DE2362379C3

DE2362379C3 - Resonanzschwinger für U hren

Info

Publication number: DE2362379C3
Application number: DE19732362379
Authority: DE
Inventors: Christof Renens; Helms Dirk Bussigny; Burckhardt (Schweiz)
Original assignee: Ebauches SA
Current assignee: Ebauches SA
Priority date: 1972-12-13
Filing date: 1973-12-12
Publication date: 1976-12-30

Description

Die Erfindung betrifft einen Resonanzschwinger für Uhren, der aus zwei oszillierenden Vorrichtungen mit unterschiedlichen Eigenfrequenzen besteht, wobei jede der beiden oszillierenden Vorrichtungen mindestens einen Magneten aufweist, der sich zusammen mit dem schwingenden Organ der jeweiligen oszillierenden Vorrichtung so bewegt, daß die Energien von der einen Vorrichtung zur anderen mittels der durch die Magnete erzeugten Magnetfelder gegebenen Verbindung mit nichtlinearer Charakteristik übertragen werden, so daß die mit niedriger Frequenz oszillierende Vorrichtung, deren potentielle Energie die weniger hohe ist, durch die mit hoher Frequenz oszillierende Vorrichtung synchronisiert wird, deren potentielle Energie die höhere ist.

Derartige Resonanzschwinger beruhen darauf, daß die mit hoher Frequenz oszillierende Vorrichtung einen deutlich höheren Gütefaktor besitzt als die andere Vorrichtung, was es ihr ermöglicht, diese letztere Vorrichtung gleichzuschalten.

Es ist ein Resonanzschwinger dieser Art bekannt,

zo der aus zwei oszillierenden Vorrichtungen besteht, wobei jede der beiden oszillierenden Vorrichtungen mindestens einen Magneten aufweist, der sich zusammen mit dem schwingenden Organ der jeweiligen oszillierenden Vorrichtung bewegt (FR-PS 14 82 313).

Durch die Anordnung der Magneten wird nachteilig auf die Schwinger eine Kraft ausgeübt, die diese aus der Gleichgewichtslage bewegt, so daß die Schwinger damit die Genauigkeit der Frequenzhaltung verlieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Resonanzschwinger der in Frage stehenden Art zu schaffen und so auszubilden, daß bei magnetischer Übertragung der Energie die Schwinger unbehindert ihre Gleichgewichtslage einnnehmen können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Magneten der beiden oszillierenden Vorrichtungen sich in Schwingungsbahnen bewegen, die in keinem Augenblick übereinstimmen, und daß die beiden oszillierenden Vorrichtungen gleichermaßen in ihrer Gleichgewichtstellung schwingen, ohne daß die eine durch die andere behindert wird.

Im Rahmen der Anwendungen eines solchen Resonanzschwingers wird eine vorteilhafte Frequenzteilung dadurch erreicht, daß die mit hoher Frequenz oszillierende Vorrichtung antreibend ist und die mit niedriger Frequenz oszillierende Vorrichtung synchronisiert, deren Schwingungen im Hinblick auf die Zeitanzeige berechnet sind.

Für eine Frequenzvervielfachung ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, daß die mit niedriger Frequenz oszillierende Vorrichtung antreibend ist und das Inganghalten der mit hoher Frequenz oszillierenden Vorrichtung sicherstellt, durch die sie ihrerseits durch einen Regeleffekt synchronisiert wird, wobei die Schwingungen der mit niedriger Frequenz oszillierenden Vorrichtung im Hinblick auf die Zeitanzeige berechnet sind.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Schwinger jederzeit die Genauigkeit der Frequenzhaltung gewährleisten.

Die Zeichnung zeigt beispielsweise drei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes, die alle drei für den einen oder anderen der beiden obenerwähnten Zwecke Anwendung finden können.

F i g. 1 und F i g. 2 sind Draufsichten von zwei Ausführungsformen eines Resonanzschwingers für Uhren mit Stimmgabel und Unruh;
F i g. 3 eine perspektivische Ansicht einer dritten

Ausführungsform eines ebenfalls mit Stimmgabel und Unruh ausgerüsteten Resonanzschwingers für Uhren; und

F i g. 4 bis 6 sind graphische Darstellungen der Schwingungen der beiden oszillierenden Vorrichtungen für jeden der drei in Fig I bis 3 dargestellten Resonanzschwinger.

