CN110412853A - 一种机械钟表的叉瓦式擒纵结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机械钟表的叉瓦式擒纵结构，包括擒纵轮和与擒纵轮协作并相互联动的擒纵叉；第一擒纵叉中第一冲击叉瓦、第一锁定叉瓦和主擒纵叉轴三者距离和形成的夹角等于第二擒纵叉中第二冲击叉瓦、第二锁定叉瓦和副擒纵叉轴三者之间的距离和所形成的夹角；主擒纵叉轴和副擒纵叉轴与擒纵轮的轮轴的距离相等。有益效果是，由于第一擒纵叉和第二擒纵叉冲击叉瓦和锁定叉瓦与叉轴三者夹角相同，距离相同，叉轴又和擒纵轮位置关系相同，在冲击过程中无摩擦，能提供无需润滑油助力的具有相同冲击力矩，相同解锁能耗，相同冲击位置，对称运作周期的双冲击擒纵系统。该系统能够自启动，摆幅过大不易击摆，发条力矩不足仍能不偏振，有效提高稳定性和精度。

Description

一种机械钟表的叉瓦式擒纵结构

技术领域

本发明涉及一种机械钟表部件；特别是涉及一种机械钟表的叉瓦式擒纵结构。

背景技术

在机械时计仪器中，擒纵机构将原动系统提供的能量固定频率地传递给摆轮游丝系统来维持该系统的持续运作，同时把摆轮游丝系统的振动次数传递给显示装置来达到时计的目的。因此，擒纵机构直接影响时计仪器的稳定性和精度。

目前，主流的擒纵机构是瑞士杠杆擒纵（Swiss lever escapement）。图1是瑞士杠杆擒纵的平面结构示意图，如图1所示，瑞士杠杆擒纵的正常运作需要在叉瓦的冲击面和擒纵轮的冲击面使用润滑油，因为冲击过程中叉瓦和擒纵轮发生摩擦。因润滑油会随着时间的推移而干涸变质，对润滑油有依赖的杠杆擒纵系统有着较短的保养周期。无需润滑油即可运行的擒纵目前存在几种，又分为单冲击擒纵和双冲击擒纵。单冲击擒纵常见天文台擒纵（Detent escapement）和罗宾擒纵（Robin escapement），双冲击擒纵常见同轴擒纵（Co-axial escapement）和自然擒纵（Natural escapement）。

文献号EP 2444860A1公开一种单冲击擒纵。图2是现有单冲击擒纵（以罗宾擒纵为例）的平面结构示意图，如图2所示，罗宾擒纵（和天文台擒纵）都是单冲击擒纵，在每一个完整的摆轮往复运动周期中，只有半个周期可以传递能量，因此，这两种擒纵在外力作用下停止后，无法自行恢复运行，比较适合稳定环境中使用，不适合手表机芯。

文献号EP 0018796B1公开一种同轴擒纵。图3是现有同轴擒纵的平面结构示意图，如图3所示，同轴擒纵是双冲击擒纵，可以自启动，但由于两次冲击分别来自擒纵轮齿和擒纵叉，其冲击点相对于摆轮运作周期的位置并不相同。摆轮的最大摆幅为360°减去1/2摆轮升角，同轴擒纵由于两次冲击的位置不同，最大摆幅在此基础上还要减去1/2两次冲击之间的夹角，因此最大摆幅较小，在外力影响下容易击摆，影响走时的稳定性。除此以外，同轴擒纵其周期内两次能量传递分别为擒纵轮13直接传递和擒纵叉3间接传递，因杠杆效应的作用，两次冲击的力矩也不相同。同轴擒纵的发明人乔治丹尼斯（George Daniels）在他的著作《手表制作》（Watchmaking，p241）中描述，单层同轴擒纵由于两次冲击力的力矩相差过大，外力停止摆轮后无法做到自启动；双层同轴擒纵对此有所改进，但仍然无法做到同力矩冲击（equal impulse）。由于手表机芯的动力来自发条，发条在工作中所输出的力矩并不恒定，因此两次冲击的力矩差也会随之波动，使得摆轮不同程度偏振，影响手表保持良好的走时方位差。

