CN110023848A - 具有优化牵引的钟表擒纵机构 - Google Patents

Abstract

一种钟表擒纵机构(1)包括：以可枢转的方式绕第一旋转轴(5)安装并由动力源驱动的擒纵轮(3)；以可枢转的方式绕第二旋转轴(11)安装的锚(9)，锚(9)包括进叉(13)和出叉(15)，各叉(13、15)包括交替且顺序地阻挡擒纵轮(3)的止动面(13a、15a)，锚(9)适于将从擒纵轮(3)接收到的脉动传递到被设置成摆动的调节构件，并在调节构件的控制下周期性地释放擒纵轮(3)，其中进叉(13)的止动面(13a)被设置为使得当其阻挡擒纵轮(3)的齿(7)时，通过止动面(13a)与齿(7)之间的相互作用产生的牵引力来施加将锚(9)保持在其止动位置的力矩。根据本发明，止动面(13a)被成形为，使得在所述面(13a)与擒纵轮(7)的齿(7)的接触点(C)处的牵引角(γ)随进叉(13)的释放过程是恒定的或减小的。

Description

具有优化牵引的钟表擒纵机构

技术领域

本发明涉及制表领域。更具体地，其涉及具有优化牵引的擒纵机构。

背景技术

诸如瑞士杠杆式擒纵机构、英式杠杆式擒纵机构、丹尼尔斯擒纵机构或类似的传统擒纵机构包括锚(anchor)，该锚以间歇方式阻挡擒纵轮，并且当轮被释放时将能量从运转轮系传递到调节构件。诸如摆轮和游丝的调节构件的摆动驱动锚，以便执行擒纵轮的这种周期性释放，并且再次向调节构件提供脉动以保持其摆动。

为此，锚包括至少两个叉(pallet)，其中一个叉(进叉)相对于擒纵轮的旋转方向位于上游，另一个叉(出叉)位于下游。在调节构件的每次半摆动时，与擒纵轮啮合的叉升高，释放擒纵轮并通过位于叉上的脉动面(impulsion surface)将脉动传递到调节构件。同时，另一个叉移至擒纵轮的齿的轨迹中并阻挡它。然后，对于另一个叉，循环重新开始。

为了防止锚被无意地移位(例如在撞击的情况下)，提供了“牵引”。这种牵引通常是通过每个叉的止动面相对于当擒纵轮被阻挡时锚与擒纵轮之间的中心到中心线的角度来获得的。该角度被选择成使得擒纵轮与锚之间的相互作用向后者施加力矩，以将其保持在其止动位置。在这样做时，为了提升锚，擒纵轮必须在其被释放之前沿其行进方向的反方向执行小的角位移。因此，在叉的解锁阶段，锚必须与运转轮系相对着工作。

在解锁阶段由擒纵轮上的锚执行的这项工作是高耗能的并且降低了擒纵机构的效率。就进叉而言，影响尤其明显，由于系统的几何形状，在解锁阶段，针对进叉的牵引力通常会增加。

已经进行了若干尝试来消除在擒纵轮的齿与叉的止动面(rest surface)之间产生的这种牵引。

例如，文献EP 2 431 823和GB 667 885公开了擒纵机构，其中叉的止动面是沿着圆弧的，该圆弧的几何中心位于锚的旋转轴上。由此消除了牵引，但是仍然需要保持力(retention force)以防止锚在发生震动时无意地脱离。因此，这些文献提出借助于磁体、摩擦力等来提供保持力。初步看来并不希望使用接近调节构件的磁体，而且难以调节用于产生摩擦力的装置(例如与锚相接触的弹性带)以优化保持力并需要在框架上附加辅助点。

此外，文献CH702689描述了一种改进的擒纵机构，其虽然包括直的并因此平的止动面101，但其在进叉上也会产生在解锁阶段增加的牵引角。在图6中描绘了这种形式的叉并清楚地示出了止动面101的端部。实际上，由于脉动面102的这一部分的曲线的半径，脉动阶段是从擒纵轮的齿移动超过标记103所指示的点的时刻开始的。

