CN104011607A - 用于钟表机芯的游丝 - Google Patents

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Abstract

一种用于钟表机构的游丝(10)，该游丝包括在游丝的第一末端(12)和游丝的第二末端(13)之间延伸的主体(11)；游丝旨在在第一和第二末端处均机械连接至外壳；在第一和第二末端之间，游丝包括旨在通过接触作用于钟表机构的元件(42)的至少一个构件(17)；其特征在于，主体包括在曲线(18)上延伸的可变形区域(14)，并且其中曲线包括当从第一末端观察时是凹形的第一部分(18a)。

Description

用于钟表机芯的游丝
本发明涉及一种用于钟表机构的游丝或钟表机构的游丝。本发明还涉及一种包括这种游丝的钟表机构，特别是校正机构或日历机构。本发明还涉及一种包括这种游丝或这种机构的钟表机芯。
钟表机构通常具有用于相互作用以实现钟表机芯的各种功能的游丝、杆和凸轮。因此，从驱动设备中获得的或者甚至由手表的佩戴者提供的能量都由游丝以确保功能的方式在有限的体积内进行积累和释放。在某些情况下，可用的体积不容许条带游丝的使用，该条带游丝可能与杆整合，该条带游丝延伸的几何形状以最小化在其内部的当前机械应力的方式进行配置，这导致游丝几何形状中的机械应力相对于要提供的力是非常高的。此外，相对于它可能被要求提供的力和它可能被要求实现的各种功能，调整这种类型的游丝是不容易的。
专利申请FR2043711描述了一种“V”形的作为单件制造的杆游丝。其专用于设置机构。其游丝部被两个止挡部完全锁定，以至于当它的杆部位移时，它以产生恢复力的方式收缩。考虑到角刚度，杆游丝的这种结构不是最佳的，为了最优化在柄处的力并且因此最大化手表佩戴者的舒适度，其可能需要这样的组成部分。游丝的连接点对设置杆的枢转以及对滑动小齿轮的定位有影响。
专利申请EP2015146A1涉及瞬时跳转日期功能。该申请公开了一种常规能量积累器，其由与日期功能的驱动指针一体的游丝、摆杆、凸轮所构成。在整个一天中，游丝在靠着凸轮放置的摆杆的帮助下，积累允许日期瞬时跳转所需的能量。因此，游丝以产生允许该跳转的合适的力的方式进行配置。更具体地，游丝呈现为特别笨重的延伸的条带的形式，其目的是在考虑到它必须提供的力的同时，降低在其内部的机械应力。该游丝绕基本上位于条带的中心的单一枢转点进行枢转。游丝的第一末端紧靠表的框架，并且第二末端靠在摆杆上，从而使游丝在凸轮位移时收缩，以产生恢复力。可以看出，通过游丝的这种结构，在给定的最大内部应力下，可以积累在游丝中的能量很低。
通过专利申请EP1746470A1公开的一种解决方案包括“线”游丝的使用。该设计的选择可以提供降低能量积累设备物理尺寸的可能。然而，弯曲公差非常难以保证，这使得这种游丝的工业生产和重复生产是有问题的。
本发明的目的是提供一种用于钟表机构的游丝，其允许克服上述缺点。具体地，本发明提出一种游丝，该游丝允许当其在给定的空间内作用时，其承受的机械应力被最小化，并且同样允许容易地调整其产生的力。本发明还提出了一种游丝，其几何形状特别适合于工业生产。
根据本发明，用于钟表机构的游丝包括在游丝的第一末端和游丝的第二末端之间延伸的主体。在第一和第二末端之间，游丝包括旨在通过接触作用于钟表机构的元件的至少一个构件。主体包括在曲线上延伸的可变形区域。曲线包括当从第一末端观察时是凹形的第一部分。
游丝旨在在第一和第二末端处均机械连接至框架。
所述游丝的不同实施方式由权利要求2至16限定。
一种钟表机构由权利要求17限定。
所述机构的不同实施方式由权利要求18至20限定。
一种钟表机构由权利要求21限定。
