CN109814365A - 利用蜗形凸轮使秒针回零的钟表机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于使秒针回零的钟表机构(22)，其包括：‑秒针心轴(17)；‑秒针(15)；‑凸轮(23)，其形成蜗形凸轮路径(24)，该蜗形凸轮路径(24)围绕秒针心轴(17)以螺旋形式从内端部(16)延伸到外端部(27)，所述内端部和所述外端部通过径向止挡面(28)彼此连接；‑承载凸轮从动件(30)的锤(29)，所述锤(29)以能绕锤轴线(A3)在分离位置与接合位置之间旋转的方式安装，在所述分离位置，凸轮从动件(30)从凸轮路径(24)移开，在所述接合位置，凸轮从动件(30)挤压在所述凸轮路径(24)上；‑止动棘轮系统，其包括齿轮(41)和与齿轮(41)接合的棘爪(42)。

Description

利用蜗形凸轮使秒针回零的钟表机构
技术领域
本发明涉及钟表领域。更具体地，本发明涉及一种用于使秒针回零的钟表机构和设置有这种机构的手表。
背景技术
用于使秒针回零的机构可以存在于：
-大多数精密计时表中，
-以及一些设置有秒针的手表中，在设定时间时使秒针自动回零。
通常，这种机构包括(除了秒针及其心轴之外)：
-凸轮，其与秒针心轴一体旋转且其周缘形成凸轮路径；
-承载凸轮从动件的锤，该锤以能绕锤轴线在分离位置与接合位置之间旋转的方式安装，在分离位置，凸轮从动件从凸轮路径移开，在所述接合位置，凸轮从动件挤压在凸轮路径上以在秒针心轴上产生驱动转矩。
凸轮通常呈心形，这就是为何将它简称为“心形凸轮”的原因，如C.A.Reymondin等人的参考手册，“Théorie d’horlogerie”(钟表理论)，FédérationdesEcoles Techniques，édition 2015，第238页中所述。
在计时表中，回零锤是设置有若干凸轮从动件的复杂构件，这些凸轮从动件同时撞击分别与时针、分针、秒针(且不常见地与十分钟指针)成一体的若干相应的凸轮。
在例如欧洲专利EP2224294(Glasshütte)中描述的秒针自动回零的手表中，锤具有更简单的形状，但原理相同。
在每种情况下，凸轮从动件通常由锤的呈马蹄形状的一端形成，其在(角向或线性)行程的末端被压靠在形成于心形凸轮上的双凸块以确保它保被持在对应于秒针归零的稳定位置。
然而，这种非常普遍的机构存在许多缺点。
首先，秒针在回零时的位置通常是随机的，并且缺乏精度。这在跳动指针的情况下是特别有害的，所述跳动指针应该在每一秒都处于非常精确的角位置(每个角位置与下一个角位置分离开6°)。
其次，在心形凸轮和锤的相应几何形状一定的情况下，它们的交界面处的摩擦力不是恒定的。这引起这些构件的不均匀磨损，从而长期损害机构的可靠性。
第三，在心形凸轮的某些角位置，锤以锐利边缘摩擦它，如上述手册的图11.29所示，这增加了这些构件的应力、磨损和机械疲劳的集中。
第四，心形凸轮在其旋转期间获取的动量意味着它不会通过来自秒针心轴中的锤的端部的压力而在端部位置被立即制动，而是在休止之前仍经历被衰减的振荡，这不利地影响对知情用户所预期的精度的感知。
第五，已知机构的复杂性使得它们的制造麻烦且困难。
第一目的在于提出一种用于使秒针回零的机构，其提供与表盘上的预定刻度(通常为12点符号)精确相对的秒针的精确位置。
第二目的在于获得更高的可靠性和因此更长的寿命。
第三目的在于提出一种用于使秒针回零的机构，其具有比已知机构更简单的设计(因此更紧凑、更轻并且更容易制造)。
发明内容
