CN101238419B - 高性能叉瓦式擒纵机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钟表的擒纵机构(1)，包括铰接在轴杆(3)上且与铰接在心轴(5)上的擒纵机构活动装置(4)协作的擒纵叉销(2)，所述活动装置包括多个围绕所述活动装置规则地间隔开的齿(8；15，16)，所述擒纵叉销包括，这些擒纵叉设置成用于交替接收来自活动装置所承载的其中一个齿的冲击并因此用作所述齿的停靠平面。擒纵机构活动装置(4)包括具有相同数量的齿(15，16)的一体的且共轴的第一轮(13)和第二轮(14)；进入擒纵叉(6)和退出擒纵叉(7)分别与第一轮(13)和第二轮(14)协作，并且第一轮的(13)的周向半径(R1)比第二轮(14)的周向半径(R2)大。

Description

高性能叉瓦式擒纵机构
技术领域
本发明涉及用于钟表的高输出擒纵机构，该擒纵机构包括铰接在轴杆(staff)上并与铰接在心轴上的擒纵轮副协作的擒纵叉，该轮副包括多个围绕所述轮副以规则方式间隔开的齿，该擒纵叉包括进入擒纵叉瓦和退出擒纵叉瓦，所述进入擒纵叉瓦和退出擒纵叉瓦设置成交替地接收来自该轮副承载的其中一个齿的冲击并且因此被用作所述齿的锁面。
背景技术
符合上述段落中的定义的擒纵机构已知被命名为瑞士叉瓦式(杠杆式)擒纵机构，其中，每一个擒纵叉瓦交替地接收冲击以便形成所述擒纵机构所配备的摆轮机构。当该摆轮机构自由获得所谓的附加弧时，该擒纵轮副和擒纵叉被保持静止。瑞士叉瓦式擒纵机构是手表工业中最常用的擒纵机构。在大多数情况下，擒纵机构的擒纵叉配备有与连接擒纵轮副的轴线和擒纵叉铰接于其上的轴杆的线大致等距离设置的擒纵叉瓦，该轮副包括单个擒纵轮。
在专利文献CH-570644中描述了符合本说明书第一段落中的定义的瑞士叉瓦式擒纵机构。该文献提出了一种具有高输出的擒纵机构。该文献指出，手表中的擒纵机构用于将驱动弹簧的能量传递给摆轮机构，该摆轮机构用作手表运行的调节器。然而，手表运行的精确性、特别是手表运行对于干扰的灵敏度与可在游丝-摆轮系统中积聚的能量密切相关。该能量取决于多个因素，尤其是齿轮系的输出和擒纵机构的输出。擒纵机构的总输出可以被分成擒纵轮-擒纵叉的输出和擒纵叉-摆轮机构的输出。
在现代手表中，齿轮系的输出和擒纵叉-摆轮机构的输出不同程度地被优化。然而，对于擒纵轮-擒纵叉的输出则并非如此，致力于改善擒纵轮-擒纵叉的输出与提高手表的运行品质相对应。
根据所引用的文献，可以通过在擒纵轮的齿向擒纵叉的擒纵叉瓦施加冲击时增加提供给摆轮机构的能量，来改进擒纵轮-擒纵叉的输出。该文献表明，如果在擒纵叉瓦与擒纵轮的齿的接触点处，擒纵叉瓦的轨迹与所述齿的轨迹形成尽可能小的角度，则这种能量的增加是完全可以实现的。这可以通过将进入擒纵叉瓦移开并且将退出擒纵叉瓦移近，以使得所述擒纵叉瓦的位移方向和擒纵轮的齿的位移方向最大程度地靠近来实现。