一种计时器由权利要求22限定。
通过举例的方式，附图描绘了根据本发明的钟表游丝的两种变型实施方式。
图1是呈现根据本发明的钟表游丝的第一变型实施方式的计时器的示意图。
图2是根据现有技术的钟表游丝的视图。
图3是示出了在现有技术中熟知的图1中的游丝和图2中的游丝的情况下，由游丝作为其变形的功能所提供的力的路径的曲线图。
图4是根据本发明的钟表游丝的第二变型的视图。
下面参照图1描述根据本发明的计时器300。计时器例如是表，特别地是手表。计时器包括钟表机芯200，特别地是机械类型的钟表机芯。钟表机芯包括机构100，特别地是包括含元件42和游丝10的机构。
本发明通过两个具体的应用进行说明。第一个涉及钟表校正机构的杆游丝，第二个应用涉及日历机构的杆游丝。在这些应用的每一个中，在随后将能量释放至与其相互作用的钟表机构的元件(凸轮或小齿轮或轮)之前，杆游丝或游丝积累机械能。该能量被至少部分地释放，并且几乎完全一体的以机械功的形式释放。此外，在这些应用的每一个中，游丝被连接至与计时器一体的框架。
在第一变型中，钟表机构100为校正机构，其允许例如小时显示的校正、日期显示的校正或任何其他显示的校正。机构包括游丝10。机构还包括框架和相对于框架可移动的元件42。游丝的表面通过接触作用于可移动的元件。
游丝和元件被布置为使得构件向元件释放能量，特别是以机械功的形式释放能量。元件包括凸轮和/或小齿轮和/或轮。在图1的例子中，元件是滑动小齿轮。
提供游丝的第一变型是为了例如通过在校正机构和/或计时器的设置机构的滑动小齿轮上的借助接触的作用而相互作用。所述小齿轮能够在与校正轮43啮合的位置和小齿轮与轮非啮合的位置之间轴向地位移。游丝允许滑动小齿轮返回到非啮合的位置(在图1中所示出的)。
所述游丝10包括在游丝的第一末端12和游丝的第二末端13之间延伸的主体11。游丝旨在在第一和第二末端处均机械连接至框架。游丝在第一末端和第二末端之间包括旨在通过接触作用于钟表机构的元件42的至少一个构件17，特别是杆。主体包括至少一个在曲线18上延伸的可变形区域14。曲线包括当从第一末端观察时是凹形的第一部分18a。区域14具有在给定强度的作用下可高度变形的大致矩形的横截面。该区域位于末端12和13各自的点12a和13a之间，在该区域外游丝10的主体11的横截面显著地变化。
游丝10,特别是杆17包括旨在在第一末端12处连接至框架的第一枢转元件15。明显在游丝10的可变形区域14的延续区内或紧邻可变形区域14的游丝10的第二末端13包括用于连接至框架的第二枢转元件16。第一连接元件优选地包括用来接收安装在框架的轴的孔15或孔部。同样地，第二连接元件优选地包括用来接收安装在框架的轴的孔或孔部16。当连接元件包括孔部时，游丝可以是在被固定至框架的轴上的滑动配合。杆17绕着位于第一末端的枢转轴19，特别是绕着将游丝连接至框架的机械连接的轴进行枢转。
曲线18呈现为大致凹形的部分18a和直线形或基本上直线形的部分18b，沿着曲线18，区域14在点12a和13a之间从游丝10的主体11延伸。当从第一末端12，特别是从第一连接装置15的轴19观察时，该曲线18是大致凹形的。
在离枢转轴19一定距离处，特别是在大于杆的长度L的三分之一处，或在大于杆的长度L的二分之一处，或在杆的末端或基本末端处，将杆17连接至可变形区域14。据认为杆与元件42的接触区域构成杆的末端，即使杆在物理上延伸超过了它。长度L是在枢转轴19和接触区域之间测量的。
优选地，一旦游丝已被安装在框架上，在第一和第二末端之间、特别是在第一连接装置的轴与第二连接装置的轴之间的距离D小于5mm，或者小于2mm，或者小于1mm，和/或者小于8倍的游丝的末端12和13的厚度E，并且优选地小于6倍的游丝的末端12和13的厚度E。游丝的厚度E是垂直于图1的平面测量的。
