CN105676616B - 陀飞轮机构 - Google Patents
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Abstract
用于钟表机芯的陀飞轮机构，包括摆轮机构(2)、擒纵机构(3)和载架(12)，该载架(12)能绕陀飞轮轴线(Z0)旋转地安装在钟表机芯的一结构中。摆轮机构包括游丝(14)和摆轮(16)，该游丝(14)和摆轮(16)安装在载架中以绕所述陀飞轮轴线枢转。擒纵机构包括具有齿部(9)的擒纵轮(5)和包括擒纵叉瓦(17、17a、17b)的擒纵杆(7)，该擒纵叉瓦(17、17a、17b)被构造成接合所述齿部，擒纵杆被安装在载架中，并且通过枢轴装置(11)旋转地联接至载架。擒纵轮环绕陀飞轮轴线，并且被附接到在钟表机芯的所述结构上或与其成一体。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于钟表机芯的陀飞轮机构。
背景技术
一些钟表机芯包括陀飞轮机构。已知手表的速率根据其被观察的竖向位置而不同。这基本上由摆轮和游丝的不均衡或不平衡导致。为了消除速率上的这些不同，游丝摆轮系统的重心必须在这些元件的旋转中心，并且在振荡期间保持在该处。陀飞轮机构的目的不是消除这些不同，而是补偿它们。这了实现该目的，擒纵机构-摆轮组件被放置在任何位置，并且经受大体上每分钟一圈的旋转。在这些条件下，得到混合的竖向位置，这最终导致平均的速率。陀飞轮调校机构大体上由擒纵机构形成，该擒纵机构包括安装在旋转的载架中的游丝摆轮组件，该载架悬浮在两个枢转位置之间。已知的陀飞轮机构的一个缺点在于其大尺寸，特别是其厚度，这由游丝摆轮和传统的擒纵机构沿着载架的旋转轴线的叠加导致。
例如出于美学的原因，经常寻求减小手机机芯部件的厚度。对于增加钟表机芯的效率和减少机芯的部件部分的磨损也有恒定的需求。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于钟表机芯的结构紧凑的、特别是具有小厚度的陀飞轮机构。
本发明的另一目的是提供一种具有低惯性的陀飞轮机构。
本发明的另一目的是提供一种用于钟表机芯的高效率的陀飞轮机构。
本发明的另一目的是提供一种用于钟表机芯的陀飞轮机构，该陀飞轮机构是经济的并且易于制造。
本发明的又另一目的是提供一种用于钟表机芯的陀飞轮机构，该陀飞轮机构具有非常低的能耗。
本发明的又另一目的是提供一种用于钟表机芯的陀飞轮机构，该陀飞轮机构是结实的。
本发明的目的通过根据权利要求1所述的用于钟表机芯的陀飞轮机构实现。从属权利要求描述了本发明的有利方面。
在本发明中描述了用于钟表机芯的陀飞轮机构，包括摆轮机构、擒纵机构和载架，该载架能绕陀飞轮轴线旋转地安装在钟表机芯的一结构中。摆轮机构包括游丝和摆轮，该摆轮安装在载架中，以围绕所述陀飞轮轴线枢转。擒纵机构包括具有齿部的擒纵轮和包括擒纵叉瓦的擒纵杆，该擒纵叉瓦被构造成接合所述齿部，擒纵杆被安装在载架中并通过枢轴装置旋转地联接至载架。擒纵轮环绕陀飞轮轴线，并且被附接到钟表机芯的所述结构上或与其成一体。枢轴装置被构造成能弹性枢转和支承擒纵杆。
在一实施例中，枢轴装置包括将擒纵杆连接至锚固区的一个或多个弹性臂，该锚固区联接至载架或与其成一体。
在一实施例中，枢轴装置包括一对所述弹性臂。
