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Dokumentenidentifikation DE69304445T2 03.04.1997
EP-Veröffentlichungsnummer 0576965
Titel Uhr
Anmelder ETA S.A. Fabriques d'Ebauches, Grenchen/Granges, CH
Erfinder Perrot, Friedrich, CH-2543 Lengnau, CH
Vertreter Sparing . Röhl . Henseler, 40237 Düsseldorf
DE-Aktenzeichen 69304445
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument Fr
EP-Anmeldetag 22.06.1993
EP-Aktenzeichen 931099204
EP-Offenlegungsdatum 05.01.1994
EP date of grant 04.09.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.04.1997
IPC-Hauptklasse G04B 29/02
IPC-Nebenklasse G04C 3/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Zeitmeßgerät mit einem Basisteil aus weichem Material, insbesondere aus Kunststoffmaterial, und mindestens einem Element, das starr an diesem Basisteil befestigt ist, und insbesondere Befestigungsmittel, die das Anbringen eines Mehrfunktionenelements, wie einer Brücke, auf einem Basisteil aus Kunststoffmaterial, das eine Platine bildet, ermöglichen, wie dies in dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgeführt ist.

Auf dem Gebiet der Zeitmeßtechnik müssen die Befestigungsmittel, die das starre Anbringen eines Teiles an einem anderen ermöglichen, so kompakt wie möglich sein, damit die erhaltene Baugruppe eine geringstmögliche Ausladung aufweist. Da die erhaltene Baugruppe zuverlässig sein muß und dem Lösen, hervorgerufen durch starke Erregungen, standhalten muß, wobei das Basisteil, das den Support bildet, aus einem Kunststoffmaterial besteht oder, allgemeiner, aus einem Material, das wesentlich weicher ist als Messing, können die meisten traditionellen Verfahren zum Befestigen nicht in befriedigender Weise eingesetzt werden.

Die Verwendung von Nieten ist besonders gut passend für das Montieren im Rahmen der Großserienproduktion von Zeitmeßgeräten. Hier ist auch auf LA SUISSE HORLOGERE ET REVUE INTERNATIONALE DE L'HORLOGERIE Nr. 3, März 1972, LA CHAUX-DE-FONDS(CH), Seiten 31-32, J.-C. SCHNEIDER, 'L'utilisation des matières synthétiques dans la montre Astrolon', zu verweisen, der keine Nietung verwendet, sondern die Partien aus synthetischem Material durch einen einfachen Stift, der in das Loch eingetrieben wird, befestigt.

Die Befestigung mittels metallischer Nieten ist jedoch häufig unmöglich durch Zuführen, wenn das Basisteil, insbesondere die Platine, die diesen Niet aufnehmen muß, aus Kunststoffmaterial besteht. Der Druck, der auf den Niet ausgeübt werden muß, um seinen Kopf zu formen und um die Nietverbindung herzustellen, reicht nämlich aus, um das Kunststoffmaterial der Platine in unakzeptabler Weise zu deformieren.

Eine andere, häufig für das Befestigen eines Elements auf einem Basisteil aus Kunststoffmaterial verwendete Technik, macht von Pfosten Gebrauch, die einstückig mit dem Basisteil, insbesondere der Platine aus Kunststoffmaterial, ausgebildet sind und die normalerweise über deren Oberfläche hinausragen. Diese Pfosten werden in entsprechende Löcher eingefügt, die in das Element eingebracht sind, das man an dem Basisteil befestigen möchte. Nachdem das Element auf diese Weise in der auf dem Basisteil gewünschten Position plaziert ist, deformiert man plastisch die freien Enden der Pfosten, beispielsweise mittels einer Ultraschalltechnik, um sie zu quetschen und eine Kunststoffvernietung zu bilden. Die Niete, erzeugt durch diese Technik, bestehen demgemäß aus Kunststoffmaterial, und die erhaltenen Baugruppen bieten nicht eine hinreichende Festigkeit für bestimmte Anwendungen.

Schließlich weist die Verwendung von Schrauben neben ihren relativ hohen Herstellungskosten den Nachteil auf, nicht immer das Erhalten von hinreichend kompakten Baugruppen zu ermöglichen. Die Köpfe der Schrauben bilden nämlich herausragende Partien, die über die Baugruppe hinausstehen.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik, die gerade beschrieben wurden, zu beheben, indem Befestigungsmittel geschaffen werden, die geringe Abmessungen aufweisen, in einem Kunststoffmaterial plazierbar sind und die Herstellung von extrem stabilen Baugruppen ermöglichen.

