CN109219779B - 机械钟表机构 - Google Patents

Abstract

具有由机械驱动齿轮驱动的指针或指针模块的钟表机构，其特征在于，钟表机构是混合型钟表机构(1)，其中除了机械驱动齿轮(3)之外，还至少包括具有电机(9)和电气或电子控制器(22)的附加驱动齿轮，其装配在内部并且能够与机械驱动齿轮(3)并联或串联地驱动和/或调校指针或指针模块(5)。

Description

机械钟表机构

技术领域

本发明涉及机械钟表机构。

背景技术

此类机械钟表机构设有机械驱动齿轮，其具有一个或多个输出轴以驱动指示时间的指针或指针模块。

驱动齿轮设有带弹簧或类似物的上发条系统，必须定期通过转动“冠状轮”手动地上发条，或者通过手臂的动作以半自动地上发条。

机械钟表机构相对昂贵，特别是当它们是必须以非常高的精度制造的精密钟表机构时。

机械钟表机构的缺点在于它们通常必须应对随着时间而加剧的老化、磨损和类似问题所带来的变化，无论这变化多么小。

与此相关的缺点是，人们永远不能确定精确的时间，所以当需要设置精确的时间时，必须一次又一次地检查钟表机构。

该设置总是需要从外部进行操作，以及从外部连接驱动齿轮，由此该外部连接的操作可能会引起不期望的湿气和灰尘渗透，以及磨损。

传统机械钟表机构的另一缺点是，当从夏令时转变为冬令时，必须对时间进行调整，反之亦然；同样地，当从一个时区旅行到另一个时区时，也需要调整时间。

传统机械钟表机构的另一缺点是，必须手动地和/或自动地上足发条。如果钟表机构停止，则必须重新设置。

数字钟表通常基于石英钟工作，通常更精确并且原则上需要对其进行设置的次数更少，除非例如由于电池耗尽或类似的情况引起钟表机构停止工作。

尽管精度较低，但许多人仍会考虑它代表的象征意义而选择机械钟表。

WO 2008/007948A2描述了一种用于机械表的调节装置，其中的机械钟表机构不仅连接到机械振荡器，而且还连接到发电机。传感器将机械振荡器的频率与诸如石英振荡器或无线电信号的参考信号进行比较，并在必要时调整机械振荡器的频率，以便校正指示的时间。该系统适用于小校正的连续调整，以保持指针的位置与实时一致。

CN 202304231U公开了一种调校指针方向的调校装置。在调校指针期间进行差分藕合，以便不影响时钟的正常操作。指针可以以电气的方式移动，但仅限于对秒针的调校。

US 575166A还描述了一种用于调节指针速度的调节装置。该调节装置包括IC(集成电路)，其中对例如基于石英振荡器的时间频率与机械钟表的机械驱动进行对比。当上发条弹簧被耗松时，接踵而至的是指针位置会产生误差，而用户需要重新对弹簧上发条。这种调节适用于小的修正，但无法取代例如在手表停止后的一段时间可以用于设定精确时间的机械表的表冠。

发明内容

本发明的目的在于提供能够解决上述缺点及其它问题的方案。

为此，本发明涉及一种由机械驱动齿轮驱动的用于钟表机构的指针的指针模块，该钟表机构是混合型的钟表机构，其中除了机械驱动齿轮之外，还至少包括具有电机和电气或电子控制器的附加驱动齿轮，其装配在内部并且能够与机械驱动齿轮并联或串联地驱动和/或调校指针或指针模块。

根据本发明，此种钟表机构的优点在于，指针不仅以传统的机械方式驱动，而且还可以由电机的至少一个附加的受控驱动器进行驱动或调校，该驱动器可以是电气的或是机械的。

该附加驱动器可以由内部或外部信号控制。

该特征相对于具有机械指针的传统机械钟表机构而言，提供了更多的可能性，例如当电气或电子控制的驱动齿轮可以从精确的时钟接收信号并且影响作为其功能的钟表机构的操作时，能够例如，自动地将指示时间与源自精确时钟的信号同步。

