DE2214915C3 - Schwingungsmotor in einem am Schwinger befestigten und mit Flüssigkeit gefüllten Gehäuse - Google Patents

Description

In der schweizerischen Auslegeschrift 16 873/69 wurde ein neuartiger Mechanismus beschrieben, welcher, an einen Arm einer Stimmgabel montiert, dessen Schwingungsbewegung in eine Rotationsbewegung umsetzt und besonders in Zeitmeßgeräten wie Armband- und Wanduhren Verwendung findet. In früher beschriebenen Mechanismen, welche diese Umsetzung vornehmen, wurde ein Klinkenrad in einer zum'.SclnvingL-lcineni di'lmierten Luge montiert Eine Fortsrhaltklinke war so au! dem Sdiwingcleiiient fixiert, dall sie durch die Min- und H..'iheweguiiL' auf das Klinkenrad wirkte, so JaO die Hin- und Herbewegung in eine Rotationsbewegung unigesei/i wurde. Obgleich seither viele Verbesserungen an dieser ursprünglichen Ausführung vorgenommen wurden, weist doch selbst die neueste gewisse Nachteile.

ίο wie Empfindlichkeit gegenüber mechanischen StiiL-.eii und Schwierigkeiten beim Einhalten der vorgeschriebenen mechanische.] Toleranzen, auf.

Die obenerwähnten Schwierigkeiten sind durch den Schwingungsmotor gemäß der eingangs genann-

ten schweizerischen Auslegeschrift überwunden wurden. Es handelt sich dabei um einen Schwingunumotor in einem am Schwinger befestigten und mit Flüssigkeit gefüllten Gehäuse mit einem Paar von ;n diesem befestigten Begrenzungsklötzen, mit einen

Rotor, der ein zwischen den Begrenzungsklötzen abgeordnetes Klinkenrad aufweist, dessen Durchmesser kleiner ist als die freie Distanz zwischen den Begren zungsklötzen, sowie einem am Gehäuse montierten Paar von Klinken, die mit dem Klinkenrad an dia-

metral liegenden Punkten so zusammenwirken, daB die durch das Gehäuse übertragene Hin- und Hei bewegung in eine gleichgerichtete Rotationsbewegung des Rotors und eines demselben zugeordneten magnetischen Kupplungsmittels umgewandelt wird, so dai.l

ein außerhalb des Gehäuses auf einer Drehachse angeordnetes Kupplungsglied die Rotationsbewegung mitmacht. Es ist das Ziel vorliegender Erfindung, den bekannten Schwingungsmotor bezüglich der Lagerung des Klinkenrades dahingehend zu verbessern, daß die Reibungsverluste verringert werden, d. h. ein hoher Wirkungsgrad erzielt wird. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Roa>r in axialer Richtung zwischen einen oberen und unteren Anschlag spielarm eingepaßt ist und die aneinander liegenden Flü-

chen des Rotors bzw. des unteren Anschlags so profiliert sind, daß bei Drehung des Rotors ein Flüssigkeitskreislauf auftritt und eine hydrodynamische Lagerung bewirkt.

Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfin-

dungsgegenstandes soll nun anhand der Zeichnung erklärt werden. Dabei zeigt

F i g. 1 eine Aufsicht der erwähnten Ausfiihrungsform.

Fig. 2 einen Schnitt durch das Gehäuse.

F i g. 3 die schematische Anordnung des Gehäuses τ. B. in einer Armbanduhr,

Fig. 4 bis 9 Ansichten und Schnitte verschiedener Lagerausführungen.
Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Schwingungsmotor weist einen Rotor auf, von welchem in F i g. I nur der oberste Teil, nämlich ein Klinkenrad 1, gezeigt ist. Das Klinkenrad 1 weist am Umfang eine sehr feine Verzahnung auf, die auf der Zeichnung nicht dargestellt ist. Das Klinkenrad 1 ist zwischen den Anschlagflächen 2 und 3 von als Begrenzungsklötze wirkenden Steinen 17 bzw. 18 frei drehbar und quer zu seiner Achse innerhalb gewisser Grenzen beweglich angeordnet. An diametral gegenüberliegenden Stellen greifen Fortschaltklinken 4 und 5 in die Verzahnung des Klinkenrades 1 ein, die in später erläuterter Weise wirken.