为了实现所有或一部分上述目的，首先提出了一种用于使秒针回零的钟表机构，其包括：
-秒针心轴；
-与秒针心轴一体旋转的秒针；
-凸轮，其与秒针心轴一体旋转且其周缘形成凸轮路径；
-承载凸轮从动件的锤，所述锤以能绕锤轴线在分离位置与接合位置之间旋转的方式安装，在所述分离位置，凸轮从动件从凸轮路径移开，在所述接合位置，凸轮从动件挤压在凸轮路径上以在秒针心轴上产生驱动转矩，所述钟表机构的特征在于：
-凸轮呈蜗形，凸轮路径围绕秒针心轴以螺旋形式从内端部延伸到外端部，内端部和外端部通过止挡面彼此连接，所述止挡面相对于秒针心轴基本上径向延伸并且凸轮从动件在秒针的角行程端点位置与其靠接；
-所述钟表机构包括止动棘轮系统，该止动棘轮系统包括安装在秒针心轴上的齿轮和由凸轮承载并与齿轮接合的棘爪。
由于这种设计，该机构保持有效，但是相当简单、轻量化和紧凑。当回零时，秒针可以返回与刻度相对的精确位置。
可以单独或相结合地提供多个另外的特征。因此，例如：
-该机构可包括锤弹簧，该锤弹簧设置有固定头部和将锤拉向其接合位置的弹性条带。
-锤可承载主突出支柱，弹簧条带永久地压靠在该主突出支柱上。
-该机构可包括可移动地安装在止动位置与释放位置之间的锤弹簧，在所述止动位置，该锤弹簧将锤置于其分离位置，在所述释放位置，该锤弹簧允许锤占据其接合位置。
-锤可承载副突出支柱，形成在致动器上的肩部在致动器的止动位置压靠在该副突出支柱上。
-该机构包括允许凸轮仅沿一个方向旋转的止动棘轮系统。
-棘轮或棘爪系统可包括齿轮和棘爪，所述齿轮与秒针心轴同轴地安装，所述棘爪由凸轮承载并与齿轮接合。
-限定锤轴线的心轴可设置有偏心件，其旋转使得锤移动，从而调整秒钟的角行程端点位置。
另外，提出了一种设置有这种钟表机构的手表。
根据一个优选实施例，该手表可设置有表盘，该表盘具有包括12点符号的刻度，指针在它处于角行程端点位置时与所述12点符号基本上对准。
附图说明
根据以下参考附图对一个实施例的描述，本发明的其它特征和优点将显而易见，在附图中：
-图1是设置有用于使秒针回零的机构的手表的平面图。
-图2是用于使秒针回零的机构的放大透视图。
-图3是用于使秒针回零的机构沿着图1的截面III-III的放大截面图。
-图4、图5、图6、图7和图8是用于使秒针回零的机构的更大比例尺的放大平面图，示出了其操作的多个阶段。
具体实施方式
图1示出了手表1。该手表1包括表壳中间件2，其可由金属(例如钢)或合成材料(例如包括纤维——通常为碳——增强的聚合物基质的复合材料)制成。
手表1可包括用于佩戴在手腕上的表带/表链3(在图1中用点划线示出)，该表带3在从表壳中间件2突出的表耳4之间附接到表壳中间件2上。
在图示的示例中，表壳中间件2具有圆形表环，但该形状不受限制。特别地，表环可以呈矩形(例如正方形)。
表壳中间件2限定出内部空间5。为了封闭该内部空间5，手表1具有分别附接在表壳中间件2的两侧上的表镜和后盖(未示出)。
手表1设置有表盘6，表盘6具有刻度7。根据附图且更具体地图1所示的一个实施例，刻度7包括针对每小时的小时符号8和针对每分钟的中间分钟符号9。中间分钟符号9优选地具有比小时符号8小的尺寸。
在图示的示例中，小时符号8不是图形形式的。然而，在一个变型中，小时符号8可以是图形形式的并呈数字形式(例如罗马、阿拉伯、哥特或希腊数字)。在任何情况下，刻度包括12点符号10，其表示针对小时的午夜和正午，并且表示针对分钟和秒钟的零。
手表1包括钟表机芯(在下文中简称为“机芯”)，该钟表机芯包括要收纳在表壳中间件2内并例如借助于螺钉附接在其上的机板。该机板形成用于诸如齿轮系、擒纵装置、传动装置、走针轮系、上条机构(该清单不是封闭式的)的多种机构的支承件。
