CN103631126B - 具有用于延长运行的动力储备的计时器机芯 - Google Patents

Abstract

所描述和要求保护的是一个计时器机芯和一个机械表，其包括用于减小由发条盒提供的转矩的装置，以减小摆轮的振荡的幅度，从而延长用于机芯的运行的动力储备，延长的比率是根据该表的特征限定的，以使得，在几天、一周或更久之后，使用者将会发现他的表处于运行状态，日期的显示是最新的，而无需对表上发条。用于改变转矩的装置是简单且易于构造的。可从表的外部接近该装置，且运行状态可以通过表针等来指示，从表的外部可看到。

Description

具有用于延长运行的动力储备的计时器机芯

技术领域

本发明涉及一种具有用于延长运行的动力储备的计时器机芯，该计时器机芯例如安装在机械表中。具体地，本发明旨在为机械表——例如腕表、秒表以及其他自动上发条或手动上发条的表（优选地，名表）——提供这样一种系统，该系统使得能够将运行动力储备的持续时间翻倍或者延长甚至更多。

背景技术

在机械表中,用于驱动齿轮系和表针（包括日期显示）的能量源是发条盒中的卷绕螺旋形发条。

当机械表未被定期上发条时，或当带有自动上发条功能的表未被佩戴且持续几个小时时，则表的发条完全松弛而且表停止了。更为令人不愉快的是，不仅小时显示停止了，而且借助于日历的一个或多个轮的日期指示也停止了。正常表的平均运行动力储备在约40小时到60小时内被完全用尽（即，当表被很好地上发条时）。

对于表排放其能量直到其完全停止存在几种原因。主要原因是，一方面，表未被使用（表被留在盒内，表在周末不被佩戴，等），或者仅仅是人忘记为表上发条（在非自动表的情形中）。因此，非常需要为表设置超出已知表的运行动力储备的运行动力储备。

在过去，机械表的这一瑕疵已经被解决，且找到了一种方案。例如，瑞士专利No.CH693155提及旨在通过在最初的24或48小时运行期间尽可能地减少驱动转矩的消耗，来增加计时器机芯的动力储备。此目的是通过提供两个发条盒来实现的：这两个发条盒具有相同的特征，交替地驱动计时器机芯，且轮流与在两个发条盒之间的一个阻挡开关协作。

欧洲专利申请No.EP-11188982.0（EP2455820）提出了使用一个马达机构，该马达机构包括一个发条盒，在该发条盒内安装有两个交叠且同轴的发条。

上面所引述的两个文献仅仅是具有两个发条盒或两个发条的表的实施例，因为已有许多出版物用于这些目的。

这样的用于解决增加运行的问题的提议不是十分有意义，因为这些解决方案大致上都是提议根据期望的动力储备，尽量多地放置发条盒，以允许能量的存储。因此，动力储备的增加是以牺牲可用空间为代价的。

此外，现有技术未提及关于对计时器机芯中的转矩分布的检查，即人们尚未发现不同的能量需求在机芯中是如何定位的。相反地，本专利申请的持有人还附加地提出了对从发条盒到表针的转矩的分析。

发明内容

本发明的主要目的是用于大大延长运行动力储备的机械表的计时器机芯，以及用于实现增加的运行动力储备的方法。此外，本发明涉及一种包含了这样的机芯的机械表。

本发明还旨在允许表的使用者在正常运行和具有延长的动力储备的运行之间手动地切换运行状态。同样地，设想到通过表来指示当前状态（正常的动力储备——延长的动力储备）。此外，延长动力储备运行必须不干扰时基。

本发明使得可以实现所提及的目的；在权利要求1中限定了具有延长的动力储备的机芯，而独立权利要求11的主题内容则是用于实现这样的一种增加的运行动力储备的方法。第三独立权利要求16中有对所述机械表的定义。

