CN102103357B - 瑞士杠杆擒纵机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种瑞士杠杆擒纵机构包括带齿的擒纵轮，以及一方面具有与擒纵轮的齿交替啮合的进入棘爪和退出棘爪而另一方面具有与安装在调节器摆轮的轴上的辊子上的冲击销周期性啮合的叉的杠杆。表示为一个所述齿以及一个所述棘爪在擒纵轮圆周上所测得的弧长总和的百分比的每个所述棘爪的相对宽度Lpl为：<maths num="0001"></maths>或<maths num="0002"></maths>其中Ls和Le分别为退出棘爪和进入棘爪的弧长，d为一个擒纵轮齿的弧长。

Description

瑞士杠杆擒纵机构
技术领域
本发明涉及一种瑞士杠杆擒纵机构，其包括带齿的擒纵轮，以及一方面具有与擒纵轮的齿交替啮合的进入棘爪和退出棘爪且另一方面具有与安装在调节器摆轮的轴上的辊子上的冲击销周期性啮合的叉的杠杆。
背景技术
瑞士杠杆式擒纵结构包括枢装于心轴上的杠杆以及固定在擒纵小齿轮上的擒纵轮。轮齿和与它们交替接触的杠杆棘爪是与轮和杠杆之间的连接点。从杠杆茎部的与棘爪相反的末端处的叉角之间伸出镖杆，防止当摆轮自由地移过附加的弧度直到摆轮辊子的冲击销下一次通过叉角之间时，杠杆发生任何振动。
瑞士杠杆擒纵机构的运行可以分为四个明显的部分：
-承受抵靠一个棘爪的拖拉面(或者休停面)的擒纵轮齿的解锁；
-一个擒纵轮齿的边缘沿一个棘爪的冲击面滑动引起的冲击A，
-一个棘爪的边缘沿一个擒纵轮齿的冲击面滑动引起的冲击B，
-齿在另一棘爪的拖拉面上的降靠。
当摆轮与锚定器的叉接触时发生解锁。该解锁导致擒纵轮的轻微回弹，其取决于棘爪的拖拉角度，因此对于摆轮来说这阶段是耗能的。用于释放杠杆的能量符合安全性，从而使得将杠杆保持在其两个稳定位置之一成为可能。
一旦进入棘爪被解锁，在第一冲击阶段期间，由主发条通过齿轮列提供的扭矩对着进入棘爪的冲击面推动擒纵轮齿的边缘，从而围绕杠杆的枢转轴线产生扭矩。该扭矩使得叉与摆轮辊子的冲击销相接触并且开始向摆轮传送能量。该冲击为冲击A。
接下来，擒纵轮齿的边缘脱离棘爪的冲击面，然后是棘爪的边缘与擒纵轮齿的冲击面相接触。这是与冲击B对应的能量传送第二阶段。
最后，当擒纵轮齿脱离杠杆的进入棘爪，仅受到主发条扭矩的擒纵轮由退出棘爪的休停面或者拖拉平面停止，这对应于降靠。
这一点上，退出棘爪的锁定值称为虚拟锁定。接下来称为拖拉的阶段是擒纵轮齿施加给该棘爪的拖拉面的力以及该面相对于杠杆枢转轴线的方位也称为拖拉角度的综合作用的结果。因此杠杆保持在第二稳定位置并且标记进入功能的结束。
该阶段中，对应于摆轮的半振荡，棘爪的锁定据称为是完全的。一个半振荡后，会对称地对退出功能再次发生同样的情形。
L.Defossez在1952年的“LaChambreSuissedel’Horlogerie”(瑞士造表论坛)上发表的“LaThéorieGénéraledel’Horlogerie”(钟表学通用理论)详细描述了各种类型的擒纵机构，包括自由杠杆擒纵机构。如果轮齿和杠杆每个都具有冲击面，那么擒纵机构具有共用的冲击表面，典型的实例为瑞士杠杆擒纵机构。具有共用冲击表面的擒纵机构很显然对于腕表来说是最可靠的。在Defossez提到的所有情况中，杠杆棘爪的冲击面都比擒纵轮齿的冲击面长。