此类信号可以源自例如是集成的内部石英时钟，或来自由无线电桅杆发送的原子钟外部信号或源自互联网或类似物的外部信号。

这使得可以通过机械指针或机械指针模块，来制造具有石英钟或原子钟或类似物的精度的钟表机构，实际上，对于传统的机械钟表机构而言，其中不包括最昂贵和最精确的实施例。

根据本发明的指针模块，其可以作为附加件或插入件，随后添置到任何现有的机械钟表机构，以便为任何传统的机械钟表机构提供石英钟或原子钟的精度和自动调节功能。

为了精确计时，可以使用原子钟的外部信号，例如指示正确时间的无线电信号，或者使用带有修正时间的程序的内置石英钟的内部信号，该修正时间的程序基于该内置石英钟。

指针模块连续地测量指针的位置，并将指针设置在程序指定的或所需的时间上。

此外，它可以自动地适应从夏季到冬季的过渡，或者对从一个时区旅行到另一个时区的时间或对天数不足31天的月份的日期进行自动调整，等等。

此外，在钟表机构停止后，不再需要重置钟表机构所示的时间。实际上，当根据本发明的钟表机构再次恢复走时时会自动地复位。

根据本发明的指针模块，还能够通过无线连接，例如通过智能电话、个人电脑或类似物的蓝牙连接，经由附加的驱动齿轮来调校钟表机构。

另外一个优点是，不需要外部的机械操作来设置钟表机构，因为这可能会产生防水和防尘方面的问题，而防水和防尘是机械钟表的最大问题。指针模块事实上取代了装配有指针模块的任何机械钟表机构的表冠的调节功能。

附图说明

为了更好地表示本发明的特征，下面参考附图，通过示例的而没有任何限制性的方式来描述根据本发明的混合型钟表机构的一些优选实施例，其中：

图1示意性地示出了根据本发明的具有两个驱动齿轮的混合型钟表的机构；

图2以更大的比例示出了图1中F2所指的差速器的透视图；图3示出了根据图2的III-III线所截出的横截面；

图4和图5示出了根据图1的钟表机构的两个变型实施例，其中三个驱动齿轮并联；

图6示出了根据本发明的钟表机构的指针模块的俯视图；

图7示出了根据图6的VII-VII线所截出的横截面；

图8示出了根据图7的VIII-VIII线所截出的横截面；

图9示出了根据本发明的混合型钟表机构的另一变型，其具有两个串联的驱动齿轮；

图10示出了根据本发明的混合型钟表机构的另一变型。

具体实施方式

图1的腕表式的钟表机构1包括壳体2；传统的机械驱动齿轮3固定在壳体中，例如由上链发条的推动而驱动，在这种情况下，设有一旋转输出轴4，用于通过差速器6驱动带有机械指针的指针模块5，差速器6固定在壳体2中并且由机械驱动齿轮3的上述输出轴4直接驱动，还设有用于直接驱动指针模块5的输出轴7。

指针模块5的示例可以基于图7和图8作进一步的阐明。

除了机械驱动齿轮3之外，钟表机构1还装配有附加的驱动齿轮8，该附加的驱动齿轮8具有电动机9，该电动机9在所示的示例中是电动机，例如步进电动机，其结合并固定在壳体2的内部中，并且由例如电池10或类似物来供电。

驱动齿轮8还设置有驱动齿轮11，该驱动齿轮11固定在电动机9的轴12上并且永久地连接到上述差速器6上，以便能够通过该差速器6驱动差速器6的输出轴7，并且该驱动齿轮8独立于机械驱动齿轮3且与之平行。

如图2和图3的示例，其中更详细地示出了，差速器6由两个同轴的行星齿轮传动装置形成，其中一个行星齿轮位于另一个的上方，分别是第一齿轮传动装置13a和第二齿轮传动装置13b，由恒星齿轮14a和14b分别组成；两个行星齿轮传动装置13共用一同轴冠状轮15；卫星齿轮16a和16b分别用于每个齿轮传动装置13之间，它们分别可旋转地安装在卫星支架17a和17b上或其中的轴承上。