Zu diesem Zweck und entsprechend dem Anspruch 1 hat die Erfindung ein solches Zeitmeßgerät zum Gegenstand, versehen mit Befestigungsmitteln, die mindestens einen Zapfen umfassen, dessen eines Ende in ein Loch eines Kunststoffmaterialteils eingetrieben oder eingefügt ist und dessen anderes Ende gegen das zu befestigende Element gequetscht wird, um eine Vernietung zu bilden. Das in das Teil aus Kunststoffmaterial eingearbeitete Loch ist derart ausgebildet, daß es Zugang zu dem eingetriebenen (oder eingefügten) Ende des Zapfens mittels eines Werkzeugs ermöglicht, um eine Auflage zu schaffen, welche das Vernieten des Zapfens ermöglicht, ohne daß das Teil aus Kunststoffmaterial merkbaren Belastungen unterworfen wird.

Eine besondere Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend in detaillierter Weise mit Hilfe der beigefügten, als Bespiel zu verstehenden Zeichnungen erläutert, in welchen:

- die Figur 1 eine Draufsicht eines multifunktionellen Elements eines Zeitmeßgeräts gemäß der Erfindung ist, befestigt auf der Platine eines Armbanduhrwerks;

- die Figur 2 eine perspektivische Ansicht des multifunktionellen Elements ist, gesehen in Richtung des Pfeiles II der Figur 1, zur Darstellung insbesondere eines Freigabearmes einer Welle; und

- die Figur 3 ein Schnitt nach Linie III - III der Figur 1 ist und die Befestigungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Bezugnehmend auf die beigefügten Figuren, wird nachstehend ein Zeitmeßgerät gemäß der Erfindung, insgesamt mit H bezeichnet, beschrieben, das eine Platine 1 umfaßt, die durch ihre Kontur schematisch strichpunktiert wiedergegeben ist.

Wie man in Figur 1 erkennt, umfaßt das Zeitmeßgerät H ein multifunktionelles Element 2 aus Metall, das auf einem Basisteil 1 befestigt ist, das in diesem Beispiel von einer Platine eines elektronischen Uhrwerks gebildet wird. Die Platine 1, die aus einem Kunststoffmaterial, wie P.P.S. oder Polycarbonat, hergestellt ist, wird vorzugsweise durch Spritzguß hergestellt, während die Brücke 2 durch Stanzen aus einem Blech geringer Dicke hergestellt wird. Wie man in Figur 3 erkennt, umfaßt die Platine 1 zwei Seiten, die mit Oberseite 1a bzw. Unterseite 1b bezeichnet sind, indem auf die Position der Platine 1 Bezug genommen wird, wie sie in dieser Figur wiedergegeben ist, das heißt in der Gebrauchslage mit den Zeigern (nicht dargestellt) nach oben orientiert. Das funktionelle Element 2 ist auf der Platine 1 auf ihrer Oberseite 1a befestigt, vorzugsweise mit Hilfe von Kunststoffpfosten, die nicht dargestellt sind, die einstückig mit der Platine 1 ausgebildet sind und eine Ultraschallvernietung in Höhe von zwei Löchern 4 und 6 ermöglichen, sowie durch einen Zapfen (nicht dargestellt), der in Höhe des Loches 8 eingefügt, das in das Element 2 eingearbeitet ist. Das Element 2 könnte an diesen Stellen mittels anderer, dem Fachmann bekannter Mittel befestigt werden. Das multifunktionelle Element 2 umfaßt ferner ein Loch 10, vorgesehen zur Aufnahme eines ersten Endes 12 (als oberes Ende bezeichnet) eines Befestigungszapfens 34, der detailliert in Figur 3 dargestellt ist, welcher Zapfen 34 dazu bestimmt ist, an dieser Stelle eine besonders starre Befestigung des Elements 2 auf dem Basisteil oder der Platine 1 aus Gründen, die nachstehend verständlich werden, zu ermöglichen.