图1通过示例示出根据现有技术的原理绘出的擒纵机构，其中理论瞬时输出与传统擒纵机构相比有明显改善。尤其可以注意到，形状为单个擒纵轮的驱动轮副4和形状为擒纵叉的接收轮副9均围绕相应的心轴5和轴杆3转动。擒纵轮4带有将驱动能量传递给擒纵叉2的进入擒纵叉瓦6和退出擒纵叉瓦7的齿8，该擒纵叉2经由叉9将该能量传递给摆轮机构，相应地为摆轮机构的大圆盘(roller)11的冲击圆盘钉10。根据该在先发明，进入擒纵叉瓦6和退出擒纵叉瓦7环抱至少等于擒纵轮4带有的总齿数的五分之一数量的齿8。另外，进入擒纵叉瓦6从连接轮4的心轴5的线12开始比退出擒纵叉瓦7从所述线开始至少多环抱一个齿8。
发明内容
本发明的申请人认识到，由现有技术的发明带来的高输出还可以增加，即使擒纵叉的擒纵叉瓦布置成与连接擒纵轮副的心轴和擒纵叉铰接于其上的轴杆的线基本等距离。为了获得这种结果，本发明除了符合本书明书第一段以外，其特征在于，擒纵轮副包括具有相同数量的齿的一体的并且共轴的第一轮和第二轮，进入擒纵叉瓦和退出擒纵叉瓦分别与第一轮和第二轮协作，并且第一轮的周向半径比第二轮的周向半径大。
附图说明
下面将结合通过示例给出的优选实施例对本发明进行详细的说明，该优选实施例由附图示出，在附图中：
图1示出现有技术；
图2是根据本发明的优选实施例的擒纵机构的类型化的示意性俯视图；
图3是示出对于擒纵轮的两个不同半径，由擒纵轮的齿的瞬时位移方向和擒纵叉的进入擒纵叉瓦的瞬时位移方向形成的角度的图；以及
图4是示出对于擒纵轮的两个不同半径，由擒纵轮的齿的瞬时位移方向和擒纵叉的退出擒纵叉瓦的瞬时位移方向形成的角度的图。
具体实施方式
图2示出根据本发明的擒纵机构的优选实施例。该擒纵机构1是类型化的示意性俯视图。它包括铰接在轴杆3上的擒纵叉2。该擒纵叉与铰接在心轴5上的擒纵轮副4协作。根据本发明的特征，擒纵轮副4包括一体的并且共轴的第一轮13和第二轮14，每一个轮均包括数量相同的分别用15和16指示的齿。擒纵叉2带有与第一轮13的齿15协作的进入擒纵叉瓦6和与第二轮14的齿16协作的退出擒纵叉瓦7。根据本发明的另一个特征，第一轮13的周向半径R1比第二轮14的周向半径R2大。
为更清楚起见，图2左边示出轮13的一部分，该轮的齿15与进入擒纵叉瓦6协作，图2右边示出轮14的一部分，该轮的齿16与退出擒纵叉瓦7协作。当然，这两个轮以及它们各自的齿15和16是叠置的，这些齿形成与现有技术的单个轮副4的齿8相当的齿对。因此，与现有技术中一样，根据本发明的优选实施例，对于擒纵轮副4的至少一个角位置，擒纵叉瓦6和7环抱数量至少等于由两个轮13和14组成的轮副4承载的齿对的总数量的五分之一的多对齿15和16。同样，进入擒纵叉瓦从连接轮副4的心轴5与擒纵叉2的轴杆3的线12起至少比退出擒纵叉瓦从上述线起多环抱所述轮副的一对齿15和16。在图2所示的构型中，包括轮13和14的擒纵轮副4具有20对齿15和16，被擒纵叉瓦6和7环抱的齿15和16是四对，实际上对应于齿的总对数的五分之一。同样，图2所示的示例示出在线12左边的三对齿15和16、在线12右边只有一对齿，从而进入擒纵叉瓦6从线12开始至少比退出擒纵叉瓦7从该线开始多环抱一对齿。
如现有技术中提到的，为了改善力传递的角度，必须将进入擒纵叉瓦6移开并且将退出擒纵叉瓦7移近，擒纵叉2在入口处行进的角度比在出口处大，为了获得有利的倾斜平面，使擒纵轮副在功能操作期间行进不等的路径：在入口处较大，在出口处较小，并且所使用的进入擒纵叉瓦6比退出擒纵叉瓦7宽(l2＞l2)。
