用于驱动跳变元件的机构 |
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| 申请号 | CN201510917441.2 | 申请日 | 2015-12-10 | 公开(公告)号 | CN105700324A | 公开(公告)日 | 2016-06-22 |
| 申请人 | 布朗潘有限公司; | 发明人 | B·蒙菲雷尔; R·鲁斯特尔霍兹; E·卡普特; M·罗沙; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于驱动跳变元件的机构，包括： 驱动轮 (1)，时间单位的指示器，与所述指示器成一体且与所述驱动轮(1)同轴的跳变元件(6)，所述跳变元件(6)通过 弹簧 (8)联接至所述驱动轮(1)，以及布置为使得擒纵杆(20)在振荡运动中摆动以在每一时间单位释放跳变元件(6)一次的 凸轮 (12)。根据本发明，凸轮(12)和跳变元件(6)具有不同的枢 转轴 ，所述驱动机构还包括运动学地连接所述驱动轮(1)与凸轮(12)的中间轮系，并且所述擒纵杆(20)具有四个不同的臂(20a,20b,20c,20d)，四个臂中的两个臂(20a,20b)形成布置为与凸轮(12)配合的触头，另外两个臂(20c,20d)形成布置为交替地在每一时间单位相继阻碍和释放跳变元件(6)一次的擒纵臂。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于驱动钟表内的跳变元件的驱动机构，包括：驱动轮(1)，时间单位的指示器，与所述指示器成一体且与所述驱动轮(1)同轴的跳变元件(6)，所述跳变元件(6)通过弹簧(8)联接至所述驱动轮(1)，以及布置为控制擒纵杆(20)的凸轮(12)，所述凸轮(12)的轮廓布置为使得所述擒纵杆(20)在振荡运动中摆动以在每一时间单位释放所述跳变元件(6)一次，其特征在于， |
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| 说明书全文 | 用于驱动跳变元件的机构技术领域[0001] 本发明涉及机械钟表学领域。其更具体地涉及一种在钟表中驱动跳变元件的机构，该机构包括布置为以恒定速度转动的驱动轮，时间单位的指示器，与所述指示器成一体且与所述驱动轮同轴的跳变元件，所述跳变元件通过弹簧联接至驱动轮，以及布置为控制擒纵杆的凸轮，所述凸轮具有布置为引起所述擒纵杆在振荡运动中摆动以在每一时间单位释放一次跳变元件的轮廓。本发明还涉及包括这种用于驱动跳变元件的机构的钟表。 背景技术[0002] 当驱动轮每分钟完成一圈回转时，时间的单位可以是秒。则驱动机构能形成跳秒机构(deadbeat seconds mechanism)，其布置为每秒释放一次跳变元件。跳秒机构包括跳秒指示器，一般为每秒“跳变”一次的位于表盘中心的大指针。这些机构对于制造来说极度复杂。但是它们有时缺乏精度，因为在一些情况中，所述“跳变”在一秒的5/6处进行。它们也消耗很高的能量。 [0004] 属于上文描述的类型的其它机构由机芯的能源供能。这些机构对于本领域的技术人员而言是已知的并且在例如瑞士专利CH 311865中进行了描述。在这种机构中，跳秒凸轮具有包括很小角度步进的大量的齿(30)，其使得跳变对于在跳秒凸轮中的缺陷十分敏感。