CN105319941B - 能够在地球体的每一点处指示日出和日落的钟表 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够在地球体的每一点处指示日出和日落的钟表，包括在考虑季节变化的情况下用于指示日出和日落的装置(17、27)。这些装置包括表示地球的球体(17)、布置成与球体同心的壳体(27)，该壳体(27)布置成通过指示地球的明暗界限的位置来使地球体的处于夜间的部分与处于白天的另一部分分界开。该壳体能够沿着两个垂直的轴线(X‑X、Y‑Y)围绕地球体枢转。该壳体被机芯驱动，从而以每24小时一周的速率围绕极轴线(X‑X)转动。差分机构(50)被年凸轮(72)控制，该年凸轮(72)具有表示太阳关于赤道平面的倾角的轮廓。差分机构通过与极轴线(X‑X)同心的驱动轴(35)控制壳体围绕轴线(Y‑Y)的倾角。

Description

能够在地球体的每一点处指示日出和日落的钟表

技术领域

本发明涉及一种包括钟机芯和在考虑季节变化的情况下用于指示日出和日落的装置的钟表，所述装置包括表示地球的球体、支承件、和安装在支承件上并且布置成与球体同心的环圈，其中，该环圈被布置成指示地球的明暗界限的位置，该环圈和该球体被布置成能够围绕两个垂直的轴线关于彼此枢转，这两个轴线中的第一轴线对应于地球的极轴线，第二轴线与第一轴线在球体的中心处相交，其中，该环圈关于支承件围绕第二轴线自由枢转，并且用于指示日出和日落的装置还包括年凸轮、凸轮从动件和运动链，该年凸轮具有表示太阳关于赤道平面的倾角的轮廓，并且布置成被机芯以每年一周的速率驱动转动，该凸轮从动件布置成与凸轮配合，该运动链布置成将凸轮从动件连接至环圈，从而环圈所面对的平面与第一轴线形成一角度，该角度与太阳关于赤道平面倾斜的角度相等。

背景技术

白天的长度是每天太阳的上边缘在日出时在东方出现在地平线上方的时刻到其在日落时在西方消失在地平线下方的时间。不论什么时间，地球体的表面总是有一半被太阳照亮，而另一半处于黑暗中。地球的被照亮的部分和处于黑暗中的部分之间的界限被称作地球的明暗界限。从几何学上讲，地球的明暗界限是环绕地球体的大环圈。该大环圈沿着与地球围绕太阳的轨道的平面(称作黄道平面)垂直的平面延伸。还可以注意到，地球的中心定位在这两个平面之间的相交线上。

通常，白天长度全年变化，并且取决于纬度。该变化由地球的转动轴线关于黄道平面的倾斜导致。通过定义，该倾斜对应于热带地区的纬度，是±23°27'。众所周知，在北半球的冬至期间和南半球的夏至期间，白天长度最短。在昼夜平分(春分和秋分)时，全球白天的长度等于夜间的长度。

对应于上文给出的定义的钟表已经是已知的。德国实用新型DE7014354(U)的图3特别地描述了一种具有表示地球体的球体的座钟，该球体被安装在竖直轴线上，以在外壳形式的支承件上方转动。支承件的上表面具有环形的表盘，该表盘被布置成与球体的轴线同心，并且表示24小时圈。设有容纳在支承件中的钟机芯，以使地球体以每24小时一周的速率在表盘上方转动。该已知的座钟还具有半球形壳体，该半球形壳体比地球体略大，并且被安装成与地球体同心，从而包围地球体并且仅允许看到地球体的一半。半球形壳体被提供成使得被太阳照亮的一个半球体能够与处于黑暗中的另一半球体区分开。半球形壳体另外被铰接在地球两侧的两个竖直的柱体上。半球形壳体因此能够围绕水平轴线枢转，该水平轴线与支承地球体的竖直轴线在地球体的中心相交。该壳体还装配有齿条，该齿条被布置成与形成一机构的一部分的小齿轮配合，该机构被提供成控制壳体的倾斜角度，从而在该角度每年一次沿着一个方向以及然后沿着另一方向经过介于±23.5°之间的值的整个范围，以根据季节再现太阳在赤道上方倾角变化的效果。

