CN104698807B - 用于时计的优化报时机构轮盘‑振动板 - Google Patents
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Abstract
用于音乐或报时时计(1000)的轮盘‑振动板组件(1),包括至少一个轮盘(2),其关于轴(D)旋转并且被提供有销(3),所述销(3)基本上平行于该轴(D)而突出并且被布置成与该组件(1)的至少一个振动板(5)中所包括的簧片(4)协作,每个销(3)包括被布置成与对应簧片(4)的互补接收表面协作的致动表面(30),并且振动板(5)的这些簧片(4)的截面从作为最高音调的最短簧片(4C)到作为最低音调的最长簧片(4L)逐渐增大。互补接收表面(40)包括端部边缘(42),其在簧片(4)的致动结束时与销(3)中所包括的互补端部边缘(32)处于相同的半径上。
Description
技术领域
本发明涉及用于音乐或报时时计(striking timepiece)的轮盘-振动板组件,包括至少一个轮盘,其关于轴旋转并且被提供有销,所述销基本上平行于所述轴而突出并且被布置成与所述组件的至少一个振动板中所包括的簧片(strip)协作,每个所述销包括被布置成与所述对应簧片的远端上的互补接收表面协作的致动表面,并且所述远端与所述销被置于所述轮盘的相同的半径上,其中所述振动板的所述簧片的截面从作为最高音调的最短簧片到作为最低音调的最长簧片逐渐增大。
本发明还涉及包括至少一个这样的轮盘-振动板组件的音乐声或报时机构。
本发明还涉及包括至少一个这样的声机构的时计机件(timepiece movement)。
本发明还涉及时计、特别是钟表,包括至少一个这样的机件和/或至少一个这样的机构。
本发明涉及音乐时计和音乐盒以及更特别地音乐钟表、报时和三问(minuterepeater)钟表以及闹钟的领域。
背景技术
音乐钟表的报时机构通常由振动板和使振动板簧片致动的系统形成。致动系统可以是旋转柱体(如在大多数音乐盒中那样)或旋转轮盘。
该具有被布置在钟表平面中的旋转轮盘的后一种解决方案由于其有限的总体高度是特别有利的,但是其大大限制了产生最低音的簧片的致动能量。曲调因此不是非常可听的。
穿通销被布置在报时轮盘上以使得快速地提升和释放振动板的每个簧片。为了确定轮盘-振动板系统的尺寸,一般遵循两个准则。
-所有簧片具有相同的提升行程,无论其长度如何;
-簧片被突然释放以避免过阻尼弯曲和噪声的出现。
尽管音乐时计历史久远,但是在现有技术中不存在关于以下的指引:
-振动板簧片相对于报时轮盘的位置的适配;
-簧片和致动销的宽度;
-振动板簧片的高度;
-致动销的高度;
-在用于通过与销接触而提升簧片的倾斜平面的形状、销的形状和销的移动方向(销在旋转轮盘中描述圆形轨道)之间的任何适配。
因此,报时机构的转矩并且因而机械能的消耗一般未被优化:
-转矩的收紧(take-up)对于高和低音的致动非常不同并且对于最短振动板簧片(其对应于最高音调的音)的致动可能是过度的;
-能量的相当大一部分可能通过产生振动板簧片的不适当变形而被消耗,特别是在钟表的平面中具有扭转或弯曲贡献的变形:由于这些变形被过阻尼并且具有不正确的频率贡献(不和谐音),因此它们导致声学性能的净损失。
由于能量损失与根据这些不正确变形的自由度所施加的转矩和力成比例,并且由于能量损失取决于材料中所产生的机械应力和所产生的空间变形的相乘的结果,因此该能量损失可能非常显著,即便使簧片是刚性的以使得大大减少不适当的空间变形,因为机械应力于是增加。
以DUNCAN名义的美国专利申请No 2876670A公开了一种音乐盒轮盘-振动板组件,其具有恒定厚度以及不相等长度和宽度的簧片,全部在轮盘到振动板的正中面上的投影内,所述振动板在其固体部分中、在簧片的附件侧上包括形成谐振腔的槽。
以BREGUET名义的瑞士专利申请No 704670A公开了一种用于音乐盒的轮盘-振动板组件,其具有的簧片全部在轮盘到振动板的正中面上的投影内,并且其中轮盘的控制销的高度根据要传递的转矩来适配。
