CN114995084B - 用于钟表机芯的自然式擒纵机构和包括这种擒纵机构的钟表机芯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于钟表机芯的自然式擒纵机构，其执行一系列操作循环，每个操作循环均包括摆轮机构的第一和第二半周期，摆轮机构包括摆轮和在摆轮轴线上被调节的摆轮板，该擒纵机构包括：布置成由秒运动件驱动的第一擒纵轮，第一擒纵轮继而驱动与其布置在相同平面内的第二擒纵轮；能围绕擒纵叉轴枢转的锚式擒纵叉，其包括用于在第一半周期暂时锁定第一擒纵轮的装置和用于在第二半周期暂时锁定第二擒纵轮的装置，该擒纵叉轴位于小于180°并由两条直线界定的夹角之外，其中一条直线穿过摆轮的轴线并穿过第一擒纵轮的枢转轴线，另一条直线穿过摆轮的轴线并穿过第二擒纵轮的枢转轴线。本发明还涉及一种包括这种自然式擒纵机构的钟表机芯。

Description

用于钟表机芯的自然式擒纵机构和包括这种擒纵机构的钟表 机芯

技术领域

本发明涉及一种用于钟表机芯的自然式擒纵机构，也称为切向冲击擒纵机构。本发明还涉及一种包括这种擒纵机构的钟表机芯。

背景技术

自然式擒纵机构的原理是由亚伯拉罕·路易斯·宝玑(Abraham Louis Breguet)在19世纪初设计的。宝玑自然式擒纵机构的优点尤其在于它是一种自由擒纵机构，因为摆轮仅在其振荡的一小部分受到擒纵机构的操作的干扰。宝玑自然式擒纵机构的优点还在于它在每一个半周期向摆轮机构提供直接的切向冲击。换句话说，能量直接从擒纵轮传递到摆轮而不经过锚式擒纵叉。此外，能量仅切向地传递，从而限制了擒纵机构运行所产生的摩擦。与天文钟擒纵机构的摆轮不同，自然式擒纵机构的摆轮不包括没有冲击的半周期(coupperdu)；它以对称的和更均匀的方式在每个半周期接收类似的冲击，从而抑制在每个没有冲击的半周期的机械能损失。所有这些品质使自然式擒纵机构成为最有效的擒纵机构之一。

然而，宝玑随后发现他所设想的自然式擒纵机构具有某些缺点，其中最重要的是这样一个事实，即，当第一轮提供冲击时或当第一轮休止时，最后的擒纵轮未处于齿轮系的张力之下。因此，各种齿轮系轮副和组装宝玑自然式擒纵机构所使用的各种部件的制造品质可能会导致最后的擒纵轮的不正确定位，从而导致擒纵机构故障并伴有寄生噪音。此外，由于擒纵轮是自由的，因此其位置不稳定，使得这种自然式擒纵机构的运转安全性较差。

当然，为了克服上述的缺点，已经对原有的宝玑自然式擒纵机构做出了很多改进。然而，尽管历届手表制造商做出了努力，但困难依然存在。一些制表师因此提出将两个擒纵轮叠加，这样的方案当然增加了机芯的厚度，并使得这种机芯难以整合到表壳中。继而，另一些制表师提出将锚式擒纵叉定位在两个擒纵轮之间，并位于后者的平面内。这种解决方案也很臃肿，即，这次是在机芯平面中臃肿。另外，无论是擒纵轮被叠加还是将锚式擒纵叉设置在两个擒纵轮之间，已经认识到实际上制表师都难以接近擒纵机构的各个部件，尤其是在需要调节锚式擒纵叉的进入和退出叉瓦对第一和第二擒纵轮的齿的穿入深度时。