距离D是2mm的量级，并且在末端12和13处测量的厚度E在图1所示的游丝10内为0.3mm的量级。
优选地，在机构的正常操作期间，在力的应用点处，在从游丝中应力最大的构造到游丝中应力最小的构造的行程中，元件42相对于框架被移动至少0.3mm，或至少0.5mm，或至少0.7mm。在存储于游丝的机械能的释放，特别是以机械功的形式释放的影响下，这种位移发生。在所述位移时，杆17可以绕着连接元件15的轴移动至少5°或至少10°。
由两条射线所形成的角γ优选地小于120°，或者小于90°，该两条射线源自末端12特别是第一连接装置15的轴，并且分别穿过末端13特别是第二连接装置16的轴以及游丝的主体11的重心11g。角γ在由图1所示的游丝10内为60°的量级。
穿过将游丝连接至框架的机械连接的轴的直线D1使得能够限定位于所述直线两侧的第一和第二半平面。杆17沿着射线191延伸，射线191被包括于第二半平面的第一互补半平面中，在其中可变形区域的一部分从第二末端延伸，也就是说，在其中可变形区域的一部分从第二末端延伸或者直接与第二末端接触。位于第二半平面的可变形部分，优选地是凹形的。位于第二半平面的可变形部分，可以包括或者可以是曲线18的凹形部分18a的全部或者部分。
图2示出了现有技术中熟知的游丝。游丝110绕轴113枢转，并且提供游丝110是为了当在第一位置处布置柄时，在指针118的帮助下，使小齿轮42保持在离校正轮43一定距离的位置。然后，以确保足够的夹持力的方式限定游丝的易弯曲部分114的横截面。从非校正的位置至校正的位置的行程促使表的佩戴者拉动柄，并且通过这样做，克服由所述游丝产生的力。对于柄的某些轴向位移，这种力可能太大，并且在操纵柄时，可能存在损害风险的感觉。
由于游丝的低的角刚度，因此在确保用于设备有效运行所必须的最小的力同时游丝能够被调整以最小化机构内存在的力，所以一个特别有利的解决方案是在钟表机构内使用在图1中所描绘的那类游丝。因此，可以以最优化的方式预加载游丝。也同样可以修改游丝的两个连接轴之间的距离，从而根据小齿轮42的位移调整游丝能够产生的力的范围。因此，同一个游丝可以在滑动小齿轮的位移不同的多个钟表机构内使用。
相比于现有技术中熟知的游丝，具有相同的横截面的游丝的第一变型使得在相同的可用体积内通过游丝的预缠绕在非校正位置确保所需的夹持力的同时，最小化由于柄的位移产生的游丝的力成为可能。这通过第一实施方式的游丝和如图2所示的已知游丝的力F位移特性Dp进行了说明，该位移特性是小齿轮42的第一非校正位置P1和第二校正位置P2之间测量的，如图3所示。应该指出的是，对于相同的安装空间，使用根据本发明的游丝10获得了更稳定的恢复力。换一种方式而言，对于根据本发明的游丝10的给定位移，获得了更小变化的恢复力。
第二应用涉及一种日历机构的杆游丝。
在第二变型中，钟表机构是例如用于显示日期的日历机构。机构包括游丝20。机构还包括框架和相对于框架可移动的元件52。游丝的一个表面通过接触作用于可移动的元件。游丝和元件被布置为使得构件向元件释放能量，特别是以机械功的形式。元件包括凸轮和/或小齿轮和/或轮。在图4的例子中，元件是凸轮。
提供游丝的该第二变型是为了例如通过在计时器的日历机构的凸轮上的借助接触的作用而相互作用。凸轮可绕轴旋转。游丝使得能够将杆恢复至与凸轮接触。
在该第二变型中，用于钟表机构的游丝例如是用于日历摆杆设备的游丝。下面参考图4描述该游丝。提供游丝20是为了例如通过在凸轮52上的借助接触的作用而相互作用。该凸轮相对于框架是可移动的。更具体地，凸轮被安装在24-小时轮上，该24-小时轮与用于驱动日历显示的指针51是一体的。在整个一天中，游丝在凸轮的帮助下，积累允许日历显示的瞬时跳转所需的能量。除了其应用，第二变型与第二实施方式的第一变型仅关于下面描述的元件不同。