机芯包括走针轮系11，该走针轮系包括时轮和分针轮(未示出)以及第四轮12。走针轮系11绕轴线A1可旋转地安装。
走针轮系11由驱动装置(未示出)驱动旋转。优选而言，能量源是与摆轮/摆轮游丝调节器相关联的主发条。不过，如果能量源是与石英谐振器相关联的电池，则其不会处于本发明的范围之外。
手表1包括用于分别显示小时和分钟的时针和分针(未示出)。
手表设置有时间设定机构13，该时间设定机构13包括联接到时针和分针的上条机构。该上条机构特别是包括佩戴者可从表壳中间件2的一侧接近的表冠14。表冠14可在以下位置之间移动：
-推入位置，其在图1中用实线示出并且其中表冠14与保持由走针轮系11驱动旋转的时针和分针分离，和
-拉出位置，其在图1中用虚线示出并且其中表冠14联接到指针以允许设定时间。
如所示，手表1还包括联接到第四轮12的秒针15(也称为直接驱动指针)。
秒针12由走针轮系11驱动绕轴线A2旋转，秒针12在一分钟内围绕该轴线A2旋转一整圈。在图示的示例中，秒针15是大中心秒针，因为其旋转轴线A2与表盘6的中心轴线重合。
秒针15具有远端16，远端16在秒针15旋转期间在表盘6上移动，从而相继经过刻度7的相对的每个符号8、9。
秒针15被安装(例如按压)在沿着轴线A2延伸的秒针心轴17上。如图3所示，秒针心轴17包括秒针15安装在其上的上段18，和下段19。
与第四轮12啮合的小齿轮20安装在秒针心轴17上。更具体地，如图3所示，小齿轮20安装在秒针心轴17的下段19上。
如在图3中且更具体地在左下方的插图放大图中所示，秒针心轴17的下段19设置有直径较大的一个或多个凸缘21，小齿轮20被装配在所述凸缘上。这引起秒针心轴17与小齿轮20之间的减小的交界面。
因此，秒针心轴17和小齿轮20在秒针心轴17未承受由小齿轮20独立地施加的任何驱动(或阻力)转矩时一体地旋转。
然而，只要超过预定阈值的驱动(或阻力)转矩独立于小齿轮20施加至秒针心轴17，秒针心轴17就可以相对于小齿轮20自由旋转，小齿轮20保持固定不动，因为它与走针轮系11啮合。在这种情况下，在秒针心轴17与小齿轮20之间的交界面处发生滑动。
手表1设置有用于使秒针回零的钟表机构22。借助于该钟表机构22，当佩戴者特别是通过拉出表冠14来启动时间设定操作时，秒针15与走针轮系11分离并重新定位成与12点符号10对准(即，处于零位)。
除了上述秒针心轴17和秒针15以外，用于使秒针回零的机构22包括凸轮23，凸轮23与秒针心轴17一体旋转且其周缘形成凸轮路径24。
根据图中、尤其是图3中所示的一个优选实施例，凸轮23是紧密地安装(通常挤压)在秒针心轴17上的增设部件。
在图3所示的示例中，凸轮23被装配在秒针心轴17的下段18上。其高度由轴环25设定，轴环25在上段18与下段19之间的接合部处形成在秒针心轴17上，并且凸轮23靠着套环25楔入。
如在图4至图8中清楚可见，凸轮23呈蜗牛形式：凸轮路径24在围绕轴线A2(即围绕秒针心轴17)的螺旋中从内端部26(靠近轴线A2)延伸到外端部27(远离轴线A2)。凸轮路径24是平滑的，不具有粗糙部。
内端部26和外端部27通过相对于秒针心轴基本上径向延伸的止挡面28彼此连接。从前方(即沿着轴线A2)看去，凸轮23的轮廓因此类似于鹦鹉螺头足类动物的外壳的轮廓。
凸轮23有利地是例如由钢制成的金属部件。其优选被穿孔以使得其轻量化并具有低惯性矩。
