DE2151080A1

DE2151080A1 - Kontakteinrichtung fuer eine Uhr,insbesondere Armbanduhr

Info

Publication number: DE2151080A1
Application number: DE19712151080
Authority: DE
Inventors: Tokuichi Inagaki
Original assignee: Suwa Seikosha KK
Current assignee: Suwa Seikosha KK
Priority date: 1970-10-22
Filing date: 1971-10-13
Publication date: 1972-04-27
Also published as: US3792579A

Description

Dipl.-Ing. Hein? lesser, V >tentnnwalt D — 8 M«.n--en 81. Ccsimostrafie 81 Telefon: (0811) 483820

KABUSHIKI KAISHA SUWA SEIKOSHA

3-4_f 4-chome, Ginza, Chuo-ku L 95O7

Tokyo / Japan ■

Kontakteinrichtung für eine Uhr, insbesondere

Armbanduhr

I Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontakteinrichtung für

j eine Uhr, insbesondere eine Armbanduhr, mit einer elektro-

I magnetisch angetriebenen Unruh, an der ein erster Kontakt-

¹ teil eines mechanischen Kontaktes befestigt ist, dessen zwei-

ΐ ter Kontaktteil an dem freien Ende einer anderen Endes an

j dem Uhrengehäuse ortsfest gehaltenen Blattfeder angeordnet

j ist und in die Schwingbewegungsbahn des ersten Kontaktteils

! hineinragt.

j Der Antrieb solcher Uhren erfolgt grundsätzlich dadurch, dass ' neben einem konstanten Magnetfeld ein in Abhängigkeit von der j Schwingbewegung der Unruh impulsweise auftretendes zweites ' Magnetfeld erzeugt wird, welches mit dem konstanten Magnetfeld * zusammenwirkt. Uhren dieser Art lassen sich ganz allgemein j zwei verschiedenen Typen zuordnen. Bei dem einen Typ ist eine elektrische Spule beweglich angeordnet, während sich eine Dauermagnetanordnung in demgegenüber ortsfester Lage befindet. Der andere Typ enthält eine beweglich gelagerte Magnetanordnung bei demgegenüber ortsfest gehaltener Magnetspule. Bei beiden Typen ist ein in Abhängigkeit von der Schwingbewegung durchzuführender elektrischer Schaltvorgang erforderlich, der mit Hilfe einer mechanischen Kontakteinrichtung ausgeführt wird. Diese mechanische Kontakteinrichtung verbindet die Magnetspule

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intermittierend mit einer elektrischen Energiequelle, wodurch ein entsprechend pulsierendes Magnetfeld erzeugt wird, mit dessen Hilfe ein schwingungsfähig gelagertes Element, die Unruh, ein- oder zweimal pro Schwingungsperiode durch Zusammenwirken mit dem Magnetfeld der Permanent-Magnetanordnung impulsweise angetrieben wird.

In Uhren der hier in Rede stehenden Art wird ein solcher mechanischer Kontakt etwa 2 χ IO /Jahr bei üblichem Betrieb betätigt. Deshalb wird die Betriebssicherheit bzw. Ganggenauigkeit der Uhr durch den Jahr für Jahr auftretenden Verschleiss des Kontaktes herabgesetzt. Ober die mechanische Abnutzung des Kontaktes hinaus tritt eine Abnutzung des Kontaktes durch Funkenabbrand des Kontaktes auf, da dieser den durch die Magnetspule induktiv belasteten Stromkreis schalten muss. Für gewöhnlich befindet sich der eine Kontaktteil an einer Feder, um die von dem anderen Kontaktteil ausgeübten Stoßbelastungen abfangen zu können. Aufgrund dieser Stoßbelastungen ist der Kontakt damit weiterhin durch Prellungen belastet, d.h. bei Angriff des einen Kontaktteiles an dem anderen prallt dieses ab und wieder zurück, so dass der Kontakt während der vorgesehenen Schließzeit eine ganze Anzahl von Ein- und Ausschaltungen vornimmt, bevor er für die restliche Dauer der vorgesehenen Schließzeit in seine "ruhende" Einschaltlage gelangt. Aufgrund der Prellungen wird der Kontakt entsprechend schneller abgenutzt, da ja nunmehr neben der durch das Prellen verstärkten mechanischen Beanspruchung eine erhebliche Verstärkung des Funkenabbrandes durch das Ausschalten des Stromkreises bei jeder Prellbewegung auftritt. Auf diese Weise verringert sich die Lebensdauer des Kontaktes ganz beträchtlich.