Wie Fig. 2 zeigt, ist das Klinkenradi mit einer Magnetscheibe 6 fest verbunden, die ihrerseits mit

einem scheibenförmigen Lagerstein'20 verbunden ist Das Klinkenrad I und die Magnetscheibe 6 sind ringförmig, mit einem zentralen Lisch 19 bzw. I¹J' ausgeführt. In beiden Füllen, erleichtert das Loch das einbringen des der Verbindung der Teile 1, 6 und 20 dienenden Klebstoff«. Im Falle des Klinkenrades 1 dient dar. Loch darüber hinaus bei der Herstellung dazu, die Zahnteilung vornehmen zu können; im Falle der Magnetscheibe 6 dient das Loch außerdem der Gewiehtsreduktion. Die Magnetscheibe 6 ist in bekannter Weise mit Magnetpolen versehen und ist mit einer zweiten Magnetscheibe 7 außerhalb des Gehäuses magnetisch gekuppelt, die gemeinsam mit einem ersten Rad 8 (Fig. 3) des Räderwerks auf einer Achse 11 sitzt, die in einem ortsfesten Teil der I In. z.B. an einer Plattine oder Brücke praktisch koaxial zur Magnetscheibe 7 gelagert ist.

Wie F i g. 1 zeigt, sind die Teile des Schwingungsmotors in einem Gehäuse 10 angeordnet bzw. befestigt. Die Begrenzungsklötze 17 ur.d 18 sind am ao Boden des Gehäuses 10 befestigt. Die Gehäusezarge ist aus zwei L-förmigen Teilen 10' und 10" gebildet. Die Blattfedern der beiden Kiinken 4 und 5 sind zwischen den aneinanderstoßenden Flächen der beiden Zargenteile festgehalten. Mit der Zarge ist ferner ein *5 nur in F i g. 2 dargestellter Deckel 2?, dicht verbunden, so daß ein dicht geschlossener, flüssigkeitsgefüllter Raum entsteht, in welchem sich die Teile 1 bis 6 und 17 bis 20 sowie ein zweiter, mit dem Boden des Gehäuses 10 verbundener scheibenförmiger Lagerstein 21 (Fig. 2) befinden. Die Flüssigkeit soll nichtkorrosiv und ungiftig sein und niedrige Viskosität aufweisen.

Das Gehäuse 10 ist, wie Fig. 3 zeigt, z.B. am einen Arm 15 einer Stimmgabel 9 so befestigt, daß die Schwingungsrichtung des mit dem Stimmgabelarm verbundenen Gehäuses 10 mindestens annähernd parallel zu den Federn der beiden Fortschaltklinken liegt. Die Stimmgabel ist in bekannter, nicht näher erläuterter Weise mit einer Spule und über dieselbe mit einem Verstärker bzw. Oszillator zur Anregung der Stimmgabelschwingung gekoppelt. Die vom Arm 15 der Stimmgabel 9 ausgeführte Hin- und Herbewegung wird auf das Gehäuse 10 sowie die Teile 4. 5. 17 und 18 (Fig. 1) übertragen. Hingegen wird das Schaltrad 1. mit der daran befestigten Magnetscheibe 6 sowie dem ebenfalls koaxial dazu angeordneten Lagerstein 20 (F i g. 2), durch seine Massenträgheit dieser Hin- und Herbewegung verspätet folgen, womit wechselweise eine Relativbewegung zwischen einer 5«·' Klinke und dem jeweils eingreifenden Zahn des Schaltradcs auftritt, wodurch der betreffende Zahn die Klinke verläßt und diese in den nächsten Zahn einhakt. Durch diese Hin- und Herbewegung wird das durch die Klinken 4 und 5 gehaltene Schaltrad 1 je um einen Zahn um seine Achse 19 gedreht, (Vgl. die schweizerische Auslegeschrift 16 873/69).

Um diese Bewegungen möglichst reibungsarm ausführen zu können, wird für den Rotor eine hydro

dyn F α nor e l.aiwmng vorauseilen, welche wie aus TSiChH₁Ch .... aus dem Lagerstein 20 mn «.-Lugerlläche 13. dem Lagerstein 21 m. seiner rH the 14 sowie dem /wischen den beiden Mu-I ί und 14 zirkulierenden öl. gebildet .st Dank /!'seien den Lauffläche 13 und 4 bilden Ölfilms erfolgt sowohl die Drehung als auchdie c Ävverihicbung des Rotors im Gehaus,

es isi ILTIi-IiL /.u >·-, ,tehen. daß der Rotor, bestehend aus den Teilen 1, 6 und 20 praktisch in der gezeigten axialen Lage verbleiben wird, auch wenn das Gehäuse 10 auf den Kopf gestellt wird, oder wenn axiale Stöße von oben nach un'en wirken, weil die axiale Anziehungskraft zwischen den beiden magnetischen Kupplungsteilen ein Vielfaches des Gewichtes des Rotors ausmacht. Der Deckel 22 des Gehäuses 10 isi mit ehier Prägung verseher., deren Innenfläche 12 bei sehr großen Schlägen als ax^.ier Anschlag wirkt. Das zwischen der Fläche 12 und d :m Klinkenrad 1 befindliche Öl dämpft Schläge und verhindert Reibung und Abnützung.