因此，本发明的目的是至少部分地克服上述缺点。

发明内容

为此，本发明涉及一种用于钟表的擒纵机构，其包括以可枢转的方式绕第一旋转轴安装并且由动力源驱动的擒纵轮，以及以可枢转的方式绕第二旋转轴安装的锚，该锚被设置为与被设置成产生具有预定周期性的摆动的调节构件相配合。所述锚包括进叉和出叉，各个叉包括止动面，所述止动面被布置成交替地且顺序地阻挡所述擒纵轮，也即，一次一个地且一个接一个地阻挡所述擒纵轮。

锚适于将从擒纵轮接收到的脉动传递到调节构件并且在所述调节构件的控制下周期性地释放所述擒纵轮。

为了将锚保持在其阻挡位置，并且在这样做时，为了避免任何无意的解锁，进叉的止动面被设置成，当其阻挡擒纵轮的齿时，通过所述止动面与齿之间的相互作用产生牵引力，以便施加努力将锚保持在止动位置的力矩。因此，通过叉与擒纵轮之间的相互作用确保将锚保持在止动状态，并且无需借助其它保持装置。

根据本发明，止动面具有这样的轮廓，该轮廓被构造成使得在止动面与擒纵轮的齿的接触点处的牵引角(γ)在进叉的全部或部分解锁路径期间是恒定的或减小。

由于进叉的牵引角在相应的解锁阶段没有增加，因此牵引力和力矩也不会增加。因此，在进叉的解锁阶段，对调节构件的摆动的干扰比通常的更小，这提高了所述调节构件的效率和等时性。此外，这是在不需要提供具有圆弧形的止动面的叉以及产生用于保持锚的力的附加装置的情况下实现的。结果，就调节构件的等时性而言，由此提出的擒纵机构比传统擒纵机构更有效，并且比上述没有任何牵引的擒纵机构明显更简单。

为此目的，进叉的止动面可以是凸面的。

有利地，所述止动面的形式遵循等式

90-γ-α_orientation＝tan^-1(R*sin(α)/Axe-R*cos(α))

其中：

-γ是牵引角；

α_orientation是进叉的止动面在其与擒纵轮的接触点处的切线与锚和擒纵轮之间的中心到中心线之间的角度；

α是连接所述接触点和擒纵轮的旋转轴的线与所述中心到中心线之间的角；

R是连接所述接触点和擒纵轮的旋转轴的所述线的长度；以及

Axe是所述中心到中心线的长度。

γ的值可以基本上是恒定的，或者可以沿解锁路径的至少一部分减小。因此，可以通过在解锁阶段选择γ的值和/或进展来优化牵引。

例如，γ的值可以在5°和20°之间的范围内，优选地在10°和15°之间。

有利地，所述叉中的至少一个可以与锚的至少一部分成一体，这有利于锚的制造，并且如果进叉与锚成一体，则确保了该叉的止动面的形式相对于锚的旋转轴呈现出所需的形式。

最后，本发明涉及一种包括如上所述的擒纵机构的手表机芯，并且还涉及一种包括这种机芯的钟表。

附图说明

通过阅读下述以示例方式并参考附图给出的实施例的描述，将更容易理解本发明，其中：

-图1描绘了根据本发明的擒纵机构的示意性平面图；

-图2以放大的比例描绘了根据本发明的擒纵机构的进叉的示意性平面图；

-图3描绘了图2中进叉的止动面与直线相比的形式；

-图4描绘了用于计算图2中进叉的止动面的形式的有用的通用几何模型；

-图5描绘了图4中所示几何形状的简化视图；

-图6描绘了根据文献CH702689所代表的现有技术的擒纵机构的一部分的视图；以及

-图7描绘了曲线图，该图示出了根据现有技术和根据本发明的解锁路径中的牵引角的演变。

具体实施方式

图1描绘了根据本发明的擒纵机构1。该擒纵机构1体现了瑞士锚式擒纵机构的整体形式，其中各个叉都参与向调节构件提供脉动。

众所周知，擒纵机构包括擒纵轮3，该擒纵轮3被设置为由动力源驱动，此处未示出。该动力源可以例如是主发条，或是借助运转轮系(同样未示出)与擒纵轮3运动连接的电动机。

擒纵轮3以可枢转的方式安装在心轴(未示出)上，其理论轴由附图标记5表示且对应于第一旋转轴。在此处所描述的变型中，擒纵轮的齿7各自包括止动面7a和脉动面，止动面7a在擒纵轮3被阻挡时与叉相互作用。然而，本发明可应用于其它形式的擒纵轮，例如具有尖齿(英式锚式擒纵机构)或非常规的形式。