Kann die Schwingbewegung des federnd angeordneten Kontaktteils bzw. der diesen tragenden Feder nicht innerhalb der Dauer einer

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Schwingbewegung der Unruh, d.h. nach Freigeben des federnden Kontaktteils durch den an der Unruh befestigten Kontaktteil im Zuge der Hinschwingbewegung bis zur erneuten Annäherung der Kontaktteile im Zuge der Rückschwingbewegung der Unruh nicht ausreichend gedämpft werden und schwingt überdies die ohnehin Kontaktprellungen begünstigende Feder gerade nach der Seite aus, von welcher her sich der Kontaktteil der Unruh rückschwingend eintrifft, so wird die Bewegung der Unruh sogar unterbrochen, wie dies Figur 11 der Zeichnung veranschaulicht. Die für die Biegung der Feder erforderliche Arbeit, die durch die Energie der schwingenden Unruh gedeckt werden muss, wird in einem solchen Fall zu hoch.

So erwünscht bzw. erforderlich die federnde Anordnung des "ortsfesten" Kontaktteils im Hinblick auf einen möglichst geringen, für die Betätigung des Kontakts erforderlichen Energiebedarf bei ausreichendem Kontaktdruck auf der einen Seite ist, so wohnen einer solchen federnden Anordnung - wie aus Vorstehendem ersichtlich - doch auch schwerwiegende Nachteile und Gefahren inne.

Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Kontakteinrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung gestellt werden, bei welcher die vorstehend geschilderten Nachteile des Kontaktprellens und der möglichen Gangunterbrechung der Uhr vermieden bzw. erheblich verringert wird.

Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Blattfeder mit einem Dämpfungselement abgestützt ist, welches im Bereich zwischen der ortsfesten Halterung und der Mitte der Längsausdehnung der Blattfeder an dieser angreift.

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j Mit der erfindungsgemässen Dämpfung wird zum Einen erreicht,

; dass die Amplitude der Eigenschwingungen der von dem an ; der schwingenden Unruh befestigten Kontaktteil anaestossenen

und am Ende der vorgesehenen Schliesszeit des Kontaktes ^: freigegebenen Feder verringert und insbesondere die Dauer ! der Eigenschwingung herabgesetzt wird. Damit wird gewährleistet, dass der Angriff des mit der Unruh pendelnden Kontakttex les an dem an der Feder angeordneten Kontaktteil immer in der erwünschten Welse, also von der Seite her, an dem Kontaktteil der Feder erfolgt und nicht etwa das freie Ende der entsprechend weit ausschwingenden Feder "eingefangen" ! wird, wie dies im Zusammenhang mit Figur 11 der Zeichnung erläutert ist. Darüberhinaus führt die Dämpfung der Feder dazu, dass das Prellen der aufeinandertreffenden Kontaktteile stark herabgesetzt wird. Der tatsächliche Schliesszustand • des Kontaktes erstreckt sich damit innerhalb der vorgesehenen Schliesszeit auf einen wesentlich höheren Zeitraum, wodurch die an die Spule zu übertragende Energiemenge grosser wird. Weiterhin führt das geringere Prellen zu einem entsprechend herabgesetzten Funkenabbrand des Kontaktes, wodurch sich dessen Lebensdauer und Schaltzuverlässigkeit erhöht.

Der Angriff des Dämpfungselementes kann irgendwo innerhalb der angegebenen Längserstreckung der Feder auf eine geringe Wegstrecke bzw. kleine Federfläche beschränkt sein. Vorzugsweise erfolgt dieser Angriff des Dämpfungselementes von der ortsfesten Halterung der Feder ausgehend über eine mehr oder weniger grosse Wegstrecke in Richtung der Mitte der Feder-

j länge.