卫星支架17a与钟表机构1的壳体2固定连接，而卫星支架17b则借助于轴承18可旋转地附加在固定的卫星支架17a的周围。

可旋转的卫星支架17b沿其外周边设有外齿19，外齿19可与附加驱动齿轮8的齿轮11啮合以传递扭矩。

固定的卫星支架17a同时是公共冠状轮15的支撑件，其可自由旋转地安装在轴承20上。

卫星齿轮16a和16b借助它们自身的轴21a和21b可旋转地安装在各自的卫星支架17a和17b中的轴承上。

第一行星齿轮传动装置13a的恒星齿轮14a直接与机械驱动齿轮3的输出轴4相连，而第二行星齿轮传动装置13b的恒星齿轮14b直接与差速器6的输出轴7相连。

操作该差速器6使得每个机械驱动齿轮3和附加驱动齿轮8能够独立地驱动输出轴，或是共同地或是彼此分别地驱动，使得它们对输出轴7的运动的影响被叠加在一起或者是这些影响完全或部分地相互抵消或消除，这取决于机械驱动齿轮3和附加驱动齿轮8的驱动方向。

基于图2和图3，参考以下的方式对差速器的操作进行解释。

假设仅驱动机械驱动齿轮3并且未驱动附加驱动齿轮，而且如此一来，齿轮11和卫星支撑件17b具有固定位置，则将机械驱动齿轮的输出轴4的扭矩传递到差速器的输出轴4，按以下方式进行：

-输出轴4和固定在其上的恒星齿轮14a使得卫星齿轮16a绕其固定轴21a旋转；

-因为轴21a是固定的，所以自由旋转的公共冠状轮15绕其自身轴线X-X'旋转；

-公共冠状轮15反过来驱动卫星齿轮16b绕着它们的轴21b旋转，轴21b由卫星支架17b保持在固定位置；

-由于卫星齿轮16b围绕其固定轴21b而旋转，恒星齿轮14b从而被驱动，因此输出轴7也被驱动到指针模块5。

可以将差速器设计成使得在这种情况下，差速器6的输出轴7以与机械驱动齿轮3的输出轴4相同的速度和相同的方向旋转，最终实现轴4和轴7的同步转动。

另一假设是仅驱动附加驱动齿轮8并且机械驱动齿轮3保持静止，则会出现以下情况：

-因为恒星齿轮14a和卫星支架17a是固定的、卫星齿轮16a也是固定的，因此公共冠状轮15也是固定的；

-依靠驱动附加驱动齿轮8，卫星支架17此时绕其轴线X-X'旋转；

-因为公共冠状轮15是固定的，因此以恒星齿轮14b与差速器6的输出轴7一起被驱动的这种方式驱动指针模块5。

由此清楚的是，机械驱动齿轮3和附加驱动齿轮8均可以彼此独立地驱动指针模块5。

当机械驱动齿轮3和附加驱动齿轮8一起被驱动时，则取决于所驱动的附加驱动齿轮8的旋转方向和速度，差速器6的输出轴7将会比机械驱动齿轮的输出轴4转得更快或更慢。

这归结于如图4示意性所示的并联驱动齿轮系统，其中，除了机械驱动齿轮3与附加驱动齿轮8并联连接之外，同时也并联连接有第二附加驱动齿轮8’。

从而，允许指针或指针模块能够更快或更慢地转动，必要时能够校正指示的时间。

如图4示意性所示出的，钟表机构可以设置有电气或电子控制器22，用于根据源自精确的内部时钟23(例如石英钟23)的信号来控制附加驱动齿轮8。

在用于附加驱动齿轮8的电气或电子控制器22中提供有连续地或周期性地记录指示时间的算法，例如利用传感器24，并将指示时间与从内部时钟23接收的时间数据进行比较，如果两者之间存在时间差，便通过往一个或另一个方向上驱动附加驱动齿轮8来调节指示时间，以使得指针模块5中的指示时间对应于从内部时钟23接收的时间数据。通过这种方式，混合型钟表机构1可以实现石英钟表的精度。