应理解的是，上述已有技术文献中描述的座钟根据可以被称作哥白尼学说的观点再现了地球上白天和夜间的场景。实际上，对于该已有结构，地球在其自己的轴线上转动，而太阳的阴影仅根据季节倾斜地变化。尽管这也许从科学角度而言不太正确，但是我们在中心、而太阳围绕我们转动的地心说表示法与我们的直觉更加一致。

发明内容

本发明的目的是提供一种允许根据地心说观点再现地球上白天和夜晚的场景的钟表。通过提供一种根据随附权利要求1所述的钟表来实现该目的。

应理解的是，根据本发明，表示地球的明暗界限的环圈与其支承件一起围绕地球体的极轴线以每24小时一周的速率转动。另外，该环圈被安装成在转动的支承件上枢转，从而其还能够改变关于极轴线的倾角。通过与转动的支承件同心布置的驱动轴来控制环圈的倾斜角度。该驱动轴被机芯驱动成以与支承件相同的速率转动，但是具有一些相移。相移的值决定了环圈关于极轴线的倾角。

应理解的是，在本文中，术语“环圈”不一定表示完全完整的环圈。其同样可以涉及具有至少一个缺口的环圈。实际上，根据本发明，环圈被安装成围绕其枢转的轴线垂直地切割地球体的极轴线。现在，根据本发明的有利的实施例，地球体被安装在与极轴线同心地延伸的轴上。在这些条件下，环圈必须具有至少一个缺口，以在环圈关于极轴线的倾角经过零时，允许轴和环圈相交。另外，根据后一实施例的优选的变型，支承球体的轴是通过其两个端部枢转的贯穿轴。如下面将进一步看到的，环圈然后必须具有两个缺口，这些缺口被布置成在与环圈的枢轴线垂直的同一直径上彼此相对。

根据本发明，差分机构允许改变驱动轴和转动的支承件之间的相移。该差分机构包括第一和第二输入并包括输出。差分机构的第一输入布置成被机芯驱动转动，该机构的输出连接至驱动轴。差分机构的第二输入在运动学上连接至凸轮从动件，从而通过驱动轴的相移的对应的变化来反映年凸轮的轮廓的变化。

根据本发明的优选实施例，钟表是手表，包括表盘，其中，极轴线X-X平行于表盘的平面取向。该特征是独创的。实际上，已知的具有在考虑季节变化的情况下用于指示日出和日落的装置的钟表一般是座钟。在这些钟表中，极轴线X-X通常竖直地布置。尽管该布置在座钟中是令人满意的，但是其不完全适合于诸如手表的钟表，在该钟表中，显示装置仅能从穿过手表玻璃的一侧可见。实际上，表示地球体的球体必须足够大，从而其易于至少近似地定位行星上的每个地方。表盘和玻璃之间的狭窄的空间要求所使用的地球体具有小的空间需求。然而，使具有某一尺寸的具有竖直取向的极轴线的地球体能被使用的唯一的解决方案是，在表盘中提供井状的开口来接纳球体。然而，这种布置限制了可见性，因为布置在底部的半球体因此对于手表的佩戴者来说完全不可见。这就是为什么当钟表是包括表盘的手表时，极轴线X-X优选地平行于表盘的平面取向的原因。

附图说明

当参考附图阅读下文仅通过非限制性示例给出的描述时，本发明的其它特征和优点将变得明显。

-图1是根据本发明的具体实施例的腕表的平面图；

-图2是图1的腕表的示意性剖视图；

-图3A、3B和3C是本发明的用于指示日出和日落的装置的具体实施例的局部视图。这三个局部视图示出了表示地球的球体、支承件和壳体，该壳体被安装成在支承件上枢转并且被布置成与球体同心。图3A中朝向正面、图3B中从侧面、图3C中以四分之三侧视图示出了支承件；

-图4是图3A、3B和3C的用于指示日出和日落的装置的局部剖视图；如在图3A中那样从正面示出了支承件；

-图5是根据本发明的在考虑季节变化的情况下用于指示日出和日落的装置的具体实施例的透视图。图5特别地示出了将凸轮从动件连接至环圈的运动链。

具体实施方式

图1和2中图示的手表特别地包括被给予附图标记1的主表盘。主表盘承载三个小表盘(附图标记7、9和15)，以向手表的佩戴者提供不同的信息。这首先涉及时间，时间由两个指针3和5指示，分别是分针和时针，并且被布置成相对于第一小表盘7以传统的方式转动。图示的手表还包括日历，日历的显示使用了另外两个小表盘9、15。该日历将不被详细描述，因为其不是本发明的主题。只需理解，通过小指针13来保证对月份的天(1至31)(或日期)的显示，小指针13被布置成在小表盘15上面转动，而另一小指针11被布置成与第三小表盘9配合以提供对于年份的月份的指示。