在一实施例中，该对弹性臂可以与锚固区构成大体上三角形的形状。
在一实施例中，弹性臂可以具有相同的长度和相同的几何结构。
在一实施例中，擒纵杆围绕虚拟旋转轴线枢转，该虚拟旋转轴线位于弹性臂的中心线的交叉处。
在一实施例中，擒纵轮的齿部从擒纵轮指向外部，擒纵叉瓦被径向布置在擒纵轮的外部并且指向擒纵轮的内部。
载架可以连接至在载架上提供旋转扭矩的能量源，该能量源通过传动轮系联接至载架，该传动轮系与附接到载架上或与其成一体的小齿轮啮合。
在一实施例中，与枢轴装置成一体的一组元件可以包括下列元件的一个或多个：擒纵杆的一部分或整个擒纵杆、载架的一部分或整个载架、摆轮机构的游丝。枢轴装置或与枢轴装置成一体的该组元件可以形成一体式结构。
在一实施例中，枢轴装置包括双稳态机构。
在一实施例中，可以通过沉积或蚀刻方法形成枢轴装置或与枢轴装置成一体的该组元件。
在一些实施例中，可以特别地通过LIGA方法形成枢轴装置或与枢轴装置成一体的该组元件。
在一些实施例中，枢轴装置或与枢轴装置成一体的该组元件可以特别地由硅基材料制成。
在一些实施例中，枢轴装置或与枢轴装置成一体的该组元件可以特别地通过绝缘体上硅(SOI)方法形成。在该变型中，该结构由绝缘体层上的硅层堆叠形成。该绝缘体例如可以是二氧化硅(SiO2)。
在一些实施例中，枢轴装置或与枢轴装置成一体的该组元件可以特别地由Ni、NiP或非晶态金属制成。
枢轴装置或与枢轴装置成一体的该组元件还可以包括牺牲结构来帮助装配。
附图说明
当阅读权利要求和对下面的实施例的详细描述以及附图时，本发明的其它有利的目的和方面将显而易见，其中：
图1是用于根据本发明的一实施例的钟表机构的陀飞轮机构的示意图。
图2是根据用于本发明的一实施例的钟表机芯的陀飞轮机构的擒纵机构的一部分的视图。
图3是根据用于本发明的另一实施例的钟表机芯的陀飞轮机构的擒纵机构的一部分的视图。
具体实施方式
参考附图，用于钟表机芯的陀飞轮机构包括安装在载架12中的摆轮机构2和擒纵机构3。
摆轮机构2包括固定在心轴18上的游丝14和摆轮16，心轴18被安装在载架12内部的枢轴上。心轴的相对的端部20被容纳在轴承26中，轴承设置在载架12的相对的壁部28a、28b中。游丝14在图示的实施例中是螺旋形的，游丝14在第一端部被固定在心轴18上(或被直接固定在摆轮上)，在其另一端部被固定在载架12上，从而在摆轮16和载架12之间施加相对的弹性旋转力。
擒纵机构包括擒纵轮5，擒纵轮5设置有齿部9、擒纵杆7和联接至摆轮机构2的圆盘装置4。
擒纵杆包括叉头13、擒纵叉瓦17a、17b和将擒纵叉瓦连接至叉头的杠杆15。所述杠杆通过将在下文更加详细地描述的弹性枢轴装置11旋转地联接至载架12。杠杆15和擒纵叉瓦17围绕虚拟旋转轴线Za枢转，在所示的实施例中，虚拟旋转轴线Za大约在弹性条状件的中心线的交叉处定位在擒纵叉瓦17a、17b之间。
擒纵叉瓦与擒纵轮的齿部9配合。一个擒纵叉瓦形成进口擒纵叉17a，另一个形成出口擒纵叉17b。擒纵杆还包括叉头钉27，例如通过压入或结合在叉头的基部处的固定孔中的销钉将叉头钉27固定在叉头上。圆盘装置4包括单圆盘6和小圆盘8，单圆盘6具有接合叉头13的叉口的圆盘钉10，小圆盘8设置有用于叉头钉27的通道的月牙槽16。图示的机构根据瑞士杠杆式擒纵系统的原理工作。由于该原理本身是众所周知的，因此在这里将不更加详细地描述传统的元件及其工作。