另外，跳秒擒纵杆的同一擒纵叉瓦用于与所述跳秒凸轮和第四轮两者配合。在来自联接弹簧的作用力和摩擦的作用下，跳秒擒纵杆阻碍跳变元件。该摩擦吸收相对大量的能量，因此跳秒机构所消耗的能量很高。 发明内容[0005] 本发明的一个目的是克服已有机构的各种缺陷。 [0006] 更为具体地，本发明的一个目的是提供一种用于驱动跳变元件的机构，特别是跳秒机构，其可靠地提供在每一时间单位且尤其在每一秒的精确跳变。 [0007] 本发明的另一个目的是提供一种用于驱动跳变元件的机构，尤其是能够在其整个寿命期间提供均匀的步进的跳秒机构。 [0008] 本发明的再一个目的是提供一种用于驱动跳变元件的机构，特别是与机芯使用相同能量源的具有减少的能量消耗的跳秒机构。 [0009] 为此，本发明涉及一种用于驱动跳变元件的机构，其包括：布置为以恒定速度转动的驱动轮，时间单位的指示器，与所述指示器成一体且与所述驱动轮同轴的跳变元件，所述跳变元件通过弹簧联接至所述驱动轮，以及布置为控制擒纵杆的凸轮，所述凸轮的轮廓布置为使得所述擒纵杆在振荡运动中摆动以在每一时间单位释放跳变元件一次。 [0010] 根据本发明，所述凸轮和跳变元件具有单独的枢转轴，所述驱动机构还包括运动学地连接所述驱动轮与凸轮的中间轮系，所述擒纵杆具有四个单独的臂，四个臂中的两个臂形成布置为与所述凸轮配合的触头(feeler)，另外两个臂形成布置为交替地在每一时间单位相继阻碍和释放跳变元件一次的擒纵臂。 [0012] 优选地，所述中间轮系可设置尺寸为使得所述凸轮包括少于30个的齿，每一齿具有前坡面，并且所述凸轮每一分钟完成一圈以上的回转。 [0013] 有利地，根据一个变型实施例，所述时间单位为秒，驱动轮布置为六十秒完成一圈回转，所述指示器为跳秒指示器，所述凸轮可包括十个齿并且布置为每分钟完成三圈回转，每一齿具有分为六个步进(steps)的前坡面。 [0014] 优选地，凸轮的每一齿的前坡面在所述齿的后三个步进上具有比在所述齿的前三个步进上的前坡面坡度更大的坡度。 [0015] 有利地，所述擒纵杆的四个臂可基本布置为形成X形，定位为与凸轮配合的所述触头臂相对于擒纵杆的枢转点与定位为释放跳变元件的擒纵臂相对布置。 [0016] 有利地，所述驱动机构还包括用于固定驱动轮和跳变元件的相对位置的机构。 [0017] 优选地，用于固定驱动轮和跳变元件的相对位置的机构可包括设置在驱动轮上的第一抵靠结构和设置在跳变元件上的第一止动构件，所述第一抵靠结构布置为当驱动轮和跳变元件在相反的方向转动时抵靠在所述第一止动构件上并且限制所述跳变元件的行程。 [0018] 优选地，固定驱动轮和跳变元件的相对位置的机构可包括布置在驱动轮上的第二抵靠结构和设置在跳变元件上的第二止动构件，所述第二抵靠结构布置为当所述跳变元件止动时抵靠在第二止动构件上并且限制所述驱动轮的行程。 [0019] 有利地，所述第一抵靠结构和第二抵靠结构可包括销。在另一变型中，第一抵靠结构和第二抵靠结构可包括偏心元件。 [0020] 有利地，跳变元件为具有由至少一个臂间隔开的至少两个凹陷区的轮，且第一抵靠结构和第二抵靠结构布置在所述轮的两侧，所述臂形成第一抵靠结构和第二抵靠结构能够分别抵靠其上的第一止动构件和第二止动构件中的至少一个。 [0021] 根据本发明的用于驱动跳变元件的机构使得可以在每一时间单位获得精确的跳变，同时允许减少能量消耗。