根据本发明，示出的手表还具有在考虑季节变化的情况下指示地球上不同地方的日出和日落的装置。在该基础上，图1和2的手表还具有表示地球的球体17。可以看到，球体17安装在贯穿轴19上，贯穿轴19被布置成与地球体的极轴线X-X同心。在图示的实施例中，轴19平行于表盘的平面取向，并且其两个端部被接合在框架所支承的两个轴承(未给出附图标记)中，以允许球体围绕极轴线X-X转动。还可以看到，球体被容纳在井21中，井21布置在表盘1中12点钟处。另外，地球体的极轴线X-X重合在手表的12点钟-6点钟直径上。地球体的北极以传统的方式(沿着12点钟方向)向上取向。

根据本发明，用于指示地球上不同地方的日出和日落的装置还包括环圈23，环圈23被安装在支承件25上，并且被布置成与球体17同心。在所示的实施例中可以看到，用于指示日出和日落的装置包括作为环圈的半球形壳体27，半球形壳体27被布置成与球体17同心，以隐藏地球体的一半。应理解的是，根据该实施例，半球形壳体27具有大体上圆形的边缘，并且该边缘形成根据本发明的环圈23。因此，壳体27的圆形边缘的位置表示地球的明暗界限的位置。与使用半球体形式的壳体代替简单的圆环相关的优点是，可以使地球体的处于夜间的部分与处于白天的另一部分明显地区分开。例如，壳体27可以由半透明或透明材料制成，该材料优选被略微地着色，以营造出被壳体覆盖的地球体的部分沉浸在黑暗中的印象。根据另一变型(未示出)，壳体可以具有球体的形状，通过连接两个具有不同色彩的半球体形成该球体，一个半球体描述白天，另一个半球体描述夜间。因此，描述白天的半球体应优选地比另一半球体更加透明，以允许看到地球体的表面。应理解的是，根据该最后的变型，两个半球体在其之间形成大体上圆形的区带，并且该区带构成根据本发明的环圈。后一变型的另一优点是，其提供了表示太阳处在描述白天的半球体的中间的可能性。因此，该变型允许提供一种指示太阳位于其最高点的时刻的手表。

图3A、3B、3C和4是由球体17、支承件25和壳体27形成的组件的更详细的视图。三个视图3A、3B和3C分别朝向正面、从侧面和以四分之三侧视图示出了壳体和支承件。图4如在图3A中那样朝向正面以剖视图示出了相同的组件。仍参考图3A，可以看到，支承件25具有大体上叉子的形状，具有支承两个分支33a和33b的短主干，分支33a和33b在球体的两侧对称地延伸。在所示的变型中，支承件25具有与地球体的极轴线X-X重合的对称轴线。现在参考图4的放大剖视图，可以看到，支承件的主干由第一空心轴小齿轮(附图标记31)形成，第二空心轴小齿轮35和轴19穿过第一空心轴小齿轮31的内部。在图示的实施例中，第二空心轴小齿轮被插置在轴19和第一空心轴小齿轮31之间。然而，应理解的是，根据一种变型，第一空心轴小齿轮可以被布置在第二空心轴小齿轮的内部。另外，应理解的是，在两种变型中，两个空心轴小齿轮31、35和轴19相互独立地自由转动。

从附图中也可明显看出，壳体27被安装成在两个分支33a、33b之间通过两个被给予附图标记37a和37b的接头而进行枢转，这些接头被布置成相互同心地延伸。因此，壳体可以在支承件25上围绕穿过两个接头的转动轴线枢转。该枢轴线与极轴线X-X在球体17的中心相交，其在后文将被称作黄道轴线，并且给出附图标记Y-Y。两个接头37a、37b中的每个接头由枢轴形成，该枢轴由壳体27的边缘支承，并且被插入到固定至其中一个分支33a、33b的端部上的轴承中。同样应注意到，被插入到两个轴承中的枢轴在由壳体的边缘形成的大环圈23上占据着沿直径相对的位置。

