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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Eine besondere Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend
in detaillierter Weise mit Hilfe der beigefügten, als Bespiel zu
verstehenden Zeichnungen erläutert, in welchen:
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- die Figur 1 eine Draufsicht eines multifunktionellen
Elements eines Zeitmeßgeräts gemäß der Erfindung ist, befestigt auf der
Platine eines Armbanduhrwerks;
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- 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
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- die Figur 3 ein Schnitt nach Linie III - III der Figur 1 ist
und die Befestigungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.