CN1088859C - 一种时钟内机械能源与电能发生器的连接装置 - Google Patents
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Abstract
机械能源(2)与电能发生器(3)间的连接装置(1)包括由机械能源驱动的心轴(4)、同轴紧固于心轴上的柱形件(5)和安装在柱形件顶上方的套管(6)。此套管可对心轴(4)自由旋转并驱动电能发生器。螺旋弹簧(7)分别以其首部圈(8)和尾部圈(9)以摩擦配合固定于柱形件及套管上，在套管、柱形件和弹簧(7)的中部圈(11)之间存在空间10。
Description
本发明涉及时钟内械能源与电能发生器的连接装置，包括由机械能源驱动的心轴及同轴紧固于心轴上的柱形件。
从US-A-4,644,246可知这种连接装置特别用于给时钟供给电流，该时钟由一个交流电发生器、一个可充电电池和一个置于两者之间的充电系统组成，交流电发生器由一个携带永磁的多极转子和一个带有提供交流电流的绕组的定子构成。偏心体驱动转子。至少在所描述的实施例中，转子、定子及偏心体同轴安装。连接偏心体即机械能源和电能发生器的转子包含一个平衡弹簧。此弹簧的一端与柱形件联接，而柱形件为偏心体心轴的一部分。弹簧的另一端与携带电能发生器转子的机壳联结。静止时，转子受到定子磁性束缚，形成一定的定位矩。当偏心体开始转动时，它绕柱形件牵引或扭转平衡弹簧直到平衡弹簧积累的能量超过相对于定子定位转子的能量。随后，转子脱开束缚，并以高速旋转，直到平衡弹簧贮存的动能耗尽为止。随即电能发生器产生一个高电动势对电池充电。
上述装置虽说是很精巧的，但却有若干缺陷：首先，此系统必须遭受不断的重复的冲。平衡弹簧的一端焊接在柱形件上，另一端焊接在支承电能发生器转子的壳体上。该平衡弹簧在受到弹簧紧绕动作开始(偏心体突然摆动)及松开动作结束(弹簧完全放松时转子突然停止)都起着作用，这种现象使平衡弹簧的内、外连接点产生很大的应力导致其很快断裂。另外，一旦弹簧贮存的能量完全传给转子，即当弹簧完全松驰时，转子突然停止旋转，而弹簧会因其动量而继续旋转，来贮存它自己的动能。
为了克服上述缺点，本发明采用了下列特殊方式：柱形件上方安装一个套管，此套管相对心轴可自由旋转，并能带动电能发生器。螺旋弹簧分别以其首部圈和尾部圈摩擦紧配合在柱形件和套管上。在套管、柱形件与弹簧的中部圈间具有空间。
本发明可通过阅读以下示例及其图表说明得到进一步了解。
—图1是使用依照本发明的连接机构的装置的局部视图。
—图2是本发明的一个实施例的实际连接装置的剖视图。
根据本发明的连接装置1，其位于机械能源2和电能发生器3之间，如图1。在所选示例中，机械能源2是一种振荡偏心体，这种振荡偏心体在自动上弦机械钟表中可以见到。而本发明不只局限于这种特别的偏心体，也可以扩展到其他机械能源。而电能发生器3包括一个磁化转子33，磁化转子由心轴27支承。当转子旋转时，其在线圈34产生变化的磁力线。线圈34安装在磁通返回壳体40内，壳体固定在表板32上。线圈34的末端得到的交流电流通过一个普通的整流器对例如金帽式蓄电器充电，然后蓄电器对石英振荡器、分频器及步进电机供电，这在电动钟表中常见。
在自动上弦时钟内，振荡体有两个摆动方向。这两个方向必须都能在同一方向上紧绕条盒簧。一般这种振荡体的交点在运动中心上且与指针同轴线，并由一个滚珠轴承支承，后者如图1中零件41。这种摆体上固定一个齿轮30，其齿与第一棘轮13啮合，同时如图2虚线所示也与第二棘轮14啮合。依据本发明，第一棘轮13(见图1、2)与第一驱动盘50配合，此驱动盘与心轴4紧配合驱动此连接装置1。第二棘轮14(图2中虚线所示)与第二驱动盘51配合，第二驱动盘直接与第一驱动盘50啮合。在这个系统中，当摆块驱动齿轮30向某方向转动时，第一棘轮13驱动第一驱动盘50顺时针转动。而当摆块向另一方向转动时，第二棘轮14驱动第二驱动盘51逆时针转动，第二驱动盘51再驱动第一驱动盘50顺时针转动。这样，不论摆块2向哪边摆动，心轴4总向同一方向旋转。这种系统结构在技术领域常见。读者如欲知详情，可参见Humbert著“瑞士自动上弦表”一书，Scriptar版，Lausanne 1955，第198至202页。