再次参考图3A和4，可以看到，链条41将第二空心轴小齿轮35连接至接头37A。更准确地，链条41在空心轴小齿轮35所具有的圆形凹槽与接头37a所具有的小齿轮(附图标记39)之间被拉紧。小齿轮39被固定在与壳体27成为一体的枢轴的端部上。应理解的是，在图示的实施例中，空心轴小齿轮35形成根据本发明的驱动轴，而圆形凹槽、链条41和小齿轮39一起形成被布置成将驱动轴连接至环圈23的传动装置。根据刚刚已经描述过的布置，空心轴小齿轮35关于支承件25的每一次转动都通过链条41被传送至小齿轮39。因此，空心轴小齿轮35关于支承件25的每一次转动都导致壳体27围绕黄道轴线Y-Y进行对应的枢转运动。应理解的是，由于刚刚已经描述过的机构，壳体27关于极轴线X-X的倾斜角度可以完全覆盖沿着一个方向以及然后沿着另一方向的介于±23.5°之间的数值范围。应理解的是，由于该结构，用于指示日出和日落的装置能够考虑到太阳根据季节在赤道上方的倾角的变化的影响。最特别地参考图3C和4，很明显，壳体的边缘23具有两个狭槽43a和43b，它们被布置在接头37a和37b之间一半位置处的沿直径相对的位置上。应理解的是，狭槽43a和43b的功能是，当壳体27关于极轴线X-X倾斜时，允许轴19穿过。

已经可以看到，根据本发明，支承件25被布置成要被机芯驱动，从而以每24小时一周的速率围绕第一轴线X-X转动。然而，与极轴线X-X同轴的驱动轴被布置成要通过差分机构被机芯驱动转动，其速率与支承件25相同，但是关于支承件具有角位移。应理解的是，在图示的实施例中，驱动轴由空心轴小齿轮35形成，机芯通过空心轴小齿轮31的齿布置而导致支承件25转动。

图5是根据本发明的用于指示日出和日落的装置的具体实施例的透视图。图5特别地示出了被给予附图标记50的差分机构。在所示的实施例中，差分器50由行星轮系形成，包括：由轮51和小齿轮53形成的第一输入运动机件，包括与桥夹板凸轮从动件58成为一体的行星轮托架55的第二输入运动机件，在行星轮托架与桥夹板凸轮从动件之间枢转并且由同心的小齿轮60和轮62形成的行星轮机件，以及最后由轮64和小齿轮66形成的输出运动机件。

图5还示出了机芯的时轮(附图标记68)和将时轮连接至差分机构50的第一输入的中间运动机件70。图5还示出了年凸轮72和由形成差分机构的第二输入的桥夹板凸轮从动件58支承的触杆74。应当指出，触杆被弹簧(未示出)相对于凸轮72拉回。另外，两个中间轮76和78被插置在差分器的输出和空心轴小齿轮35之间。

现在将说明图5中所示的差分机构的工作。时轮68以传统的方式以每12小时一周的速率被驱动。时轮与中间运动机件70啮合，中间运动机件70又驱动差分器的第一输入的轮51。在图示的实施例中，传动比使得轮51在24小时内转动一周。

同样可以明显看到，轮51与小齿轮53一起形成差分器50的输入运动机件。因此应理解的是，小齿轮53同样以每24小时一周的速率转动。小齿轮53与行星轮机件的小齿轮60啮合。因此导致行星轮机件在其自己的轴线上转动。行星轮机件的轮62又与差分器的输出运动机件(由小齿轮66和轮64形成)的小齿轮66啮合，从而驱动输出运动机件转动。在图示的实施例中，传动比使得，如果第二输入不被致动，则输出运动机件以与第一输入的运动机件(由轮51和小齿轮53形成)相同的速率转动。

再次参考图5，可以看到，三个中间轮80、82和84将轮51连接至支承件25的空心轴小齿轮31。因此应理解的是，空心轴小齿轮31和支承件25同样通过时轮以每24小时一周的速率被驱动。应当指出，支承件25(以及因此也使壳体27)的转动方向被选择成使得再现出太阳围绕地球转动的似动现象。在这些条件下，地球的明暗界限在地球体上从东方向西方移动。