当振荡器存储了大量能量时，表的精确计时性能增强：这导致对干扰不那么敏感。当表未被佩戴时，可以预料，提供给摆轮（balance）的能量减少，以便于动力储备。

首先，本专利申请的持有人进行了广泛的研究，旨在确定计时器机芯内的转矩分布。齿轮系的不同组件，以及对时间显示和日期显示的驱动，都被详细地调查，以确定最大能量消耗的位置。已经发现，除了用于日期的传动装置之外，摆轮需要最多的能量。这是可理解的，因为摆轮必须从停止位置加速且逆着螺旋形发条的力，然后摆轮必须被停止（当所施加的力被发条的力抵消时），之后返回初始位置，在初始位置摆轮将会再次被停止，以让擒纵机构工作。

根据本发明，计时器机芯的能量需求的减小是通过摆轮的振荡（的幅度）角度的减小来达成的。根据本发明的一个具体实施方案，此减小可以通过改变中央发条盒传动装置水平的速度的比率来获得。通过增加此比率，减小了擒纵轮上的转矩，且摆轮的幅度减小，便于动力储备。

延长表的运行动力储备的另一可能性（并非当前优选的）将是对表的发条的修改，表的发条的一部分是在正常运行时间使用的，其另一个分立的部分保持脱离啮合且当“休息”状态被启动时才啮合。

发条盒和中央轮（中央）之间的传动装置的比率的对应变化和可逆变化可以多种方式实现。这将关于附图在本发明的说明书中进行描述。

当在运行中改变齿轮的速度的比率时，防止对显示的干扰并且保证与表的现有功能的兼容性是非常重要的。因此，转矩的减小受到驱动复杂功能所需的最小转矩的限制，例如日期显示的运行或发条的超驰。此外，在正常运行模式，在精密计时方面必须不被改变。

本专利申请的持有人还注意到，将传输到摆轮的转矩减小，对日历的运行没有影响。日期总是准确地指示。根据本发明，该系统的此特征消除了已知的表的一个严重的缺陷，在已知的表中，在动力储备的耗竭之后，表停止，日期的显示不再继续且必须被重设到正确的日期，这是一个耗时且令人厌烦的操作。

另一方面，具有低幅度的摆轮的擒纵轮的工作会引起分针的一定程度的延迟，但时间的设定的调整变得快速且简单。

附图说明

参考附图，借助于对具体或优选实施方案的描述，将更好地解释本发明，在附图中：

图1是摆轮的转矩和幅度相对于计时器机芯的运行小时的图表；

图2A示出了在发条盒周围，计时器机芯的运行的正常模式的原理；

图2B示出了图2A的具有减小的输出转矩的计时器机芯的运行模式的原理；

图3示出了在正常运行模式和具有减小的输出转矩的运行模式之间的改变的另一原理；

图4A示出了在发条盒周围，计时器机芯的正常运行模式的第三原理；

图4B示出了图4A的计时器机芯的具有减小的输出转矩的运行模式的原理；

图5A示意性示出了根据图4A的装置的第一实际实施方式；

图5B示意性示出了根据图4B的装置的第一实际实施方式；

图6A示意性示出了根据图4A的装置的第二实际实施方式；

图6AA和图6AB示出了传动装置的行为的细节；

图6B示意性示出了根据图4B的装置的第二实际实施方式；以及

图7是根据图4A和4B的在正常模式和减小模式之间的切换的一个实际实施方式的示意性表示。

具体实施方式

图1是一个图表，示出了在为表的发条上发条之后，由发条盒所提供的大轮上的转矩（以g·mm为单位）与计时器机芯的运行小时之间的关系。该图表的纵坐标同样地示出了摆轮的振荡角（以度为单位）。

本专利申请的持有人对它们的大小中的一个进行了必要的测量。

在正常运行期间，所提供的转矩是112g·mm（曲线CPL ini）以及摆轮幅度是240°（曲线A ini）；在90小时的运行之后，表停止。当在发条盒和大轮（GM）之间引入增大的速率比时，例如具有1.5倍的倍数，则转矩降到75g·mm以及摆轮幅度降到205°；运行已持续135小时。这些状况是通过曲线CPL1.5（对于转矩）和曲线A1.5（对于计时器机芯的振荡幅度）来表示的。

最后，通过应用2.5倍的倍数，测得45g·mm的初始转矩和165°的摆轮幅度。于是，此机芯具有约225小时的运行储备（测量直到机芯完全停止为止），但可用储备是200小时；参见对于转矩的曲线CPL2.5和对于摆轮的幅度的曲线A2.5。