发明内容

本发明的目的是通过提供一种用于钟表机芯的自然式擒纵机构来克服上述问题以及其它问题，该擒纵机构特别是体积较小，并且其锚式擒纵叉更容易接近以进行测量和调整。

为此，本发明涉及一种用于钟表机芯的自然式擒纵机构，其执行一系列操作循环，每个操作循环都包括摆轮机构的第一半周期和第二半周期，该摆轮机构包括摆轮以及在该摆轮的轴线上被调节的摆轮板(摆轮盘，balance plate)，该自然式擒纵机构包括：布置成由秒运动件(秒轮，second mobile)驱动的第一擒纵轮，该第一擒纵轮继而驱动与第一擒纵轮布置在相同平面中的第二擒纵轮；能够围绕擒纵叉轴枢转的锚式擒纵叉，该锚式擒纵叉包括用于在第一半周期期间暂时锁定第一擒纵轮的装置，和用于在第二半周期期间暂时锁定第二擒纵轮的装置；所述擒纵叉轴位于小于180°并由两条直线界定的角度之外，其中一条直线穿过摆轮的轴线并穿过第一擒纵轮的枢转轴线，另一条直线穿过摆轮的轴线并穿过第二擒纵轮的枢转轴线。

根据本发明的特定实施例：

-锚式擒纵叉包括用于在第一半周期期间暂时锁定第一擒纵轮的第一止动叉瓦，和用于在第二半周期期间暂时锁定第二擒纵轮的第二止动叉瓦；

-摆轮板承载摆轮销，摆轮板通过该摆轮销使锚式擒纵叉在第一和第二半周期均枢转，摆轮板还承载第一冲击叉瓦和第二冲击叉瓦，该摆轮板在第一半周期期间经该第二冲击叉瓦接收来自第二擒纵轮的直接的切向驱动冲击，该摆轮板在第二半周期期间经该第一冲击叉瓦接收来自第一擒纵轮的直接的切向驱动冲击，摆轮销位于由两条直线界定的锐角之外，其中一条直线穿过摆轮的轴线并穿过第一冲击叉瓦，另一条直线穿过摆轮的轴线并穿过第二冲击叉瓦；

-第一擒纵轮包括在单个平面中延伸的齿部，在第二半周期期间，通过该齿部，第一擒纵轮与第二擒纵轮啮合并且向摆轮板提供直接的切向驱动冲击；

-第二擒纵轮包括在单个平面中延伸的齿部，在第一半周期期间，通过该齿部，第二擒纵轮与第一擒纵轮啮合并且向摆轮板提供直接的切向驱动冲击；

-锚式擒纵叉包括由第一和第二角部形成的叉头，摆轮板在第一半周期期间通过其摆轮销抵靠该叉头的第一角部并使得锚式擒纵叉沿第一方向枢转，并且在第二半周期期间抵靠第二角部并使得锚式擒纵叉沿与第一方向相反的第二方向枢转；

-叉头承载叉头钉，该叉头钉与摆轮板配合以防止叉头意外移动；

-第一和第二擒纵轮均一体制成，且均包括单层级的齿部。

本发明还涉及一种包括上述类型的自然式擒纵机构的钟表机芯。

由于这些特征，本发明提供了一种自然式擒纵机构，其中交替地锁定和释放第一擒纵轮和第二擒纵轮的锚式擒纵叉的擒纵叉轴位于小于180°并由两条直线界定的夹角之外，其中一条直线穿过摆轮的轴线并穿过第一擒纵轮的枢转轴线，另一条直线穿过摆轮的轴线并穿过第二擒纵轮的枢转轴线。这种相比将锚式擒纵叉设置在两个擒纵轮之间时体积更小并因此更容易收纳在钟表机芯中的解决方案还使制表师更容易接近，并允许他们更便利地测量和调节锚式擒纵叉的第一和第二止动叉瓦对第一和第二擒纵轮的齿的穿入深度，以及面向摆轮机构的冲击叉瓦的擒纵轮的高度。此外，第一和第二擒纵轮均一体制成且均包括单层级的齿部。换句话说，这些第一和第二擒纵轮不在两个不同的分级层次上起作用。因此，它们体积更小并且更容易加工。另外，避免了在使用两个叠加的擒纵轮时用于将驱动冲击传递到摆轮板的齿的必要分度/定位。实际上，在本发明的情况下，第一和第二擒纵轮的单个齿部的分度(indexing)——其既确保了这两个驱动轮的彼此啮合，又确保了驱动冲击传递到摆轮板——源自于该齿部的特定形状。