以FERNAND名义的瑞士专利申请No 405896A公开了一种部分封装在涂层中的音乐盒振动板,所述涂层确定了形成所述振动板的各种簧片的自由长度。
以SEGAN LTD名义的WO专利申请No 2004/090863 A2公开了一种电子音乐发生设备,其具有存储器、磁声发生器和振动板。
发明内容
本发明提议优化报时振动板-轮盘系统以用于克服现有技术的这些缺点。
为了减少现有技术的慢性能量损失,本发明的目的是最大化振动板的每个簧片的第一弯曲模式中的能量,而同时优化当簧片被致动时所产生的力的方向和类型,然而不针对不想要的自由度增加簧片的刚性,所述不想要的自由度为:时计或音乐盒的平面中的扭转和弯曲。
为此,本发明涉及用于音乐或报时时计的轮盘-振动板组件,包括至少一个轮盘,其关于轴旋转并且被提供有销,所述销基本上平行于所述轴而突出并且被布置成与所述组件的至少一个振动板中所包括的簧片协作,每个所述销包括被布置成与所述对应簧片的远端上的互补接收表面协作的致动表面,并且所述远端与所述销被置于所述轮盘的相同的半径上,其中所述振动板的所述簧片的截面从作为最高音调的最短簧片到作为最低音调的最长簧片逐渐增大,其特征在于,所述互补接收表面包括端部边缘,其在所述簧片致动阶段的结束时与所述销中包括的互补端部边缘被置于相对于所述轴的相同的半径上,并且特征在于,所述端部边缘和所述互补端部边缘是直线段。
根据本发明的特征,所述直线段相对于与所述轴垂直的平面是倾斜的。
本发明还涉及包括至少一个这样的轮盘-振动板组件的音乐声或报时机构。
本发明还涉及包括至少一个这样的声机构的时计机件。
本发明还涉及时计、特别是钟表,其包括至少一个这样的机件和/或至少一个这样的机构。
附图说明
在参照附图而阅读以下详细描述时,本发明的其它特征和优点将显现出来,在附图中:
-图1示出根据本发明的用于音乐钟表的振动板的示意平面视图,其中簧片的宽度从最短簧片到最长簧片而增大。
-图2以类似于图1的方式示出图1的振动板,所述振动板和与它协作的报时或曲调轮盘相叠置,其中振动板的最长簧片被部分布置在报时轮盘的外部。
-图3沿平行于轮盘的旋转轴并且正交于源自轮盘中心的径向线的平面(所述平面通过方向T并且通过给定销-簧片对)而示出常规轮盘-振动板组件的销和振动簧片的倾斜平面的协作细节的示意性横截面视图。
-图4以类似于图3的方式示出根据本发明的轮盘-振动板组件,其中簧片的倾斜平面和销的倾斜平面被定向在轮盘到簧片-销接触点的径向方向上。
-图5示出包括根据本发明的轮盘-振动板组件的音乐或报时钟表的框图。
具体实施方式
振动板簧片和报时轮盘销的布置以及机械和几何属性彼此适配以优化每个振动板簧片的致动,从而确保机械能的最优利用并且最小化对于发声所必要的转矩的收紧。
本发明涉及用于音乐或报时时计1000的轮盘-振动板组件1,包括至少一个轮盘2,其关于轴D旋转并且被提供有销3,所述销3基本上平行于所述轴D而突出并且被布置成与至少一个振动板5的簧片4协作。
每个销3包括优选由倾斜平面或类似物形成的致动表面30,该致动表面被布置成与对应簧片4的远端41上的互补接收表面40协作,并且所述远端41与所述销3被置于轮盘2的相同的半径上,所述互补接收表面40优选也是倾斜平面或类似物。
致动是这样的阶段:在其期间,致动表面30推动互补接收表面40以通过将簧片从其息止位置移动开并且为其提供势能而张紧该簧片。致动的结束发生在通过对应的销3将簧片4完全张紧之后,并且正好在销和簧片分离以让簧片4谐振之前,簧片4然后以声能的形式返回势能,该势能是在轮盘2的旋转运动期间由销3提供给簧片4的。
有利地,振动板5的簧片4的截面(section)从作为最高音调的最短簧片4C到作为最低音调的最长簧片4L逐渐增大。逐渐增大此处意味着以不同长度的相邻簧片之间的等同截面增大或逐步增大。在本发明的特定变型中,所述增大从一个簧片到另一个是严格的。有利地,互补接收表面40包括端部边缘42,其在簧片4的致动阶段的结束时与销3中所包括的互补端部边缘32被置于相对于轴D的相同的半径上。