In diesem Beispiel erfüllt das Element 2 mehrere Funktionen. Unter anderem überdeckt die Partie der Brücke 2, die in Figur 1 mit 14 bezeichnet ist, eine (nicht dargestellte) Spule, die sich in einem (nicht dargestellten) Hohlraum der Platine 1 befindet. Das Element 2 erfüllt außerdem eine Funktion als elektrischer Leiter, da es eine Pratze 16 umfaßt, vorgesehen, um in Kontakt mit dem positiven Pol einer Batterie 18 (Figur 3) mittels seitlicher Anlage zu treten, die sich in einer Ausnehmung 19 (Figur 3) befindet, welche in die Platine 1 eingeformt ist. Das Element 2 umfaßt zwei Pratzen 20 und 22, die mit dem Quarzgehäuse (nicht dargestellt) bzw. der positiven Klemme eines Elektronikmoduls (ebenfalls nicht dargestellt) verbunden sind, welche auf diese Weise mit dem positiven Pol der Batterie 18 verbunden werden. Das Element 2 umfaßt ferner eine Öffnung 24, das der Führung eines Minutenzapfens dient, wobei das Element 2 auf diese Weise auch eine Führungsbrücke für das Räderwerk bildet. Das Loch 24 ist in dem Zentrum einer runden Einsenkung 26 der Brücke 2 ausgebildet. Eine zweite, mit 27 bezeichnete Einsenkung (Figur 1) erfüllt eine Funktion des Anschlags für das Minutenrad. Wie man in Figur 1 und genauer in Figur 2 erkennt, umfaßt das multifunktionelle Element 2 ferner einen Stopper für eine Stellwelle 29 (Figur 1), welcher Stopper das Bezugszeichen 28 trägt und von einer Lamelle gebildet wird, die um 900 gegenüber der Hauptebene des die Brücke bildenden multifunktionellen Elements 2 abgewinkelt ist. Der Stopper 28 ist vorgesehen, um an seinem Ende mit runden Nuten (nicht dargestellt) der Stellwelle 29 zusammenzuwirken, um die stabile Lage der Stellwelle in verschiedenen Positionen zu sichern. Auf der Seite des Stoppers 28 ist ebenfalls an dem Element 2 ein Arm 30 angeordnet, der dazu bestimmt ist, das Freisetzen der Stellwelle 29 zu ermöglichen. Wenn man einen Druck auf den Freisetzarm 30 in Richtung des Pfeiles D ausübt (Figur 2), ergibt sich eine Auslenkung des die Brücke bildenden Elements 2 in dem Bereich desselben, das sich zwischen dem Freisetzarm 30 und dem Loch 8 befindet. Diese Auslenkung ermöglicht das Freisetzen des Stoppers 28 aus den runden Nuten der Stellwelle 29. In dieser Position kann die Stellwelle 29 frei gleiten, um aus dem Teil 1 herauszukommen oder in dasselbe wieder hineingeführt zu werden, welche Operation jedesmal dann erforderlich ist, wenn man das Zeitmeßgerät in ein Gehäuse einfügen oder aus ihm entnehmen möchte.

Die Funktionen des Freisetzens der Stellwelle (Arm 30) und der Führung des Minutenzapfens (Loch 24) werden durch zwei benachbarte Partien sichergestellt, die an ein und demselben Element 2 ausgearbeitet sind, wobei die Deformation des eine Brücke bildenden Elements 2, hervorgerufen durch Betätigung des Freisetzarmes 30, eine mechanische Belastung in der Nähe der öffnung 24 hervorrufen kann, die der Führung des Minutenzapfens dient. Darüber hinaus erzeugen auch die Traktionen an der Stellwelle, beispielsweise bei der Zeiteinstellung, ebenfalls über den Stopper 28 mechanische Belastungen in der Nähe des Loches 24. Diese Beanspruchungen können eine Verlagerung des Minutenzapfens mit sich bringen und demgemäß die Funktion des Zeitmeßgeräts H stören.

Insbesondere jedoch befindet sich auch die Pratze 16 in der Nachbarschaft des Loches 24, und es besteht demgemäß auch ein Risiko der Verlagerung des Loches 24 wegen des Druckes der Batterie 18 auf die Pratze 16.