Bevorzugte Ausbildungen und Anordnungen des Dämpfungselementes das vorzugsweise unter Verwendung eines Kunststoffes oder Gummi gebildet wird, sind aus in der Zeichnung wiedergegebenen Beispielen ersichtlich, an Hand deren die Erfindung nachfolgend näher erläutert wird.
Es zeigen:

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Fig.	3
bis	6
Fig.	7
bis	10

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Flg. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäss ausgestatteten Uhr nach der Linie B-B in Fig. 2;

Fig. 2 einen Horizontalschnitt nach der Linie A-A durch das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1, wobei nur die interessierenden Hauptteile skizzenhaft dargestellt sind;

den Ablauf einer Kontaktbetätigung im Zuge einer Schwingbewegung der Unruh;

verschiedene Ausführungen der Federdämpfung;

Fig. 11 das Blockieren der Unruh durch eine zu weit ausschwingende Feder.

Figur 2 zeigt eine Unruh auf einer oberen Scheibe 7a und einer unteren Scheibe 7b, die an einer Achse 1 befestigt sind. An den einander zugewandten Flächen der Scheiben sind jeweils zwei Permanentmagnete befestigt, wobei jeweils ein oberer Magnet 8a und ein unterer Magnet 8b einander gegenüberliegen. An einem Flansch der Achse 1 ist ein Kontaktelement befestigt, das aus dem eigentlichen Kontaktteil 3 und einem Stützteil 2 besteht. Der Stützteil 2 ist aus einem elektrisch nicht leitenden Edelstein gebildet. Der Kontaktteil 3 besteht aus einem elektrisch leitenden Werkstoff und ist mit der Achse 1 elektrisch leitend verbunden. Die Achse 1 der Unruh ist in Lagern 1Oa und lob drehbar gelagert. Die Unruh treibt eine Hemmung 21 mit Hilfe eines Rollsteines 20 an, der an der oberen Unruhscheibe 7a befestigt ist. über die Hemmung 21 wird ein Räderwerk 22 angetrieben. Die Unruh ist mit einer Spiralfeder (Haarfeder) 6 versehen, deren inneres Ende mit Hilfe eines Klemnringes 5 an der Achse 1 festgelegt ist. Das aussere Ende der Spiralfeder ist mit Hilfe eines Stiftes 16 an einer Gehäuseplatte 14 der Uhr festgelegt. Die Maasen*-

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trägheit des Unruhrades und die Federkonstante bzw. die Länge der Spiralfeder bestimmen die Dauer der Schwingungsperiode der Unruh. Die an den Unruhscheiben 7a und 7b angeordneten Permanentmagnete 8a bis 8d, insgesamt vier, sind hinsichtlich ihrer Reihenfolge mit wechselnden magnetischen Polen angeordnet. Eine ringförmige Magnetspule 9 ist in den zwischen den oberen und den unteren Dauermagneten gebildeten Spalt hineinragend durch einen Halteblock 18 festgelegt. Der eine Anschluss der Spule 9 ist mit dem Minuspol einer Batterie 17 verbunden, während der andere Anschluss der Spule 9 an die Kontaktfeder 4 angeschlossen ist. Die Permanentmagnet« 8a, 8b und die Spule 9 sind derart räumlich angeordnet, dass das Unruhrad magnetisch angetrieben wird, während dec Kontaktteil 3 an der Kontaktfeder 4 bzw. einem an dieser angeordneten Kontaktteil angreift, d.h. der aus den Teilen 3 und 4 bestehende Kontakt geschlossen ist. Das dem Kontaktteil 3 abgewandte Ende der Kontaktfeder 4 ist mit Hilfe eines Isolier blockes 13 festgelegt. Bei geschlossenem Kontakt ergibt sich folgender Stromkreislauf:

Pluspol der Batterie 17, Gehäuseplatte 14, Stift 16, Spiralfeder 6, Klemmring 5, Achse 1, Kontaktteil 3, Kontaktfeder 4, Spule 9 und Minuspol der Batterie. Die Kontaktteile 3 und treten in jeder vollen Schwingungsperiode zweimal miteinander in Verbindung.

Erfindungsgemäss greift an der Kontaktfeder 4 ein Dämpfungselement 12 zur Absorption von Schwingungen an.

Gemass Figur 2 ist die Kontaktfeder 4 über einen gehäusefesten Isolationsblock 13 an einem ihrer Enden festgelegt. Die Kontaktfeder 4 ist eine Blattfeder, die sich entlang der Geraden durch das Zentrum 13' des ortsfesten Isolierblockes 13 und dem Zentrum der Achse 1 erstreckt. Da lediglich das eine Ende der Kontaktfeder 4 festgelegt ist, kann das andere Ende durch das verdrehfest mit dem Unruhrad verbundene Kontakt- · teil 2, 3 hin- und herbewegt werden. Der Teil der Kontaktfeder 4, der mit dem Kontaktteil 3 in Verbindung tritt, arbeitet

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in diesem Ausführungsbeispiel als der andere Kontaktteil des mechanischen Kontaktes.

