CN112711182A - 大可视比例中置三维立体陀飞轮机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大可视比例中置三维立体陀飞轮机构，包括条盒轮和中空支架，条盒轮的数量为多个，围绕中空支架外围的环形布置，相邻条盒轮在动力上串联连接；传动齿环与中空支架固定安装，位于串联连接上末位的条盒轮与传动齿环啮合。本发明的有益效果是：充分利用了现有空间储能，可以显著延长上满条后的走时，简化了结构，压缩了机芯厚度，为提高可视比例创造了条件。
Description
技术领域
本发明属于手表领域，具体是一种大可视比例中置三维立体陀飞轮机构。
背景技术
机械手表领域中的顶级机械设计是陀飞轮机构。设计陀飞轮的目的，是为了通过陀飞轮框架的旋转来抵消地心引力对钟表擒纵机构的影响，因此，同等条件下安装有陀飞轮机构的手表的走时比普通手表精确的多。早期的陀飞轮机构仅绕一根轴转动，称为平面陀飞轮机构，布置位置可以是偏置的，例如表盘的6字位、9字位、12字位，也可以是中置的。后期发展有绕两根轴转动的二维立体陀飞轮机构、绕三根轴转动的三维立体陀飞轮机构。例如中国专利文献CN103412471A，于2013年11月27日公开了“一种机械手表的三轴陀飞轮机构”，包括，固定在驱动轮上的陀飞轮、外轴框架和差动机构；驱动轮与动力输入轮啮合，陀飞轮的旋转轴心线与外轴框架的旋转轴心线垂直；介轮与固定于内轴陀飞轮的秒齿轴啮合；差动机构中包括有下支承方式的第三轴行星机构。有益效果是：由于采用下支承方式的行星机构作为第三旋转轴，因此总体结构工艺性强，特别是圆柱滚子轴承加工简单，零件加工成本低，适合批量工业化生产；三轴陀飞轮的运动轨迹从柱状升级为球状，内部的调速机构为立体式多角度运动，运动轨迹更加复杂，抵消地球引力的效果更加明显，机械表走时更加精准。
中置的三维立体陀飞轮机构在布局上需要保留出一个供陀飞轮组件三维运动的球状空间，同时还要在表壳下方露出大比例的透视空间以供观赏。由此带来的问题是：一，由于供陀飞轮组件三维运动的球状空间占用直径较大，在保持手表尺寸不变的情况下，只能将机芯能量储存和动力传输机构设置在剩余的狭窄环形机架上，导致储能的条盒轮直径过小，储能不足，需要频繁上条；二，三维立体陀飞轮机构的动力传输是通过支架中心传动齿轮或中心传动支撑完成的，这样的设计占用了较多球状空间和透视空间，既增加了机芯厚度又影响了透视效果，同时，现有技术为实现三维运动采用较为复杂的多层框架结构和传动支撑，零件数量众多，加工难度较大。
发明内容
基于上述问题，本发明提供一种大可视比例中置三维立体陀飞轮机构，充分利用了现有空间储能，可以显著延长上满条后的走时，简化了结构，压缩了机芯厚度，为提高可视比例创造了条件。
本技术方案设计的一种大可视比例中置三维立体陀飞轮机构，包括条盒轮和中空支架，条盒轮的数量为多个，围绕中空支架外围的环形布置，相邻条盒轮在动力上串联连接；传动齿环与中空支架固定安装，位于串联连接上末位的条盒轮与传动齿环啮合。
作为优选，条盒轮的数量为不小于4的偶数个，在中空支架外围的环形上对称设置为两列，每列中的条盒轮在动力上串联连接，位于串联连接上末位的条盒轮同时与传动齿环啮合。
作为优选，位于串联连接上末位的条盒轮的动力输出端还与传动过轮的齿轴啮合，传动过轮的齿轮与传动齿环啮合。
作为优选，还包括与上条机构动力连接的小钢轮，小钢轮与两列条盒轮的位于串联连接上首位的条盒轮同时啮合。
作为优选，还包括固定在机架上的端面齿环，端面齿环与滚珠轴承的外圈固定配合，滚珠轴承的内圈与中空支架固定配合；支架齿轮与陀飞轮框架的支撑端同轴紧配，并与端面齿环啮合；传动齿环位于端面齿环的轴向下方，位于串联连接上末位的条盒轮位于端面齿环的侧方。
作为优选，斜齿轮与中空支架的支撑端同轴紧配，并与陀飞轮齿轴啮合，陀飞轮齿轴与陀飞轮组件同轴固定。
作为优选，机芯外圆的直径为D1，传动齿环的内径为D2，陀飞轮组件的最大直径为D3，有D2/D1≥1/3，且D2≥D3。