机械驱动齿轮3和附加驱动齿轮8可以形成一个单独的单元，或者换言之，附加驱动齿轮8可以结合在机械驱动齿轮3中。

图5示出了根据本发明的混合型钟表机构1的一变型实施例，其相对于图4的钟表机构另外还提供有可以连接到互联网27的接收器25，以便例如通过蓝牙连接到智能电话26、个人电脑或类似物从而从互联网上接收例如来自外部时钟23’的无线信号，该外部时钟23’例如可以是非常精确的原子钟。

接收器25设置在其上，以便在需要时能够根据来自外部时钟23’的外部信号对内部石英时钟23进行调校。通过这种方式，混合型钟表机构1可以实现原子钟表的精度。

不排除内部时钟23可以被省略，并且接收器25可以直接地连接到电气或电子控制器22以控制附加驱动齿轮8。

接收器25例如还可以控制钟表机构1，以便通过智能手机应用程序或者根据智能手机26的位置数据来调整到对应时区的时间，以及类似情况。

附加驱动齿轮8的电动机9不一定必须是电动机，而是也可以是通过弹簧或类似物驱动的机械驱动器。该机械驱动器可以依靠电子控制器改变其自身的旋转速度。

本发明还适用于具有机械驱动齿轮的机械钟表机构，该机械驱动齿轮具有多于一个的输出轴，例如一个输出轴用于时针，而一个输出轴用于分针，由此例如差速器可以应用于各个输出轴或至少其中部分的输出轴。

图6示出了指针模块5，其可以由机械驱动齿轮3的单个轴4驱动。此种指针模块例如在本发明人的比利时专利BE101911有所描述，其描述现通过引用结合到本文中。

该指针模块5包括具有分钟盘28形式的指针板，其中分针29由机械驱动齿轮3的输出轴4相对于固定的分钟刻度30驱动旋转。

在分钟盘28的凹槽中，呈环形的小时刻度31可旋转地固定有可旋转的小时盘32，其中包括有时针33。

如图7所示并如BE101911中所解释的齿轮系统34能够确保以适当的速度驱动分钟盘28、小时刻度31和小时盘的转动动作以读出时间。

与BE101911相比，本发明特别的是，如图6和图7所示，分钟盘28并非由机械驱动齿轮3的输出轴4直接驱动，而是通过附加的驱动齿轮8间接驱动，如图6中的虚线所示。

在这种情况下，分钟盘28可自由旋转地固定在机械驱动齿轮3的输出轴4上，而附加驱动齿轮8由固定在分钟盘28上的电气步进电机构成，分钟盘28在其轴上设有蜗杆38，蜗杆38与蜗轮36啮合，蜗轮36固定在机械驱动齿轮3的输出轴4上。

假如不驱动附加驱动齿轮8，则分钟盘28与机械驱动齿轮的输出轴4共同且同步地转动，因此这种情况与直接由机械驱动齿轮驱动分钟盘28时的情况相同。

然而，当指示的时间提前或滞后于实际时间时，则可以通过电动机9往一个方向或另一个方向驱动蜗杆35来调节钟表机构1，使得分钟盘28可以相对于输出轴4转动以用于校正指示的时间。

实际上，如图9中示意性所示的，这归结于机械驱动齿轮和附加驱动齿轮8串联接合。

电动机9本身设置有与分钟盘28一起转动的电池，或者，可以从固定在壳体2中的电池或其它电源获得电力，在这种情况下，必须提供滑环以将固定电池的电力传输到可旋转的分钟盘28上的电动机9。

根据本发明的一具体方面，对于用于控制附加驱动齿轮的接收器25，也可以使用透明触摸屏37，如图7所示，该透明触摸屏37作为表面玻璃将指针覆盖，按照一定的触摸动作可以调整指示的时间。

