CN1427316A - 恒力装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过从擒纵轮向表的调整机构均匀地传递作用力而精确调整机械表的运动的恒力装置，该装置适于集成到陶比伦机构中。

Description

恒力装置
技术领域
本发明涉及一种恒力装置，该装置用于通过从擒纵轮将力均匀地传递到表的调整机构而对机械表的运动进行精确调节，该装置适于集成到陶比伦(Tourbillon)机构中。
背景技术
在相当长的时间内恒力装置已经为大家所知，且多数情况下通过附加弹簧实现，其中该弹簧在任何给定时刻具有特定量的预张力，补偿由于主弹簧的张力衰减而造成的表的时钟机构的可变驱动力，且周期性地再次张紧特定的量。虽然为了保持表的调整机构的摆动其张力被消耗，但传递的作用力可以认为远比调整机构仅由主弹簧驱动的情况下更恒定。
Messrs Y.Droz和J.Flores的论文“Les remontoirs d’égalitéet les forcesconstantes dans la montre”描述了一种具有上述类型的恒力装置。在这种情况下擒纵轮由第一锚式件控制，且周期性地释放，这通常利用锚式擒纵机构来实现。在擒纵轮经小齿轮与所谓的恒定轮啮合时，且经Reuleaus凸轮它还控制着与止动轮啮合的第二锚式件。该止动轮与所述将大致恒定的扭矩传递到调整机构的所述恒定轮同心，而预张紧螺旋弹簧位于这些轮之间，通过这些轮子的相互角位移，该弹簧经历所谓的周期性再次张紧。该张力可以在第一锚式件的控制下消耗掉，第一锚式件经擒纵轮和小齿轮发挥作用，从而保持调整机构的摆动，并在第二锚式件确定的时刻恢复。然而，对于设计和运行来说，止动轮相对于传递大致恒定扭矩的轮的同心配置产生了困难。
专利文献CH120028也描述了这样一种恒力装置，其中在止动轮和擒纵轮之间设置预张紧的附加弹簧，该擒纵轮与止动轮同心。在这种情况下，擒纵轮对调整机构转传大致恒定的扭矩。尽管该装置的构思不同，且相应锚式件的配置不同，但在基本上与上述设计相同的原理基础上传递了大致恒定的扭矩。虽然这种普通的恒力装置当然有所改进，比如不再受时钟机构惯性影响的擒纵机构，当采用适当设计时使时钟机构以秒的节律发声的可能性，尤其是相对恒定的扭矩的传递，然而其中仍有不同的缺点。这些普通的恒力装置首先具有的缺点是传递的扭矩仅仅是大致恒定的，而不是完全恒定的，因为在所述装置中没有设置对这种作用的校正时，附加弹簧的张力会衰减。所以，周期性重新张紧的附加弹簧的普通作用是对所述运动进行改进的调整，但不是最佳的调整。而且，由于止动轮和传递恒定扭矩的轮的同心配置而产生各种困难。不同心的配置可以允许自由地选择，这些轮的相对位置和—在该恒力装置集成到陶比伦机构中的情况下—止动轮相对于所谓的秒固定轮的位置，此外止动轮还可以啮合不同直径的秒轮。而且，从所涉及的轮不必安装在一根轴上的意义来说，这将简化该装置的设计。最后，在与其他旨在精确调节运动的装置比如陶比伦机构的组合会有充分改进的效果的情况下，恒力装置的单独使用是不利的。
发明内容
本发明的目的是克服上述的困难，尤其是对表的调整机构传递真正恒定的扭矩，且可以实现由相对于传递恒定扭矩的轮不同心的止动轮以及集成到陶比伦机构中产生的优点。
本发明的主题恒力装置的特征在于权利要求1所述的特征。
其他优点在于从属权利要求中表述的特征，以及下面借助于附图详细介绍本发明的描述。
附图说明
附图表示根据本发明的恒力装置的一个实施例。