附图说明

本发明的其它特征和优点将从以下对根据本发明的自然式擒纵机构的一个实施例的详细描述中更清楚地显现，该示例是结合附图仅以纯粹说明性和非限制性的方式给出的，在附图中：

-图1是根据本发明的自然式擒纵机构的概览图；

-图2A是在一个循环开始时处于其第一极限位置的自然式擒纵机构的视图；

-图2B是在第一半周期期间处于其休止位置的自然式擒纵机构的视图，此时摆轮板即将使锚式擒纵叉枢转；

-图2C是在第一擒纵轮从其与第一止动叉瓦的接合中释放时自然式擒纵机构的视图，所述释放允许秒运动件经由第一擒纵轮驱动该第二擒纵轮，第二擒纵轮通过其冲击齿进一步向摆轮板的第二冲击叉瓦提供直接的切向驱动冲击；

-图2D是当第二擒纵轮的枢转被再次中断时自然式擒纵机构的视图，此时第二擒纵轮在锚式擒纵叉的枢转作用下被压在第二止动叉瓦上；

-图2E是在摆轮板处于其第二极限位置时自然式擒纵机构的视图，其中摆轮板从其休止位置完全移开，这标志着自然式擒纵机构的操作的第一半周期的结束；

-图2F是当在第二半周期期间摆轮板已返回其休止位置并且即将使锚式擒纵叉再次旋转时自然式擒纵机构的视图；

-图2G是在第二擒纵轮从其与第二止动叉瓦的接合中释放时自然式擒纵机构的视图，所述释放允许秒运动件经由第一擒纵轮驱动该第二擒纵轮，第一擒纵轮经由第一冲击叉瓦向摆轮板提供称为直接的切向驱动冲击的驱动冲击；

-图2H是当第一擒纵轮的枢转被再次中断时自然式擒纵机构的视图，此时该第一擒纵轮在锚式擒纵叉的枢转作用下被压在第一止动叉瓦上；

-图2I是返回其第一极限位置的自然式擒纵机构的视图，这标志着根据本发明的自然式擒纵机构的该操作循环的结束。

具体实施方式

本发明源自于以下的总体发明构思：即，将自然式擒纵机构(也称为切向冲击擒纵机构)的锚式擒纵叉设置为使得其擒纵叉轴位于小于180°并由两条直线界定的角度之外，其中一条直线穿过摆轮的轴线并穿过第一擒纵轮的枢转轴线，另一条直线穿过摆轮的轴线并穿过第二擒纵轮的枢转轴线。这种体积比自然式擒纵机构的锚式擒纵叉设置在擒纵轮之间时小得多的布置还使制表师更容易接近锚式擒纵叉的第一和第二止动叉瓦，从而更方便地测量和调节这些叉瓦在第一和第二擒纵轮的齿中的穿入深度。这种布置还允许在这些擒纵轮将驱动冲击传递给摆轮板的冲击叉瓦时容易地看到这些擒纵轮，并因此允许更容易地调整这些擒纵轮的高度。而且，由于第一和第二擒纵轮仅在单个层级上起作用，因此它们更薄，因而体积更小并且更易于加工。此外，它们的冲击齿的分度源于它们的齿部的特定形状，而不是源于两个叠加的擒纵轮的繁琐组装。

总体上由总附图标记1表示的根据本发明的自然式擒纵机构被布置成由秒运动件2驱动，该秒运动件2与固定地安装在第一擒纵轮8的轴线6上的小齿轮4啮合。该第一擒纵轮8继而经由齿部10与第二擒纵轮12啮合，第二擒纵轮12绕轴线14枢转。

自然式擒纵机构1还包括摆轮机构16，该摆轮机构16包括摆轮18，摆轮板22在摆轮18的轴线20上被调节。该摆轮板22承载摆轮销24以及第一冲击叉瓦26和第二冲击叉瓦28，下文将会描述它们各自的作用。

根据本发明的自然式擒纵机构1最后包括绕擒纵叉轴32枢转的锚式擒纵叉30，其承载第一止动叉瓦34和第二止动叉瓦36。这些第一止动叉瓦34和第二止动叉瓦36可以与锚式擒纵叉30一体制成，或者以两个单独部件的形状附接到该锚式擒纵叉30上。由于这些分别伸入第一擒纵轮8的齿部10和第二擒纵轮12的齿部38中的第一止动叉瓦34和第二止动叉瓦36，锚式擒纵叉30能够交替地锁定和释放这些第一擒纵轮8和第二擒纵轮12。锚式擒纵叉30还包括由第一角部42a和第二角部42b形成的叉头40，叉头40承载叉头钉44。叉头钉44与摆轮板22配合，并且具有防止叉头40在摆轮板22处于其休止位置的期间之外意外移动的功能。