显然，触摸屏37也可以是交互式触摸屏，在其上可以临时或永久地显示符号或类似物。触摸屏37还可用于运行或设置钟表机构1的其它功能，例如日期、计时或类似功能。

图10示出了根据本发明的串联式混合型钟表机构的更简单的实施例。

在这种情况下，它涉及包括有传统指针38的钟表机构1，该指针38固定在轴7’上，轴7’可旋转地固定在钟表机构1的壳体2中，壳体2中设有臂39，臂39上设有电动机9，其中电动机9固定在蜗杆35的轴上，蜗杆35与蜗轮36啮合，蜗轮36直接固定在机械驱动齿轮3的输出轴4上。

假设不对电动机9进行控制，则指针38以与机械驱动齿轮3的输出轴4相同的速度转动。假设电机被驱动，则指针38可以根据驱动的电动机9的旋转方向加速旋转或减速旋转。蜗杆35-蜗轮36传动具有永久性质。

显然，附加驱动齿轮8可以以不同的方式实现，例如通过线性马达或类似方式，既可以是电动的也可以是机械的。

差速器也可以通过其它方式实现。

也可以包括串行和并行的组合控制。

用于控制电气或电子控制器22的内部或外部信号既可以是模拟信号或可以是数字信号，由此，通过推入或拉出冠状轮进行的外部机械操作并不属于本发明的发明目的。

本发明并不限于仅作为示例描述以及在附图中示出的实施例，而是包括可以在不脱离本发明的范围，以各种形式和尺寸实现的本发明的混合钟表机构。

Claims (19)

1.由机械驱动齿轮驱动的指针模块，所述指针模块包括附加驱动齿轮(8)，该附加驱动齿轮(8)以与机械驱动齿轮(3)并联或串联的方式驱动指针模块(5)，以设定钟表机构的指针，其特征在于，所述指针模块被配置为作为附加件或插入件，随后添置到任何现有的机械钟表机构，以便为任何传统的机械钟表机构提供石英钟或原子钟的精确和自动调节功能；其中能够使用原子钟的外部信号，或者使用带有修正时间的程序的内置石英钟的内部信号，以精确计时；并且其中，所述指针模块用以连续地测量指针的位置，并将指针设置在程序指定或所需的时间上。

2.根据权利要求1所述的指针模块，其特征在于，所述指针模块事实上取代了装配有指针模块的任何机械钟表机构的表冠的调节功能，从而对钟表机构的设置不再需要外部的机械操作。

3.根据权利要求1所述的指针模块，其特征在于，指针模块自动地适应从夏令时到冬令时的过渡，或者对从一个时区行进到另一个时区的时间，或对天数不足31天的月份的日期进行自动调整，在钟表机构停止后，再次恢复走时时会自动地复位。

4.根据权利要求1所述的指针模块，其特征在于，附加驱动齿轮(8)设有内部时钟(23)，其信号耦合到电气或电子控制器(22)。

5.根据权利要求1或2所述的指针模块，其特征在于，其设置在钟表机构(1)中，该钟表机构(1)设置有用于接收外部无线或其它信号的接收器(25)。

6.根据权利要求5所述的指针模块，其特征在于，外部无线信号对应于来自外部时钟(23’)的时间数据。

7.根据权利要求6所述的指针模块，其特征在于，放置有指针模块的钟表机构(1)中设置有电气或电子控制器(22)，其具有连续性或周期性地记录和比较所指示的时间与从内部时钟(23)和/或外部时钟(23’)接收的时间数据的算法，当存在时间差，则通过往一个或另一个方向上驱动附加驱动齿轮(8)来调校指示的时间，使其对应于接收的时间数据。

8.根据权利要求5所述的指针模块，其特征在于，放置有指针模块的钟表机构中设置有呈透明触摸屏(37)形式的接收器(25)，其依靠附加驱动齿轮(8)的电气或电子控制器(22)通过触摸动作来调校指示的时间。

9.根据权利要求1所述的指针模块，其特征在于，在放置有指针模块的钟表机构中，差速器(6)设置在指针模块与机械驱动齿轮(3)的一个第一输出轴(4)之间，差速器(6)由上述机械驱动齿轮(3)的第一输出轴(4)驱动并且设有用于驱动指针模块(5)的第二输出轴(7)，由此，差速器(6)永久地连接到附加驱动器上，附加驱动器的电动机(9)固定在钟表机构(1)的壳体(2)中，以用于控制差速器(6)的第二输出轴(7)。