秒针回零机构22还包括设置有凸轮从动件30的锤29。该锤29以可绕锤轴线A3在以下位置之间旋转的方式安装：
-分离位置(图4，图8)，其中凸轮从动件30从凸轮路径移开，和
-接合位置(图5，图6，图7)，其中凸轮从动件迫压在凸轮路径24上以在秒针心轴17上产生驱动转矩。
凸轮从动件30呈例如突耳形式，该突耳距锤轴线A3一定距离在锤的自由端31处突出。凸轮从动件30有利地由低摩擦系数材料如塑料材料(尤其是聚四氟乙烯，也称为PTFE和)或宝石(尤其是红宝石)制成。凸轮从动件30有利地刚性地固定在锤29上(并且无法从其拆下)。或者，锤29和凸轮从动件30可以形成由单个机加工零件形成的单件式元件。
在手表1的正常操作期间，锤29处于其分离位置。在这种情况下，秒针15连同秒针心轴17一起与小齿轮20成一体，小齿轮20与第四轮12啮合。
当用户通常通过拉出表冠14来启动时间设定操作时，锤29移动至其接合位置以经由迫压在凸轮路径24上的凸轮从动件30驱动秒针心轴17(和其连带的秒针15)独立于小齿轮20旋转，直至秒针15移动到角行程端点位置，在该位置秒针与12点符号10基本上对准(回零)。
秒针1的角行程端点位置(零位)通过凸轮从动件30与止挡面28靠接来确定。在图7中(且更具体地底部中央的插图放大图中)示出的该位置，凸轮23(和因此秒针心轴17和秒针15)的旋转停止。
凸轮从动件30在凸轮路径24上的压力通过施加在锤29上的杠杆臂效应来实现，所述杠杆臂效应倾向于使所述锤绕锤轴线A3枢转(这里沿顺时针方向)。
为此，机构22包括锤弹簧32。该锤弹簧32设置有固定头部33和将锤29拉向其接合位置的弹性条带34。
根据一个实施例，锤29承载主突出支柱35，弹簧条带34永久压靠在主突出支柱35上。锤弹簧32的弹性条带34经由主突出支柱35施加在锤29上的杠杆臂效应在图5的顶部通过黑色箭头表示。
引发的锤29的旋转在图5的中央通过黑色箭头表示。该旋转使凸轮从动件30与凸轮路径24相接触。由于凸轮路径24是平滑的，并且凸轮从动件30具有低摩擦系数，所以凸轮从动件可以在凸轮路径24上自由滑动。
随着由锤弹簧32继续在锤29上施加杠杆臂效应，凸轮从动件30滑过凸轮表面24，从而在其上(并因此在凸轮23上)施加与秒针心轴A3不同时的应力，这引起驱动转矩施加至凸轮23(并因此施加至秒针心轴17)。
凸轮23、锤29和锤弹簧32配置成使得，不论凸轮23的角位置如何，凸轮从动件30在凸轮23上引发的转矩始终大于阈值，超过该阈值会在秒针心轴17与小齿轮20之间的交界面处产生滑动。
结果，秒针心轴17和其连带的秒针15如在图5的右下方通过黑色箭头所示围绕轴线A2旋转，凸轮从动件30滑过凸轮表面24，直至其到达止挡面28，止挡面28停止凸轮23(和因此秒针15)的旋转。
根据图中所示的一个实施例，秒针回零机构22包括可移动地安装在以下位置之间的致动器36：
-止动位置，其中致动器36将锤29置于其分离位置(图4、图8)，和
-释放位置，其中致动器26允许锤29占据其接合位置(图5、图6、图7)。
在图示的示例中，致动器26采用安装成可平移移动的杆(但它可以可旋转地安装)的形式。
锤29承载副突出支柱37，形成在致动器36上的肩部38在致动器的止动位置压靠在该副突出支柱37上。该肩部38例如由从致动器36的一端突出的爪部39限定。
致动器36的移动由上条机构且更确切地说由表冠14控制。因此，在表冠14的推入位置，表冠14将致动器36置于止动位置，这将锤29保持在分离位置并允许走针轮系11引起秒针心轴17(和其连带的秒针15)旋转。