根据本发明，年凸轮72布置成被钟表的机芯以每年一周的速率驱动转动，并且其轮廓表现出在一年期间太阳关于地球的赤道平面的倾角的变化。同样可以看到，桥夹板凸轮从动件58与行星轮托架55成为一体，并且其与后者形成差分器50的第二输入。另外，桥夹板凸轮从动件支承触杆74，该触杆74被布置成与年凸轮72配合。因此应理解的是，桥夹板凸轮从动件和行星轮托架55被布置成，响应于年凸轮的轮廓的每次变化，与差分器同心地一起枢转。当行星轮托架枢转时，行星轮机件的小齿轮60在差分器的第一输入运动机件的小齿轮53的齿布置上滚动。因此，以本身已知的方式，行星轮托架55的枢转运动通过行星轮机件的轮62被传送至输出运动机件的小齿轮70。因此，行星轮托架55的每一次枢转运动都具有稍微改变差分器的输出运动机件的转动速度的效果。因此，通过年凸轮72的轮廓的变化调节了输出运动机件的速度。

已经可以看到，在图示的实施例中，差分器的输出运动机件(由小齿轮66和轮64形成)以与第一输入运动机件51、53相同的速率转动，只要行星轮托架55保持静止不动。因此应理解的是，机芯以每24小时一周的速率驱动差分器的输出运动机件的轮64，并且轮64与差分器的第一输入运动机件之间的相移是由桥夹板凸轮从动件58的角位置决定的。再次如图5所示，差分器的输出轮64被布置成通过中间轮76和78驱动空心轴小齿轮35，而差分器的第一输入运动机件的轮51被布置成通过三个中间轮80、82和84驱动支承件25的空心轴小齿轮31。因此应理解的是，空心轴小齿轮35和支承件25之间的相移是由年凸轮72的轮廓决定的。同样如图5中可以看到的，中间轮84和第一空心轴小齿轮31相互垂直，中间轮78和第二空心轴小齿轮35同样相互垂直。因此可以设有锥形齿轮系，以允许这些轮配合。

已经可以看到，空心轴小齿轮35被布置成通过链条41来控制壳体27的倾斜，链条41将空心轴小齿轮35连接至与两个枢轴中的一个成为一体的小齿轮39，通过这两个枢轴保持壳体。只要空心轴小齿轮35以与支承件25相同的速率转动，则其关于支承件的转动速度是零。由于链条41被支承件支承，因此应理解的是，只要空心轴小齿轮35关于支承件静止不动，则链条41不被致动。相反，每次年凸轮72导致行星轮托架55枢转，该枢转运动导致空心轴小齿轮35关于支承件25转动。该转动被传送至链条41和小齿轮39，从而年凸轮导致壳体27关于极轴线X-X枢转。

上文已经看到，在图1和2图示的实施例中，代表地球体的球体17被容纳在布置于表盘中的井21中，使得在给定时刻仅有一半地球体可见。还可以看到，球体17被安装在中心轴19上，该中心轴19被布置成与极轴线X-X同心。另外，该轴平行于表盘1取向，并且其两个端部接合在轴承中，使得地球体能够在其自己的轴线上转动，从而改变从表盘侧可见的部分。

为了能够在地球体的每一点处指示日出和日落，地球体的各点必须能够在手表的表盘上方可见。应理解的是，为此，表示地球体的球体必须能够转动。因此可以有用地假设，手表包括手动控制构件，其可以被手表的佩戴者致动以导致地球体转动。另外，根据一有利的变型，手表的玻璃能够显示出重合在极轴线X-X上的短线。该线在玻璃上的出现使得更容易精确地调整地球体的取向。从刚刚已经给出的信息，本领域技术人员在配置允许调整球体17的取向的手动控制机构方面将没有困难。

应理解的是，在不背离由随附权利要求所限定的本发明的构架的情况下，可以对形成本说明书的主题的实施例进行各种对于本领域技术人员而言明显的改变和/或改进。特别地，机芯不需要以在24小时一周的速率驱动差分器50的第一输入。另外，差分器50的输出不需要以与驱动轴35相同的速率转动。可以容易地在运动链的不同元件之间设有减速或增速齿轮以调整转动速度。