对此试验的状况的深度分析得出了如下数据：用于驱动万年历（QP）所必需的转矩是3.05g·mm。然而，对于设想到的所有配置，用于全部运行储备的可用转矩大于10g·mm。

对于具有倍数比率的配置，有必要考虑机构的效率。通过将此机构基于极其悲观的40%的效率（已经测量且计算的是约80%的效率），总是有足够的转矩用于驱动万年历（QP）。

通过考虑整个运行过程中计时器机芯的可能延迟，已经注意到，作为影响，摆轮的幅度从250°到120°的一段将会产生20秒数量级的日误差，而从180°到85°的一段将会产生26秒数量级的误差。

转矩的测量是借助瑞士Peseux的CSA Instruments股份有限公司的可变耦合器设备执行的。

因此，如果所设想的机构具有一周或甚至更长时间的表的运行储备，则至多将导致几分钟的误差。使用者将发现表处于运行状态，日历指示最新日期，且将需要把时间校准几分钟，这是远比重设万年历的日期更为简单的过程。

下文提出了用于实现根据本发明的计时器机芯的构造的三个实施方案。这三个实施方案中所涉及的是实施发条盒和中央轮之间的速度比率的改变。

首先，图2A示出了计时器机芯的常规传动装置的正常模式的原理。注意到棘轮10，其芯轴19横穿发条盒12。发条盒的输出芯轴14支承行星齿轮系20的一个行星齿轮17，该行星齿轮系由表冠11、中央小齿轮（太阳齿轮）18和几个行星齿轮17（仅仅表示了几个行星齿轮17中的一个）组成。在此配置中，中央小齿轮的芯轴通过固定元件15相对于机芯固定，传动装置的输出16由表冠11构成。

图2B中表示了低能量馈入的实施方案。部件与图2A中所示的相同，部件的附图标记增加了100；例如图2A中的棘轮10是图2B中的棘轮110。相反地，在此配置中，表冠120被固定元件115阻挡，且行星齿轮117将其力直接传输到中央轮118，中央轮118的芯轴形成输出116。通过传动装置的功能方面的这一改变，相当简便地获得了发条盒和大轮之间的比率（包含在1.25到5之间，依赖于相啮合的轮的齿数）的减小。比率的这一改变影响了对输出的速度的倍率，因此导致了传输到摆轮的转矩的减小。

然而，此低能量馈入运行实施方案的一个缺点在于，依赖于运行模式，行星齿轮系20的输出有所不同。当然，可利用一种技术方案来将齿轮系的输出带到同一个轴线上，但这增加了部件的数量从而也增加了成本，以及增加了装置的笨重性。

图3中示出了用于改变由表的发条所提供的转矩的第二主要实施方案。发条盒30承载了两个轮，一个相对小的轮32在发条盒的上表面上，以及一个相对大的轮34在发条盒的下表面上，两个轮的平面是平行的。轮32和34能够交替地将自身分别啮合两个中央轮或小齿轮36或40，所述两个中央轮或小齿轮36或40被固定在公共的芯轴38上，且它们的竖直间隔略大于发条盒的两个齿轮32和34的竖直距离。此芯轴38能够如箭头42所指示地竖直地移位。

在正常模式下，小的轮32与大的中央轮36啮合。当如箭头42所指示的将轮和小齿轮的子组件36、38和40升举时，大的中央轮36脱离啮合，且小的中央轮40将其自身与发条盒的大的轮34啮合。当然，32/36的倍数比率就变成了34/40的倍数比率，34/40的倍数比率的倍数比率更高，且具有更长的运行动力储备持续时间的效果。

图3仅是示意性的。所涉及的四个轮之间的任何其他比率都是可能的。

图4A和4B示出了改变由表的发条所提供的转矩的第三主要实施方案。所使用的齿轮都是示意性示出的。

首先，参考图4A。发条盒52在其上部具有一个齿冠50，其能够在轮61的作用下将移动传输到中央轮和小齿轮（未示出），轮61与轴62是一体的。在发条盒52和齿冠50之间插入一个行星传动装置，该行星传动装置由表冠54、多个行星齿轮56（仅仅示出了所述多个行星齿轮56中的一个）以及一个太阳齿轮58组成。