该观点被EP1892589证实甚至放大，其推荐比标准的瑞士杠杆擒纵机构甚至更广泛的棘爪。那份文件中，被棘爪特别是退出棘爪Ls占据的弧度为＞6.5°，并且退出棘爪和进入棘爪Ls、Le表示的角度与擒纵轮齿的比值。
美国专利US3,628,327公开了一种瑞士杠杆擒纵机构，其中杠杆棘爪的冲击面长度小于擒纵轮齿的冲击面长度。这使得擒纵操作在4Hz时具有49％的效率，比标准的瑞士杠杆式擒纵轮系统的43％更好。一个擒纵轮齿的冲击面长度Lg与一个杠杆棘爪的相应长度La之比在1:1到2：1之间。棘爪的冲击面长度仍然高于200μm。
鉴于上述提到的两种方法，完全不同但是都针对同样的目标，即提高瑞士擒纵机构的效率，看起来值得考虑是否存在其它的方法达到更好的效率并且看看需要修改哪个或哪些参数来获得这个结果。
发明内容
本发明的目的是相比于至少是背景技术中所推荐的解决方案，提高瑞士杠杆擒纵机构的效率。
为此目的，本发明涉及一种瑞士杠杆擒纵机构，其包括带齿的擒纵轮，以及一方面具有与擒纵轮的齿交替啮合的进入棘爪和退出棘爪而另一方面具有与安装在调节器摆轮的轴上的辊子上的冲击销周期性啮合的叉的杠杆，在该擒纵机构中，表示为一个所述齿以及一个所述棘爪在擒纵轮圆周上所测得的弧长总和的百分比的每个所述棘爪的相对宽度Lpl为：
其中Ls和Le分别为退出棘爪和进入棘爪的弧长，并且d为一个擒纵轮齿的弧长。
对根据本发明主题所做的擒纵机构的实际测试已经显示与至少是现有技术中擒纵机构所能获得的结果相比，提高它们的效率是可能的。
附图说明
附图示意性和示例性地显示了本发明瑞士杠杆擒纵机构的两个实施例。
附图1为标准瑞士杠杆擒纵机构的设计视图，表示提高其效率所涉及的各种参数；
附图2为以更大比例的附图1的局部视图；
附图3和4是擒纵机构的效率η相对于用于具有24个齿和中心距离(摆轮轴线和擒纵轮轴线之间的距离)为3.0mm的擒纵轮的各种参数(也可以参见表2)所绘制的图；以及
附图5为本发明擒纵杆实施例的设计视图。
具体实施方式
下表给出了如下描述过程中所使用到的各种参数的定义。这些参数在附图1和2中示出。
瑞士杠杆擒纵机构的整个构造可以通过若干参数定义。在变动这些参数并且研究该系统之前，必须确定擒纵机构的功能图。这是在文献中有描述的已知流程，例如L.Defossez的“LaThéorieGénéraledel’Horlogerie”(钟表学通用理论)。
仔细研究示出，参数Lpl，表示为齿和棘爪弧长总和的百分比的棘爪相对宽度，对于退出棘爪来说等于对于进入棘爪来说等于是有影响的。该宽度必须被最小化，如图3中的图表所示，因为在所考虑的范围内随着该值的增大而效率降低。其他参数已经接近最优值，甚至已经具有最优值，或者具有相对较小的影响。
棘爪宽度的相对降低伴随着擒纵轮齿宽度的增加从而保留同样角度的能量传输扇区并且最好地利用它。因而，区分为两种能量传输模式，当齿的边缘在棘爪的冲击面上移动并且施加推力时的冲击A，和当齿的冲击面相对于棘爪的边缘移动并且施加推力时的冲击B。
附图3清楚地表示出该依从关系。可以看到使用窄棘爪(冲击面长度小于200)会产生比US3628327所给出的(效率为49％，与本发明高于51％的效率相比)更高的效率。