现在回到实际的发明，图2为放大视图，图中柱形件5同轴以例如是紧配合方式固定在心轴4上，心轴4以如前所述方式被驱动，在柱形件5的上方装有套管6，此套管6相对心轴4可自由转动，它的自由度由宝石23及24给定。宝石23、24紧镶在套管中，其中心孔自由地安装在心轴4上，心轴4传动电能发生器3(如图1)。如图2所示，螺旋弹簧7分别由其首部8和尾部9摩擦紧固在柱形件5及套管6上。图2表示出在套管、柱形件与弹簧7的中部之间存在空间。
图2所示例中，电流发生器由大直径齿轮15驱动，此轮与套管6固定在一起，大齿轮15的齿26与小齿轮25啮合，齿轮25由电流发生器3的心轴27支承。在同一图中可见连接装置的心轴4在机板32及其上所携带的桥31间旋转。
具体来讲，此连接装置的工作过程如下：
当心轴4旋转(如前所述在单一方向上)时，其带动弹簧7的首部圈8使之一起旋转，而首部圈8则以摩擦紧配合方式并以促使该紧配合更紧的方向紧绕在柱形件5上。由于套管6受到用以磁性定位电流发生器的扭矩的约束，致使以摩擦紧配合缠绕在套管上的弹簧7的尾部圈9更紧地缠绕在套管上，从而使弹簧的中部圈11拉紧、收缩并缩径，以积蓄从振荡体得到的机械能。一旦弹簧7贮存的扭矩超过定位电流发生器3的定位矩，电流发生器就由固定在套管6上的齿轮15驱动以高速旋转，并一直旋转到存贮在弹簧上势能耗尽，而当弹簧的能量耗尽后，电流发生器仍要旋转几圈。弹簧在首部圈8和尾部圈9的区域内有滑动的趋势，因而能使电流发生器释放掉由转子33拾取的动能。
显然这种装置不仅排除了冲击(弹簧7是没有固定在任何东西上)因而具有较长的寿命，而且还能归还它接受的几乎全部的能量，因为其效率达98％。实际上，此装置具有很大的优点，一方面它能使机械能源和电能发生器连接或断开，另一方面又能实际上是完全地转换机械能源贮存的能量。
此装置也可以将相对慢的机械能源的速度(大约240rpm)转化为很高的速度(大约15000rpm)，此多少对电流发生器的总效益是非常有利的。值得注意的是由发生器心轴上的齿轮25的齿数和与按本发明的装置成一个单元的大齿轮上的齿26的齿数的比值便可产生很大的速度增量，在很大程度上促成了这种高速。还须注意的是仅当电流发生器的定位扭矩小于弹簧内贮存的机械扭矩时，电流发生器总以仅被松开时的相同速度旋转，这样就具有了保证恒定的效率的优点，也就是电流发生器总能恢复等量的能量。
图2显示的本发明的具体实施例，螺旋弹簧的中部圈11的直径比首部圈8及尾部圈9直径要大，并且首部圈与尾部圈的直径基本恒定。这样，使套管6的外径16和柱形件5的外径18也基本相等，通过这个办法就可使弹簧7的制造很简单。
再如图2，可以看到套管6具有至少两个不同直径的台阶。其第一外径16的台阶承接弹簧7的尾部圈9。第二外径17的台阶较小，部分地套入杯形的柱形件5里面。杯形部的外径18承接弹簧7的首部圈8。在这种台阶结构中，由于在套管6的下部45和弹簧7的中部圈11间存在空间10，就有可能使弹簧7从顶部到底部具有相同的直径。
Claims (5)
1.一种时钟内的机械能源(2)与电能发生器(3)的连接装置(1)，包括一个由机械能源驱动的心轴(4)和同心紧固于心轴上的柱形件(5)，其特征在于：柱形件(5)顶上方装有套管(6)，套管(6)相对心轴(4)可以自由转动，并用来驱动电能发生器，螺旋弹簧(7)的首部圈(8)和尾部圈(9)分别以摩擦紧配合安装于柱形件及套管上，在套管、柱形件与弹簧中部圈(11)之间存在一空间(10)。
2.根据权利要求1所述的时钟内的机械能源与电能发生器的连接装置，其特征在于：螺旋弹簧的中部圈(11)其直径比其首部圈(8)和尾部圈(9)要大，首部圈和尾部圈的直径基本相等。
3.根据权利要求1所述的时钟内的机械能源与电能发生器的连接装置，其特征在于：机械能源是一种振荡体(2)，在一个方向上通过一个包括棘轮(13、14)的结构(12)来驱动心轴(4)。
4.根据权利要求1所述的时钟内的机械能源与电能发生器的连接装置，其特征在于：电能发生器(3)由固定在套管(6)上的大径齿轮(15)带动。
5.根据权利要求1所述的时钟内的机械能源与电能发生器的连接装置，其特征在于：套管(6)呈至少具有两个不同直径的台阶形，第一外径(16)的台阶与弹簧(7)的尾部圈(9)相接，第二台阶外径的(17)尺寸较小，至少有一部分套入杯形的柱形件(5)中，此杯形体的外径(18)可接纳弹簧(7)的首部圈(8)。
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