然而，在表冠14的拉出位置，表冠14将致动器36置于释放位置(水平黑色箭头，图5中向左上方)，这允许锤弹簧32在锤29上施加其杠杆臂效应以将凸轮从动件30挤压到凸轮路径24上。
根据特别是在图4中且更具体地在左下方的插图放大图中所示的一个优选实施例，秒针回零机构22包括止动棘轮系统40，其允许凸轮23沿仅一个方向旋转(在图示的示例中为顺时针)。
棘轮或棘爪系统40包括与秒针心轴17同轴地安装的齿轮41和由凸轮23承载并与齿轮41接合的棘爪42。
更具体地，在适当的情况下(如图2所示)经由被挤压到小齿轮20上的筒管43，齿轮41与小齿轮20一体旋转，根据一个实施例，筒管43集成在传动轮44中，传动轮44例如与报时轮副(未示出)啮合。
根据一个优选实施例，齿轮41是宝玑齿，即齿是三角形且不对称的。在图示的示例中，齿轮41具有60个齿，每个齿经由棘爪42转换与一分钟的60秒中的每一秒对应的秒针15(其于是被称为“跳动指针”)的确定位置。换而言之，秒针15的位置彼此分离开6°的角度。
在图4所示的示例中，棘爪42借助于也由凸轮23承载的条带弹簧45沿齿轮41的方向被拉曳。
秒针回零机构22以如下方式操作。
在表冠14的推入位置，表冠14将致动器36保持在止动位置，这将锤29(和凸轮从动件30)保持在分离位置，远离凸缘23。
秒针心轴17(和其连带的秒针15)与小齿轮20一体旋转，与走针轮系11啮合的小齿轮20驱动其围绕轴线A2旋转。在这些状态下，秒针15履行其作为秒针的功能并为佩戴者提供在当前分钟过去的秒钟数的指示。
在其拉出位置，表冠14将致动器36置于释放位置，这允许锤29在由锤弹簧32提供的杠杆臂效应下移向其接合位置，其中凸轮从动件30滑动靠接在凸轮路径24上。
如上所述，凸轮从动件30在凸轮路径24上的滑动靠接引起凸轮23和其连带的秒针心轴17(秒针心轴17在其与小齿轮20的交界面处滑动，小齿轮20保持绕轴线A2旋转固定不动，因为它仍与走针轮系11啮合)。
凸轮23(沿顺时针方向)和与其成一体的秒针15继续旋转，直至凸轮从动件30与止挡面28靠接，这将凸轮23(和因此秒针心轴17和秒针15)的旋转停止。秒针15然后处于其行程端点位置并与表盘6的刻度7上的12点钟符号10基本上对准。棘爪42位于齿轮41的两个连续的齿之间，并因此在它到达其端部位置时停止指针回弹，从而提高回零功能的准确性。
可能发生秒针15在行程端点不与12点钟符号10精确对准。
为了允许精确调整秒针15的行程端点位置，并且为了确保在该位置秒针15与12点钟符号精确对准，锤轴线A3由设置有偏心件47的心轴46限定。
偏心件47的旋转使得锤29移动，从而调整秒针15的角行程端点位置(如通过在图7中用虚线描绘的各个位置提示)。
偏心件47的旋转例如通过通常借助于螺丝刀的手动动作来实现。为此，如特别是在图7中所示，偏心件47的一端形成有用于螺丝刀的压痕48(例如槽)。偏心件的旋转在图7的左下方的插图放大图中示出(双黑色箭头)，以及其对锤29的定位的作用(虚线箭头)。
只要表冠14返回其推入位置，致动器37就返回其止动位置(图8)。致动器37的移位在副支柱37上施加牵引力并克服弹簧32的复位力驱动锤29旋转。锤的旋转使得凸轮从动件30沿着止挡面28滑动并随后远离凸轮23滑动。此后，不向秒针心轴17施加驱动或抵抗转矩，并且凸缘21与小齿轮20之间的界面处的摩擦力再次将心轴旋转地联接到小齿轮。
结果，与走针轮系11(且更具体地与第四轮20)啮合的小齿轮20的旋转驱动在通常的循环运动中驱动秒针心轴17及其连带的秒针15旋转。