Gemäss der Erfindung greift das Dämpfungselement 12 an der Kontaktfeder 4 innerhalb eines Bereiches an, der von dem Ort der Festlegung der Feder 4 bis maximal zu deren halber Länge reicht. Wie Figur 2 erkennen lässt, beschränkt sich in diesem Ausführungsbeispiel der Angriff des Dämpfungselementes 12 auf nur einen Bruchteil der halben Länge der Feder 4, ausgehend von deren Befestigung 13. Sobald der im Zuge der Schwingungsbeweging an der Kontaktfeder 4 angreifende Kontaktteil 3 am Ende der Kontaktschliesszeit die Feder freigibt, führt diese Eigenschwingungen, sogenannte Sekundärschwingungen, aus. Aufgrund der Schwingungsabsorptions-Charakteristik des Werkstoffes des Dämpfungselementes 12 werden diese Sekundärschwingungen der Feder 4 derart beeinflusst, dass sie in kurzer Zeit verschwinden. ί

Die Figuren 3,4,5 und 6 zeigen die einzelnen, aufeinander folgenden Phasen des Zusammenspieles der Kontaktteile während einer Schwingungsbewegung. Gemäss Figur 3 nähert sich das Stützteil 2 der Kontaktfeder 4 in Richtung des Pfeiles C. Dann greift gemäss Figur 4 der Stützteil 2 an der Kontaktfeder 4 an und verbiegt diese. Bei weiterer Drehbewegung in Richtung des Pfeiles C tritt nunmehr der Kontaktteil 3 mit der Kontakt-j feder 4 in leitende Verbindung; der Kontakt ist geschlossen, j

die Magnetspule 9 wird erregt. In der Verdrehstellung der Unruh gemäss Figur 6 hat das Kontaktelement aus dem Stützteil 2 und j dem Kontaktteil 3 die Kontaktfeder 4 freigegeben. Die Feder ' schwingt zurück und der Kontakt zu der Spule 9 ist unterbrochen. Die Unruh dreht nun weiter bis zum Umkehrpunkt der Schwingungsbewegung am Ende dieser Halbperiode und kehrt dann unter der Kraft der Spiralfeder in die Schliesslage zwischen den Kontaktteilen zurück. Dies findet einmal pro Schwingung statt. Würde nun die Kontaktfeder als einfachst Art einer Blattfeder ausgeführt, so würden die Sekundärschwingungsbewegungen dieser Blattfeder lediglich nach Massgabe der dieser Blattfeder eigenen Dämpfungscharakteristik nur langsam

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abklingen.

Die Dämpfungscharakteristik ist im Lichte folgender erwünschte! Eigenschaften der Kontaktanordnung zu sehen: die mechanischen Verluste zwischen dem drehenden und dem ortsfesten Kontaktteil sollen so gering wie möglich gehalten werden; die Lebensdauer des Kontaktes sollte unter Bertick- ; sichtigung der Kontaktform und der Kontaktfunktion so gross

' wie möglich sein.

Diesen Gesichtspunkten würde eine Blattfeder möglichst hoher

^: Geschmeidigkeit gerecht. Bei einer dünnen Blattfeder erfordert die Dämpfung von Nachfolgeschwingungen nach dem Angriff des an der Unruh befestigten Kontaktteiles aber eine relativ grosse Zeitspanne; es tritt ein breit gestreutes Nachschwingen auf. Erfindungsgemäss wird dieses Nachschwingen mit Hilfe des Dämpfungselementes erheblich verkürzt.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist eine Kontaktfeder von lOmm Länge, O,O4 mm Dicke und O,2 mm Breite eingesetzt, deren Dämpfungszeit etwa 1/3 Sekunde beträgt. Wird eine solche Kontaktfeder erfindungsgemäss gedämpft, werden diese Schwingungsbewegungen der Feder innerhalb 1/20 Sekunde abgebremst. Darüberhinaus werden Streuungen und Prellungen weitgehend verhindert, so dass der Antriebswirkungsgrad des Unruhrades um 30% verbessert werden kann.

