DE2156691B2

DE2156691B2 - Kristallschwinger als zeithaltender schwinger fuer eine uhr

Info

Publication number: DE2156691B2
Application number: DE19712156691
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Ing. Dr.; Ganter Wolfgang; 7230 Schramberg Aßmus
Original assignee: Gebrüder Junghans GmbH, 7230 Schramberg
Priority date: 1971-11-15
Filing date: 1971-11-15
Publication date: 1977-06-02
Also published as: DE2156691A1; US3805509A

Description

Die Erfindung betrifft einen Kristallschwinger, z. B. aus Quarz, vorzugsweise in Form einer Stimmgabel, als zeithaltenden Schwinger für eine Uhr, der in einem evakuierten Gehäuse angeordnet und mit Hilfe eines oder mehrerer federnder Elemente aufgehängt ist.

Bei der Verwendung von Kristallschwingern verhältnismäßig geringer Frequenz, z. B. Quarzstimmgabeln, als zeithaltende Schwinger für Uhren, insbesondere Armbanduhren, ergeben sich sehr große Probleme bezüglich der auftretenden Stoß- und Vibrationseinflüsse, die gerade beim Tragen von Armbanduhren ganz erhebliche Werte annehmen könnea Übliche zulässige Beschleunigungswerte liegen bei 50 bis 300 g während einiger Millisekunden bzw. 5 g Vibrationsbelastung in bestimmten Frequenzbereichen. Insbesondere die Vibrationseinflüsse sind nur sehr schwer unter Kontrolle zu bringen.

Es sind KristaüscbiVinger, z.B. Quarzschwinger in Form einer Stimmgabel, bekannt (DT-OS 20 46 737 und FR-PS 15 39 922), die in einem evakuierten Gehäuse angeordnet und in diesem Gehäuse mit Hilfe von Stützfedern in Form von Drähten oder mit Hilfe einer Silikonkautschukmasse gehalten sind. Bei diesen bekannten Schwingern besteht die Gefahr, daß bei auftretenden Stoßen der Kristallschwinger am Gehäuse anstößt, was zum Bruch des Schwingers führen kann.

Nachteilig ist außerdem, daß die den Schwinger haltenden elastischen Elemente nach dem Einbau des Schwingers in das Gehäuse nicht mehr zugänglich sind, so daß eine nachträgliche Justierung nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kristallschwinger der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine hohe Stoßbelastung, z. B. 3000 g oder mehr, ohne Bruchgefahr ertragen kann und bei dem die federnden Elemente der Aufhängung jederzeit zugänglich sind.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Schwinger mit einem Ende mit dem evakuierten Gehäuse starr verbunden ist und daß das Gehäuse mit wenigstens einem federnden Element an einem festen Träger gehalten ist. Hierdurch wird erreicht, daß sich der Schwinger innerhalb des evakuierten Gehäuses nur geringfügig bewegen kann, so daß ein Anstoß an der Gehäusewandung auch bei kleinen Gehäuseabmessungen vermieden wird. Außerdem ist eine Lageänderung des Schwingers im evakuierten Gehäuse nicht möglich.

Die das evakuierte Gehäuse haltenden federnden Elemente sind im übrigen jederzeit zugänglich. Infolge der möglichen kleinen Abmessung kann das evakuierte Gehäuse auch mit im Vergleich zum Schwinger geringer Masse ausgebildet werden.

Der Träger für das evakuierte Gehäuse kann ein dieses Gehäuse aufnehmendes weiteres Gehäuse sein. Es ist auch möglich, den Träger als das evakuierte Gehäuse umgebenden Rahmen auszubilden. Der Träger kann aber auch eine Platte sein, die zweckmäßig aus Isoliermaterial besteht.

Das oder die federnden Elemente können federnde Metallelemente sein. Die federnden Elemente können z. B. aus dem Träger ausgeprägte Lamellen sein. Den federnden Elementen können zweckmäßig besondere Masseelemente zugeordnet werden, die an den federnden Elementen so angeordnet werden, daß sie Begrenzungsanschläge für das evakuierte Gehäuse bilden. Das federnde Element kann aber auch aus einer elastischen Kunststoffmasse, wie Silikonkautschuk, bestehen.

Bei Verwendung einer Kristallstimmgabel, z. B. einer Quarzstimmgabel wird der Stimmgabelfuß zweckmäßig am evakuierten Gehäuse angeklebt. Die Stimmeabel

_w,rd vorzugsweise so bemessen, daß ihre Breite kleiner ist als die Höhe des Stimmgabelfußes.

Vorzugsweise wird das evakuierte Gehäuse so bemessen, daß seine Masse klein gegenüber der Stimmgabelmasseist

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird nicht nur die Bruchgefahr des Kristallschvingers herabgesetzt, sondern es wird auch eine Entkopplung zwischen Kristallschwinger und Träger erreicht. Durch die starre Befestigung des Schwingers am evakuierten Gehäuse wird es auch möglich, sehr dünne elektrische Zuleitungen für die am Schwinger angeordneten Elektroden zu verwenden, wodurch die Lötstellen an den Elektroden klein gehalten werden können.

