten, der in bestimmtem
Abstand von der oberen Wand 24 der Kammer angebracht ist. Der äußere Rand des Halterings
23 greift in eine ringförmige Vertiefung 25 ein, welche in den unteren Teil der
Umfangswand 17 des Kronenkörpers eingelassen ist. Der Haltering 23 wird am Kronenkörper
durch eine am unteren Teil des Kronenkörpers gebildete Umbördeiung 26 festgehalten.
-
Wie in F i g. 4 dargestellt ist, ist der Außendurchmesser des O-Ringes
S im Ruhezustand, d. h. vor dem Einsetzen in die Kammer 21, größer als der Durchmesser
der Kammer bis zur Innenfläche 22 der Umfangswand 17. Wenn der O-Ring in
die Kammer eingesetzt ist, liegt sein äußerer Umfang fest an der Innenfläche
22 der Umfangswand 17 an, so daß er unter einer radial zu der Ausnehmung
18 gerichteten Zusammendrückungskraft steht. Dadurch wird eine wirksame Abdichtung
an der mit a bezeichneten Berührungsfläche (F i g. 3) erreicht.
-
Wie F i g. 4 ferner zeigt, ist der Querschnitt des Dichtungsrings
S im Ruhezustand im wesentlichen gleich der Höhe der Kammer 21, d. h. dem
Abstand zwischen den an der Oberseite von der Wand 24 und an der Unterseite
vom Haltering 23 gebildeten Flächen. Da der übergroße Dichtungsring in der Kammer
in radialer Richtung zusammengepreßt wird, sucht er sich in der Richtung senkrecht
zur Richtung der Zusammendrückungskräfte, d. h. parallel zu dem axialen Schaft 16
auszudehnen. Dies hat zur Folge, daß nach dem Anbringen des Halterings 23 am Kronenkörper
der Ring auch an den in F i g. 3 mit b und c bezeichneten Flächen unter einer Zusammendrückungskraft
steht. Der Durchmesser des Querschnitts des Dichtungsrings kann im Ruhezustand auch
größer oder kleiner als die Höhe der Kammer sein, jedoch ist es stets erwünscht,
daß der Ring nach dem Einsetzen an den Stellen b und c unter einer Zusammendrückungskraft
steht, und dies kann dadurch erreicht werden, daß der Querschnittsdurchmesser in
Abhängigkeit von der jeweiligen Härte des Ringmaterials gewählt wird.
-
Schließlich ist in F i g. 4 gezeigt, daß der Innendurchmesser des
Dichtungsrings vor dem Einsetzen in die Kammer 21 im wesentlichen gleich dem Durchmesser
der Gehäusetube 11 ist. Infolge der auf den Ring bei a in radialer
Richtung nach innen und bei b
und c in dazu senkrechter Richtung ausgeübten
Druckkräfte verringert sich der Innendurchmesser des Rings auf eine Größe, die kleiner
als der Durchmesser der Gehäusetube ist. Nach dem Aufsetzen auf die Gehäusetube
(F i g. 1) steht der Dichtungsring bei d unter Druck mit der Gehäusetube in Berührung.
Der Innendurchmesser des Dichtungsrings
kann im Ruhezustand auch
etwas größer oder kleiner als der Durchmesser der Gehäusetube sein, doch wird der
jeweilige ursprüngliche Innendurchmesser bei einem Ring von bestimmter Härte stets
so gewählt, daß nach dem Zusammenbau eine flächenhafte Berührung zwischen der Gehäusetube
und dem Dichtungsring dadurch erhalten wird, daß dieser in dem Kronenkörper in der
beschriebenen Weise zusammengedrückt ist.
-
Zur Erleichterung des Einsetzens des O-Rings in den Kronenkörper und
zur Erleichterung des Zusammenbaus der Krone mit der Gehäusetube unter Erzielung
einer möglichst geringen Reibung gegen eine Drehbewegung zwischen dem Dichtungselement
und der Gehäusetube ist es vorteilhaft, den Ring mit einem geeigneten inerten Schmiermittel
zu überziehen. Ein Beispiel für ein geeignetes Schmiermittel ist Silikonöl, welches
keine merkbare Lösungswirkung auf einen aus Gummi oder gummiähnlichem Stoff bestehenden
Dichtungsring ausübt.
-
Die vorstehend beschriebenen Größenverhältnisse von Dichtungsring
und Kronenkörper sowie die Anordnung des aus Kronenkörper und Dichtungsring bestehenden
Teils an der Gehäusetube ergeben verhältnismäßig kleine Berührungsflächen zwischen
dem Dichtungsring und den anliegenden Flächen. Dennoch wird eine ungewöhnlich hohe
Dichtungswirkung erzielt, und zwar infolge der verhältnismäßig großen Druckkräfte,
welche auf den Dichtungsring in der Richtung senkrecht zu den Flächen, an welchen
ein Medium durchdringen könnte, ausgeübt werden. Wasser würde unter Druck in das
Uhrengehäuse entlang den Flächen c und d eindringen. Beim Ansteigen des Flüssigkeitsdrucks
an diesen Flächen ergibt der unter einer Druckvorbelastung stehende Ring einen wachsenden
Gegendruck, welcher sich dem Durchgang der eintretenden Flüssigkeit widersetzt.