更具体地,振动板5的簧片4的宽度从最短簧片4C(最高音调)到最长簧片4L(最低音调)逐渐增大,如图1中所见。逐渐增大此处意味着以不同长度的相邻簧片之间的等同宽度增大或逐步增大。在本发明的特定变型中,所述增大从一个簧片到另一个是严格的。
有利地,致动销3的宽度也逐渐增大,与所涉及的销3与之协作的簧片4的宽度一致。销3的宽度是其在相对于轮盘2的轴D的径向方向上的有用尺寸,即,销的旨在与对应簧片4协作的部分的尺寸。在图4中所见的特定实施例中,销3是梯形类型的。
当振动板成整件时,对于整个振动板而言等同的簧片高度允许更经济的产出。
一个可能的变型在于作用于簧片4的高度并且作为对增大的簧片宽度的可替换方案而具有增大的簧片高度,或者更简单地,具有从最高音调到最低音调而增大的簧片截面。在特定实施例中,簧片4的高度从作为最高音调的最短簧片4C到作为最低音调的最长簧片4L逐渐增大。然而,如果簧片具有恒定的截面,那么致动能量则更大,这使得各图的实施例的使用是优选的,其中簧片具有恒定高度和可变宽度。
在根据本发明的特定实施例中,端部边缘42和互补端部边缘32是直线段49。
更具体地,这些直线段49是斜的,即相对于与轮盘的旋转轴D垂直的平面P倾斜。
在特定实施例中,致动销3中所包括的互补端部边缘32的宽度也按与销3分别与之协作的簧片4的截面相同的比例逐渐增大。
有利地,如图2中所见,振动板5的一些最长簧片4至少部分地、优选其长度的多于三分之一被布置在报时轮盘2的外部:该属性使得有可能最小化转矩的收紧,并且因而扩大报时机构或音乐机构的功率储备,并且使得转矩的收紧在打钟报时期间或在曲调的演奏期间均匀。
相比于销2的致动表面30和簧片4的互补接收表面40的常规配置(致动表面30和互补接收表面40这二者都被定向成正交于簧片的主方向),本发明提议了使得有可能消耗更少转矩的一种配置:销3的致动表面30和簧片4的互补接收表面40以合适的方式被定向在源自轮盘2的中心并且通过簧片-销接触点的径向方向DR上,如图2和4中所见,以使得校正由所涉及的簧片4与本地径向方向DR所形成的角,以防止当簧片4被其销3提升时的任何能量浪费并且最大化簧片的第一弯曲模式中所存储的能量。
在销3和簧片4之间的接触线因此必须优选地在簧片被释放的时刻、因而在致动的结束时处于朝着轮盘的径向方向上。
图4示出协作表面的两端,销3上的线32和簧片4上的线42。当然,严格的径向对准是最优状况,其不能总是被满足,这是因为音乐或报时时计1000的其它组件的插入,尤其是在其中报时机构被连接到占据很大体积的复杂物件的钟表的情况中。相对于该径向线可以容忍优选5°的最大角偏离。
图2示出分别对应于振动板5的最短簧片4C和最长簧片4L的两条径向线DRC和DRL。由于斜度(在所图示的其中表面30和40是倾斜平面的优选实施例中)被定向为相切于被固定至轮盘2的销3的迹线T,每个簧片4正交于振动板2的平面P而被抬高,从而防止钟表平面中的扭转和弯曲。
报时轮盘2的销3相对于轮盘2的平面P优选地具有以下高度,该高度从最短簧片到最长簧片而逐渐增大,这需要逐渐增大的提升。
每个簧片的致动能量由以下给出:
(1)
其中E是杨氏模量,b是宽度,h是高度,L是簧片的长度,并且δ是簧片的提升。
根据本发明,最低音调的簧片的致动能量与最高音调的簧片的致动能量的比必须大于1:3(其对应于小于5dB的声级差)。
该准则要求在簧片的宽度、簧片的提升和簧片的长度之间的严格关系,在特定实施例中,其中簧片的高度对于所有簧片而言有利地等同。如果我们考虑最低音调的簧片4L(最长),以及最高音调的簧片4C la(最短) ,关系是:
(2)。
具体地,对于相同高度和相同宽度的簧片4,并且对于给定频率和提升特性(f;δ)的每一个,最低音调的簧片和最高音调的簧片之间的关系满足不等式(3)。
在特定实施例中,销3的致动表面30和簧片4的互补接收表面40是在源自轮盘2的中心并且通过所涉及的销3和簧片4之间的接触点的本地径向方向DR上相对于轮盘2的平面P的斜平面。
