CN108931912A - 钟表机构 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种钟表机构，包括：‑可围绕杆轴线(X)转动的杆(1)，杆的角位置表示第一值，第一值的零值对应于基准方向，‑滑动件(4)，其安装成在基本上垂直于杆的轴线的方向上在杆上平移运动并包括引导标记元件，引导标记元件相对于杆平移的轨迹与杆轴线相交，引导标记元件相对于杆轴线的径向位置表示第二值，‑由在与杆轴线垂直的平面中的可变形的平行四边形形成的输出装置，平行四边形包括相对于杆轴线固定不动且垂直于基准方向的第一边(AB)及与第一边相对并且在垂直于基准方向的方向上平移地联接到引导标记元件的第二边(CD)，其中，平行四边形的与第一边相邻的第三边和第四边的角位置基本上与第一值和第二值的乘积成比例。

Description

钟表机构

技术领域

本发明涉及钟表领域。更具体地涉及能够执行数学运算的钟表机构。

背景技术

某些事件依赖于至少有两个自然现象的会合，这两个自然现象具有不是彼此的倍数的不同周期。作为示例，可以提及日出和日落时间，这些时间在给定点处取决于时间和日期，或者可以提及潮汐时间以及潮汐系数，它们附加地取决于月球的位置。使用专门的机械机构表示这种事件存在一些困难。

用于表示取决于两个时间函数的事件的第一种机械解决方案可以在于使用三维凸轮。例如，三维凸轮可以在滑动枢轴的两个自由度中独立地运动。触杆相对于凸轮表面运动，围绕枢转轴线转动并且沿着轴线平移，两个运动中的每一者根据两个时间函数独立地确定。但是，这种类型的解决方案由于三维凸轮占据过多的空间而不适合结合在钟表机构内。

WO专利申请No 2016/029296提出执行包括乘法在内的各种数学运算，但是没有详细描述允许实现该目的的实施例。

发明内容

本发明的目的是，通过提出一种更容易结合到手表中的乘法器机构来克服现有技术的缺点。

更确切地说，本发明涉及一种钟表机构，该钟表机构包括可围绕杆轴线转动的第一杆，第一杆的角位置表示第一值，其中，第一值的零值对应于基准方向。所述机构还包括滑动件，所述滑动件安装成在基本垂直于所述杆轴线的方向上在所述第一杆上平移运动，所述滑动件包括引导标记元件，所述引导标记元件相对于所述第一杆平移的轨迹与所述杆轴线相交(secant)，引导标记元件相对于杆轴线的径向位置表示第二值。该机构还包括由在垂直于杆轴线的平面中的可变形的平行四边形形成的输出装置，该平行四边形包括相对于杆轴线固定不动并且垂直于基准方向的第一边以及与第一边相对并且在垂直于基准方向的方向上平移地联接到引导标记元件的第二边。