Um diesem Risiko zu begegnen und sicherzustellen, daß das Führungsloch 24 sich nicht aus seiner Position verlagert, verwendet man besonders feste Befestigungsmittel, um das die Brücke bildende Element 2 starr an der Platine 1 zu befestigen, und zwar in Höhe des Loches 10, das heißt ganz nahe dem Führungsloch 24 für den Minutenzapfen. Diese besonders stabilen Befestigungsmittel sind der Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Wie man in Figur 3 erkennt, umfassen die Befestigungsmittel gemäß der Erfindung einen abgestuften Zapfen 34, der kraftschlüssig verankert oder beispielsweise mittels Ultraschallverschweißung mit einem zweiten Ende 40, das als unteres oder eingetriebenes Ende bezeichnet wird, in ein Durchgangsloch 32 der Platine 1 eingefügt ist. Man erkennt, daß der Ausdruck eingetrieben so gemeint ist, daß er sowohl die kraftschlüssige Montage wie das Einfügen mittels Ultraschall umfaßt. Der abgestufte Zapfen 34 und, genauer gesagt, sein Verankerungsende 40 umfaßt eine oder mehrere Umfangsnuten 36a, in die jeweils ein bzw. mehrere Fortsätze 36b eingreifen, um die Festigkeit der Fügung zu erhöhen. Die Fortsätze 36b werden durch plastische Verformung der Platine 1 gebildet und insbesondere durch Materialfluß bei der Montage des Zapfens 34 in dem Loch 32. Das Ende 12 des Zapfens 34 bildet einen Nietkopf, der gegen das die Brücke bildende Element 2 gepreßt wird, um eine Vernietung zu bilden, nachdem der Zapfen 34 in die Platine 1 eingetrieben worden ist und nachdem das Werkzeug A an seinen Platz gegen das eingetriebene und herausragende Ende 40 des Zapfens 34 gebracht worden ist. Das Durchgangsloch 32 umfaßt außerdem eine Einsenkung oder Kammer 35, die in die Unterseite der Platine 1 eingearbeitet ist und eine verbreiterte ausgenommene Zone bildet, die sich auf ihrem unteren Ende befindet. Diese Konfiguration ermöglicht dem unteren eingetriebenen Ende 40 des Zapfens 34, nach außen bezüglich dieser Einsenkung 35 herauszuragen, ohne jedoch über die Unterseite ib der Platine 1 hinauszuragen, und ermöglicht auf diese Weise den Zugang mit einem Werkzeug A, das in Figur 3 schematisch dargestellt ist, direkt am Ende 40 des Zapfens 34, was einen starren Anschlag bildet, auf dem sich der Zapfen 34 mit diesem eingetriebenen Ende 40 stirnseitig abstützen kann, während die Vernietung ausgeführt wird. Man erkennt aus dem Vorstehenden, daß die Konfiguration des Zapfens 34 und jene des Durchgangsloches 32 es ermöglichen, den Axialdruck auszuüben, der erforderlich ist, um an dem Zapfen 34 sein oberes Ende 12 niederzupressen und die entsprechende Nietung zu bilden, welche Belastung direkt auf die beiden Enden des Zapfens 34 übertragen wird, ohne Belastungen auf die Platine 1 auszuüben. Im übrigen umfaßt der Zapfen 34 vorzugsweise mindestens eine Schulter 41, gebildet durch den oberen Rand einer Partie 42 des Zapfens und konstituiert durch eine an den Nietkopf 12 angrenzende Aufweitung mit einem Durchmesser, der größer ist als jener des Loches 10 der Brücke 2, wobei die Schulter 41 einen Axialanschlag bildet, auf welchem das die Brücke bildende Element 2 hier direkt aufliegt. Mit dieser Anordnung ist das die Bricke bildende Element 2 zwischen dem Nietkopf und der Schulter 41 eingespannt. Nachdem einmal der Zapfen 34 in das Durchgangsloch 32 eingetrieben worden ist und das obere Ende 12 des Zapfens auf die Brücke 2 heruntergepreßt ist, ist das die Brücke bildende Element 2 extrem sicher an der Platine 1 befestigt. Der Zapfen 34 ist nämlich direkt auf das die Brücke bildende Element 2 aufgenietet, während der Zapfen 34 selbst in der Platine auf einer großen Partie seiner Länge verankert ist.