另外，在机构的整个寿命期间该跳变将是规则的。 [0022] 本发明还涉及一种包括设置有由能量源供能的走针传动轮系的钟表机芯和如上限定的跳变元件驱动机构的钟表。 [0023] 有利地，跳秒机构的驱动轮可由机芯的能量源供能。 [0025] 在阅读下面对本发明的具体实施例的描述后，本发明的其它特征和优点将会显现得更加清楚，所述实施例仅通过示例性且非限制的例子和附图给出，图中： [0026] –图1至4示出了根据本发明的跳秒机构的俯视图，跳秒擒纵杆根据跳秒凸轮的齿的步进而处于不同的位置； [0027] –图5示出了跳秒凸轮的齿的轮廓图。 [0028] –图6是用于固定驱动轮和跳变元件的相对位置的机构的一个变型实施例的透视图。 [0029] –图7是游丝与跳变元件的附接的透视图。 具体实施方式[0030] 下面的描述涉及其中时间的单位是秒的本发明的一个实施例。驱动机构因而构成“跳秒机构”，并且在下文中将这样指称。 [0031] 参照图1，根据本发明的跳秒机构被结合在机械钟表中，机械钟表包括设有由能量源例如发条盒供能的走针传动轮系(即，运转轮系)的钟表机芯。走针传动轮系通常包括具有60个齿且布置为60秒完成一圈回转的第四轮1。除了擒纵杆和摆轮以外，所述机芯还以常规方式包括擒纵小齿轮2和擒纵轮3。这些元件对于本领域内的普通技术人员而言是已知的且不需要详细描述。但是，需要注意的是，如下面所理解的，摆轮的频率有利地选择为3Hz。 [0032] 跳秒机构包括这里更具体地由走针传动轮系的第四轮1构成的驱动轮。 [0033] 跳秒机构还包括与跳秒指示器例如指针(未示出)成一体的跳变元件6，例如一个轮。跳变元件6在第四轮1的心轴上安装为用于自由旋转，以使得跳变元件6与第四轮1同轴但是不与其成一体。跳变元件6通过一方面压在第四轮1上且另一方面固定至跳变元件6的螺旋弹簧8弹性地连接至第四轮1。根据第一变型，螺旋弹簧8包括在用于固定至跳变元件6的端部上的紧固槽9，设置在跳变元件上的保持柱11插入至所述紧固槽中。根据图7中示出的第二变型，螺旋弹簧8包括在其用于固定至跳变元件6的端部处的具有两个容纳部或槽的双紧固槽32。跳变元件6设置有两个保持柱34，每一保持柱34用于被插入至所述双紧固槽32的一个容纳部中。保持柱34布置为限制轴向游隙。更为具体地，每一保持柱34包括每个槽围绕其定位的沟槽。因此，所述双紧固槽使得可以在机构的运行期间保证螺旋弹簧8保持平坦。跳变元件6为包括30个齿的轮且60秒完成一圈回转。 [0034] 跳秒机构还包括由凸轮驱动轮10和与所述凸轮驱动轮10成一体的跳秒凸轮12构成的跳秒凸轮轮组。凸轮驱动轮10布置为与擒纵小齿轮2配合。更为具体地，凸轮驱动轮10直接与擒纵小齿轮2啮合。 [0036] 另外，第四轮1和凸轮驱动轮10通过中间轮系运动学地连接，且中间轮系更具体地为包括与第四轮1啮合的中间小齿轮14和与所述中间小齿轮14成一体且与凸轮驱动轮10啮合的中间轮16的中间轮组。因此，机芯的主运动链系是从第四轮1相继通过中间轮系和凸轮驱动轮10到擒纵小齿轮2，并且在驱动小齿轮和第四轮之间没有直接的啮合。根据一个优选实施例，中间轮组的齿的尺寸和数目布置为使得凸轮驱动轮10和跳秒凸轮12每二十秒完成一圈回转，即每分钟三次回转，其中，凸轮驱动轮10包括66个齿且跳秒凸轮12包括10个齿18。