由于与第一边相邻的平行四边形的第三边和第四边的角位置基本上与第一值和第二值的乘积成比例，所以该布置允许执行乘法运算。

根据本发明的有利实施例，第一值和第二值是时间值。

根据本发明的另一有利实施例，第一杆由用于运动学地连接至钟表机芯的第一轮副角向定位(angularly positioned)。

根据另一有利实施例，第一轮副是布置成与同第一杆成一体的凸轮从动件配合的第一凸轮，并且该机构包括保持凸轮从动件与第一凸轮接触的弹性回复装置。

根据另一有利实施例，滑动件包括在平移方向上延伸的齿条，并且该机构包括与杆轴线同轴并与齿条啮合的小齿轮，该小齿轮还与用于运动学地连接到钟表机芯的第二轮副啮合。

根据另一有利实施例，第二轮副是由用于运动学地连接到钟表机芯的第二凸轮角向定位的第二杆。

根据另一有利实施例，引导标记元件是至少部分地容纳在可变形的平行四边形的第二边所包括的长形开口内的销，该长形开口在基准方向上延伸。

根据另一个有利实施例，小齿轮的半径优选不大于长形开口的长度的十分之一，理想地不大于二十分之一。

根据另一有利实施例，第一杆的角位置在[-π/4，+π/4]的范围内，并且优选地在[-π/8，+π/8]的范围内。

附图说明

参照附图阅读下面的描述，本发明的其它细节将更加清楚，其中：

-图1示出乘法器机构的视图，其中，第二输入值为零，

-图2示出该机构的运动学示意图，

-图3至6示出在不同位置中的机构。

具体实施方式

图1示出根据本发明的乘法器机构，其用于集成到机芯中或者以模块化的方式添加到机芯。该钟表机构包括两个输入轮副和一个输出轮副，输出轮副的位置表示与两个输入轮副的位置所表示的值的乘积成比例的值。为了执行乘法运算，该机构包括第一杆1，其可围绕杆轴线X转动，杆轴线X垂直于机芯。杆1由第一轮副角向定位，该第一轮副用于运动学地连接到钟表机芯。在所示的实施例中，第一轮副是用于被钟表机芯驱动转动的第一凸轮3。该机构包括回复装置(未示出)，该回复装置布置成保持触杆2与第一凸轮3接触，触杆2与杆1是一体的。杆1围绕其杆轴线X的角位置对应于可为正或负的第一值。第一值的零值对应于杆1的基准方向。或者，第一轮副可以是小齿轮，该小齿轮与同杆1成一体并且以杆轴线X为中心的带齿区段啮合。

滑动件4在基本上垂直于杆轴线X的平面内可滑动地安装在杆1上。滑动件4可相对于杆1平移运动，并跟随杆1绕轴线X转动运动。与滑动件4一体的引导标记元件布置为使得其相对于杆1平移的轨迹与杆轴线X相交。在所示的实施例中，引导标记元件采用销5的形式。在图1中，销5示出为在与杆轴线X共线的特定位置中。杆1的角位置是滑动件4的滑动引导轴线的角位置。

枢转地安装在杆轴线X上的小齿轮6与滑动件4所包括的齿条7啮合。由于小齿轮6与杆1同轴，无论杆1的角度位置如何，小齿轮6都保持与齿条7啮合。可以注意到，从引导标记元件到齿条7的距离等于小齿轮6的半径。小齿轮6还与用于运动学地连接到钟表机芯的第二轮副啮合。

在所示的实施例中，第二轮副是第二杆或摆动臂8，其包括与小齿轮6啮合的带齿区段9。摆动臂8通过用于与钟表机芯连接的第二凸轮10角向定位。第二凸轮10的位置确定摆动臂8的位置、小齿轮6的位置并且因此确定滑动件4的径向位置并且因此确定由销5形成的导向标记元件相对于杆轴线X的径向位置。销5相对于杆轴线X的径向位置对应于可以是正的或负的第二值。在图1所示的位置，销5与杆轴线X共线，其对应于第二值的零值。

乘法器机构还包括由位于与杆轴线X垂直的平面内的可变形的平行四边形形成的输出装置。可变形的平行四边形包括第一边AB和第二边CD，第一边AB相对于杆轴线X是固定不动的并且垂直于基准方向，第二边CD与第一边AB相对并在垂直于基准方向的方向上平移联接到销。为此，第二边包括在基准方向上、即垂直于平行四边形的第一边AB和第二边CD延伸的长形开口11。销5至少部分地容纳在长形开口11内，该长形开口11的宽度大致等于销5的直径。

图2示出了本发明的机构的运动学示意图。杆1示出为具有在滑动件4的滑动引导杆的方向与这里为竖直方向的基准方向之间的倾斜角度a。角度a与第一值成比例。销5位于距杆轴线X的径向距离r处，径向距离r表示第二值。销5在垂直于基准方向的水平方向上的横向移动d由以下公式给出：

d＝r·sin(a)

由于销5在水平方向上运动学地连接到第二边CD，所以点C和D在垂直于角向基准方向的方向上也移动值d。如果R是平行四边形的相邻边AC和BD的长度，则相邻边相对于基准方向的角位置b由以下公式获得：

d＝R·sin(b)

无论杆的角位置表示的第一值的范围是多少，角度a都可以选择为与第一值成比例，以保持在[-π/4，+π/4]的范围内，并且优选地在范围[-π/8，+π/8]内，其中，角度a的正弦值可以近似为角度a的值。同样，可能构造该机构以使得角度b保持比角度a更闭合(更小)，即，使得距离r不超过平行四边形的相邻边的长度R。用它们各自的角度替换正弦值，可以得到：

b＝a·r/R

换句话说，由角度b给出的相邻边的角位置与第一值和第二值的乘积a·r成比例。

由平行四边形的与第一边AB相邻的第三边AC和第四边BD的角位置确定的输出值可以通过与可变形的平行四边形的其中一个边成一体的显示指针直接获得，或者通过驱动小齿轮或齿条的带齿区段12间接获得。乘法器机构的输出也可以运动学地连接到另一个乘法器机构的输入，以执行多于2的多个值的乘法运算。也可以通过将数值乘以其自身若干次来进行幂运算。