擒纵轮3的齿7以本身公知的方式与绕理论旋转轴11枢转的锚9相互作用。在所示的变型中，理论轴11与心轴(未示出)重合，但文献CH708113中描述的“悬挂”型锚或任何其它合适类型的锚也是可能的。轴11对应于第二旋转轴。

所绘制的锚9的整体形式是传统的。在这方面，它包括从旋转轴11延伸并终止于分叉9c的杆9a，分叉9c以公知的方式与调节构件(未示出)相互作用，此处不需详细描述。此外，一对臂9b在基本垂直于杆9a的方向上延伸到旋转轴11的任一侧，并且终止于叉13、15。不言而喻，也可以在本发明的框架内使用其它不太常见的锚的形式。

这些叉13、15中的每一个都被设置为周期性地阻挡和释放擒纵轮，擒纵轮被叉13、15中的一个阻挡，然后依次被另一个叉再次阻挡。

图1右侧所示的叉13是进叉，其位于相对于箭头所示的擒纵轮3的旋转方向的上游，而位于下游的叉15是出叉。

在此处所描述的变型中，叉13、15与锚9成一体，但是本发明也适用于以传统方式连接到臂9b的叉。众所周知，各个叉13、15分别包括止动面13a、15a以及脉动面13b、15b。止动面13a、15a用于在止动阶段阻挡擒纵轮3，而脉动面13b、15b与齿7配合，以便将脉动传递到锚从而传递到调节构件。即使前文已有暗示，止动面13a尽可能延伸到一个点，在该点处，叉13与齿7的接触不再会保证阻挡擒纵轮3，此时这些元件之间的接触开始引发擒纵轮3的齿7和叉13之间的力传递。图6清楚地描绘了这两个面之间的过渡点。

在刚描述的那种类型的典型擒纵机构中，止动面13a、15a通常为平面，其中选择角度使得在止动阶段由于止动面13a、15a之间的接触而产生的力F包括意于使叉13或15适当地与擒纵轮3保持啮合的分量。该力F绕锚9的旋转轴11施加力矩，该力矩努力使锚9保持与擒纵轮3的齿啮合，也就是说，当进叉13啮合时，其努力使锚沿逆时针方向(根据图1的方向)枢转，而当出叉15啮合时，其努力使锚沿顺时针方向枢转。应注意到，仅是摩擦的话，例如在以锚的旋转轴为中心的圆弧中的止动面与擒纵轮之间的摩擦，不会施加这样的力矩，因为在元件处于止动状态且在没有使锚移位的动态力的情况下，不会有在元件之间施加能够产生绕锚9的旋转轴的力矩的力。换句话说，仅静态地(statically)施加牵引力。

然而，在传统的擒纵机构中，进叉13的止动面13a相对于擒纵轮的齿7所呈现的角度在解锁阶段增加，其表示锚在其止动的初始位置与齿7从叉的止动面13a到脉动面13b进行过渡的时刻之间的运动的一部分。这是因为，当锚9绕其轴11枢转时，该角度根据锚和进叉13的几何形状而改变。实质上，止动面13a的倾斜相对于齿7变得更陡。因此，在进叉13的解锁阶段克服牵引所需的力和力矩增加。这对于擒纵机构的效率和性能是不利的，并且扰乱了调节构件的摆动，损害了等时性。

在出叉15处不会出现相同的缺点，缘由是在解锁阶段止动面15a相对于齿7的角度减小，因为出叉15相对于进叉13位于锚9的旋转轴的另一侧。

因此，本发明涉及进叉13的止动面13a的形式。由于叉的活动面13a、13b、15a、15b不是必须为平面，因此使用术语“面”代替通常的表述“......的平面”。