清楚的是，凸轮驱动轮和跳秒凸轮的速度和齿数可以修改，而不背离本发明的范围。例如，可以使用包括八个齿的跳秒凸轮来选择16秒的时段。 [0037] 跳秒机构还包括跳秒擒纵杆20，其安装为在机芯的框架上的枢转点A处枢转且由跳秒凸轮12控制来释放跳变元件6和使得跳变元件6一秒跳变一次。跳变元件6因而形成跳秒擒纵轮。 [0038] 根据本发明，跳秒擒纵杆20包括四个不同的臂20a,20b,20c和20d。每个所述臂的端部作为擒纵叉瓦。在下面的描述中，使用术语“擒纵叉瓦”来指代臂20a,20b,20c,20d的端部，所述擒纵叉瓦因而与相应的臂形成一体件。有利地，跳秒擒纵杆20通过LIGA法制作为一体件。上臂20a和下臂20b形成布置为与跳秒凸轮12配合的上触头和下触头。上臂20c和下臂20d形成布置为每秒交替地相继阻碍和释放跳变元件6一次的上擒纵臂和下擒纵臂。所述四个臂20a,20b,20c,20d相对于枢转点A定位以大致地形成X形，每一臂的端部弯曲以能够与跳秒凸轮12或跳变元件6配合。臂20a,20b,20c和20d相对于枢转点A相对地工作。例如，如在图1中示出的，上触头臂20a定位为由跳秒凸轮12的齿18的轮廓控制，而相对于枢转点A的相对的擒纵臂，即下擒纵臂20d，定位为释放跳变元件6。 [0039] 跳秒凸轮12的每一齿18具有由前坡面18a和后侧面18b限定的轮廓，前坡面18a为触头臂20a,20b的端部或擒纵叉瓦在其上碰触的齿的功能部分。有利地，摆轮的频率选择为3Hz(即每秒振动6次)，以使得每一前坡面18a可被分成6个步进，每一步进对应于跳秒凸轮3°的转动角。清楚的是，可以选择其它的频率。因此，沿着齿18的前坡面18a运动对应于跳秒凸轮18°的转动角度。为了获得精确的跳变，每一齿18的前坡面18a具有这样的坡度，即，相对于对应包含在0°和9°之间的跳秒凸轮的转动角度的前三个步进，在对应包含在9°和18°之间的跳秒凸轮的转动角度的后三个步进上，即在靠近跳变的时刻，该坡度更大。如在图5中更精确地示出的，假定齿在0°角度的起始位置，高度等于0，且整个齿高h对应于跳秒凸轮的18°的转动角，则对应于第三个步进——即跳秒凸轮的9°的转动角——的齿的高度a包含在高度h的10％到15％之间，对应于第五个步进——即跳秒凸轮的15°的转动角——的齿的高度b包含在高度h的55％和60％之间。 [0040] 后侧面18b的轮廓阻止跳秒擒纵杆的过早跳变。该轮廓是前坡面18a的轮廓的产物，使得当其中一个触头臂的擒纵叉瓦与跳秒凸轮12的齿18的前坡面18a接触时，在跳秒凸轮12和另一触头臂的“被动”擒纵叉瓦(也就是说，不与齿的前坡面接触的触头臂的擒纵叉瓦)之间保持恒定游隙。 [0041] 另外，设置有用于固定第四轮1和跳变元件6的相对位置的机构，以保证第四轮1和跳变元件6的永久标定(定位，indexing)，包括当跳变元件驱动机构在机芯停止时停止。参照图4，所述用于固定第四轮1和跳变元件6的相对位置的机构包括压入在第四轮1中的第一销30和第二销36。所述销30和36仅在图4中示出以简化视图。另外，跳变元件6为具有四个凹陷区的齿轮，所述凹陷区的边缘形成四个分隔臂6a,6b,6c,6d。销30和36在第四轮1上定位于其中一个分隔臂6a的两侧。更为具体的，第一销30定位成使得：当第四轮1和跳变元件6在相同的方向转动时，尤其是在所述机构的正常运行期间，第一销30位于跳变元件6的分隔臂6a的前方。