在图4A的布置（其表示了正常模式下的运行）中，发条盒的齿冠50和太阳齿轮58是一体的，发条盒的表冠54与发条盒52是一体的，以及行星齿轮56在与发条盒52成一体的轴64上枢轴转动。在此配置中，当发条盒自身松开发条时，行星齿轮56不能围绕其转动轴转动。因此，所有一切的发生都如同元件54、56和58是一体式的一样，由此所有这些元件都以与发条盒52相同的速度转动。于是，行星齿轮系完全不可见。发条盒52的齿冠50由此也以与发条盒相同的速度转动。

图4B示出了低能量馈入模式的运行图，且是基于图4A的。表冠54被阻挡，这由螺柱55符号表示。在此配置中，发条盒52的表冠54不再与发条盒52成一体，而是被固定（被固定到一个夹板或到一个板）。当发条盒自身松开发条时，其迫使行星齿轮56在发条盒的表冠54上滚动。在行星齿轮56的移动中，行星齿轮56将会根据行星齿轮系的尺寸关系，以大于发条盒52的速度的速度驱动太阳齿轮58转动。因此，行星齿轮系的速度比率倍数将增加动力储备，且相应地减小传输到中央轮和小齿轮的转矩。

图5A和5B示出了改变由表的发条所提供的转矩的第三主要实施方案的一种实际实施方式。仅仅示意性示出了所使用的齿轮。

首先参考图5A，图5A示出了正常模式下的计时器机芯的运行。本领域技术人员熟知的一些元件，诸如发条盒52（参考图4）及其齿冠50，未被表示。

发条盒的表冠54在其最大直径上具有三角形的齿冠。此齿冠将与多个棘爪68协作。棘爪68的转动轴以及行星齿轮56的转动轴与发条盒是一体的。

发条盒的表冠54与发条盒枢轴连接。中央轮和小齿轮（未示出）一小时内执行一圈。为理解下面的解释，我们将其视为止动的。

在此配置中，当发条盒在由箭头70所指示的转动方向上自身松开发条时（发条盒被释放），其迫使行星齿轮在太阳齿轮58上转动，太阳齿轮58是止动的，因为太阳齿轮58在发条盒的齿冠50的作用下与中心的移动啮合，参见图4A。行星齿轮56将它们自身与发条盒的表冠54相啮合：由于行星齿轮系的尺寸关系，表冠54的转动速度将会大于发条盒52的转动速度。因此，表冠54的三角形齿冠将会把自身阻挡在棘爪68的一端。

从此状态开始，棘爪68、发条盒的表冠54以及行星齿轮56，相对于发条盒52是止动的。行星齿轮系变得不可见，表冠54也以与发条盒52相同的角速度转动。

应当提及的是，在棘爪的作用下，表冠54在发条盒上的阻挡时间是非常短的：它相应于表冠关于发条盒的相对位移达到所述三角形齿冠的角间距的三分之一。

现在参考图5B，图5B示出了低能量馈入模式的运行。

在此配置中，控制指状物72使得发条盒52的表冠54止动。当发条盒自身松开发条时，其迫使行星齿轮56在发条盒的表冠54上滚动。在此移动中，行星齿轮56将会以比发条盒52更快的速度（根据行星齿轮系的尺寸关系）驱动太阳齿轮58转动。棘爪68在表冠54的三角形齿冠上略微地振荡，且没有起作用。

图5A和5B示出了3个行星齿轮：只有1或2个是必要的。

此实施方案不像第一实施方案那么繁重或笨重。因此，发条盒的表冠的外部三角形齿冠与两个分立的元件协作：用于使它止动的控制指状物72以及用于使得表冠54和发条盒52成为一体的棘爪68。

图6A、6AA、6AB和6B示出了基于图4A和4B，用于执行本发明的第三实施方案的第二实际实施方式。

首先参考图6A，图6A示出了计时器机芯的正常运行模式。该传动装置包括发条盒表冠54、行星齿轮56、太阳齿轮58、控制指状物66和发条盒52。此外，提供了单向小齿轮74，该单向小齿轮74与太阳齿轮58啮合。