游丝20包括在游丝的第一末端22和游丝的第二末端23之间延伸的主体21。游丝在第一末端和第二末端之间包括杆27，杆27装配有安装成自由转动的、用于通过接触作用于钟表机构的凸轮52的凸轮从动件27'。
游丝的主体21呈现有至少一个在给定强度的作用下可高度变形的大致矩形横截面的区域24。该区域位于末端22和23各自的点22a和23a之间，在该区域外游丝20的主体21的横截面可以显著地变化。
游丝20,特别是杆27包括用于在第一末端22处连接至框架的第一枢转元件25。明显在游丝20的可变形区域24的延续区内的游丝20的第二末端23包括用于在第二末端23处连接至框架的第二枢转元件26。第一连接元件优选地包括用来接收安装在框架的轴的孔25或孔部。同样地，第二连接元件优选地包括用来接收安装在框架的轴的孔26或孔部。
曲线28呈现有大致凹形的部分28a和基本上直线形的部分28b，沿着曲线28区域24在点22a和23a之间从游丝20的主体21延伸。当从第一末端22，特别是从第一连接装置25的轴观察时，该曲线28是大致凹形的。
一旦游丝20已被安装在框架上，在第一和第二末端之间、特别是在第一连接装置25的轴与第二连接装置26的轴之间的距离D是4mm的量级。在末端22和23测量的并且垂直于图4的平面测量的厚度E是0.4mm的量级。由两条射线所形成的角γ为50°的量级，该两条射线源自末端22特别是第一连接装置25的轴，并且分别穿过末端23特别是第二连接装置26的轴以及游丝的主体21的重心21g。
优选地，在机构的正常操作期间，在从游丝中应力最大的构造到游丝中应力最小的构造的行程中，元件52相对于框架被移动至少10°，或至少15°，或至少20°，或至少30°。在存储于游丝的机械能的释放的影响下，特别是以机械功的形式，这种位移发生。在所述位移时，杆27可以绕着连接元件25的轴移动至少5°或至少10°。
这种类型的游丝提供了取代可能特别麻烦的和/或难以工业制造的游丝条带或“线”游丝的有利的机会。因为它的两个枢转点，根据本发明的游丝的角刚度允许最小化在其内部的机械应力。因此，在有限的体积内，这种游丝允许在其加载期间最大化积累的能量，而同时限制在其内部的机械应力。
此外，考虑到游丝可能被要求提供的各种力，考虑到它可能被要求实现的各种功能，可以容易地调整在游丝的第一和第二末端之间的距离D。更具体地，可以调整在游丝的第一和第二末端之间的距离D，以允许日历显示的一个或多个跳转，或者一个或多个日历显示的跳转。因而，这种类型的游丝允许实现多个功能，而不必修改与之相互作用的组成部分，尤其是日历凸轮。因此，同一个游丝可以在功能和/或显示不同的多个日历内使用。
不论考虑哪种变型实施方式，枢接元件的中心附近允许低的角刚度。该低的角刚度使得游丝能够产生的力或力矩的范围的最优化成为可能，特别是在第一个应用的情况下。该低的角刚度同样使得游丝能够在其加载期间最大化积累的能量，而同时限制在其内部的机械应力，特别是在第二个应用的情况下。该低的角刚度同样使得能够将游丝的横截面配置为使得该游丝能够被以工业和重复生产的方式生产，特别是在第三个应用的情况下。
不论考虑哪种变型实施方式，一旦游丝已被安装在框架上，在第一和第二末端之间、特别是在第一枢转的轴与第二枢转的轴之间的距离，优选地小于5mm，或者小于2mm，或者小于1mm，和/或者小于8倍的游丝的末端的厚度，并且优选地小于6倍的游丝的末端的厚度。
不论考虑哪种变型实施方式，游丝在第一末端和第二末端之间包括用于通过接触作用于钟表机构的元件的至少一个构件。