根据本发明，通过擒纵叉轴32物化的锚式擒纵叉30的枢转点位于小于180°并由两条直线界定的夹角α之外，其中一条直线穿过摆轮18的轴线20并穿过第一擒纵轮8的轴线6，另一条直线穿过摆轮18的轴线20并穿过第二擒纵轮12的轴线14。因此，根据本发明的自然式擒纵机构1的体积比现有技术的自然式擒纵机构更小，在现有技术中，锚式擒纵叉通常被放置在第一和第二擒纵轮之间以及上方。因此，根据本发明的自然式擒纵机构1更容易被收纳在钟表机芯中并调节所述钟表机芯的运转。而且，锚式擒纵叉30位于小于180°的夹角α之外的布置使得制表师的干预变得不困难，特别是对于测量和调节第一止动叉瓦34和第二止动叉瓦36在第一擒纵轮8的齿部10和第二擒纵轮12的齿部38中的穿入深度，以及对于测量和调节第一擒纵轮8和第二擒纵轮12相对于摆轮板22的第一冲击叉瓦26和第二冲击叉瓦28的高度。自然式擒纵机构1最后包括限制锚式擒纵叉30的枢转位移的第一抵靠部46a和第二抵靠部46b。

在附图所示的根据本发明的自然式擒纵机构1的实施例中，假设为自然式擒纵机构1提供其操作所需能量的秒运动件2沿顺时针方向旋转。因此，秒运动件2倾向于使小齿轮4和小齿轮4固定在其轴线6上的第一擒纵轮8沿逆时针方向旋转，并使第二擒纵轮12沿顺时针方向旋转。

根据本发明的自然式擒纵机构1的一个操作循环包括两个半周期，在此期间摆轮板22将依次从第一极限位置经中间休止位置来到第二极限位置，然后从其第二极限位置再次经中间休止位置来到其第一极限位置。因此，在一个循环开始时(见图2A)，第一擒纵轮8被压在第一止动叉瓦34上，并且通过将锚式擒纵叉30压靠在第二抵靠部46b上来锁定自然式擒纵机构1。实际上，通过将第一擒纵轮8的齿的尖端压在第一止动叉瓦34上而形成的牵引角通过趋向于使该锚式擒纵叉30对抗第二抵靠部46b沿逆时针方向枢转来施加对于释放锚式擒纵叉30的抵抗阻力。这种在摆轮板22的该半周期的自由部分期间通过第一擒纵轮8在第二抵靠部46b上牵引锚式擒纵叉30的功能类似于瑞士杠杆式擒纵机构的功能。摆轮板22然后通过沿逆时针方向旋转而离开该第一极限位置。在该第一半周期期间的它的位移的给定时刻(见图2B)，摆轮板22到达其中间休止位置。就在到达该位置之前，摆轮板22通过其摆轮销24抵接叉头40的第一角部42a并且使锚式擒纵叉30沿顺时针方向枢转。锚式擒纵叉30的顺时针枢转具有将第一擒纵轮8从其与第一止动叉瓦34的接合中释放的效果，这允许秒运动件2经由第一擒纵轮8沿顺时针方向驱动第二擒纵轮12(见图2C)。当第二擒纵轮12在锚式擒纵叉30的枢转作用下被压在第二止动叉瓦36上时，第二擒纵轮12的枢转被再次中断，由于将锚式擒纵叉30压靠在第一抵靠部46a上，此位置得以保持(见图2F)。实际上，通过将第二擒纵轮12的齿的尖端压在第二止动叉瓦36上而形成的牵引角通过趋向于使该锚式擒纵叉30对抗第一抵靠部46a沿顺时针方向枢转来施加对于释放锚式擒纵叉30的抵抗阻力。这种在摆轮板22的该半周期的自由部分期间通过第二擒纵轮12在第一抵靠部46a上牵引锚式擒纵叉30的功能类似于瑞士杠杆式擒纵机构的功能。