Die Erfindung ist irn folgenden anhand der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fi g. 1 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel in einem Schnitt nach der Linie 1-1 in F i g. 2,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 in F i g. 1,

Fig.3 eine Teildarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels, teilweise im Schnitt,

Fig.4 eine Teildarstellung einer weiteren Ausführungsform, teilweise im Schnitt,

Fig.5 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels,

Fig.6 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, und zwar in einem Schnitt nach der Linie IV-IV in F i g. 7,

Fig 7 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel nach F ig. 6, und

Fig.8 eine Teildarstellung eines abgewandelten Ausführungsbeispiels nach den F i g. 6 und 7.

In den F i g. 1 und 2 ist mit 10 ein Kristall, vorzugsweise ein Quarzkristall, in Form einer Stimmgabei bezeichnet. 10a und 106 sind die Stimmgabelzinken, die mit Elektroden 11 und 12 versehen sind. Am Fuß ist die Stimmgabel 10 mit Einschnitten 13 versehen, die eine Entkopplung zwischen der eigentlichen Stimmgabel und dem sie umgebenden Gehäuse 14 bewirken. Der Teil 10c der Stimmgabel ist mit dem Gehäuse 14 vorzugsweise durch Kleben starr verbunden. Durch die starre Verbindung zwischen Stimmgabel 10 und Gehäuse 14 ist nur eine geringfügige Bewegung der Stimmgabel 10 gegenüber dem Gehäuse 14 möglich, und es kann das Gehäuse infolgedessen mit vergleichsweise geringen Abmessungen hergestellt werden. Dadurch ist es auch möglich, die Masse des Gehäuses 14 im Vergleich zur Masse der Stimmgabel 10 klein zu halten.

Das Gehäuse 14 wird nach dem Einbau der Stimmgabel evakuiert, damit die Stimmgabel möglichst frei schwingen kann.

Die Elektroden 11 und 12 sind mit elektrischen Zuleitungen 15 versehen, die isoliert aus dem Gehäuse 14 herausgeführt sind.

Das Gehäuse 14 ist mit Hilfe von federnden Elementen 18 an einem Träger befestigt, der hier als weiteres Gehäuse 17 ausgebildet ist, welches das Gehäuse 14 umgibt. In dem Gehäuse 17 sind Anschläge ho 19 und 20 vorgesehen, die zweckmäßigerweise aus einem etwas elastischen Material bestehen können, wie beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff, welche eine Auslenkung des Gehäuses 14 bei extrem harten Stößen verhindern, um eine bleibende Verformung der federnden Elemente 18 auszuschließen.

Die Schlitze 13 im Fuß der Stimmgabel 10 werden rweckmäßig so angeordnet, daß die Fußhöhe A größer ist als die Gesamtbreite B des Stimmgabelkörpers. Durch diese Bemessung wird eine Beeinflussung der Stimmgabelfrequenz durch die Einschnitte 13 praktisch vermieden.

Die federnden Elemente 18 können beispielsweise elastische Metallbänder sein, die jeweils einerseits an dem Trägergehäuse 17 und andererseits an dem evakuierten Gehäuse 14 befestigt sind.

Die elektrischen Zuleitungen 15 sind an Kontaktstifte 16 geführt, welche das Gehäuse 17 isoliert durchsetzen.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich, können die das evakuierte Gehäuse 14 haltenden federnden Elemente in einfacher Weise dadurch hergestellt werden, daß aus dem Trägergehäuse 27 Lamellen 27a und 27b ausgestanzt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 sind mit 21 und 29 Anschläge bezeichnet, die die Bewegung des Gehäuses 14 bei extrem starken Stößen begrenzen.

Bei der Ausführung nach F i g. 4 wird das evakuierte, den Kiistallschwinger enthaltende Gehäuse 14 durch Metallbänder 48 gehalten, die zur zusätzlichen Entkopplung Masseelemente 49 tragen, die an Knotenstellen der federnden Elemente 48 angeordnet sind. Diese Masseelemente 49 können, wie in F i g. 4 dargestellt, so angeordnet werden, daß sie gleichzeitig als Anschläge dienen, die eine Begrenzung der Bewegung des Gehäuses 14 gegenüber dem Gehäuse 47 bewirken.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 ist der Träger für das evakuierte, die Stimmgabel enthaltende Gehäuse 14 als Rahmen 37 ausgebildet, welcher das Gehäuse 14 umgibt. Als federndes Element zwischen Gehäuse 14 und Rahmen 27 ist hier eine elastische Masse 38 vorgesehen, die vorzugsweise aus Silikonkautschuk besteht.