Beim Beispiel von F i g. 1 ist die mit hoher Frequenz oszillierende Vorrichtung eine Stimmgabel 1, deren beide Arme 1 α je eine Welle 2 tragen, an deren Einie ein Permanentmagnet 3 befestigt ist. Die Welle 2 am einen der Arme la befindet sich in der Nähe ihres Endes, während die Welle 2 des anderen Armes sich in der Nähe ihres Fußes befindet. Die mit niedriger Frequenz oszillierende Vorrichtung wird durch eine Unruh 4 dargestellt, die zwei einander diametral entgegengesetzt angeordnete Permanentmagnete 5 trägt. Die Anordnung ist so, daß, wenn die Unruh 4 ihre Gleichgewichtsposition einnimmt (Punkt Null), die vier Magnete 3 und 5 auf einem gleichen Durchmesser der Unruh 4 liegen, der mit der Mittelachse der Stimmgabel 1 zusammenfällt. Somit bewegen sich die an der Stimmgabel angebrachten Magnete 3 tangential zur Unruh; die Polung der Magnete ist so, daß sie einander paarweise abstoßen.

Das Schaubild der Schwingungen der beiden oszillierenden Vorrichtungen zeigt F i g. 4.

Wenn X₁ die Amplitude der Schwingungen der Stimmgabel 1 ist und ω ihre Eigenfrequenz, so besteht bekanntlich die Beziehung X₁ (i) = X_lü sin ω t. Wenn X., die Amplitude der Schwingungen der Unruh 4 ist und Ω ihre Eigenfrequenz, so erhält man X₂ (t) = AT₂₀ sin (Qt- ψ), wobei ψ der Wert der Phasendifferenz zwischen den beiden oszillierenden Vorrichtungen ist.

Aus F i g. 4 kann man ersehen, daß das Frequenzverhältnis ω/Ω den Wert 5 hat. Es könnte im Falle der Ausführungsform nach Fig. 1 die Werte 3, 5, 7 usw. haben, d. h. eine ganze ungerade Zahl.

Beim Beispiel nach F i g. 2 ist die mit hoher Frequenz oszillierende Vorrichtung eine Stimmgabel 6, deren Arme 6 a an ihren Enden je einen Permanentmagneten 7 tragen. Die mit niedriger Frequenz oszillierende Vorrichtung wird durch eine Unruh 8 dargestellt, die zwei einander diametral entgegengesetzt angeordnete Permanentmagnete 9 trägt. Die Anordnung ist so, daß, wenn die Unruh 8 ihre Gleichgewichtsposition (Punkt Null) einnimmt, die vier Magnete 7 und 9 auf einem gleichen Durchmesser der Unruh8 liegen, der senkrecht zur Mittelachse der Stimmgabel 6 liegt. Somit bewegen sich die an der Stimmgabel angebrachten Magnete 7 radial zur Unruh. Die Polung der Magnete ist so, daß sie einander paarweise abstoßen.

Das Schaubild in Fig. 5 entspricht dem nach F i g. 4, bezieht sich jedoch auf die Ausführungsform nach F i g. 2.
Aus diesem Schaubild kann man ersehen, daß das

ίο Frequenzverhältnis ω/Ω den Wert 6 hat. Es könnte im Falle der Ausführungsform nach F i g. 2 die Werte 2, 4, 6 usw. haben, d. h. eine gerade ganze Zahl.

Beim Beispiel nach F i g. 3 ist die mit hoher Frequenz oszillierende Vorrichtung eine Stimmgabel 10, deren einer Arm 10 a an seinem Ende einen Permanentmagneten 11 trägt, während der andere Arm 10 b ein Gegengewicht 12 trägt, das genau so viel wiegt wie der Magnet 11. Die mit niedriger Frequenz oszillierende Vorrichtung wird durch eine einen Permanentmagneten 14 tragende Unruh 13 dargestellt. Die Anordnung ist so, daß, wenn die Unruh 13 ihre Gleichgewichtsposition (Punkt Null) einnimmt, die beiden Magneten 11 und 14 einander gegenüberstehen. Die Beweg"ngsrichtung des Magneten 11 der Stimmgabel 10 ist parallel zu der mit 15 bezeichneten Achse der Unruh 13. Die Polung der beiden Magnete 11 und 14 ist so, daß sie einander abstoßen.