Claims (9)

1.包括时钟机芯和在考虑季节变化的情况下用于指示日出和日落的装置的钟表，所述装置包括：表示地球的球体(17)；支承件(25)和安装在支承件上且布置成与球体同心的环圈(23)，所述环圈被布置成指示地球的明暗界限的位置，所述环圈(23)和所述球体(17)被布置成能够围绕两个垂直的轴线(X-X、Y-Y)关于彼此枢转，这两个轴线中的被称作极轴线(X-X)的第一轴线对应于地球的极轴线，被称作黄道轴线(Y-Y)的第二轴线与极轴线在球体(17)的中心处相交，所述环圈(23)关于所述支承件(25)围绕黄道轴线自由枢转；用于指示日出和日落的装置还包括年凸轮(72)、凸轮从动件(74)和运动链，所述年凸轮(72)具有表示太阳关于赤道平面的倾角的轮廓，并且布置成被机芯以每年一转的速率驱动旋转，所述凸轮从动件(74)布置成与年凸轮配合，所述运动链布置成将所述年凸轮从动件连接至所述环圈，从而所述环圈所面对的平面与极轴线(X-X)形成一角度，所述角度与太阳关于赤道平面倾斜的角度相等，其特征在于，

-所述支承件(25)布置成被机芯驱动，以便围绕极轴线(X-X)以每24小时一转的速率转动驱动环圈(23)；

-用于指示日出和日落的装置包括差分机构(50)和驱动轴(35)，所述驱动轴(35)与极轴线(X-X)同心，并且连接至差分机构的输出，从而通过差分机构的第一输入被机芯以与所述支承件(25)相同的速率驱动转动，但是关于所述支承件具有角位移；

-所述凸轮从动件(74)连接至差分机构(50)的第二输入，使得所述驱动轴的角位移表示太阳关于赤道平面的倾角，在所述驱动轴(35)与所述环圈(23)之间还布置有传动装置(39；41)，从而角位移的变化导致所述环圈所面对的平面与极轴线(X-X)之间的角度值的对应的变化，

其中，在考虑季节变化的情况下用于指示日出和日落的装置包括壳体(27)，所述壳体(27)布置成与表示地球体的球体(17)同心，所述壳体布置成使地球体的处于夜间的部分与处于白天的另一部分分界开；以及在于，所述壳体(27)具有大体上半球体的形状，并且具有大体上圆形的边缘，所述边缘形成被布置成指示地球的明暗界限的位置的环圈(23)，其中，所述黄道轴线(Y-Y)大体上与所述环圈(23)的直径共线；以及在于，所述壳体(27)支承两个延伸所述直径的两端的枢轴，这两个枢轴分别在所述支承件(25)的第一和第二臂部(33a、33b)上枢转。

2.根据权利要求1所述的钟表，其特征在于，所述钟表包括表盘(1)，所述极轴线(X-X)大体上平行于所述表盘的平面取向。

3.根据权利要求1所述的钟表，其特征在于，所述钟表是手表。

4.根据权利要求1所述的钟表，其特征在于，所述壳体(27)的边缘(23)具有两个狭槽(43a、43b)，这两个狭槽(43a、43b)布置在所述两个枢轴中间的在直径上相对的位置上。

5.根据权利要求1所述的钟表，其特征在于，所述钟表包括日历机构，所述日历机构布置成指示月份的天(13)和月份(11)；以及在于，所述年凸轮(72)运动学地连接至所述日历机构。

6.根据权利要求1所述的钟表，其特征在于，所述环圈(23)通过皮带(41)或链条运动学地连接至所述驱动轴(35)。

7.根据权利要求1所述的钟表，其特征在于，所述运动链经过所述差分机构(50)的第二输入，所述第二输入包括与所述凸轮从动件(74)成为一体的行星轮托架(55)。

8.根据权利要求1所述的钟表，其特征在于，所述支承件(25)的第一和第二臂部(33a、33b)被切除，以增加在给定时刻可见的地球体的表面部分。

9.根据权利要求1所述的钟表，其特征在于，所述支承件(25)的第一和第二臂部(33a、33b)由透明材料制成，以增加在给定时刻可见的地球体的表面部分。