具体地，进叉13的止动面13a被形成为，使得其相对于擒纵轮3的齿7的角度保持恒定，或者在解锁阶段减小。

图2以放大的比例描绘了进叉13的形式，其中，止动面13a呈现出以如下方式计算出的形状：使得当在具有图1中的几何形状的擒纵机构中使用时，牵引力的角度是恒定的。

在图2中，擒纵轮3的齿7的止动面7a接合到脉动面7b的边缘被描绘于两个位置，其中一个位置(在右侧)处于解锁阶段的开始，另一个位置(在左侧)正好在解锁阶段结束之前和过渡到脉动阶段之前。叉13的止动面13a是凸面的且弯曲的，使得当锚9在解锁阶段枢转时，由齿7与叉13之间的接触而产生的力F的方向基本上保持朝向相同的方向。

图3示意性地描绘了该曲线与由直线描绘的传统止动面13c和脉动面13d之间的差异。

该图清楚地示出了，当止动面13a的轮廓与线A交叉时，其离开了表示止动的平面B的线13c，这表示止动面13a与脉动面13b之间的过渡的开始。在线B处，该轮廓连接到其切线的圆弧，所述圆弧同样与脉动面13b相切，以使该过渡连续。此处描述的变型中，脉动面13b是直的，因此代表传统的脉动面。然而，弯曲的脉动面13b也是可能的。

图4和图5示意性地描绘了几何模型，该几何模型使得能够独立于锚的形式而计算出进叉的止动面13a的形式。该模型示意性地示出擒纵轮3与锚9之间的相互作用。在图4中，示意性地描绘了锚9和多个齿7，而在图9中，模型被简化地描绘。

在该模型中，轮3的旋转轴5与锚9的旋转轴11之间的中心到中心线O_RO_A用作几何形状的基准。擒纵轮3的齿7与进叉13的止动面13a之间的接触点C在解锁阶段追踪所述止动面13a的轮廓，并且可以表示为笛卡尔坐标，例如C＝(X_C,Y_C)。这些坐标X_C，Y_C分别垂直和平行于中心线O_RO_A。

根据本发明，描绘预定牵引角的角度γ在解锁期间是恒定的或减小的。在一方面的进叉的止动面13a在其与擒纵轮3的接触点C处的切线T与另一方面的线O_AC的法线之间测量该角度γ，该线O_AC连接锚的旋转轴和进叉13的止动面13b与擒纵轮3的齿7之间的接触点。

在预先具有了选择的γ(或其发展)以及擒纵轮3和锚9的几何形状之后，可以解析几何形状，如下所述。应当注意，在下面使用的符号中，诸如“CF”、“O_AF”等的术语表示连接相关点的直线的长度。

首先，可以看出：

CF＝R.sin(α)

其中，R是轮3的旋转轴O_R与齿7和止动面13a之间的接触点C之间的距离，并且α是O_RC相对于中心对中心线O_RO_A的角度。随后，

O_AF＝Axe-R.cos(α)

其中，Axe是中心到中心线O_RO_A的长度。

为完整起见，应该注意，线O_AC相对于中心到中心线O_RO_A的角度θ表示为

θ＝tan^-1(CF/O_AF)

在与O_AC垂直的线和止动面13a在点C处的切线T之间测量牵引角γ。

90°＝γ+α_orientation+tan^-1(X_C/Y_C)

其中，α_orientation是齿7的止动面13a的切线相对于中心线O_AO_R的角度。该等式可被整理如下

90°-γ-α_orientation＝tan^-1(X_C/Y_C)

通过将X_C和Y_C重新定义为极坐标，可得：

90-γ-α_orientation＝tan^-1(R*sin(α)/Axe-R*cos(α₎)

因此，可以通过在解锁阶段针对锚的每个位置计算接触点C处的α_orientation值来追踪止动面13的轮廓，同时观察上述关系。在γ变化的情况下，可以在计算中利用表示该变化的函数。

实质上，可以针对锚的多个角位置计算α_orientation，然后可以以连续的方式连接相关的切线以便得出期望的轮廓。

γ的值可以例如在5°和20°之间的值的范围内，并且优选地在10°和15°之间，并且可以在至少一部分解锁阶段减小，同时保持在这个范围内。此外，γ还可以包括+/-10％的容差(tolerance)。