图3至4示出根据第二值的变化处于不同位置的机构，所述第二值的变化导致滑动件4的运动。图5和6示出其中杆1根据第一值的变化枢转的机构。

在所提出的实施例中，可以看出，滑动件4的径向运动是通过与齿条7啮合的小齿轮6的转动而获得的。当第一值发生变化而导致杆1围绕杆轴线X转动时，齿条7在小齿轮6上滚过，引起滑动件4相对于杆1的不希望的运动，这将改变表示第二值的销5的径向位置。为了限制这种效应，小齿轮6的半径将被选择为尽可能地小，优选地不大于表示滑动件的最大行程的长形开口的长度的十分之一，理想地选择为不大于该长度的二十分之一。即使小齿轮6的半径减小，当第二值接近于零时问题仍然显而易见，如图1所示的情形。这就是为什么如果两个要相乘的值中的一个变化但不变为零，其将优选地被指定为确定滑动件4相对于杆1的径向运动的第二值。因此，杆1的位置对滑动件4的位置的影响将减小。

因此，本发明提出的机构允许在两个独立的输入值之间执行乘法运算。该机构的基本平的布置允许它容易地集成到机芯中或以独立模块添加。

输入值可以是具有非常不同的周期的周期性时间函数，例如地球的轴向倾斜、一天中的时间、阴历月等。通过本发明的机构使这种数据的相乘成为可能的操作允许获得各种自然现象的表示或指示，例如地球日夜分界线的显示、日出和日落时间的计算以及潮汐时间和潮汐系数的计算。

Claims (11)

1.一种钟表机构，其特征在于，所述钟表机构包括：

-可围绕杆轴线(X)转动的第一杆(1)，第一杆(1)的角位置表示第一值a，其中，第一值的零值对应于基准方向，

-滑动件(4)，所述滑动件(4)安装成在基本垂直于所述第一杆(1)的杆轴线的方向上在所述第一杆(1)上平移运动并且包括引导标记元件，所述引导标记元件相对于所述第一杆(1)平移的轨迹与所述杆轴线(X)相交，所述引导标记元件相对于所述杆轴线(X)的径向位置表示第二值r，

-由在与所述杆轴线(X)垂直的平面中的可变形的平行四边形形成的输出装置，所述平行四边形包括相对于所述杆轴线(X)固定不动且垂直于所述基准方向的第一边(AB)以及与所述第一边(AB)相对并且在垂直于所述基准方向的方向上平移地联接到所述引导标记元件的第二边(CD)，

所述平行四边形的与所述第一边(AB)相邻的第三边(AC)和第四边(BD)的角位置b满足以下等式：

r·sin(a)＝R·sin (b)

其中，r是所述引导标记元件距所述杆轴线(X)的径向距离，R是所述平行四边形的所述第三边(AC)和所述第四边(BD)的长度。

2.根据权利要求1所述的钟表机构，其特征在于，所述第一值和所述第二值是时间函数。

3.根据权利要求1所述的钟表机构，其特征在于，所述第一杆(1)通过用于运动学地连接到钟表机芯的第一轮副角向定位。

4.根据权利要求3所述的钟表机构，其特征在于，所述第一轮副是第一凸轮(3)，该第一凸轮(3)布置成与同所述第一杆(1)成一体的凸轮从动件(2)配合，并且所述钟表机构包括保持所述凸轮从动件(2)与所述第一凸轮(3)接触的弹性回复装置。

5.根据权利要求1所述的钟表机构，其特征在于，所述滑动件(4)包括沿平移方向延伸的齿条(7)，并且所述钟表机构包括与所述第一杆(1)的杆轴线同轴并且与所述齿条(7)啮合的小齿轮(6)，所述小齿轮(6)还与用于运动学地连接到钟表机芯的第二轮副啮合。

6.根据权利要求5所述的钟表机构，其特征在于，所述第二轮副是第二杆(8)，该第二杆(8)由用于运动学地连接至钟表机芯的第二凸轮(10)角向定位。

7.根据权利要求1所述的钟表机构，其特征在于，所述引导标记元件是销(5)，该销(5)至少部分地容纳在所述可变形的平行四边形的所述第二边(CD)所包括的长形开口(11)内，所述长形开口(11)沿所述基准方向延伸。

8.根据权利要求5所述的钟表机构，其特征在于，所述引导标记元件是销(5)，该销(5)至少部分地容纳在所述可变形的平行四边形的所述第二边(CD)所包括的长形开口(11)内，所述长形开口(11)沿所述基准方向延伸，所述小齿轮(6)的半径不大于所述长形开口(11)的长度的十分之一。

9.根据权利要求8所述的钟表机构，其特征在于，所述小齿轮(6)的半径不大于所述长形开口(11)的长度的二十分之一。

10.根据权利要求1所述的钟表机构，其特征在于，所述第一杆(1)的角位置在[-π/4，+π/4]的范围内。

11.根据权利要求10所述的钟表机构，其特征在于，所述第一杆(1)的角位置在[-π/8，+π/8]的范围内。