文献号EP 2487546A1公开一种自然擒纵。图4是现有自然擒纵的平面结构示意图，如图4所示，自然擒纵也是一种双冲击擒纵，两次冲击的力矩相同，但是冲击的位置仍然不同，一次在摆轮（未示出）平衡位置的左侧，一次在摆轮（未示出）平衡位置的右侧。因此，冲击位置不同所存在的最大摆幅偏小，容易击摆的问题仍未得到解决。除此以外，自然擒纵的总体结构较为复杂，所有零件都是多层结构，在制造，质检和装配上有非常高的要求，不适宜批量生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服已有技术缺陷，提供一种无需润滑油助力的能够相同力矩冲击和相同位置冲击的双冲击擒纵系统。

本发明所采用的技术方案是，一种机械钟表的叉瓦式擒纵结构，包括齿轮系驱动的擒纵轮，与擒纵轮协作并相互联动的擒纵叉；擒纵叉包括第一擒纵叉和第二擒纵叉；所述第一擒纵叉中的第一冲击叉瓦、第一锁定叉瓦和主擒纵叉轴三者的距离和形成的夹角角度等同于第二擒纵叉中的第二冲击叉瓦、第二锁定叉瓦和副擒纵叉轴三者之间的距离和所形成的夹角；所述主擒纵叉轴和副擒纵叉轴与擒纵轮的轮轴的距离相等。

所述第一擒纵叉和第二擒纵叉分别包括一组冲击叉瓦和锁定叉瓦，交替接收来自擒纵轮的冲击，第一擒纵叉和第二擒纵两者由联动叉口和联动钉联动。

所述第一擒纵叉叉身上固定有第一冲击擒纵叉瓦和第一锁定叉瓦；所述第二擒纵叉叉身上固定有第二冲击擒纵叉瓦和第二锁定叉瓦；所述第一擒纵叉和第二擒纵叉的联动叉口上固定有联动钉；所述第一擒纵叉和第二擒纵叉通过联动钉和联动叉口同步运动。

所述第二擒纵叉包括两层，上层与第一擒纵叉和擒纵轮在同一平面上，下层则安置有联动钉，联动钉能够和处于上层的联动叉口相互配合，同时不会冲突。

所述擒纵叉的叉头和叉头钉与第一擒纵叉或第二擒纵叉固定为一体。

所述擒纵叉的联动叉口和第一擒纵叉或第二擒纵叉固定为一体，所述联动钉和第二擒纵叉或第一擒纵叉固定为一体。

本发明的有益效果是，由于第一擒纵叉和第二擒纵叉的冲击叉瓦和锁定叉瓦与叉轴三者的夹角相同，距离相同，叉轴又和擒纵轮的位置关系相同，且在冲击过程中几乎没有摩擦，因此能够提供无需润滑油助力的具有相同冲击力矩，相同解锁能耗，相同冲击位置，对称运作周期的双冲击擒纵系统。该系统能够自启动，在摆幅过大时不易击摆，在发条力矩不足时仍然保持不偏振，可有效提高计仪器的稳定性和精度。

附图说明

图1是现有瑞士杠杆擒纵的平面结构示意图；

图2是现有单冲击擒纵（罗宾擒纵）的平面结构示意图；

图3是现有同轴擒纵的平面结构示意图；

图4是现有自然擒纵的平面结构示意图；

图5是本发明擒纵机构平面结构示意图；

图6a〜图6d是本发明擒纵机构一个周期的工作过程示意图。

图中：

1：双圆盘 2：圆盘钉 3：第一擒纵叉 4：第一冲击叉瓦

5：第一锁定叉瓦 6：第二擒纵叉 7：第二冲击叉瓦 8：第二锁定叉瓦

9：擒纵叉叉头 10：叉头钉 11：擒纵叉联动叉口 12：擒纵叉联动钉

13：擒纵轮 14：摆轴 15、16：擒纵叉轴 17a、17b：限位钉。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图5所示，本发明一种机械钟表的叉瓦式擒纵结构，包括齿轮系驱动的擒纵轮，与擒纵轮协作并相互联动的第一擒纵叉和第二擒纵叉；所述第一擒纵叉和第二擒纵叉的冲击叉瓦和锁定叉瓦与叉轴三者的距离相同，形成的夹角相同，且叉轴和擒纵轮的距离相同。所述第一擒纵叉和第二擒纵叉分别包括一组冲击叉瓦和锁定叉瓦，交替接收来自擒纵轮的冲击，第一擒纵叉和第二擒纵两者由联动叉口和联动钉联动。