刚刚描述的秒针回零机构22具有以下优点。
首先，与已知的心形凸轮机构相比，本发明的机构22具有更简单的设计。锤29尤其具有不复杂的形状。不存在跟部并且存在凸轮从动件30——其在行程结束时仅与止挡面28靠接——避免了秒针15的任何回弹，从而提高了机构22的可靠性。
如上所述，还通过棘爪机构40来避免回弹，这确保了秒针15在其回零时的单向旋转。
由于其更简单，所以该机构22也更紧凑并且更容易制造。
这尤其是引起机构22(和因此手表1)的更高的可靠性和因此更长的寿命。

Claims (10)

1.一种用于使秒针回零的钟表机构(22)，其包括：
-秒针心轴(17)；
-与所述秒针心轴(17)一体旋转的秒针(15)；
-凸轮(23)，其与所述秒针心轴(17)一体旋转且其周缘形成凸轮路径(24)；
-设置有凸轮从动件(30)的锤(29)，所述锤(29)以能绕锤轴线(A3)在分离位置与接合位置之间旋转的方式安装，在所述分离位置，所述凸轮从动件(30)从所述凸轮路径(24)移开，在所述接合位置，所述凸轮从动件(30)压在所述凸轮路径(24)上以在所述秒针心轴(17)上产生驱动转矩；
所述钟表机构(22)的特征在于：
-所述凸轮(23)呈蜗形，所述凸轮路径(24)围绕所述秒针心轴(17)以螺旋形式从内端部(26)延伸到外端部(27)，所述内端部和外端部通过止挡面(28)彼此连接，所述止挡面相对于所述秒针心轴(17)基本上径向延伸并且所述凸轮从动件(30)在所述秒针(15)的角行程端点位置与该止挡面靠接；
-其中所述钟表机构包括止动棘轮系统，所述止动棘轮系统包括安装在所述秒针心轴(17)上的齿轮(41)和由所述凸轮承载并与所述齿轮(41)接合的棘爪(42)。
2.根据权利要求1所述的钟表机构(22)，其特征在于，所述钟表机构包括锤弹簧(32)，所述锤弹簧设置有固定头部(33)和将所述锤(29)拉向其接合位置的弹性条带(34)。
3.根据权利要求2所述的钟表机构(22)，其特征在于，所述锤(29)承载主突出支柱(35)，所述弹性条带(34)永久地压靠在所述主突出支柱(35)上。
4.根据权利要求2或3所述的钟表机构(22)，其特征在于，所述钟表机构包括致动器(36)，所述致动器(36)以能在止动位置与释放位置之间移动的方式安装，在所述止动位置，所述致动器(36)将所述锤(29)置于其分离位置，在所述释放位置，所述致动器(36)允许所述锤(29)占据其接合位置。
5.根据权利要求4所述的钟表机构(22)，其特征在于，所述锤(29)承载副突出支柱(37)，形成在所述致动器(36)上的肩部(38)在所述致动器的止动位置压靠在所述副突出支柱上。
6.根据权利要求1所述的钟表机构(22)，其特征在于，所述齿轮(41)具有宝玑型齿。
7.根据权利要求6所述的钟表机构(22)，其特征在于，所述齿轮(41)具有60个齿。
8.根据权利要求1所述的钟表机构(22)，其特征在于，所述锤轴线(A3)由设置有偏心件(47)的心轴(46)形成，所述偏心件(47)的旋转引起所述锤(29)移动，从而调整所述秒针(15)的角行程端点位置。
9.一种手表(1)，其特征在于，其设置有根据权利要求1所述的用于使秒针回零的钟表机构(22)。
10.根据权利要求9所述的手表，其特征在于，该手表设置有表盘(6)，所述表盘具有包括12点符号(10)的刻度(7)，所述秒针(15)在其处于角行程端点位置时与所述12点符号基本上对准。
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