Der Dämpfungswerkstoff kann auf zweierlei Arten an der Kontaktfeder angeordnet werden. Einmal kann ein als Dämpfungswerkstoff dienender Kunststoff in flüssigem Zustand der Feder zugeführt werden, der dann erstarrt und damit sowohl mit der Feder verbunden ist als auch die erforderlichen Absorptionseigenschaften aufweist. Auf der anderen Seite kann der Dämpfung werkstoff als insoweit unabhängiges Bauteil vorgeformt und dann unter normalen Temperaturbedingungen an der Feder angeordnet werden. Das Gleiche gilt für Absorptionswerkstoffe auf der Basis von Gummi.

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Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Absorptions werkstoff unmittelbar der Kontaktfeder zugeordnet ist.

In den Figuren 8 und 9 sind Ausbildungen gezeigt, die es ermöglichen, einen nicht unmittelbar an der Feder anzuordnende Absorptionswerkstoff zu verwenden. Zu diesem Zwecke ist eine Einfassung vorgesehen, die sich parallel zu der Feder erstreck und eine Spalt freigibt, in welchen der Absorptionsirerkstoff eingegeben werden kann. Eine solche Anordnung kann sowohl für flüssig aufgebrachte Absorptionswerkstoffe als auch für vorgeformte Bauteile Verwendung finden. Die Einfassuneicann als gesondertes Bauteil an dem Isolierblock 13 vorgesehen werden; sie kann aber auch einstückig an dem Isolierblock ausgebildet sein, wie dies Figur 9 zeigt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Figur 10 ist das an der Feder anzubringende Bauteil vorzugsweise derart geformt und angeordnet, dass es quer über den Teil der Feder, dem es zugeordnet werden soll, hinwegreicht. Es kann auch eine Aussparung oder dergleichen in der Einfassung oder dem Federteil vorgesehen sein. Diese und ähnliche Möglichkeiten dienen dazu, den Dämpfungswerkstoff in seiner Lage zu halten und an der Feder in der gewünschten Weise festzulegen. Die Befestigung des Dämpfungswerkstoffes an der Feder kann durch Erwärmung oder chemische Reaktion vervollständigt werden.

Die erfindungsgemäss vorgesehene Dämpfung hat darüberhinaus den Vorteil, dass sie sehr einfach und leicht ausgeführt werden kann.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Kontakteinrichtung für eine Uhr, insbesondere Armbanduhr, mit einer elektro-magnetisch angetriebenen Unruh, an der ! ein erster Kontaktteil eines mechanischen Kontaktes befestigt ! * ist, dessen zweiter Kontaktteil an dem freien Ende einer j andren Endes an dem Uhrengehäuse ortsfest gehaltenen Blattfeder angeordnet ist und in die Schwingbewegungsbahn des j ersten Kontaktteiles hineinragt, dadurch g e kennzeichnet, dass die Blattfeder (4) mit einem Dämpfungselement (12) abgestützt ist, welches im Bereich j zwischen der ortsfesten Halterung (13) und der Mitte der Längsausdehnung der Blattfeder an dieser angreift.

2. Kontakteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet, dass das aus einem in Gebrauchszustand Schwingungen absorbierenden Werkstoff bestehende Dämpfungselement (12) ein vorgeformtes Bauteil bildet, das der Blattfeder (4) zugeordnet ist.

Kontakteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das Dämpfungselement (12) aus einem im Gebrauchszustand Schwingungen absorbieren den Werkstoff besteht, der an die Blattfeder (4) gegossen, gespritzt bzw. geschäumt ist.

Kontakteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement in eine sich parallel zur Blattfederlängsausdehnung erstreckende Einfassung eingelagert ist.

Kontakteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder mit einer oder mehreren Verankerungsausbildungen für den Dämpfungewerkstoff, Insbesondere mit diner Durchbrechung, versehen ist.

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- 6. Kontakteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, I dadurch gekennzeichnet, dass der

¹ Dämpfungswerkstoff die Blattfeder quer zu deren Längs-

' richtung gesehen rings umgreift.

7. Kontakteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungswerkstoff mit der Blattfeder durch Erhitzen ί oder Auslösen einer chemischen Reaktion verbunden ist.

j 8. Kontakteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ! dadurch gekennzeichnet, dass

¹ der Dämpfungswerkstoff mit einer vergleichsweise hohen

Formänderungsarbeit behaftet ist.

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