本方案设计的大可视比例中置三维立体陀飞轮机构，设计有中空支架用于安装陀飞轮组件，中空支架的外侧剩余的环形空间用来布置动力储存和传递机构。本方案采用的动力储存装置为数个条盒轮，条盒轮的直径以中空支架的外侧剩余的环形空间宽度为设计上限，各相邻条盒轮依次动力串联，上条时，先将上游侧的条盒轮发条上紧，然后在上游侧条盒轮发条恢复力矩的作用下，将相邻下游侧的发条上紧。上条结束后发条释放弹力时，下游侧的条盒轮直接输出传递能量，而上游侧的条盒轮会同步的将能量传递给下游侧的条盒轮，直至串联的所有条盒轮内的能量全部释放完毕。这样就可以充分利用狭窄的环形空间，用多个小直径条盒轮来替代一个大直径条盒轮，可充分储存能量，延长手表的走时。各个条盒轮的排列方式，可以是串联为一列的，也可以是串联为两列，然后两列的最下游侧的条盒轮同时传递动力给传动齿环。选择两列对称布置，有助于平衡机芯的重心和两列的能量储存、释放效果。在使用两列布局时，可以使用一个与上条机构动力连接的小钢轮来同时与两列首个条盒轮啮合，做到同步上条，可以简化结构、提高上条效率。在串联列的末位的条盒轮与传动齿环之间增加传动过轮，可以实现末位的条盒轮与传动齿环在厚度方向上的错位，从而可以将传动齿环的直径设计的更大，以流出足够大的暴露尺寸，以实现大可视比例。具体结构中，本领域技术人员可以根据实际设计需要，引入过轮、介轮等作为动力过渡零件。本方案中端面齿环是直接与机架固定的，陀飞轮框架可以通过支架齿轮啮合在端面齿环上，实现绕Y轴转动，因此不再需要传统结构中的轴承架或类似结构；同时，传动齿环位于端面齿环的轴向下方，位于串联连接上末位的条盒轮位于端面齿环的侧方，减少了诸多零件，简化了装配工艺，而且可以显著压缩陀飞轮机构的整体厚度，对于机芯厚度的减少非常有帮助。具体的，传动齿环与中空支架端面沿Y轴同轴固连；滚珠轴承内圈与中空支架同轴配合，外圈与端面齿环同轴配合并与机架固定；支架齿轮与陀飞轮框架支撑端同轴紧配，并与端面齿环啮合；陀飞轮框架两支撑端沿X轴同轴，由中空支架两端支撑，斜齿轮在中空支架支撑端同轴紧配，可经过与陀飞轮框架上斜过齿轮啮合、斜过齿轮通过介轮与支撑在陀飞轮框架中心的陀飞轮齿轴12啮合，最终实现斜齿轮与陀飞轮组件沿Z轴同轴相连，同步转动；Z轴过陀飞轮框架中心与X轴垂直。使用本设计方案，由于减少了大量的零件，因此可以将可视比例设计的相当大，以机芯外圆的直径为D1，传动齿环的内径为D2，陀飞轮组件的最大直径为D3，D2占D1的1/3以上，且D2≥D3，因此在视角上即为表盘的1/3直径范围均为可视范围，在可视范围内能清楚的看到完整的陀飞轮组件的运动状态。
综上所述，本发明的有益效果是：充分利用了现有空间储能，可以显著延长上满条后的走时，简化了结构，压缩了机芯厚度，为提高可视比例创造了条件。
附图说明
图1是本发明的机芯平面示意图。
图2是图1的仰视图。
图3是图1的轴向局部剖视图。
图4是图1的立体图。
图5是图1第二个视角的立体图。
图6是图1第三个视角的立体图。
图7是多条盒轮传动关系的平面示意图。
图8是图7的仰视图。
图9是图7的径向视图。
图10是图7的立体图。
图11是图7的另一视角的立体图。
其中：101小钢轮，102大钢轮，103第一条盒轮，104第二条盒轮，105第一输出轮，106传动过轮，3传动齿环，4滚珠轴承，5中空支架，6端面齿环，7支架齿轮，8陀飞轮框架，9斜齿轮，10斜过齿轮，11介轮，12陀飞轮齿轴，13陀飞轮组件。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
如图1所示的实施例，为一种大可视比例中置三维立体陀飞轮机构。
如图7、图8、图9、图10、图11所示，本例的大可视比例中置三维立体陀飞轮机构居中的设置有中空支架5，中空支架5外环绕的设置有4个条盒轮，每个条盒轮的设计直径限定在中空支架5和机芯外圆之间的环形的宽度以内。这4个条盒轮两两串联，形成左右对称的两列。每一列的上游侧的条盒轮与上条机构连接，下游侧的条盒轮与传动齿环3同时啮合，实现并联动力连接。具体的，上条机构通过离合轮与小钢轮101啮合，小钢轮101同时啮合左右两个大钢轮102，每个大钢轮102再分别连接一个第一条盒轮103；每个第一条盒轮103又分别与一个第二条盒轮104直接啮合，每个第二条盒轮104再通过两侧的第一输出轮105、传动过轮106依次啮合，两侧传动过轮106的齿轮片再同时与传动齿环3啮合。其中，作为储能部件，第一条盒轮103和第二条盒轮104均位于端面齿环6的侧方，而传动过轮106上方设有齿轴，下方设有轮片，第二条盒轮104上的第一输出轮105与传动过轮106上方的齿轴啮合，下方的轮片则与传动齿环3啮合。本例中，第二条盒轮104与第一输出轮105的齿形齿数是相同的，而本领域技术人员可以基于传动比和位置布局要求，设计出不同齿形齿数的第二条盒轮104与第一输出轮105。