10.根据权利要求9所述的指针模块，其特征在于，差速器(6)由两个同轴行星齿轮传动装置构成，分别为第一齿轮传动装置(13a)和第二齿轮传动装置(13b)，每个均由恒星齿轮(14)、同轴冠状轮(15)和在其间啮合的一个或多个卫星齿轮(16)组成，其中卫星齿轮(16)可旋转地安装在卫星支架(17)的轴承上，冠状轮(15)对于两个行星齿轮传动装置(13a，13b)是共用的。

11.根据权利要求10所述的指针模块，其特征在于，一方面，第一齿轮传动装置(13a)由第一卫星支架(17a)形成，其中第一卫星支架(17a)永久地连接到钟表机构(1)的壳体(2)，该第一卫星支架(17a)同时是公共冠状轮(15)的支撑件，该支撑件可自由旋转地安装在轴承上；另一方面，第一齿轮传动装置(13a)由第一恒星齿轮(14a)形成，其中第一恒星齿轮(14a)驱动地连接到机械驱动齿轮(3)的第一输出轴(4)。

12.根据权利要求10或11所述的指针模块，其特征在于，第二齿轮传动装置(13b)由第二卫星支架(17b)形成，第二卫星支架(17b)相对于第一输出轴(4)同轴地且可旋转地固定在壳体(2)中，其中第二恒星齿轮(14b)驱动地连接到差速器(6)的第二输出轴(7)，用于驱动指针或指针模块(5)，并且通过上述的附加驱动齿轮(8)能够驱动第二卫星支架(17b)旋转。

13.根据权利要求9所述的指针模块，其特征在于，机械驱动齿轮(3)具有多个用于驱动指针或指针模块(5)的第一输出轴(4)，其中至少为每个第一输出轴(4)提供差速器(6)和附加驱动器。

14.根据权利要求1所述的指针模块，其特征在于，指针模块被放置在具有机械驱动齿轮(3)的钟表机构(1)中，其中机械驱动齿轮(3)仅具有一个单独的第一输出轴(4)，和在旋转轴上的旋转指针或带有指针板的指针模块，其中旋转指针或指针板由机械驱动齿轮(3)的第一输出轴(4)驱动，其中，附加驱动齿轮(8)设置在机械驱动齿轮(3)的第一输出轴(4)和旋转指针或指针板之间。

15.根据权利要求14所述的指针模块，其特征在于，附加驱动齿轮(8)的电动机(9)固定在旋转指针或指针板上，并与机械驱动齿轮(3)的第一输出轴(4)连接，以扭矩传递方式能够使得旋转指针或指针板围绕该第一输出轴(4)旋转。

16.根据权利要求15所述的指针模块，其特征在于，附加驱动齿轮(8)通过电动机(9)的轴上的蜗杆(35)和蜗轮(36)啮合，以扭矩传递的方式连接到旋转指针或指针板，其中蜗轮(36)固定在机械驱动齿轮(3)的第一输出轴(4)上。

17.根据权利要求15或16所述的指针模块，其特征在于，旋转指针或指针板上的电动机(9)与一电源相连，其中该电源通过机械驱动齿轮(3)的第一输出轴(4)上的滑环与壳体(2)连接。

18.根据权利要求16所述的指针模块，其特征在于，如果附加驱动齿轮(8)未被驱动，则分钟盘(28)与机械驱动齿轮的第一输出轴(4)共同且同步地转动，此时这种情况与机械驱动齿轮(3)直接驱动分钟盘(28)的情况相同。

19.根据权利要求16所述的指针模块，其特征在于，当指示的时间提前于或滞后于实际时间时，则能够通过电动机(9)往一个方向或另一个方向驱动蜗杆(35)来调校钟表机构(1)，使得分钟盘(28)能够相对于第一输出轴(4)转动以校正指示的时间，其中机械驱动齿轮(3)与附加驱动齿轮(8)并联连接。

Images