不论考虑哪种变型实施方式，游丝具有呈现开口的大体上环形的形式。
不论考虑哪种变型实施方式，曲线18、28优选地是平面曲线。因此，游丝的主体或游丝沿着平面延伸。可选地，可以使游丝的第一末端沿着第一平面定向，并且可以使第二末端沿着第二平面定向。第一平面和第二平面不一定是平行的。优选地，第一枢转的轴垂直于第一平面，并且第二枢转的轴垂直于第二平面。
曲线18、28呈现大致凹形的部分18a、28a和基本上直线形的部分18b、28b，沿着曲线18、28，主体11、21的区域14、24在点11a、22a和13a、23a之间延伸。当从第一末端12、22，特别是从第一枢转15、25的轴观察时，该曲线18、28是大致凹形的。
不论考虑哪种变型实施方式，游丝可以由不同材料制成。具体地，它可以由弹簧钢、硅、镍、镍-磷或者无定形金属合金制成。游丝可以例如通过机械工艺(如冲压或线切割)制成。游丝还可以通过立体光刻、LIGA工艺、DRIE蚀刻工艺或者甚至通过激光蚀刻工艺制成。具体地，这些生产工艺使得生产在连接元件处的薄厚度的材料成为可能，这允许尽可能的靠近在一起地定位机械连接元件的轴。
因为结构的原因，对于旨在通过接触作用于钟表机构的元件的构件，呈现不同于游丝的其他部分的厚度是可能的，特别是在第三个应用的情况下。因此，根据本发明的游丝可呈现具有不同厚度的区域。
不论考虑哪种变型实施方式，因为其低的角刚度，整体式游丝使得能够在其加载期间最大化积蓄的能量，而同时限制在其内部的机械应力。游丝使得能够提供为了在给定的体积内能够进行各种钟表功能的所必需的力。为了做到这一点，整体式游丝呈现两个不同且紧邻的枢轴。
因此，该游丝使得能够：
-最大化游丝的有效长度；
-在其运行期间，最小化游丝的变形；
-最小化游丝的角刚度；
-最小化材料中的应力；
-以最优的方式对游丝预加应力。
枢转轴之间的距离直接取决于由生产工艺能够获得的最小材料厚度。
当然，根据本发明的这种游丝的用途并不局限于前面所描述的应用。例如，在计时机构或倒计时机构内整合该游丝是可以想象的。
最后，本发明还涉及包括如前面所描述的钟表机构或如前面所描述的游丝的钟表机芯或计时器，尤其是表。
在整个文件中，术语“游丝”已经用于指代包含在给定强度的作用下可高度变形的第一部分和在该相同的作用下微变形或者不变形的、特别是在构件处的第二部分的整体式元件。根据术语“游丝”的其他用途类推已经完成这点。具体地，术语“游丝”也以惯常的方式被用于指代承受拉伸载荷并且在这些末端的每一个处以钩结束的螺旋弹簧。然而，这样的螺旋弹簧包含在给定强度的作用下可高度变形的第一部分(配置为螺旋)和在该相同的作用下微变形或者不变形的第二部分(钩)是明确的。
在整个本文档中，术语“主体”或“游丝主体”指代游丝本身，即形成游丝的材料。

Claims (22)

1.一种用于钟表机构的游丝(10、20)，所述游丝包括在游丝的第一末端(12、22)和游丝的第二末端(13、23)之间延伸的主体(11、21)；游丝旨在在第一和第二末端处均机械连接至框架；在第一和第二末端之间，游丝包括旨在通过接触作用于钟表机构元件(42、52)的至少一个构件(17、27)；其中，所述主体包括在曲线(18、28)上延伸的可变形区域(14、24)，并且其中，所述曲线包括当从第一末端观察时是凹形的第一部分(18a、28a)。
2.根据前述权利要求所述的游丝，其中
曲线包括当从第一末端观察时是凹形的第一部分(18a、28a)，以及直线形或基本上直线形的第二部分(18b、28b)。
3.根据前述权利要求之一所述的游丝，其中
构件包括杆(17、27)，该杆绕着位于第一末端的枢转轴(19、29)枢转，特别是绕着将游丝连接至框架的机械连接的轴枢转。