本发明擒纵机构包括：双圆盘1、圆盘钉2、第一擒纵叉3、第二擒纵叉6和擒纵轮13；所述圆盘钉2被固定在双圆盘1上，并与摆轴14以及摆轮游丝（未示出）压合为一体，所述第一擒纵叉3的叉头9上固定有叉头钉10，值得指出的是，叉头9和叉头钉10也可以固定在第二擒纵叉6上；所述第一擒纵叉3在叉身上固定有第一冲击擒纵叉瓦4和第一锁定叉瓦5；所述第二擒纵叉6在叉身上固定有第二冲击擒纵叉瓦7和第二锁定叉瓦8；所述第一擒纵叉3和第二擒纵叉6的联动叉口11上又有联动钉12。

第一擒纵叉3和第二擒纵叉6通过联动钉12和联动叉口11同步运动，运动范围由限位钉17a和17b限定；所述第二擒纵叉6包括两层，上层与第一擒纵叉3和擒纵轮13在同一平面上，下层则安置有联动钉12，联动钉12能够和处于上层的联动叉口相互配合，同时不会冲突。值得指出的是，联动钉12可以有钉状以外的造型，能起到联动作用即可。

本发明的第一擒纵叉3和第二擒纵叉6的造型可以根据机芯空间安排而调整，只需要满足第一冲击叉瓦4，第一锁定叉瓦5与主擒纵叉轴15三者的相对位置关系等同于第二冲击叉瓦7，第二锁定叉瓦8与副擒纵叉轴16三者的相对位置关系即可，同时主擒纵叉轴15和副擒纵叉轴16又与擒纵轮13的距离相等即可。

下面对本发明擒纵机构的工作原理进行说明

图6a〜图6d是本发明擒纵一个周期的工作过程示意图：

如图6a所示，擒纵轮13的一个齿的齿尖压在第二擒纵叉6的第二锁定叉瓦8上。由摆轮（未示出）在游丝（未示出）的力矩作用下，在达到振幅最高位置后以逆时针方向向平衡位置运动。由于双圆盘1，圆盘钉2和摆轮（未示出）是一体的，因此也会随着向逆时针方向运动。如图6b所示，圆盘钉2与擒纵叉叉头9的右壁发生碰撞，使得原本在静止状态的第一擒纵叉3获得了一些动能，此动能又通过联动叉口11和联动钉12传递给了第二擒纵叉6，使原本在静止状态的第二擒纵叉6也获得了一些动能，开始逆时针旋转。因为第二锁定叉瓦8固定在第二擒纵叉6上因此也随着逆时针运动，直到它的前棱和擒纵轮13的齿尖互不接触为止，这就是摆轮是释放擒纵轮的释放阶段。被释放的擒纵轮13的又一个齿的齿尖压在第二擒纵叉6的第二冲击叉瓦7上，在发条（未示出）力矩的作用下，推动第二擒纵叉6进行逆时针运动，使得原本在静止状态的第二擒纵叉6获得了一些动能，此动能又通过联动钉12和联动叉口11传递给了第一擒纵叉3，使原本在静止状态的第一擒纵叉3也获得了一些动能并开始顺时针运动并通过擒纵叉叉头9左壁推动圆盘钉2与摆轮（未示出）逆时针运动，直到第二擒纵叉6靠在限位钉17b上位置，如图6c所示。在此位置上，擒纵轮13的又一个齿的齿尖压在第一擒纵叉3的第一锁定叉瓦5上。由摆轮（未示出）在游丝（未示出）的力矩作用下，在逆时针运动达到振幅最高位置后以顺时针方向向平衡位置运动。圆盘钉2与擒纵叉叉头9的左壁发生碰撞，使得原本在静止状态的第一擒纵叉3获得了一些动能，开始顺时针旋转。因为第一锁定叉瓦5固定在第一擒纵叉3上因此也随着顺时针运动，直到它的前棱和擒纵轮13的齿尖互不接触为止。被释放的擒纵轮13的又一个齿的齿尖压在第一擒纵叉3的第一冲击叉瓦4上，在发条（未示出）力矩的作用下，推动第一擒纵叉3进行逆时针运动。如图6d所示，原本在静止状态的第一擒纵叉3获得了一些动能后并开始逆时针运动时，擒纵叉叉头9右壁会推动圆盘钉2与摆轮（未示出）顺时针运动。如此循环往复。