这里给出的所有实例对于进入棘爪和退出棘爪来说都具有相同的宽度，但是很明显，可存在改变进入棘爪和退出棘爪尺寸的理由。
擒纵轮的齿数对擒纵机构的效率几乎没有影响，而可以在一个较大范围内变动(例如从16到30齿)。中心线(连接摆轮、杠杆和擒纵轮的轴心的线)所形成的角度对擒纵机构的效率没有很大的影响。
有利地，摆轮的升角与擒纵轮的升角(杠杆的两个稳定位置之间的杠杆茎部所形成的角度)之间的比值，在瑞士杠杆擒纵机构中通常为3.6：1，在本发明中为从3.7:1到7:1，优选为4.5:1。
将该研究作为指导，并记住上述各种的约束条件，产生如下的几何形状，目的是生产一系列样机并且把计算值与测量值相比较。
附图5表示根据本发明的瑞士杠杆擒纵机构的实施例。其参数与下面表2中的索引2对应。该擒纵机构具有24齿擒纵轮。杠杆由镍通过Liga工艺制成并带有通常由红宝石制成的0.125mm厚的棘爪。对于轮，测试两个配置，一个轮由镍制成，板厚0.13mm，第二个轮由硅制成，板厚0.15mm。对于杠杆、杠杆棘爪以及轮来说当然也可以使用其他材料。特别地，杠杆可以与嵌入棘爪做成一件。
附图1表示具有标准20齿配置的瑞士杠杆擒纵机构，作为比较的基础。其参数与表2中的索引3对应。
对于附图5的配置，用于计算表2中所标注数值的模型说明对于采用镍的情况可以实现增加大约10％的效率，对于采用重量较轻的硅的情况增加大约11％的效率。
对于证实实验，效率的绝对值很难预测，因为其直接依赖擒纵轮和第四轮之间的传输效率的值，而这很难评估。因此，替代地，在标准配置和优化的擒纵机构之间比较所获得的幅值。
下面的表1表示由两个配置以及控制擒纵机构(具有镍制成的擒纵轮的标准瑞士杠杆)所获得的测量幅值。如下给出的幅值是至少五次值取得的平均值，这些平均值之间的标准偏差典型为5°。
表1
表2中的索引号 测得的幅值[°]
控制擒纵机构 3 275
硅轮 2 307
镍轮 2 310
表2
研究表明形成本发明主题的瑞士杠杆擒纵机构中，每个棘爪的相对宽度优选为≤45％。退出棘爪或者进入棘爪的弧长Ls、Le与一个擒纵轮齿的弧长之比优选为小于1:1。一个所述棘爪的冲击面长度La优选小于为200μm。一个擒纵轮齿的冲击面长度Lg与一个棘爪的冲击面长度La比值优选为大于1.5:1。

Claims (5)

1.一种瑞士杠杆擒纵机构，包括带齿的擒纵轮，以及一方面具有与擒纵轮的齿交替啮合的进入棘爪和退出棘爪而另一方面具有与安装在调节器摆轮的轴上的辊子上的冲击销周期性啮合的叉的杠杆，在该擒纵机构中，表示为一个所述齿以及一个所述棘爪在擒纵轮圆周上所测得的弧长总和的百分比的每个所述棘爪的相对宽度Lpl为：
其中Ls和Le分别为退出棘爪和进入棘爪的弧长，并且d为一个擒纵轮齿的弧长。
2.根据权利要求1的擒纵机构，其中一个所述棘爪的冲击面长度La为小于200μm。
3.根据权利要求1或2的擒纵机构，其中一个所述齿的冲击面长度Lg与一个所述棘爪的冲击面长度La比值为大于1.5:1。
4.根据权利要求1或2的擒纵机构，其中摆轮的升角与杠杆的升角之间的比值为从3.7:1到7:1。
5.根据权利要求4的擒纵机构，其中摆轮的升角与杠杆的升角之间的比值为4.5:1。
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