擒纵轮的齿部9从擒纵轮指向外部，擒纵叉瓦17a、17b被径向布置在擒纵轮的外部并且指向内部，即指向陀飞轮载架的旋转轴线。这有利地使得可以增加枢轴装置11的弹性臂21的长度，同时提供紧凑的擒纵机构。载架12被安装成通过轴承30a、30b在框架22或钟表机芯的固定结构中旋转。载架12连接至在载架上提供转矩的能量源。该能量源可以通过传动轮系24联接至载架，传动轮系24与附接在载架12的主体上或与其成一体的小齿轮32啮合。秒针心轴34可以附接在载架12上或与其成为一体，例如从小齿轮32的中心延伸穿过轴承30b，并且与载架12的旋转轴线Z0对齐。秒钟显示指针(未示出)可以被固定在秒针心轴34的自由端上。然而，其它构型是可能的，例如秒钟显示指针可以通过传动轮系装置(未示出)联接至小齿轮32或与载架12成一体或固定在载架12上的另一轮。
摆轮机构2的组成部件与擒纵机构3的擒纵杆7一起由载架12支承，由此相对于框架22或钟表机芯的固定结构随该载架一起旋转。擒纵轮5被附接在该框架或钟表机芯的固定结构上或与其成为一体。
当摆轮作摆动弧运动并且擒纵叉瓦17a、17b中的一个与擒纵轮5的一个齿部9接合时，载架12与擒纵机构3和传动轮系24一起保持静止。尽管载架经受作用在载架的小齿轮32上的驱动力，但是不可能旋转，这是因为固定到载架12的主体上的擒纵杆7止靠与框架固定的擒纵轮5的齿部。
一旦将擒纵叉瓦17a、17b从擒纵轮的齿部释放，则载架12转过小角度，例如等于秒针的位移的角度，并且在擒纵功能结束和擒纵叉瓦17a、17b中的一个再次止靠擒纵轮5的齿部9时立即停止不动。在这种移位之后，由载架12承载的组件占用新的锁定位置。
在载架12旋转期间，小齿轮32被驱动旋转运动，该旋转运动由其在传动轮系24的齿廓中的啮合产生。
摆轮机构2定位在载架12内部及其旋转轴线上，并且其枢轴在与载架成一体的轴承中旋转。对于擒纵机构的其它部件，除了擒纵轮5之外，这些部件与载架12一起枢转。因此，在较短的时间周期内，例如在一分钟内，在一系列跳动中，整个载架12将驱动其承载的全部元件与其一起旋转完整的一圈。已知手表的速率根据其被观察的竖向位置而不同，这基本上由摆轮和游丝的不均衡或不平衡导致。通过将摆轮装置放置在每个旋转位置，例如在每分钟一圈中，得到竖向位置的混合，这导致补偿这种不同的平均速率。
在一些实施例中，例如图1至3图示的那些实施例，枢轴装置11包括锚固区12a，一个或多个弹性臂21将擒纵杆7联接至锚固区12a。
锚固区可以被直接固定到载架12的主体28上，或固定到静态地固定在载架12的构件上。在一变型中，锚固区12a还可以与载架12的主体28一体形成。擒纵杆7可以有利地与弹性臂21一体形成。
在一有利的实施例中，枢轴装置包括连接至擒纵叉的杠杆15的任一侧的至少两个弹性臂21。在图示的变型中，至少两个弹性臂21基本上与锚固区12a形成三角形。弹性臂可以有利地被布置在基本上与擒纵杆的虚拟旋转轴线Za正交的平面上。弹性臂可以特别地被制成薄条的形式。然而，只要它们满足支承件和游丝的双重功能，以支承擒纵杆和同时允许擒纵杆为了擒纵功能而枢转，则在本发明的范围内，弹性臂的其它形状和构型是可能的。在图示的实施例中，枢轴装置11由此用作用于围绕旋转轴线Za旋转的擒纵杆7的游丝和支承件，而不需要用于该擒纵杆的另一枢轴或支承件。这有利地使得可以减少由于轴承的摩擦力而产生的损耗，和减小包括擒纵杆及其支承件的组件的尺寸。另外，不需要润滑枢轴。