当第四轮1在与跳变元件6相反的方向转动时，尤其是在设定机芯的时间时，与第四轮1成一体的第一销30抵靠在跳变元件6的分隔臂6a上，且分隔臂6a因而形成第一销30的止动构件。第一销30继续与第四轮1一起运动，驱动分隔臂6a，且因而随之驱动跳变元件6，使得第四轮1和跳变元件6一起向后移动并且尤其是在时间设定期间保持被标定。 [0042] 第二销36定位成使得：当第四轮1和跳变元件6在相同方向转动时，尤其是在所述机构的正常运行期间，第二销36位于跳变元件6的分隔臂6a的后方。设置至少一个步进且优选地等于一个步进的距离。当跳变元件6停止时，例如当安装指针时，与第四轮1成一体的第二销36将会在沿正常方向移动时抵靠在跳变元件6的分隔臂6a上，分隔臂6a因而形成第二销36的止动构件。第二销36抵靠在停止的跳变元件6上，使得第四轮1停止，且因而使得机构的其它部分停止。因而，特别是在指针组装期间，第四轮1和跳变元件6都停止并且保持被标定。 [0043] 因此，第四轮1和跳变元件6的相对位置被固定，因而在螺旋弹簧8上没有张力损失。 [0044] 参照图6，示出了固定机构的另一变型。根据该变型，第一抵靠机构和第二抵靠结构包括分别取代第一销30和第二销36的具有相同功能的偏心元件38,40。与销30,36相比，偏心元件38和40的优点是，其能够由手表制造者移动和定位以调整所述两个偏心元件38,40与跳变元件6的分隔臂6a之间的游隙。这意味着较小地依赖制造公差。 [0045] 根据没有示出的另一变型实施例，第一抵靠结构定位成使得：当第四轮1和跳变元件6在相同方向转动时，第一抵靠结构位于跳变元件6的其中一个分隔臂的前方，且第二抵靠结构定位成使得：当第四轮1和跳变元件6在相同方向转动时，第二抵靠结构位于跳变元件6的另一分隔臂的后方。因此，跳变元件6的其中一个分隔臂形成第一抵靠结构能抵靠在其上的第一止动构件，且跳变元件6的另一分隔臂形成第二抵靠结构能抵靠在其上的第二止动构件。 [0046] 在未示出的另一变型实施例中，第一止动构件和第二止动构件不是由跳变元件的分隔臂构成，而是压入在跳变元件6上且布置为能够与设置在驱动轮上的它们各自的抵靠结构进入接触的部件，所述抵靠结构尤其是销或偏心元件。 [0047] 跳秒机构的操作如下：参照图1至5，第四轮1驱动中间小齿轮14且因而驱动中间轮16，所述中间轮16进而驱动凸轮驱动轮10且因而驱动跳秒凸轮12。随着跳秒凸轮12的转动，它允许齿18的前坡面18a作用在跳秒擒纵杆20的上触头臂20a的擒纵叉瓦上，使得所述擒纵杆围绕其枢转点A摆动，且在相反的一侧，从相对的跳变元件6的齿圈上释放跳秒擒纵杆20的下擒纵臂20d的擒纵叉瓦。 [0048] 更为具体地，在图1示出的步进0和相关齿的前坡面18a的第五步进(参照图5，即在跳秒凸轮12的15°的转动角处)之间，不论对游隙进行任何修正，下擒纵臂20d的擒纵叉瓦都不会离开跳变元件6的齿圈。跳秒凸轮12的每一齿18的非对称轮廓使得随着上触头臂20a的擒纵叉瓦而逐渐提升擒纵杆，同时下触头臂20b的擒纵叉瓦下降而不接触跳秒凸轮12。 [0049] 如在图2中示出的，当上触头臂20a的擒纵叉瓦到达前坡面18a的第五步进时，跳变元件6还没有跳变，并且被下擒纵臂20d的擒纵叉瓦阻碍。