发条盒的表冠54相对于发条盒52枢轴连接，如同在根据图5A和5B的实施方案中一样。行星齿轮56的轴和单向小齿轮74的轴与发条盒52是一体的。为简化对该机构的理解，太阳齿轮58可以被视为是止动的。

当发条盒自身松开发条时，其迫使单向小齿轮74在太阳齿轮58上转动。此小齿轮的几何形状仅容许传动装置的一个转动方向；这些状况在图6AA和6AB中概略地表示。在图6AA中可见，太阳齿轮58根据箭头X在表针的方向上转动，并且太阳齿轮58被单向小齿轮74的齿冠阻挡。在此配置中，存在一个阻挡方向：从那个状态开始，单向小齿轮74、表冠54和行星齿轮56相对于发条盒52是止动的。行星齿轮系变成不可见的，且表冠54也以与发条盒52相同的角速度转动。

相反地，图6AB示出了太阳齿轮58在相对于图6AA的另一方向上转动，而在此配置中，因为单向小齿轮74可以被驱动，所以行星齿轮系的转动是可能的，且此转动是经由行星齿轮56传输给表冠54的，于是表冠54转动不如发条盒52快。

图6B示出低能量馈入模式下计时器机芯的运行。控制指状物66使得发条盒表冠54止动。当发条盒52自身松开发条时，其迫使行星齿轮56在发条盒的表冠54上滚动。在此移动中，行星齿轮56将驱动太阳齿轮58以比发条盒52更快的速度（根据行星齿轮系的尺寸关系）转动。

单向小齿轮74空转，且不起作用。它受到驱动，但没有效果。

此配置相对于第一实施方案（图5A和图5B）的优势在于，此方案需要的组件更少，以及用于从一个模式过渡到另一个模式的所有操作都是在行星齿轮系的水平高度上实现的。在图5B的情形中，指状物6经过棘爪66上方，且需要有两个水平高度。因此，本技术方案包含较少的组件且不那么笨重。

在图7中表示出在正常模式和根据图4A和图4B的低能量馈入模式之间切换的另一实际实施方式。双齿开关80以可枢轴转动的方式安装在板或夹板上，所述双齿开关80与棘爪15A、115A成一体。棘爪通过带状发条88加载，带状发条88被保持在选定的位置。该棘爪包括一个从外部可见的指针90，其指示着所选定的棘爪的位置，或是原本的正常运行（“正常”）或是带有延长的动力储备（“延长”）的运行。此位置可以通过杠杆86带到最终的停止状况，可从表的外部接近该杠杆86且以平移方式在板82上导引该杠杆86。指状物87由杠杆86通过转动方式导引，与开关元件80的平面80A和80B协作，以执行状态的改变。指状物87的转动受到固定在板82上的框架84的限制。

从前文可知，本发明提供了一种简单但有效的系统，用于显著延长机械表的运行动力储备。本发明尤其适用于简单的机械表，但是还适用于具有日历指示、秒表、计时计等复杂功能的表。

这个非常薄、可视且可识别的系统，能够被集成到所有上述钟表产品中，使得可以在短或长持续时间方面控制动力储备，且表能够度过周末，例如在整个休息时间段内没有可见缺陷且没有不改变日历。用户可以选择需要的模式，并且表告知用户关于所选定的模式。正常模式和具有延长的动力储备的模式之间的改变，可以是手动的也可以是自动的。

紧接着上面的描述，应当增加几点评论。

事实上，当对发条盒的发条做尺寸调节时，发条的特征（笨重程度、转矩的变化、绕组匝数）和动力储备的值之间的折中是必要的。专利申请的持有人已经示出，通过此装置，可以显著地增加动力储备的值：因此，这个标准不再是对发条盒的发条做尺寸调节时必须考虑的限制。为获得机芯的想要的性能，可对动力储备的值进行优化。

本发明不限于上面描述的和图中所表示的具有延长的动力储备的计时器机芯的实施方案。本领域技术人员一旦认识到了本发明的原理，就能够找到一个适当的实施方案。这样的方法不构成对由本专利赋予的保护范围的背离，本专利申请仅由权利要求限定。

Claims (16)