图1是具有根据本发明的恒力装置的陶比伦机构的顶视图。
图2示出了在沿图1的线A-A所作的剖面图中的陶比伦机构和恒力装置。
图3示出了该装置的主要部件，为更清楚起见，没有在如图1所示的顶视图中的陶比伦机架。
图4是所述恒力装置的主要部件的平面图。
图5是沿图4的线A-A所作的恒力装置的剖面图，以便详细示出集成的力平衡机构。
图6示意性示出了力平衡机构的功能。
具体实施方式
下面将参照上述附图详细描述该装置的实施例。
在图1中示出了一个集成到陶比伦机构中的根据本发明的恒力装置。陶比伦机构包括陶比伦机架1，上有在其中心处可转动地安装着的平衡轮2；螺旋弹簧3；驱动齿轮13；以及秒固定轮14和特定情况下的第二秒固定轮，该第二秒固定轮未示出，且与第一秒固定轮同心，并具有不同的齿数和直径。
秒固定轮14或存在时的第二秒固定轮啮合止动轮的小齿轮12a，该小齿轮固定连接于止动轮12，且在陶比伦机架内偏心且可转动地安装。在所述的实施例中，该止动轮12具有两个与恒力装置的第二锚式件11的锚式爪11a和11b配合的齿，在所述示例中所述恒力装置可以沿陶比伦机构的轴线枢转。所述锚式件11由Reuleaux凸轮5经该锚式件11的叉形部分11c控制，该叉形部分与锚式爪11a和11b相对，该Reuleaux凸轮5具有单边三角形的形状，而侧边是圆弓形，不是直线。Reuleaux凸轮5的这三条侧边以常规的方式与锚式件11的叉形部分11c相配合，从而控制该锚式件的枢转运动。
从图2或图3可以看出，Reuleaux凸轮5是恒力装置的另一单元的一部分，该单元偏心地安装在陶比伦机架1内，且尤其是与止动轮12不同心。在图4至6的顶视图、剖面图和功能表述图中示出的该单元的轴包括擒纵轮轴9，该轮轴可转动地嵌在陶比伦机架1内，且在上部固定Reuleaux凸轮5，以及在其下的擒纵轮6。为此，该擒纵轮6具有普通形状的齿，所以可以使该擒纵轮的运动被第一锚式件4阻止或释放，该第一锚式件位于陶比伦机架1的顶部，且由平衡轮2控制，该第一锚式件具有两个与所述擒纵轮的齿交替啮合的锚式爪。
在擒纵轮轴9的下部，张紧环小齿轮8可转动地绕该轴安装，且张紧环7固定在该小齿轮处。张紧环小齿轮8由套筒26支撑，且类似于止动轮小齿轮12a地啮合秒固定轮14，当根据本发明的恒力装置集成到陶比伦机构中时，该秒固定轮可以限定这两个元件的可能相对位置。
恒力装置的螺旋弹簧10位于擒纵轮6和张紧环7之间，这可以从图5看出，这通过特定的力平衡机构实现。该力平衡机构具有固定在与擒纵轮6相对的张紧环7一侧的力平衡偏心轮20，该偏心轮的轴线相对于擒纵轮轴9的轴线，以及相对于张紧环小齿轮8的转动轴线平行偏移，其中该张紧环小齿轮8的转动轴线与擒纵轮轴9的轴线相同。力平衡盘21可转动地支撑在偏心轮20周围，该偏心轮可以是不同的形状，尤其是不必为圆形形状，该力平衡盘在所述示例中包括两个相对布置的臂，用作工作点(21a、21b)，该平衡盘当然可以具有不同但功能相同的形状。在该盘上有一固定到擒纵轮轴9上并固定螺旋弹簧10的自由端的固定夹头23。该弹簧的另一自由端固定到可移动夹头22上，该可移动夹头可转动地绕固定夹头23以及擒纵轮轴9的轴线连接。固定夹头23和可移动夹头22具有沿力平衡盘21的方向从位于每一夹头最边缘的孔向下伸出的销24、25，且离擒纵轮轴9的轴线同样的距离。这两个销24和25位于一平面的同一侧且与两臂21a、21b相配合，所述平面穿过力平衡盘21的两臂确定的直线，且与所述盘垂直。