如果跳秒擒纵杆20的游隙例如在震动后被修正，一旦上触头臂20a的擒纵叉瓦到达前坡面18a的第五步进时，如图3所示，下触头臂20b的擒纵叉瓦被置于与跳秒凸轮12的相关齿18的后侧面18b接触的位置。即使在此构型中，跳变元件6还没有跳变，但即将跳变。当上触头臂20a的擒纵叉瓦在第五步进和第六步进之间移动时，跳变元件6跳变。如图4所示，当上触头臂20a的擒纵叉瓦到达前坡面18a的第六步进时，跳变元件6已跳变。跳秒擒纵杆已摆动，因此下擒纵臂20d的擒纵叉瓦已从跳变元件6中出来并且释放跳变元件6。由固定在第四轮1上的螺旋弹簧8复位的跳变元件6转过6°，即跳秒指示器的一秒的前进或跳变。跳变元件然后再次被阻碍，这次由上擒纵臂20c的擒纵叉瓦阻碍，跳变元件由螺旋弹簧8保持压紧在该擒纵叉瓦上，如在图4中示出的。将与跳秒凸轮12的齿的前坡面18a进入接触的、相对于枢转点A相对的下触头臂20b的擒纵叉瓦使得跳秒擒纵杆20在另一方向摆动且再次释放跳变元件。因此，跳秒擒纵杆的运动是能一个齿接一个齿地释放跳变元件6的交替运动，其以相继和交替的方式，一次利用上擒纵臂20c的擒纵叉瓦，然后利用下擒纵臂20d的擒纵叉瓦。因此，跳秒指示器以一秒的增量前进。 [0050] 本发明的跳秒机构能够以较低的能量消耗获得精确的每秒跳变。事实上，本发明的机构由与走针传动轮系相同的能量源供能。不需要第二能量源。另外，跳变元件和跳秒凸轮在分开的心轴上的布置使得可以提供一方面对于擒纵臂的擒纵叉瓦和另一方面对于触头臂的擒纵叉瓦的优化的形状，该优化的形状与跳秒凸轮的齿的优化的形状结合。由在第四轮和跳变元件之间的螺旋弹簧所消耗的能量几乎为零。特别地，跳秒凸轮的齿的前坡面在齿的后三个步进上的坡度越大，则跳变就会越明显且因而跳变会更精确。齿的后三个步进上的较小坡度意味着跳秒擒纵杆的角节距(angular pitch)在该时段相对较小。扭矩消耗因而较低。在后三个步进上的坡度较大，但是仍然必须保持适度以避免在跳秒凸轮轮组上的过量的扭矩消耗。因此，跳秒擒纵杆在后三个步进上的角节矩较大，其使得可以在更大的测量范围进行跳变，且跳变的精度相应地增加。另外，使用仅具有十个齿的跳秒凸轮可以提供更大的角节距，且因而提供对于在跳秒凸轮中的缺陷较为不敏感的跳变。 [0051] 直接连接到跳秒指示器的跳秒机构的所有部件都设置有凹陷部以使得它们尽可能的轻且因而减少惯性和扭矩消耗。另外，这些凹陷部允许部件被平衡，以实现接近零的失衡。 [0052] 另外，形成跳变元件的齿圈的一侧的半径被选择为与它所接触的跳秒擒纵杆的半径同心并且相等。因此，当跳秒擒纵杆摆动时，跳变元件不移动，其保证了跳秒指示器的稳定性。 [0053] 最后，与现有技术的同轴机构不同，跳变元件和跳秒凸轮在分开的心轴上的布置避免了在相同的心轴上增加大量的部件，且因而限制了公差的累积和轮组的不对中。在简化部件的装配的同时，在跳变元件的心轴上的精度因而较高。 [0054] 清楚的是，上述跳秒机构可以适应于秒以外的时间单位。因此，根据本发明的用于驱动跳变元件的机构可以适用于任何时间单位的显示：秒、分、数十秒、数十分等。为此，本领域普通技术人员知道如何合适地调整在凸轮和跳变元件上的齿的数目，以及在走针传动轮系中的齿轮传动比。 |
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