以上是本发明擒纵一个周期的完整工作过程。由于第一冲击叉瓦4，第一锁定叉瓦5与主擒纵叉轴15三者相互间的距离和所形成的夹角等同于第二冲击叉瓦7，第二锁定叉瓦8与副擒纵叉轴16三者相互间的距离和所形成的夹角，且主擒纵叉轴15和副擒纵叉轴16又与擒纵轮13的轮轴距离相等，第一擒纵叉3所传递给摆轮（未示出）的能量等同于第二擒纵叉6所传递给摆轮（未示出）的能量。同时，两次能量传递都是通过擒纵叉头9在摆轮的平衡位置传递。

值得指出的是，本发明的保护范围并不局限于上述具体实例方式，根据本发明的基本技术构思，也可用基本相同的结构，可以实现本发明的目的，只要本领域普通技术人员无需经过创造性劳动，即可联想到的实施方式，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种机械钟表的叉瓦式擒纵结构，包括齿轮系驱动的擒纵轮，与擒纵轮协作并相互联动的擒纵叉；其特征在于，擒纵叉包括第一擒纵叉和第二擒纵叉；所述第一擒纵叉中的第一冲击叉瓦（4）、第一锁定叉瓦（5）和主擒纵叉轴（15）三者的距离和形成的夹角角度等同于第二擒纵叉中的第二冲击叉瓦（7）、第二锁定叉瓦（8）和副擒纵叉轴（16）三者之间的距离和所形成的夹角；所述主擒纵叉轴（15）和副擒纵叉轴（16）与擒纵轮（13）的轮轴的距离相等。

2.根据权利要求1所述的机械钟表的叉瓦式擒纵结构，其特征在于，所述第一擒纵叉和第二擒纵叉分别包括一组冲击叉瓦和锁定叉瓦，交替接收来自擒纵轮的冲击，第一擒纵叉和第二擒纵两者由联动叉口和联动钉联动。

3.根据权利要求1所述的机械钟表的叉瓦式擒纵结构，其特征在于，所述第一擒纵叉（3）叉身上固定有第一冲击擒纵叉瓦（4）和第一锁定叉瓦（5）；所述第二擒纵叉（6）叉身上固定有第二冲击擒纵叉瓦（7）和第二锁定叉瓦（8）；所述第一擒纵叉（3）和第二擒纵叉（6）的联动叉口（11）上固定有联动钉（12）；所述第一擒纵叉（3）和第二擒纵叉（6）通过联动钉（12）和联动叉口（11）同步运动。

4.根据权利要求1-3任一所述的机械钟表的叉瓦式擒纵结构，其特征在于，所述第二擒纵叉（6）包括两层，上层与第一擒纵叉（3）和擒纵轮（13）在同一平面上，下层则安置有联动钉（12），联动钉（12）能够和处于上层的联动叉口相互配合，同时不会冲突。

5.根据权利要求1所述的机械钟表的叉瓦式擒纵结构，其特征在于，所述擒纵叉的叉头（9）和叉头钉（10）与第一擒纵叉（3）或第二擒纵叉（6）固定为一体。

6.根据权利要求1所述的机械钟表的叉瓦式擒纵结构，其特征在于，所述擒纵叉的联动叉口（11）和第一擒纵叉（3）或第二擒纵叉（6）固定为一体，所述联动钉（12）和第二擒纵叉（6）或第一擒纵叉（3）固定为一体。