在本发明的范围内，还可以使擒纵杆包括由轴承支承的枢轴心轴，该轴承与载架成为一体或附接在载架上。枢轴心轴可以被布置成与图1至3图示的擒纵杆的虚拟旋转轴线Za对齐的位置。在该变型(未示出)中，擒纵杆的枢轴装置可以具有与已知的擒纵杆的枢轴类似的构型。
在图1中的变型的情况下，柔性枢轴倾向于返回锁定位置。因此，必须增加擒纵叉上的牵拉/牵引角(angle of draw)，以保证牵拉。简而言之，瑞士杠杆需要牵拉，以正确地操作。通过使擒纵叉的锁定表面倾斜来实现牵拉。参考图3，在一实施例中，枢轴装置11包括双稳态机构26。使用双稳态机构，双稳态代替牵拉功能，并且擒纵叉可以具有不导致擒纵轮弹回的锁定表面。在该变型中，双稳态机构包括一对弹性牵拉元件36，弹性牵拉元件36各自联接至擒纵杆7的一端，并且各自在另一端包括钩部38，钩部38接合棘齿件40(具有棘齿)。为了使用这种类型的柔性枢轴产生双稳态，有必要施加一负载，该负载驱动柔性引导件的梁部的纵向弯曲。钩部系统38可以调节柔性引导件的纵向弯曲预加载，从而找到使该系统处于双稳态的预加载。在本发明的范围内，可以使用结构的其它双稳态形式。
在这种具有双稳态枢轴机构的变型中，由此通过枢轴机构的双稳定性实现该功能，因此擒纵叉瓦上的牵拉角可以被减少或省略。这使得可以增加擒纵系统的效率。
有利地，根据一种实施例，可以通过沉积或刻蚀方法形成枢轴装置11或与枢轴装置成为一体的一组元件，例如擒纵杆7的部分15、13或整个擒纵杆，和/或载架12的一部分或两个载架，和/或摆轮机构的游丝14。
在一些实施例中，典型地通过从德国术语“Galvanoformung&Abformung”中已知的缩写为LIGA(光刻、电铸和注塑)的电成型技术，特别地由贵金属或非贵金属形成枢轴装置或该套整合元件，其中，例如通过Ni或NiP电镀使用金属将模具填充至一个或多个层级。当然，可以想到能够形成上述枢轴装置的组件或部分的任何电成型类型。
在一些实施例中，枢轴装置或该组整体元件可以有利地形成一体式结构。
在一些实施例中，枢轴装置或该组整体元件可以特别地由硅基材料制成。
在一些实施例中，枢轴装置或该套整体元件可以特别地通过绝缘体上硅(SOI)方法形成。在该变型中，该结构由绝缘体层上的硅层堆叠形成。该绝缘体例如可以是二氧化硅(SiO2)。SOI晶片经受多次连续的具有适当的形状的刻蚀掩模。刻蚀可以是湿法刻蚀或干法刻蚀。典型地，将使用深度反应离子刻蚀(“DRIE”)。
在一些实施例中，枢轴装置或该组整体元件可以由非晶态金属制成。
枢轴装置或该组整体元件还可以包括牺牲结构来帮助装配。本发明有利地使得可以相比于传统的方案，通过从陀飞轮机构的载架中省略轮副来改善陀飞轮机构的工作。得到的陀飞轮机构由于减小了一个轮副而可以更加扁平，并且由于惯性更低而提高了效率。实际上，根据本发明的实施例的陀飞轮机构可以由于其更少量的部件而具有较低的惯性。在使用柔性引导元件的双稳态的变型中，这减少了在擒纵叉瓦上的牵拉，并且减少或消除了弹回，这提高了效率。
附图标记列表
钟表机芯
22 框架
30 轴承
24 传动轮系
1 陀飞轮机构
2 摆轮机构
14 游丝
16 摆轮