用两个轮-其中一个轮具有较大的半径并且与进入擒纵叉瓦协作，另一个半径较小的轮与退出擒纵叉瓦协作-代替现有技术的单个轮，使得擒纵轮-擒纵叉组件具有比仅包括单个擒纵轮的相同组件高的输出，即使如同传统的瑞士叉瓦式擒纵机构一样，进入擒纵叉瓦和退出擒纵叉瓦位于距连接擒纵轮副的心轴和擒纵叉铰接于其上的轴杆的线大致相同距离处。这里规定，所述轮的半径取自轮的周向，因而包括齿的端部。现在结合图3和图4解释这种改进的原因。
图3是由擒纵轮的齿的瞬时位移方向和擒纵叉的进入擒纵叉瓦的瞬时位移方向形成的角度α的图，所示出的所述齿位于对应于冲击结束时的位置。
现有技术的单个擒纵轮的齿的轨迹20以点划线表示，擒纵叉的进入擒纵叉瓦的轨迹21以虚线表示。附图标记5表示轮的心轴，附图标记3表示擒纵叉的轴杆。在齿与擒纵叉瓦的撞击点22可以发现齿的瞬时位移方向23，即轮的轨迹20的切线方向。在同一撞击点22可以发现进入擒纵叉瓦的瞬时位移方向24，即该擒纵叉瓦的轨迹21的切线方向。方向23和方向24形成角度α1。
根据本发明制造的具有大半径R1的擒纵轮的齿的轨迹25用实线表示，并且擒纵叉的进入擒纵叉瓦的同一轨迹21用虚线表示。附图标记5仍表示轮的心轴，附图标记3表示擒纵叉的轴杆。在齿与擒纵叉瓦的撞击点26可以发现齿的瞬时位移方向27，即轮的轨迹25的切线方向。在同一撞击点26可以发现进入擒纵叉瓦的瞬时位移方向28，即擒纵叉瓦的轨迹21的切线方向。方向27和方向28形成角度α2。
应指出，撞击点26与具有半径R1的轮的心轴5分隔开的距离与根据本发明制造的轮的半径R1相同，这是因为，如上所述，当所述轮的齿的顶端离开擒纵叉瓦时，所示出的所述齿位于对应于冲击结束时的位置。
通过测量图3中的角度α1和α2，可以发现，α1＝65°且α2＝62°。通过增加轮13的半径R1(还可参见图2)，由擒纵轮的齿的瞬时位移方向和擒纵叉的进入擒纵叉瓦的瞬时位移方向形成的角度α变小。回顾本说明书开头提到的，即，如果擒纵叉瓦的轨迹与擒纵轮的齿的轨迹在擒纵叉瓦与所述齿的接触点处形成尽可能小的角度，则提供给摆轮机构的能量增加。因此，减小角度α导致传递给摆轮机构的能量增加，因而增加了擒纵机构的输出。
对于擒纵叉的退出擒纵叉瓦可以进行同样的推理，该擒纵叉瓦与具有比第一擒纵轮小的半径R2的第二擒纵轮协作。
图4示出由擒纵轮的齿的瞬时位移方向和擒纵叉的退出擒纵叉瓦的瞬时位移方向形成的角度β，所示出的所述齿位于对应于冲击结束时的位置。
现有技术的单个擒纵轮的齿的轨迹20用点划线表示，擒纵叉的退出擒纵叉瓦的轨迹30用虚线表示。附图标记5仍表示轮的心轴，附图标记3表示擒纵叉的轴杆。在齿与擒纵叉瓦的撞击点31处可以发现齿的瞬时位移方向32，即轮的轨迹20的切线方向。在同一撞击点31可以发现退出擒纵叉瓦的瞬时位移方向33，即擒纵叉瓦的轨迹30的切线方向。方向32和方向33形成角度β1。
根据本发明制造的具有较小半径R2的擒纵轮的齿的轨迹34用虚线表示，擒纵叉的退出擒纵叉瓦的同一轨迹30用虚线表示。附图标记5仍表示轮的心轴，附图标记3表示擒纵叉的轴杆。在齿与擒纵叉瓦的撞击点35处可以发现齿的瞬时位移方向36，即轮的轨迹34的切线方向。在同一撞击点35处可以发现退出擒纵叉瓦的瞬时位移方向37，即擒纵叉瓦的轨迹30的切线方向。方向36和方向37形成角度β2。