4.根据前述权利要求所述的游丝，其中
在离枢转轴(19、29)一定距离处，特别是在大于杆的长度(L)的三分之一处，或在大于杆的长度(L)的二分之一处，或在杆的末端或大致末端处，杆被连接至可变形区域。
5.根据前述权利要求之一所述的游丝，其中
杆沿着包括在半平面内的射线(191、291)延伸，所述半平面与在曲线(18、28)的凹形部分(18a、28a)从游丝的一个末端延伸的可变形区域的一部分在其内延伸的半平面互补，两个半平面被穿过将游丝连接至框架的机械连接的轴的直线(D1)分开。
6.根据前述权利要求之一所述的游丝，其中
所述游丝包括用于在第一末端处机械连接至框架的第一元件(15、25)和用于在第二末端处机械连接至框架的第二元件(16、26)。
7.根据前述权利要求之一所述的游丝，其中
所述游丝旨在通过枢接在第一末端处连接至框架，并且游丝旨在通过枢接在第二末端处连接至框架。
8.根据前述权利要求之一所述的游丝，其中
一旦游丝已被安装在框架上，在第一和第二末端之间的距离小于5mm，或小于2mm，或小于1mm。
9.根据前述权利要求之一所述的游丝，其中
一旦游丝已被安装在框架上，在第一和第二末端之间的距离小于8倍的游丝的第一和第二末端(12、22和13、23)的厚度，并且更优选地小于6倍的游丝的第一和第二末端(12、22和13、23)的厚度。
10.根据前述权利要求之一所述的游丝，其中
源自第一末端并且分别穿过第二末端和游丝主体的重心的射线形成角(γ)，所述角(γ)优选地小于120°，或者小于90°，或者小于60°。
11.根据前述权利要求之一所述的游丝，其中
曲线是平面曲线(18a、28a)。
12.根据前述权利要求之一所述的游丝，其中
构件包括突出于游丝的主体(11、21)的指针(17、27)。
13.根据权利要求1至11之一所述的游丝，其中
构件包括能够旋转地安装于游丝的主体(211)的凸轮从动件(27)。
14.根据前述权利要求之一所述的游丝，其中
所述游丝由弹簧钢，或硅，或镍，或镍-磷，或者无定形金属合金制成。
15.根据前述权利要求之一所述的游丝，其中
主体具有呈现开口的大体上环形的形式。
16.根据前述权利要求之一所述的游丝，其中
构件旨在向钟表机构的元件(42、52)释放能量，特别是以机械功的形式释放能量。
17.一种钟表机构(100)，特别是日历机构或者校正机构，包括
根据前述权利要求之一所述的游丝。
18.根据前述权利要求所述的钟表机构，其中
所述钟表机构包括框架和相对于框架可移动的元件(42、52)，其中游丝的一个表面通过接触作用于可移动的元件，并且其中，游丝和元件被布置为使得构件向元件释放能量，特别是以机械功的形式释放能量。
19.根据权利要求17或者18所述的钟表机构，其中
元件包括凸轮和/或小齿轮和/或轮。
20.根据权利要求17至19之一所述的钟表机构，其中
在机构的正常运行中，在从游丝中应力最大的构造到游丝中应力最小的构造的行程中，可移动的元件相对于框架被移动至少10°，或至少15°，或至少20°，或至少30°，并且/或者可移动的元件相对于框架被移动至少0.3mm，或至少0.5mm，或至少0.7mm，并且/或者构件绕着连接元件的轴被移动至少5°，或至少10°。
21.一种钟表机芯(200)，包括
根据权利要求17至20之一所述的钟表机构，或者
根据权利要求1至16之一所述的游丝。
22.一种计时器(300)，特别是表，包括
根据前述权利要求所述的钟表机芯，或者
根据权利要求17或20之一所述的钟表机构，或者
根据权利要求1至16之一所述的游丝。
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