更具体地,相对于轴D,对应于最短簧片4C的第一径向线DRC和对应于振动板5的最长簧片4L的第二径向线DRL与彼此形成非零中心角。
本发明还涉及音乐声或报时机构100,其包括至少一个轮盘-振动板组件1。
本发明还涉及时计机件200,其包括至少一个这样的声机构100。
本发明还涉及时计1000、特别是钟表,其包括至少一个这样的机件200和/或至少一个这样的机构100。
本发明具有众多优点:
-改进了由钟表播送的在1kHz和4kHz之间的频带中的声音的声级;
-增大了在曲调期间所感知的声级的均匀性;
-改进了曲调的调谐和纯度;
-增加了报时机构的功率储备。
Claims (11)
1.用于音乐或报时时计(1000)的轮盘-振动板组件(1),包括至少一个轮盘(2),其关于轴(D)旋转并且被提供有销(3),所述销(3)基本上平行于所述轴(D)而突出并且被布置成与所述组件(1)的至少一个振动板(5)中所包括的簧片(4)协作,每个所述销(3)包括被布置成与所述对应簧片(4)的远端(41)上的互补接收表面(40)协作的致动表面(30),并且所述远端(41)与所述销(3)被置于所述轮盘(2)的相同的半径上,其中所述振动板(5)的所述簧片(4)的截面从作为最高音调的最短簧片(4C)到作为最低音调的最长簧片(4L)逐渐增大,其中所述互补接收表面(40)包括端部边缘(42),所述端部边缘在所述簧片(4)致动阶段的结束时与所述销(3)中所包括的互补端部边缘(32)被置于相对于所述轴(D)的相同的半径上,其中所述端部边缘(42)和所述互补端部边缘(32)是直线段(49、49A),并且特征在于,所述销(3)的所述致动表面(30)和所述簧片(4)的所述互补接收表面(40)是在源自所述轮盘(2)的中心并且通过所涉及的所述销(3)和所述簧片(4)之间的接触点的本地径向方向(DR)上相对于所述轮盘(2)的平面(P)的斜平面,
其特征在于,对于相同高度的所述簧片(4),并且对于给定宽度、长度和提升特性(b;L;δ)中的每一个,在所述最低音调并且最长簧片(4L)和所述最高音调并且最短 簧片(4C)之间的关系满足不等式。
2.根据权利要求1所述的轮盘-振动板组件(1),其特征在于,所述直线段(49、49A)相对于与所述轴(D)垂直的平面(P)倾斜。
3.根据权利要求1所述的轮盘-振动板组件(1),其特征在于,所述振动板(5)的所述簧片(4)的宽度从作为最高音调的最短簧片(4C)到作为最低音调的最长簧片(4L)逐渐增大。
4.根据权利要求1所述的轮盘-振动板组件(1),其特征在于,所述销(3)中所包括的所述互补端部边缘(32)的宽度按与所述销(3)与之协作的所述簧片(4)的截面相同的比例逐渐增大。
5.根据权利要求1所述的轮盘-振动板组件(1),其特征在于,所述振动板(5)在所述振动板(5)的最长簧片之中包括若干所述簧片(4),这些若干所述簧片至少部分地在其长度的多于三分之一上被布置在所述轮盘(2)的外部。
6.根据权利要求1所述的轮盘-振动板组件(1),其特征在于,所述报时轮盘(2)的所述销(3)相对于所述轮盘(2)的平面(P)具有以下高度,该高度与所述销(3)与之协作的所述簧片(4)的截面一致地从最短簧片(4C)到最长簧片(4L)逐渐增大。
7.根据权利要求1所述的轮盘-振动板组件(1),其特征在于,相对于所述轴(D),对应于所述振动板(5)的所述最短簧片(4C)的第一径向线(DRC)和对应于所述振动板(5)的所述最长簧片(4L)的第二径向线(DRL)与彼此形成非零中心角。
8.音乐声或报时机构(100),其包括至少一个根据权利要求1所述的轮盘-振动板组件(1)。
9.时计机件(200),其包括至少一个根据权利要求8的音乐声或报时机构(100)。
10.时计(1000),其包括至少一个根据权利要求9所述的机件(200)和/或至少一个根据权利要求8所述的机构(100)。
11.根据权利要求10所述的时计(1000),其中所述时计是钟表。
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