18 心轴
20 端部
3 擒纵机构
5 擒纵轮
9 齿部
7 擒纵杆
11 枢轴装置
21 弹性臂
12a 支承元件
26 双稳态机构
36 弹性牵拉元件
38 钩部
40 棘轮齿
12a 锚固区
13 叉头
27 叉头钉
15 杠杆
17 擒纵叉瓦
17a 进口擒纵叉
17b 出口擒纵叉
4 圆盘装置
6 单圆盘
10 圆盘钉
8 安全圆盘
凹口
12 载架
28 主体
28a、28b 壁部
26 轴承
32 擒纵小齿轮
34 秒轮
Z0 陀飞轮装置的旋转轴线
Za 擒纵杆的虚拟旋转轴线
Claims (13)
1.用于钟表机芯的陀飞轮机构，包括摆轮机构(2)、擒纵机构(3)和载架(12)，该载架(12)能绕陀飞轮轴线(Z0)旋转地安装在钟表机芯的一结构中，该摆轮机构包括游丝(14)和摆轮(16)，该游丝(14)和摆轮(16)安装在所述载架中以围绕所述陀飞轮轴线枢转，该擒纵机构包括具有齿部(9)的擒纵轮(5)和包括擒纵叉瓦(17、17a、17b)的擒纵杆(7)，所述擒纵叉瓦(17、17a、17b)构造成接合所述齿部，该擒纵杆安装在载架中并通过枢轴装置(11)旋转地联接至载架，其特征在于，该擒纵轮环绕陀飞轮轴线并附接到该钟表机芯的所述结构上或与其成一体，且所述枢轴装置构造成能弹性枢转和支承所述擒纵杆，所述枢轴装置包括将所述擒纵杆连接至锚固区(12a)的一个或多个弹性臂(21)，该锚固区(12a)附接到所述载架或与该载架成一体。
2.根据权利要求1所述的陀飞轮机构，其特征在于，所述枢轴装置包括一对所述弹性臂。
3.根据权利要求2所述的陀飞轮机构，其特征在于，该对弹性臂与所述锚固区构成大体三角形的形状。
4.根据权利要求1所述的陀飞轮机构，其特征在于，所述擒纵杆绕虚拟旋转轴线(Za)枢转，该虚拟旋转轴线(Za)位于所述弹性臂的中心线的交叉处。
5.根据权利要求1所述的陀飞轮机构，其特征在于，所述擒纵轮的齿部从该擒纵轮指向外部，且所述擒纵叉瓦被径向布置在擒纵轮的外部并指向该擒纵轮的内部。
6.根据权利要求1所述的陀飞轮机构，其特征在于，所述载架连接至在所述载架上提供转动力矩的能量源，该能量源通过传动轮系(24)联接至该载架，该传动轮系(24)与附接到载架或与其成一体的小齿轮(32)啮合。
7.根据权利要求1所述的陀飞轮机构，其特征在于，所述枢轴装置或与枢轴装置成为一体的一组元件通过沉积方法或蚀刻方法形成。
8.根据权利要求7所述的陀飞轮机构，其特征在于，与所述枢轴装置成一体的该组元件包括下列元件中的一个或多个：擒纵杆的一部分或整个擒纵杆；载架的一部分或整个载架；摆轮机构的游丝。
9.根据权利要求7或8所述的陀飞轮机构，其特征在于，所述枢轴装置或与该枢轴装置成一体的该组元件形成一体式结构。
10.根据权利要求7所述的陀飞轮机构，其特征在于，所述沉积方法包括LIGA电成型方法。
11.根据权利要求9所述的陀飞轮机构，其特征在于，所述枢轴装置或与该枢轴装置成一体的该组元件由下列材料的一种或多种制成：硅基材料、Ni、NiP、非晶态金属。
12.根据权利要求1所述的陀飞轮机构，其特征在于，所述枢轴装置包括双稳态机构(26)。
13.一种钟表机芯，其包括根据权利要求1所述的陀飞轮机构。
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