DE1773819A1 - Elastischer Schwinger - Google Patents

Description

DIFHΗβ. ΠIETIR JANDER
DfL-M*. MANFRED BONtNO

PATfNTANWXLTl
BIRUN 35 (DAHLIM)

«•TTEMWE» ts

THJFON 7413U»

218/12897 Djä 11. Juli 1968

Patentanmeldung

des Herrn
Hans MEYER

RENElTS (V/aadt, Schweiz) Bugnon, 24

"Elastischer Schwinger"

Elastische Schwinger dienen als frequenzbestimmendes Element in Schwingkreisen, welche ihrerseits Mechanismen wie Uhren, Zeitgeber, etc. steuern.

Bekanntlich sind zum Beispiel Uhren mit Schwingern versehen, welche aus einer sogenannten, mit einer Feder zusammenwirkenden Unruhe bestehen, und deren Schwingung durch eine weitere Feder unterhalten wird. Die Nachteile solcher Schwingsysteme sind bekannt: Lagerreibung und Lagerepiel bewirken eine Beschränkung ihres Gütegrades auf einen

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relativ niedrigen Wert. Es wurde deshalb bereits vorgeschlagen, diese beiden schädlichen Einflüsse dadurch auszuschalten, dass die Unruhe an einem System radial angeordneter, vom Drehzentrum ausgehender Federn aufgehängt wird (zum Beispiel im USA-Patent No 2.939*971)« Dieae •Lösung bringt aber wieder andere Nachteile mit sichJ Abgesehen davon, dass der Schwinger, bei gleicher Gröaae wie der eingangs beschriebene, um ein Vielfaches rascher schwingt, entstehen beim Schwingen nicht nur Drehschwingungen, sondern auch Querschwingungen in den Federannen, welche sich den ersteren überlagern und diese stören. Zufolge des relativ starren Federsystemes wird zudem die Schwingamplitude auf relativ sehr kleine Werte begrenzt, wodurch die praktische Anwendbarkeit in Frage gestellt ist.

Die Erfindung bezweckt, die genannten Nachteile asu beheben. Sie betrifft einen elastischen Schwinger, bestehend aus einem festen Ständer und aus mindestens einem Rotations körper, sowie aus zu letzterem radial angeordneten Federn, welche einerseits am Ständer befestigt sind, anderseits am Rotationskörper angreifen, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn derart ausgebildet sind, dass sie sich, im Bereiche nutzbarer Schwingamplituden, am Ort ihrer Berührungspunkte mit dem Rotationskörper auf einen Kreis bogen bewegen, dessen Zentrum sich auf der Drehachse des

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Rotationskörpers befindet.

Durch diese Massnahmen können in einem nutzbaren Amplitudenbereich, welcher relativ gross ist, keine Querspannungen im Schwinger auftreten. Da zudem das am Rotationskörper angreifende Federende durch keine zusätzlichen Momente belastet ist, ergibt sich beim erfindungsgemäsr«n Schwinger, bei gleicher Federlänge, eine niedrigere Schwingungszahl als bei dem eingangs beschriebenen, was wiederum die weitere Uebertragung der Schwingung erleichtert .

Das Gewichtsverhältnis von Rotationskörper zu Ständer ist für die Qualität des Schwingsystemes von Bedeutung, d.h. bei möglichst kleinem Schwingergewicht sollte der Ständer möglichst schwer sein. Wenn dies auch in vielen Fällen praktischer Anwendung in befriedigender Weise realisierbar ist, so ergeben sich doch Anwendungsarten, welche sich für die Durchführung dieser Forderung nicht eignen. Es werden deshalb auch erfindungsgemässe Ausführungsformen beschrieben, in welchen zwei Schwinger derart miteinander gekoppelt sind, dass die Wechselwirkung zum Ständer aufgehoben wird. Dadurch wird auch eine Anwendung des Erfindungsprinzips bei kleinen Ständergewichten möglich.

In den Figuren 1 bis 5 ist der Gedanke der Erfindung an einigen Beispielen erläutert. Es bedeuten:

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Fig» 1 die Darstellung eines Schwingsystemes* Pig. 2 einen Schnitt durch Fig. 1 gemäss der Linie a-a, Fig. 3 die schematische Darstellung eines Schwingers mit drei Federelementen,

Fig. 4 die schematische Darstellung eines Schwingsystemes mit zwei nebeneinander angeordneten Schwingern, Fig. 5 die schematische Darstellung eines Schwingsystemes mit übereinander angeordneten Schwingern.