Die hydrodynamische Lagerung hat den Vorteil, daß dem Rotor in jeder dtn Flächen 13 und 14 parallelen Bewegungsrichtung der kleinstmögliche Lagerwiderstand entgegengesetzt wird. Erst durch diese hydrodynamische Lagerung des Rotors ist es möglich, eine wesentliche Verbesserung im Hinblick auf den Wirkungsgrad zu erreichen.

In Fig. 4 ist eine leicht abgeänderte Form der Lagersteine 20 und 21 gezeigt, welche durch die abgerundeten äußeren Kanten dem Öl den Eintritt zwischen beide Flächen 13 und 14 erleichtert.

Fig. 5 zeigt eine weitere, zweiteilige Ausführungsform des Lagersteines 21, wobei, wie dies in Fig. 6 ersichtlich ist, auch diese Variante eine Verbesserung des Öleintrittes zwischen den Flächen 13 und 14 zum Ziele hat. An Stelle der hier dargestellten zwei Segmente könnten auch deren vier vorgesehen sein.

Dasselbe Ziel verfolgen auch die in den F i g. 7 bis 9 gezeigten möglichen Ausführungsformen. Die in F i g. 7 gezeigte Ausführungsform hat zwei als konvexe Linsen mit einem ungefähren Kurvenradius von 2.5 cm ausgebildete Lagersteinc 20 und 21. Bei der in F i g. 8 in Ansicht und in F i g. 9 im Schnitt gezeigten Variante weist der Lagerstein 21 an seiner Lugerflache keilförmige Kerben auf, welche maximal bis /.um halben Radius des Lagersteincs 21 hineinragen und nicht mehr als ein Viertel der gesamten Fläche beanspruchen dürfen. Zwei solche Kerben können dabei ungefähr auf dem gleich™ Durchmesser wie die Eingriffstellen der Klinken 4 und 5 liegen. Es können auch mehr als zwei Kerben vorgesehen werden.

In der Ausführung nach F i g. 1 und 2 könnie eventuell auch der Lagerstein 20 mit einer zentralen Bohrung versehen sein, um die Flüssigkeitszufuhr und -zirkulation zwischen die bzw. den f.agcrflächen zu begünstigen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche

1. Schwingungsniuiur in einem am Schwinger befestigten und mit Flüssigkeit gefüllten Gehäuse, mit einem Paar von an diesem befestigten Begrenzungsklötzen, mit einem Rotor, der ein zwischen den Begrenzungsklötzen angeordnetes Klinkenrad aufweist, dessen Durchmesser kleiner ist als die freie Distanz zwischen den Begrenzungsklötzen, sowie einem am Gehäuse montierten Paar von Klinken, die mit dem Klinkenrad an diametral liegenden Punkten so zusammenwirken, daß die durch das Gehäuse übertragene Hin- und Herbewegung in eine gleichgerichtete Rotationsbewegung des Rotors und eines demselben zugeordneten magnetischen Kupplungsmitteis umgewandeh wird, so daß ein außerhalb des Gehäuses auf einer Drehachse angeordnetes Kupplungsglied die Rotationsbewegung mitmacht, d a durch gekennzeichnet, daß der Rotor in axialer Richtung zwischen einen oberen und unteren Anschlag spielarm eingepaßt ist und die aneinanderliegenden Flächen des Rotors bzw. des unteren Anschlags so profiliert sind, daß bei Drehung des Rotors ein Flüssigkeitskreislauf auftritt und eine hydrodynamische Lagerung bewirkt.

2. Schvingungsmotor gemäß Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der untere Anschlag als Stein mit einer Lngerflä-he für einen am Rotor befindlichen zweiten Stein ausgebildet ist.

3. Schwingungsmotoi gei.'äß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steine je eine ebene Lagerfläche mit abgerundeten äußeren Kanten aufweisen.

4. Schwingungsmotor gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als unterer Anschlag ausgebildete Lagerstein in seiner Lagerfläche keilförmige Ausnehmungen aufweist, die sich höchstens bis zum halben Steinradius gegen das Zentrum hin und höchstens über je ein Viertel des Steinumfangs erstrecken.

5. Schwingungsmotor gemäß Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der untere Lagerstein zwei oder mehrere geneigte Lagerflächen aufweist, die so ausgebildet sind, daß der Ölcintritt zwischen diesen und den zusammenwirkenden Flächen am Rotor erleichtert wird.

6. Schwingungsmolor gemäß Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide Lagerflächen der Steine die Form einer konvexen Linse aufweisen.

7. Schwingungsmotor gemäß Anspruch (i. dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der Lagerflächen etwa 2.5 cm beträgt.