这里同样应指出，撞击点35与具有半径R2的轮的心轴5分隔开的距离与根据本发明制造的轮的半径R2相同，这是因为，如上所述，当所述轮的齿的顶端离开擒纵叉瓦时，所示出的所述齿位于对应于冲击结束时的位置。
通过测量图4中的角度β1和β2，可以发现β1＝59°，β2＝42°。因此，通过减小轮14的半径R2(还可参见图2)，由擒纵轮的齿的瞬时位移方向和擒纵叉的退出擒纵叉瓦的瞬时位移方向形成的角度β变小。再次回顾本说明书的开头提到的，即，如果擒纵叉瓦的轨迹和擒纵轮的齿的轨迹在擒纵叉瓦与所述齿的接触点处形成尽可能小的角度，则提供给摆轮机构的能量增加。因此减小角度β导致传递给摆轮机构的能量增加，因而增加了擒纵机构的输出。
当然，由于进入擒纵叉瓦产生的改进与由于退出擒纵叉瓦产生的改进是相加的，必须以全局的方式理解输出的改进。
应指出，第一轮13和第二轮14可以在现代技术允许的情况下制成一体部件。当然，该一体部件将包括对应于半径较大的轮的第一层面(level)和对应于半径较小的第二轮的第二层面。
最后，应指出，如果以常规技术(例如冲压)制造擒纵轮，则本发明所提出的使擒纵轮加倍会使组件的惯性矩加倍。为了避免这种不利情况，可以使用现代制造技术。其中一种技术被称为电镀生长(galvanic growth)微制造，这在“SociétéSuisse de chronométrie”的研究日报2003中有所描述。这种方法在选择待制造的部件的形状上有很大的自由。因此，擒纵轮可以是辐射的星状，从而避免了传统的带有齿的轮缘形状，因此减小了轮的惯性矩。另一个可能的技术是蚀刻技术，在这种情况下，可以使用硅作为待蚀刻的材料，这可以制成极轻的轮。

Claims (5)

1.一种用于钟表的擒纵机构(1)，包括铰接在轴杆(3)上且与铰接在心轴(5)上的擒纵轮副(4)协作的擒纵叉(2)，所述轮副包括多个围绕所述轮副规则地间隔开的齿(8；15，16)，所述擒纵叉包括进入擒纵叉瓦(6)和退出擒纵叉瓦(7)，该进入擒纵叉瓦和退出擒纵叉瓦设置成交替地接收来自轮副所承载的其中一个齿的冲击并作为所述齿的锁面，其特征在于，所述擒纵轮副(4)包括具有相同数量的齿(15，16)的一体的且共轴的第一轮(13)和第二轮(14)，所述进入擒纵叉瓦(6)与第一轮(13)协作，退出擒纵叉瓦(7)与第二轮(14)协作，并且所述第一轮(13)的周向半径(R1)大于所述第二轮(14)的周向半径(R2)。
2.根据权利要求1所述的擒纵机构，其特征在于，所述第一轮和第二轮制成一体部件。
3.根据权利要求1所述的擒纵机构，其特征在于，所述进入擒纵叉瓦(6)的宽度(l1)大于所述退出擒纵叉瓦(7)的宽度(l2)。
4.根据权利要求1所述的擒纵机构，其特征在于，所述第一轮(13)和第二轮(14)通过电镀生长制成。
5.根据权利要求1所述的擒纵机构，其特征在于，所述第一轮(13)和第二轮(14)通过蚀刻制成。
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