Die F i g. 6 und 7 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, das mit vergleichsweise geringen Abmessungen als Einbauaggregat ausgeführt werden Kann. Als Träger für das den Schwinger 10 enthaltende evakuierte Gehäuse 14 ist hier eine lsolierstoffplatte 57 vorgesehen, auf der das Gehäuse 14 mittels eines federnden Elements in Form einer elastischen Masse 58 befestigt ist. Statt der elastischen Masse 58 können auch hier federnde Bänder 55 vorgesehen sein, die in den F i g. 6 und 7 gestrichelt dargestellt sind.

An der Isolierstoffplatte 57 sind Steckerstifte 54 befestigt, die über elektrisch leitende Stifte 53 sowie flexible Zuleitungen 52 mit den Schwingerelektroden verbunden sind.

Auch hier sind Anschläge 56 vorgesehen, die die Bewegung des Gehäuses 14 bei starken Stößen begrenzen.

Das Ausführungsbeispiel nach den F i g. 6 und 7 kann beispielsweise gemäß Fig.8 so abgewandelt werden, daß die als Träger dienende Isolierstoffplatte 67 vergrößert ausgeführt ist und Schaltelemente 64 und 65 für eine Antriebsschaltung aufnimmt. Die Isolierstoffplatte kann z. B. eine gedruckte Schaltung oder dergleichen tragen, an de·· die Schaltelemente befestigt sind. Die Schaltung kann auch in integrierter Bauweise ausgeführt sein.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen Kristallschwinger in Form von zweipoligen Stimmgabeln. Natürlich kann die erfindungsgemäße Anordnung auch bei mehrpoligen Kristallstimmgabeln Verwendung finden. Die Stimmgabeln können aus einem Quarzkristall oder auch aus einem anderen piezoelektrischen Kristall hergestellt sein. Es ist auch möglich, an Stelle von Stimmgabeln andere Biegeschwinger zu verwenden.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird ein Kristallschwinger geschaffen, der einerseits gegenüber dem ihn haltenden Träger weitgehend entkoppelt ist und der andererseits Stoßbelastungen in der Größenordnung von 3000 g und mehr anzunehmen in der Lage ist, ohne daß der Kristallschwinger beschädigt wird oder

nennenswerte Frequenzänderungen auftreten. Außerdem ist es erreichbar, daß die Resonanzstellen zumindest über 5000 Hz liegen, wodurch der Quarz praktisch vibrationsunempfindlich wird gegen Vibrationen, wie sie bei Rasenmähern, Preßlufthämmern usw. im täglichen Gebrauch auftreten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

21 56 691 J> Patentansprüche:

1. Kristallschwinger, ζ. Β. aus Quarz, vorzugsweise in Form einer Stimmgabel, als zeithaltender Schwinger für eine Uhr, der in einem evakuierten Gehäuse angeordnet und mit Hilfe eines oder mehrerer federnder Elemente aufgehängt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinger (10) mit einem Ende (10c) mit dem evakuierten Gehäuse (14) starr verbunden ist und daß das Gehäuse (14) mit wenigstens einem federnden Element (18; 27a, 27b; 38; 48; 58) an einem festen Träger (17; 27; 37;47;57;67) gehalten ist

2. Kristallschwinger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein das evakuierte Gehäuse (14) aufnehmendes weiteres Gehäuse (17) ist.

3. Kristallschwinger nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein das evakuierte Gehäuse (14) umgebender Rahmen (37) ist.

4. Kristallschwinger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine Platte (57; 67) ist.

5. Kristallschwinger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die als Träger dienende Platte (57;67) aus Isoliermaterial besteht.

6. Kristallschwinger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein federndes Metallelement (18; 27a, 27fc48)

7. Kristallschwinger nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element eine aus dem Träger (27) ausgeprägte Lamelle (27a, 276) ist.

8. Kristallschwinger nach einem der Ansprüche 1, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem federnden Element (48) ein Masseelement (49) zugeordnet ist.

9. Kristallschwinger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Masseelement (49) an dem federnden Element (48) so angeordnet ist, daß es einen Begrenzungsanschlag für das evakuierte Gehäuse (14) bildet.

10. Kristallschwinger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element aus einer elastischen Kunststoffmasse (38; 58) besteht.

11. Kristallschwinger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffmasse aus Silikonkautschuk besteht.

12. Kristallschwinger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Kristallstimmgabel der Stimmgabelfuß am evakuierten Gehäuse (14) angeklebt ist.

13. Kristallschwinger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stimmgabel (10) so bemessen ist, daß die Gesamtbreite (B) der Stimmgabel kleiner ist als die Höhe (A) des Stimmgabelfußes bis zu etwa vorgesehenen Einschnitten (13).

14. Kristallschwinger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse des evakuierten Gehäuses (14) klein ist gegenüber der Masse der Stimmgabel (10).