应当注意，在第一擒纵轮8使第二擒纵轮12沿顺时针方向枢转的同时，第二擒纵轮12也经由其齿48中的一个齿(称为冲击齿)向摆轮板22给予驱动冲击，所述一个齿驱动第二冲击叉瓦28(见图2C)。该驱动冲击称为直接的切向冲击，因为它由第二擒纵轮12直接提供给摆轮板22并且冲击齿48的路径与摆轮板22的第二冲击叉瓦28的路径相切，这允许几乎点状的接触并且没有摩擦。摆轮板22因此移动到它的第二极限位置，在此它完全从其休止位置移开，这标志着自然式擒纵机构1的操作的第一半周期结束(见图2E)。

在自然式擒纵机构1的操作的第二半周期开始时，被摆轮机构的游丝(图中不可见)再次作用的摆轮板22开始沿顺时针方向旋转，直到它通过其摆轮销24抵接叉头40的第二角部42b并且使锚式擒纵叉30沿逆时针方向枢转(见图2F)。锚式擒纵叉30的逆时针枢转具有将第二擒纵轮12从其与第二止动叉瓦36的接合中释放的效果，这允许秒运动件2经由第一擒纵轮8沿顺时针方向驱动第二擒纵轮12(见图2G)。当该第一擒纵轮8在锚式擒纵叉30的枢转作用下被压在第一止动叉瓦34上时，第二擒纵轮12的枢转被再次中断，由于将锚式擒纵叉30压靠在第二抵靠部46b上，此位置得以保持(见图2H)。实际上，通过将第一擒纵轮8的齿的尖端压在第一止动叉瓦34上而形成的牵引角通过趋向于使该锚式擒纵叉30对抗第二抵靠部4ba沿逆时针方向枢转来施加对于释放锚式擒纵叉30的抵抗阻力。

应当注意，在第一擒纵轮8使第二擒纵轮12沿顺时针方向枢转的同时，第一擒纵轮8也经由其齿50中的一个齿(称为冲击齿)向摆轮板22提供直接的切向驱动冲击，所述一个齿驱动第一冲击叉瓦26(见图2G)。该冲击被这样命名是因为它由第一擒纵轮8直接提供给摆轮板22并且冲击齿50的路径与摆轮板22的第一冲击叉瓦26的路径相切，这允许几乎点状的接触并且没有摩擦。摆轮板22因此返回到它的第一极限位置，这标志着自然式擒纵机构1的一个操作循环的结束(见图2I)。

不言而喻，本发明不限于刚刚描述的实施例，并且本领域技术人员可以考虑各种改型和简单的变型，而不会脱离通过本专利申请所附权利要求限定的本发明的范围。特别要注意的是，第一抵靠部46a和第二抵靠部46b的功能也可以通过第一止动叉瓦34和第二止动叉瓦36以及冲击齿48和50的特定形状提供。还应注意的是，摆轮销24位于由两条直线界定的锐角β之外，所述两条直线穿过摆轮18的轴线20并分别穿过第一冲击叉瓦26和第二冲击叉瓦28。

附图标记

1.自然式擒纵机构

2.秒运动件

4.小齿轮

6.轴线

8.第一擒纵轮

10.齿部

12.第二擒纵轮

14.轴线

16.摆轮机构

18.摆轮

20.轴线

22.摆轮板

24.摆轮销

26.第一冲击叉瓦

28.第二冲击叉瓦

30.锚式擒纵叉

32.擒纵叉轴

34.第一止动叉瓦

36.第二止动叉瓦

38.齿部

40.叉头

42a，42b.角部

44.叉头钉

46a.第一抵靠部

46b.第二抵靠部

48.冲击齿

50.冲击齿

Claims (9)