该牵引的结果是锚9可以保持与擒纵轮的齿7啮合，并且对进叉13的解锁的阻力不会增加。因此，在这些解锁阶段，调节构件的摆动较少会被干扰。

实质上，图7中的曲线图示出了在解锁阶段，如虚线所示的传统平面形式的叉(例如文献CH702689的叉)以及如实线所示的具有根据本发明配置的止动面的叉的牵引角的演变的比较。根据该建模的结果，显然，在根据本发明的止动面的情况下，牵引角并因此解锁阻力不再增加。

上述锚9和/或擒纵轮3可以例如通过微加工工艺制造，例如LIGA、3D打印、板材的掩模和雕刻、立体平版印刷术或类似工艺。合适的材料可以选自例如单晶、多晶或非晶金属(诸如钢、镍-磷、黄铜或类似金属)，非金属诸如硅、其氧化物、其氮化物或其碳化物、所有形式的氧化铝(例如红宝石)、钻石(包括类金刚石碳)，这些非金属材料是单晶或多晶的。所有这些材料可能涂覆有另一种硬质材料和/或抗摩擦材料，例如类金刚石碳、氧化铝或氧化硅。

尽管以上结合具体实施方式描述了本发明，但是在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，也可以想到另外的变型。

Claims (9)

1.一种用于钟表的擒纵机构(1)，该擒纵机构(1)包括：

-擒纵轮(3)，该擒纵轮(3)以可枢转的方式绕第一旋转轴(5)安装并且由动力源驱动；

-锚(9)，该锚(9)以可枢转的方式绕第二旋转轴(11)安装，所述锚(9)包括进叉(13)和出叉(15)，各个叉(13、15)包括止动面(13a、15a)，所述止动面(13a、15a)被设置成交替且顺序地阻挡所述擒纵轮(3)，所述锚(9)用于将从所述擒纵轮(3)接收到的脉动传递到被设置成产生摆动的调节构件，并在所述调节构件的控制下周期性地释放所述擒纵轮(3)，

其中，所述进叉(13)的所述止动面(13a)被设置成，当其阻挡所述擒纵轮(3)的齿(7)时，通过所述止动面(13a)与所述齿(7)之间的相互作用产生牵引力，以便施加努力将所述锚(9)保持在其止动位置的力矩，

其特征在于，所述止动面(13a)被构造成使得在所述止动面(13a)与所述擒纵轮(7)的齿(7)的接触点(C)处的牵引角(γ)在所述进叉(13)的解锁期间是恒定的或减小的。

2.根据权利要求1所述的擒纵机构(1)，其中，所述止动面(13a)是凸面的。

3.根据权利要求2所述的擒纵机构(1)，其中，所述止动面(13a)根据下式进行构造：

90-γ-α_orientation＝tan^-1(R*sin(α)/Axe-R*cos(α))

其中：

γ是所述牵引角；

α_orientation是所述进叉(13)的所述止动面(13a)在其与所述擒纵轮(3)的接触点(C)处的切线(T)与所述锚(9)和所述擒纵轮(3)之间的中心到中心线(O_AO_R)之间的角度；

α是连接所述接触点(C)和所述擒纵轮(3)的旋转轴(11、O_R)的线(R)与所述中心到中心线(O_AO_R)之间的角度；

R是连接所述接触点(C)和所述擒纵轮的旋转轴(11、O_R)的所述线的长度；以及

Axe是所述中心到中心线(O_AO_R)的长度。

4.根据权利要求3所述的擒纵机构(1)，其中，γ基本上是恒定的。

5.根据权利要求3所述的擒纵机构(1)，其中，γ沿解锁路径的至少一部分减小。

6.根据权利要求4所述的擒纵机构(1)，其中，γ的值在5°和20°之间的范围内，优选地在10°和15°之间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的擒纵机构(1)，其中，所述叉(13、15)中的至少一个与所述锚(9)的至少一部分成一体。

8.一种钟表机芯，该钟表机芯包括根据前述权利要求中的一项所述的擒纵机构(1)。

9.一种钟表，该钟表包括根据权利要求8所述的机芯。