1.机械计时器机芯，包括一个螺旋形发条，所述螺旋形发条被容纳在发条盒中作为能量源，所述发条盒借助于一个齿轮系将所述发条的能量传输到一个振荡器，所述振荡器包括一个摆轮作为调节机构，其特征在于，所述机芯包括通过改变所述发条盒和所述齿轮系的中央轮之间的传动装置的比率减小由所述发条盒所提供的转矩的机构，以便动力储备。

2.根据权利要求1所述的计时器机芯，其特征在于，所述计时器机芯包括一个位于所述发条盒与所述齿轮系之间的行星齿轮系，通过阻挡传动装置的一个或另一个齿轮来修改传动装置的减速比以减小所提供的转矩，从而改变由发条盒所提供的转矩。

3.根据权利要求1所述的计时器机芯，其特征在于，所述发条盒在其两个平行的面上支承两个不同直径的轮，且两个平行的从动轮具有适配于发条盒的一个轮或另一个轮的直径，能够将它们自身选择性地啮合所述发条盒的一个轮或另一个轮，并且平行地布置，以获得由所述发条盒产生的两种水平的转矩的供应。

4.根据权利要求1所述的计时器机芯，其特征在于，所述计时器机芯包括一个从动于发条盒(52)的行星齿轮系(54，56，58)，所述发条盒的齿冠与太阳齿轮(58)是一体的，所述发条盒(52)的表冠(54)和所述发条盒(52)是一体的，而所述行星齿轮(56)能够在与所述发条盒一体的轴上枢轴转动，且在低能量馈入的运行模式下，所述表冠(54)不再附接到所述发条盒，而是固定到所述机芯的一个固定点，使得所述表冠止动。

5.根据权利要求4所述的计时器机芯，其特征在于，所述发条盒(52)的表冠(54)具有三角形的外部齿冠，所述外部齿冠能够与一个或多个棘爪(68)协作，所述一个或多个棘爪(68)的转动轴以及所述行星齿轮(56)的转动轴与所述发条盒(52)是一体的，且在低能量馈入的运行模式下，布置控制指状物(66,72)使之能够使得所述发条盒的所述表冠止动。

6.根据权利要求4所述的计时器机芯，其特征在于，所述行星齿轮系还包括一个与所述太阳齿轮(58)相啮合、但不与所述表冠(54)的内部齿冠相啮合的单向小齿轮(74)，所述行星齿轮(56)的转动轴和所述单向小齿轮(74)的转动轴与所述发条盒(52)是一体的，且在低能量馈入运行模式下，一个与所述表冠(54)的三角形外部齿冠协作的控制指状物(66)被插入在所述外部齿冠内，所述表冠(54)被止动，且所述行星齿轮(56)能够驱动所述太阳齿轮(58)以比所述发条盒(52)更快的转动速度转动。

7.根据前述权利要求中任一项所述的计时器机芯，其特征在于，所述减小转矩的机构被设计且调整尺寸，以执行以比率R减小转矩，具有的效果是动力储备增加同样的比率R。

8.根据权利要求1到6中任一项所述的计时器机芯，其特征在于，所述减小转矩的机构是从具有所述机芯的表的外部可接近，且能够被手动操纵。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的计时器机芯，其特征在于，所述减小转矩的机构被设计成自动操纵。

10.根据权利要求1到6中任一项所述的计时器机芯，其特征在于，所述计时器机芯的状态——正常运行状态和延长动力储备状态——是通过表针指示的，所述表针从具有所述机芯的表的外部可看到。

11.用于确保遵循延长的动力储备的计时器机芯延长运行的方法，其特征在于下列步骤：

确定在所述计时器机芯内的、用于驱动不同的计时器机芯机构所必需的转矩的分布；

选择必须减小转矩的计时器机芯机构；

将所选定的转矩减小到一个总是确保计时器机芯的良好运行的值。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，确定转矩的分布借助于可变耦合器设备执行。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述转矩是通过对将能量从所述发条盒传输到所述机芯的不同机构的传动装置进行改变而被减小的。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述转矩以比率R被减小。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，转矩的减小是从包括根据权利要求1至10之一所述的计时器机芯的表的外部手动执行的，或者转矩的减小是自动执行的。

16.机械表，包含根据权利要求1至10之一所述的计时器机芯，用于延长动力储备。