Dieser Gegendruck ist von dem Mittelpunkt des Querschnitts des Dichtungsrings in
allen Richtungen radial nach außen gerichtet. Deshalb wird zu dem Gegendruck in
den Richtungen senkrecht zur Richtung der Flüssigkeitsströmung, welche den Dichtungsring
von den anliegenden Flächen c und d abzuheben sucht, der Gegendruck auf Grund der
Energie addiert, welche im Ring infolge der an allen Seiten bestehenden Druckvorspannung
gespeichert ist.
-
Die Reibungskraft zwischen dem Kronenkörper und dem Dichtungselement
ist größer als die Reibungskraft zwischen dem Dichtungselement und der Gehäusetube
11, da der Dichtungsring bei a, b und c fest erfaßt wird und der Gesamtdruck
an diesen Flächen größer als die Reibungskraft bei d ist, wenn die Krone gedreht
wird. Dementsprechend dreht sich das Dichtungselement mit der Krone, wobei es jedoch
leicht um die Gehäusetube gleiten kann.
-
Beispiele für vorteilhafte Größenverhältnisse von Uhrkronen und O-Ringen
für verschiedene genormte Größen der Gehäusetuben sind zusammen mit den Testergebnissen
für den Dichtungswiderstand gegen Wasserdruck und für die zum Drehen der Krone erforderlichen
Drehmomente in der folgenden Tabelle aufgeführt, wobei die verwendeten O-Ringe aus
einem Material bestehen, welches eine Durometerhärte von etwa 70 besitzt.
| Durchmesser |
| Kammerdurchmesser Kammerhöhe der Gehäusetube |
| Ring |
| ursprünglicher Widerstand Durchschnittliches |
| Ring Ring Innendurchmesser |
| gelten Wasserdruck Drehmoment |
| ursprünglicher ursprünglicher Ring |
| Außendurchmesser Durchmesser Innendurchmesser |
| des Querschnitts nach dem Einsetzen |
| (± 0,02) (± 0,02) (± 0,02) (kg/cms) (cm ' g) |
| 3,00 0,70 2,03 |
| 3,25 0,65 2,00 4,9 bis 5,1 5 |
| 1,85 |
| 3,25 0,70 2,29 |
| 3,50 0,65 2,26 4,9 bis 5,1 5 |
| 2,03 |
| 3,47 0,76 2,49 |
| 3,68 0,65 2,46 4,9 bis 5,1 5 |
| 2,29 |
| 4,65 1,07 3,00 |
| 4,95 1,04 2,97 4,9 bis 5,1 5 |
| 2,82 |
Die vorstehenden Werte des Widerstands gegen Wasserdruck zwischen der Krone und
der Gehäusetube wurden unter den Testbedingungen erhalten, die im Test Nr. 1 der
Federal Trade Commission, Trade Practice Rules, betreffend die Angaben »Wasserdicht«,
»Stoßgesichert«, »Antimagnetisch« und entsprechende Bezeichnungen bei Anwendung
auf Uhren, Uhrgehäuse und Uhrwerke vom 24.4. 1947, festgelegt sind. Die beschriebenen
Kronen wurden nach dem Anbringen an den Gehäusetuben für nicht weniger als 5 Minuten
vollständig in Wasser unter dem atmosphärischen Druck von 1 kg/cm2 und anschließend
für nicht weniger als 5 Minuten in Wasser unter den oben angegebenen Drücken eingetaucht,
ohne daß ein Anzeichen für Eindringen von Wasser festgestellt wurde.
-
Bei einer anderen Ausführungsart der Uhrkrone, die in F i g. 5 dargestellt
ist, ist die Kammer 21' des Gehäuses so hoch, daß sie ein Paar Dichtungsringe S'
und S" aufnehmen kann. Die Ringe sind so angeordnet,
daß sie parallel
zueinander in der Kammer liegen, wobei sie sich berühren und in axialer Richtung
decken. Die Kronenkörper und die Dichtungsringe haben die in der vorstehenden Tabelle
angeführten Abmessungen, mit der Ausnahme, daß die Kammerhöhe, d. h. der Abstand
zwischen der Wand 24' und dem Haltering 23' verdoppelt ist, so daß beide Dichtungsringe
aufgenommen werden können.
-
Bei dem Test ergeben Kronen dieser Ausführungsart einen Widerstand
gegen einen Wasserdruck von mehr als 7,7 kg/cm2 bei den oben angegebenen Zeiten
und Testbedingungen. Die genauen oberen Grenzen konnten nicht festgestellt werden,
da keine Prüfeinrichtungen vorhanden waren, welche einen Wasserdruck von mehr als
7,7 kg/cm2 liefern konnten. Das durchschnittliche Drehmoment, welches zum Drehen
dieser Uhrkronen mit zwei Dichtungsringen erforderlich war, betrug weniger als 6
cm - g.