如图2、图3、图4、图5、图6所示，传动齿环3与中空支架5是沿Y轴同轴固定的，中空支架5与滚珠轴承4的内圈配合安装，滚珠轴承4的外圈则配合安装端面齿环6，端面齿环6与机架固定安装；支架齿轮7与陀飞轮框架8的支撑端沿X轴同轴紧配，并与端面齿环6啮合；另一侧，斜齿轮9也与中空支架5的支撑端沿X轴同轴紧配，且斜齿轮9与安装在陀飞轮框架8上的斜过齿轮10啮合，斜过齿轮10通过介轮11与陀飞轮齿轴12啮合，陀飞轮组件14与陀飞轮齿轴12沿Z轴同轴固定。这种特别的设计，取消了传统的陀飞轮安装支架，因此可以显著的减少表盘厚度。传动齿环3位于端面齿环6的轴向下方，位于串联连接上末位的条盒轮即第二条盒轮104位于端面齿环6的侧方，这种设计又可以保证端面齿环6下方的中空部分足够大，有助于增大可视比例。
在本例的大可视比例中置三维立体陀飞轮机构中，以机芯外圆的直径为D1，传动齿环3的内径为D2，陀飞轮组件13的最大直径为D3，有D2/D1＞1/3，且D2＞D3。
本例的大可视比例中置三维立体陀飞轮机构，上条时上条机构通过小钢轮101同时给两列条盒轮上条，上满条后，两列条盒轮下游端的第二条盒轮104通过第一输出轮105、传动过轮106依次啮合，两侧传动过轮106的齿轮片再同时与传动齿环3啮合，带动传动齿环3和中空支架5绕Y轴自转。传动齿环3的自转通过中空支架5带动陀飞轮框架8绕中心Y轴转动。支架齿轮7在跟随陀飞轮框架8绕Y轴转动的同时与端面齿环6啮合，带动陀飞轮框架8绕X轴转动。斜过齿轮10在跟随陀飞轮框架8绕X转动时绕斜齿轮9转动，通过介轮11带动陀飞轮齿轴12绕陀飞轮框架8中心与X轴垂直的Z轴转动，为陀飞轮组件13提供动力，补充能量。
本例的大可视比例中置三维立体陀飞轮机构，陀飞轮擒纵调速系统振动频率为28800次/每小时，陀飞轮组件13每45秒绕Z轴转一圈，陀飞轮框架8在绕Y轴转动的同时每3分钟绕X轴转一圈，中空支架5每30分钟绕Y轴转一圈。
Claims (7)
1.一种大可视比例中置三维立体陀飞轮机构，包括条盒轮和中空支架（5），其特征是，条盒轮的数量为多个，围绕中空支架（5）外围的环形布置，相邻条盒轮在动力上串联连接；传动齿环（3）与中空支架（5）固定安装，位于串联连接上末位的条盒轮与传动齿环（3）啮合。
2.根据权利要求1所述的一种大可视比例中置三维立体陀飞轮机构，其特征是，条盒轮的数量为不小于4的偶数个，在中空支架（5）外围的环形上对称设置为两列，每列中的条盒轮在动力上串联连接，位于串联连接上末位的条盒轮同时与传动齿环（3）啮合。
3.根据权利要求1或2所述的一种大可视比例中置三维立体陀飞轮机构，其特征是，位于串联连接上末位的条盒轮的动力输出端还与传动过轮（106）的齿轴啮合，传动过轮（106）的齿轮与传动齿环（3）啮合。
4.根据权利要求1或2所述的一种大可视比例中置三维立体陀飞轮机构，其特征是，还包括与上条机构动力连接的小钢轮（101），小钢轮（101）与两列条盒轮的位于串联连接上首位的条盒轮同时啮合。
5.根据权利要求1或2所述的一种大可视比例中置三维立体陀飞轮机构，其特征是，还包括固定在机架上的端面齿环（6），端面齿环（6）与滚珠轴承（4）的外圈固定配合，滚珠轴承（4）的内圈与中空支架（5）固定配合；支架齿轮（7）与陀飞轮框架（8）的支撑端同轴紧配，并与端面齿环（6）啮合；传动齿环（3）位于端面齿环（6）的轴向下方，位于串联连接上末位的条盒轮位于端面齿环（6）的侧方。
6.根据权利要求5所述的一种大可视比例中置三维立体陀飞轮机构，其特征是，斜齿轮（9）与中空支架（5）的支撑端同轴紧配，并与陀飞轮齿轴（12）啮合，陀飞轮齿轴（12）与陀飞轮组件（13）同轴固定。
7.根据权利要求1或2所述的一种大可视比例中置三维立体陀飞轮机构，其特征是，机芯外圆的直径为D1，传动齿环（3）的内径为D2，陀飞轮组件（13）的最大直径为D3，有D2/D1≥1/3，且D2≥D3。
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2020
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