In den Fig. 1 und 2 sind ein unten als Platte la ausgebildeter Ständer 1 und ein Rotationskörper 2 dargestellt. Durch im Rotationskörper 2 eingelassene und am Ständer 1 mit Plättchen 5 und Schrauben 6 befestigte Federn 3 *und 4 sind Rotationskörper 2 und Ständer 1 miteinander verbunden. Damit der Biegewiderstand der beiden, rechtwinklig zueinander angeordneten Federelemente einander gleich sei, ergeben die beiden Federn 4 zusammen dieselbe Breite wie die Feder 3. Die Federn 3 und 4 können am Rotationskörper 2 zum Beispiel durch verstemmen, verschrauben, verlöten, etc. befestigt werden.

Die Lagerung des Rotationskörpers erfogt im beschriebenen Fall durch die Federn 3 und 4, an welchen er aufgehfingt ist. Entsprechend dem Erfindungsgedanken könnte der Rotationskörper auch getrennt gelagert sein (z.B. in einem Luftlager), und die Federn könnten an ihm starr oder gelenkartig angreifen»

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Am Rotationskörper 2 sind zwei Nocken 2a vorgesehen, mit welchen ein aus Jochen 11 und Spulen 12 bestehender Magnet zusammenwirkt. Dieser sorgt in an sich bekannter Weise dafür, in Verbindung mit einem nicht dargestellten Steuersystem, dass dem Schwinger laufend soviel Energie zugeführt wird, um dessen Amplitude auf gleicher Höhe zu halten. Eine mittels einer Schraube 8 am Rotationskörper 2 befestigte Federklinke 7 arbeitet auf ein Klinkenrad 9» welches auf einer Achse 10 sitzt und über dieselbe auf ein nicht dargestelltes Getriebe einwirkt. Es leuchtet ein, dass die vom Schwinger gelieferten Impulse auch auf eine andere bekannt gewordene Art weitergeleitet werden können, z.B. auch so, dass die im Magnetsystem erhaltenen elektrischen Schaltstösse in Antriebsimpulse umgewandelt werden.

Im Interesse einer vereinfachten Darstellung sind an sich bekannte, an Schwingern verwendete Elemente, wie solche zum Auswuchten, weggelassen.

Die Materialien, aus welchen der Schwinger aufgebaut ist, werden zweckmässig so ausgewählt, dass die erzeugte Frequenz unabhängig von Temperaturänderungen aufrecht erhalten bleibt.

Die Federn 3 und 4 weisen prismatische Form auf. Ihre freie Länge ist so gewählt, dass sie der Beziehung

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L = ίκ entspricht.

Die mit dem Rotationskörper 2 verbundenen Pederenden beschreiben dadurch beim Ausbiegen Kreisbogen mit dem Zentrum M und dem Radius R, d.h. die Federenden folgen der Drehbewegung des Rotationskörpers 2 ohne Zwang. Dieses Verhalten ist für einen relativ grössen Winkelausschlag des Rotationskörpers 2 gültig, nMmlieh etwa + 5°, so dass eine für praktische Zwecke genügend groöse Schwingamplitude zur Verfügung steht.

Der Erfindungsgedanke ist nicht an die Verwendung von Federn prismatischer Form gebunden; es ist auch möglich, dem vorgeschlagenen Prinzip durch andere Federformen zu entsprechen, bei entsprechender Veränderung des Verhältnisses τ .

Gemäss der beschriebenen Anordnung können die Federn 3 und 4 zur Berechnung der Schwingfrequenz praktisch als einseitig engespannte, an ihren Enden frei belastete Federn betrachtet werden. Dadurch ergibt sich dem eingangs erwähnten Schwingsystem mit Federspeichen gegenüber der Vorteil eines "weicheren" Verhaltens, d.h. einer herabgesetzten Schwingfrequenz, so dass bei gleicher Baugrösse eine Vereinfachung des Abtriebes erreichbar ist.