Das Schaubild F i g. 6 entspricht F i g. 4 und 5, bezieht sich jedoch auf die Ausführungsform nach Fig. 3. Man sieht, daß bei dieser Ausführungsform zwei Schwingungsarten der Unruh möglich sind, deren eine durch die ausgezogene Kurve X₂ und die andere durch die gestrichelte Kurve X₂ dargestellt wird, wobei das Frequenzverhältnis ω/Ω für die erste 5 beträgt und für die zweite 6. Im Falle der Ausführungsform nach F i g. 3 kann dieses Verhältnis die Werte 2, 3, 4, 5, usw. haben, d. h. eine gerade oder ungerade ganze Zahl.

Es ist zu bemerken, daß bei allen dargestellten Beispielen die Wechselwirkung zwischen den Magneten eine Abstoßung ist. Wenn diese Wechselwirkung eine Anziehung wäre, würde die Phasendifferenz einfach das Vorzeichen wechseln.

Ebenfalls anzumerken ist noch, daß die drei relativen Positionen der Schwingungsrichtungen, so wie sie beschrieben und dargestellt sind, Sonderfälle darstellen, daß es aber auch möglich ist, dazwischenliegende Relativrichtungen zu benutzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Resonanzschwinger für Uhren, der aus zwei oszillierenden Vorrichtungen mit unterschiedlichen Eigenfrequenzen besteht, wobei jede der beiden oszillierenden Vorrichtungen mindestens einen Magneten aufweist, der sich zusammen mit dem schwingenden Organ der jeweiligen oszillierenden Vorrichtung so bewegt, daß die Energien von der einen Vorrichtung zu anderen mittels der durch die Magnete erzeugten Magnetfelder gegebenen Verbindung mit nichtlinearer Charakteristik übertragen werden, so daß die mit niedriger Frequenz oszillierende Vorrichtung, deren potentielle Energie die weniger hohe ist, durch die mit hoher Frequenz oszillierende Vorrichtung synchronisiert wird, deren potentielle Energie die höhere ist, dadurch gekennzeichnet,daß die Magneten der beiden oszillierenden Vorrichtungen sich in Schwingungsbahnen bewegen, die in keinem Augenblick übereinstimmen, und daß die beiden oszillierenden Vorrichtungen gleichermaßen in ihrer Gleichgewichtstellung schwingen, ohne daß die eine durch die andere behindert wird.

2. Resonanzschwinger nach Anspruch 1 für die Frequenzteilung, dadurch gekennzeichnet, daß die mit hoher Frequenz oszillierende Vorrichtung antreibend ist und die mit niedriger Frequenz oszillierende Vorrichtung synchronisiert, deren Schwingungen im Hinblick auf die Zeitanzeige berechnet sind.

3. Resonanzschwinger nach Anspruch 1 für die Frequenzvervielfachung, dadurch gekennzeichnet, daß die mit niedriger Frequenz oszillierende Vorrichtung antreibend ist und das Inganghalten der mit hoher Frequenz oszillierenden Vorrichtung sicherstellt, durch die sie ihrerseits durch einen Regeleffekt synchronisiert wird, wobei die Schwingungen der mit niedriger Frequenz oszillierenden Vorrichtung im Hinblick auf die Zeitanzeige berechnet sind.

4. Resonanzschwinger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit hoher Frequenz oszillierende Vorrichtung mindestens eine schwingende Klinge aufweist, während die mit niedriger Frequenz oszillierende Vorrichtung aus einer Unruh besteht.

5. Resonanzschwinger nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit hoher Frequenz oszillierende Vorrichtung aus einer Stimmgabel besteht.

6. Resonanzschwinger nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Anordnung bei der sich der an der schwingenden Klinge befestigte Magnet tangential zur Unruh bewegt.

7. Resonanzs^hwinger nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Anordnung bei der sich der an der schwingenden Klinge befestigte Magnet radial zur Unruh bewegt.

8. Resonanzschwinger nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Anordnung bei der sich der an der schwingenden Klinge befestigte Magnet parallel zur Achse der Unruh bewegt.