Der Zapfen 34 kann außerdem eine zweite Schulter 43 aufweisen, gebildet durch den unteren Rand der verbreiterten oder aufgeweiteten Partie 42, welche auf diese Weise ein Distanzstück bildet, das den Zwischenraum zwischen der Oberfläche des Basiselements oder der Platine 1 und der Brücke 2 an dem Ort des Befestigungszapfens 34 bestimmt. Das Vorhandensein der Schulter 43 ermöglicht es ferner, wie es in der dargestellten Ausführungsform gezeigt ist, den Zapfen 34 außerdem für die Befestigung eines zweiten Teiles 44 auf der Platine 1 auszunutzen. In diesem Falle wird das Teil 44, das beispielsweise von einem das Räderwerk stützenden Gestell gebildet wird, das nicht dargestellt ist, zwischen der Schulter 43 und der Platine 1 eingeklemmt gehalten.

Die nachfolgenden Bemerkungen haben zum Ziel, die Realisierung der Montage zu erleichtern, die gerade beschrieben wurde. Zunächst werden das Durchgangsloch 32 und die Einsenkung 35 des Basisteils aus Kunststoff 1 vorzugsweise beim Spritzgießen dieses Basisteils 1 hergestellt. Andererseits ist es im Augenblick des Fügens der Elemente bevorzugt, das Ende 40 des Befestigungszapfens 34 in die Platine einzupressen, bevor die Brücke 2 auf dieser plaziert wird. Schließlich führt man vorzugsweise das Vernieten als letztes aus, nachdem das multifunktionelle Teil 2 plaziert worden ist, auf der Oberfläche la der Platine aufruhend wie auch auf der Schulter 41 des Distanzstücks 42. Um diesen letzteren Arbeitsgang zu ermöglichen, wird zunächst ein Werkzeug A an seinen Platz gegen das auskragende Ende 40 des Zapfens 34 gebracht, um diesem eine starre Abstützung zu geben, und danach wird das obere Ende 12 des Zapfens 34 niedergequetscht, um den Nietkopf zu bilden.


Anspruch[de]

1. Zeitmeßgerät, umfassend ein Basisteil (1) aus Kunststoffmaterial, mindestens ein an dem Basisteil befestigtes Element (2) und Befestigungsmittel des Elementes (2) auf dem Basisteil (1), welche Befestigungsmittel mindestens einen Zapfen (34) mit einem ersten Ende (12) und einem zweiten Ende (40) umfassen, sowie zwei Durchgangslöcher (10, 32), die im wesentlichen koaxial in das Element (2) bzw. in das Basisteil (1) eingearbeitet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (34) in das das Basisteil (1) durchsetzende Loch (32) mit seinem zweiten Ende (40) eingetrieben ist, daß das erste Ende (12) in dem Loch (10) des Elementes (2) aufgenommen ist und gegen dieses Element (2) verpreßt ist, um eine Vernietung zu bilden, und daß das Basisteil (1) derart ausgebildet ist, daß es Zugang zu dem zweiten Ende (40) des Zapfens (34) mit einem Werkzeug (A) ermöglicht, um die erwähnte Vernietung zu ermöglichen.

2. Zeitmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (34) mindestens eine Schulter (41) umfaßt, die einen deutlich größeren Durchmesser aufweist als der Durchmesser des Durchgangsloches (10), das in das Element (2) eingearbeitet ist und auf dem in Axialrichtung das Element (2) ruht.

3. Zeitmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (34) mindestens eine Ringnut (36a)umfaßt, vorgesehen für das Zusammenwirken mit der Innenoberfläche des Durchgangsloches (32) des Basisteils (1).

4. Zeitmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchgangsloch (32) an einem seinem Ende eine Aufweitung (35) aufweist, um das Freisetzen des zweiten Endes (40) des Zapfens (34) und seine Zugänglichkeit für ein Werkzeug zu ermöglichen.

5. Zeitmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens ein zweites Element (44) umfaßt, versehen mit einem den Zapfen (34) aufnehmenden Loch, und daß der Zapfen eine Verdickung (42) umfaßt, die einen größeren Durchmesser aufweist als das in das zweite Element (44) eingearbeitete Loch, und dessen unterer Rand eine Schulter (43) bildet, um das zweite Element (44) zwischen dieser zweiten Schulter (43) des Zapfens (34) und dem Basisteil (1) einzuklemmen.







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