In den Fig. 1 und 2 ist der Rotationskörper 2 mit zwei

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rechtwinklig gekreuzten Federelementen 3 und 4 versehen. Bei extremen Anforderungen kann die Zahl der Federelemente erhöht werden. Als Beispiel ist in Fig. 3 schematisch ein mit drei Federelementen 22 versehener Schwinger 20 dargestellt, dessen Federn mittels Plättchen 23 und Schrauben 24 an Ständerarmen 21 befestigt sind.

Für die Schwingeigenschaften des Systemes ist das Verhältnis der Massen von Rotationskörper und Ständer von Bedeutung. Wenn dieses aus Konstruktionsgründen nicht gross genug gewählt werden kann (d.h. wenn der Ständer im Verhältnis zum Rotationskörper zu leicht ausfällt), so empfiehlt es sich, ein Schwingsystem, bestehend aus zwei Schwingern, deren Schwingrichtungen einander entgegengesetzt sind, zu wählen. Im Beispiel Fig. 4 sind zwei Schwinger nebeneinander aufgestellt. Ihre Rotationskörper 30 sind mit Federn 32 an die Arme 31 eines gemeinsamen Ständers mit Plättchen 37 und Schrauben 38 angeschlossen. Ein Hagnetsystem 33» 34 sorgt dafür, dass die Schwingung in beiden Schwingern erhalten bleibt. Nocken 35 und 36, welche sich höchstens im Anlauf berühren können, bewirken, dass die Schwinger gegenläufig schwingen.

Bei der Schwingeranordnung gemäss Fig. 4 bleibt die Masse des Ständers ohne Einfluss auf die Schwingeigenschaften

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des Systemes, da sich die erzeugten Drehmomente der
Schwinger gegenseitig aufheben. Dieselbe Wirkung kann auch durch Anordnung der "beiden Schwinger auf gleicher Achse (Fig. 5) erreicht werden. Dabei ist naturgemäss darauf zu achten, dass die Rotationskörper 40, welche über nicht sichtbare Federn am Ständer 41, 41a angelenkt sind, gegenläufig schwingen.

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Claims (8)

218/11897 DE 11. Juli 1968 Patentanmeldung des Herrn. Hans MEYER RENENS (V/aadt, Schweiz) Patentansprüche

1. Elastischer Schwinger, bestehend aus einem festen Ständer und aus mindestens einem Rotationskörper, sowie aus zu letzterem radial angeordneten Federn, welche einerseits am Ständer befestigt sind, anderseits am Rotationskörper angreifen, dadurch gekennzeich net, dass die Federn (3, 4) derart ausgebildet sind, dass sie sich, im Bereiche nutzbarer Schwingamplitude, am Ort ihrer Berührungspunkte mit dem Rotationskörper (2) auf einem Kreisbogen bewegen, dessen Zentrum (M) sich auf der Drehachse des Rotationskörpers (2) befindet.

2. Elastischer Schwinger gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (3, 4) prismatische Form aufweisen und dass ihre Länge den 1,5-fachen V/ert des Kreisbogen-Radius beträgt.

3. Elastischer Schwinger gemäss den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzei chnet, dass der Rota-

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tionskörper (2) mittels zwei um 90° versetzten Federelementen (3, 4) am Ständer (1) befestigt ist.

4* Elastischer Schwinger nach ^Jen Ansprüchen 1 und 3_f dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper (2) mittels drei um 120° versetzten Federelementen (22) am Ständer (1) befestigt ist.

5. Elastischer Schwinger nach Anspruch 1, dadurch ge· kennzeichnet, dass ein gemeinsamer Ständer (31) zwei nebeneinander liegende, gegeneinander schwingende Rotationskörper (30) trägt.

6. Elastischer Schwinger gemäss den Ansprüchen 1 und 5_t dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationskörper (30) Elemente (35, 36) tragen, welche durch ihr Ineinandergreifen die Schwingrichtung bestimmen.

7. Elastischer Schwinger gemäss den Ansprüchen 1, 5 und 6_f dadurch gekennzeichnet , dass die Rotationskörper (30) durch ein gemeinsames Hagnetsystem (33, 34) angeregt werden.

8. Elastischer Schwinger gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsamer StSnder (41, 41a) zwei in gleicher Achse gegenläufig schwingende Rotationskörper (40) trägt.

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