1.一种用于钟表机芯的自然式擒纵机构(1)，所述自然式擒纵机构(1)执行一系列操作循环，每个操作循环均包括摆轮机构(16)的第一半周期和第二半周期，所述摆轮机构(16)包括摆轮(18)以及在所述摆轮(18)的轴线(20)上被调节的摆轮板(22)，所述自然式擒纵机构(1)包括：布置成由秒运动件(2)驱动的第一擒纵轮(8)，该第一擒纵轮(8)继而驱动与所述第一擒纵轮(8)布置在相同平面内的第二擒纵轮(12)；能够围绕擒纵叉轴(32)枢转的锚式擒纵叉(30)，所述锚式擒纵叉(30)包括用于在所述第一半周期期间暂时锁定所述第一擒纵轮(8)的装置，和用于在所述第二半周期期间暂时锁定所述第二擒纵轮(12)的装置，所述擒纵叉轴(32)位于小于180°并由两条直线界定的夹角(α)之外，其中一条直线穿过所述摆轮(18)的轴线(20)并穿过所述第一擒纵轮(8)的枢转轴线(6)，另一条直线穿过所述摆轮(18)的轴线(20)并穿过所述第二擒纵轮(12)的枢转轴线(14)。

2.根据权利要求1所述的自然式擒纵机构(1)，其特征在于，所述锚式擒纵叉(30)包括用于在所述第一半周期期间暂时锁定所述第一擒纵轮(8)的第一止动叉瓦(34)，和用于在所述第二半周期期间暂时锁定所述第二擒纵轮(12)的第二止动叉瓦(36)。

3.根据权利要求1或2所述的自然式擒纵机构(1)，其特征在于，所述摆轮板(22)承载摆轮销(24)，所述摆轮板(22)在所述第一半周期和第二半周期均通过所述摆轮销(24)使所述锚式擒纵叉(30)枢转，所述摆轮板(22)还承载第一冲击叉瓦(26)和第二冲击叉瓦(28)，在所述第一半周期期间，所述摆轮板(22)通过所述第二冲击叉瓦(28)接收来自所述第二擒纵轮(12)的直接的切向驱动冲击，以及在所述第二半周期期间，所述摆轮板(22)通过所述第一冲击叉瓦(26)接收来自所述第一擒纵轮(8)的直接的切向驱动冲击，所述摆轮销(24)位于由两条直线界定的锐角(β)之外，其中一条直线穿过所述摆轮(18)的轴线(20)并穿过所述第一冲击叉瓦(26)，另一条直线穿过所述摆轮(18)的轴线(20)并穿过所述第二冲击叉瓦(28)。

4.根据权利要求3所述的自然式擒纵机构(1)，其特征在于，所述第一擒纵轮(8)包括在单个平面中延伸的齿部(10)，在所述第二半周期期间，通过所述第一擒纵轮(8)的所述齿部(10)，所述第一擒纵轮(8)与所述第二擒纵轮(12)啮合，并且向所述摆轮板(22)提供直接的切向驱动冲击。

5.根据权利要求4所述的自然式擒纵机构(1)，其特征在于，所述第二擒纵轮(12)包括在单个平面中延伸的齿部(38)，在所述第一半周期期间，通过所述第二擒纵轮(12)的所述齿部(38)，所述第二擒纵轮(12)与所述第一擒纵轮(8)啮合，并且向所述摆轮板(22)提供直接的切向驱动冲击。

6.根据权利要求3所述的自然式擒纵机构(1)，其特征在于，所述锚式擒纵叉(30)包括由第一角部(42a)和第二角部(42b)形成的叉头(40)，所述摆轮板(22)在所述第一半周期期间通过所述摆轮销(24)抵靠所述叉头(40)的所述第一角部(42a)并使得所述锚式擒纵叉(30)沿第一方向枢转，并且所述摆轮板(22)在所述第二半周期期间通过所述摆轮销(24)抵靠所述叉头(40)的所述第二角部(42b)并使得所述锚式擒纵叉(30)沿与所述第一方向相反的第二方向枢转。

7.根据权利要求6所述的自然式擒纵机构(1)，其特征在于，所述叉头(40)承载叉头钉(44)，所述叉头钉(44)与所述摆轮板(22)配合以防止所述叉头(40)的意外移动。

8.根据权利要求1或2所述的自然式擒纵机构(1)，其特征在于，所述第一擒纵轮(8)和第二擒纵轮(12)均一体地制成，并且均包括单层级的齿部。

9.一种钟表机芯，其包括根据权利要求1至8中任一项所述的自然式擒纵机构(1)。