除所述方案设计之外，人们可以以示例的方式示出这种装置的功能，同时参照所述的实施例。平衡轮2由预张紧螺旋弹簧10驱动，且通过第二螺旋弹簧3复原。在平衡轮2的每第五个半摆之后——这一数目的半摆是由擒纵轮的齿数确定的，当然可以不同地选择——止动轮12和陶比伦机构的机架1经Reuleaux凸轮5和第二锚式件11释放。然后止动轮12转动特定的角度，该角度由其齿数确定，在目前的情况下转过90°的角度，然后通过锚式件11的锚式爪停止。因为止动轮和止动轮小齿轮12a位于陶比伦机架上，且因为后者啮合秒固定轮14或啮合第二秒固定轮，所以止动轮12的这种转动同时导致陶比伦机架1的转动，且随后使张紧环小齿轮8转动，该小齿轮也位于陶比伦机架上且啮合秒固定轮14。张紧环7因而进行的转动致使螺旋弹簧10重新张紧，因为另一方面擒纵轮6被第一锚式件4阻挡。通过在平衡轮2的每第五个半摆之后重复这组动作，螺旋弹簧10周期性地张紧相同的量。
该螺旋弹簧10的张紧储存的能量可以以扭矩的形式再次传递，以便保持平衡轮2的摆动，在这种情况下张力减小到最小，于是在所需的精度上具有明显的效果，直到弹簧再一次重新张紧。所以，通过固定传递真正恒定扭矩的特定力平衡机构实现能量传递。为此，一端连接在可移动夹头22处的张紧的螺旋弹簧10对该夹头22中的销25施加作用力，该销经力平衡盘21的所述臂之一将该作用力作为扭矩传递到该盘。力平衡盘21的另一臂作用在该固定夹头23中的销24，因此将扭矩传递到该固定夹头23以及擒纵轮6。施加到力平衡盘21的两臂上的扭矩的力臂(lever arm)L1和L2是可变的，因为擒纵轮轴9和支撑在力平衡偏心轮20周围的力平衡盘21的转动轴线互相平行地偏移，从图6可以看出。通过在力平衡盘21的不同位置适当选择这些力臂的长度，作为施加的作用力F1和F2的函数，可以在擒纵轮6处得到真正恒定的扭矩，而不管套管和止动轮12之间的整个齿轮组的停止期间螺旋弹簧10的张力损失如何。在图6所示的示例中，这意味着在位置1的第一力臂的长度L1，即，在该位置的力平衡盘21的臂之一处的销25的工作点，当转动到位置2时延长到长度L1’，而第二力臂的长度L2，即在力平衡盘21的另一臂处的销24的工作点缩短到长度L2’。这用于增加L1’/L2’的比值，并补偿位置1的作用力F1减小到作用力F1’，因为螺旋弹簧10的张力损失。因此在转动过程中可以得到恒力F2，所以传递到擒纵轮6的扭矩也是恒定的。这种状态可以由下述公式进行数学表示：
F1/F1’＝(L1’*L2)/(L1*L2)
因此人们可以计算所需的力臂比或螺旋弹簧10的性能，从而对力平衡机构进行适当的设计。
在平衡轮2的每半摆过程中，擒纵轮6被第一锚式件4释放，且在张紧的螺旋弹簧10的影响下绕其自身轴线转动角度，正如固定夹头23和力平衡盘21，同时张紧环7和止动轮12被阻止。
在平衡轮2的每第五半摆过程中，止动轮和陶比伦机架又得到释放。如上所述，这使张紧环7转动给定的角度，在所述示例中为60°，并再假定其相对于擒纵轮6的最初位置，导致螺旋弹簧10重新张紧特定的量。整个动作序列周期性地重复，因此可以从擒纵轮6将恒定的扭矩不变地传递到作为表的调整机构的平衡轮2。
这种装置的优点是明显的。首先所述的这种装置与传统的恒力装置相比，对表的调整机构传递恒定的扭矩，该扭矩通过特定的力平衡机构校正驱动螺旋弹簧的张力损失。为此引入的力平衡机构仅包括三个新部件，因此不代表该装置的复杂化，尤其是因为需要较小空间，这些部件易于安装在擒纵轮轴周围。而且，该系统可以这样调节，即所述扭矩保持恒定，即使螺旋弹簧的预张力在特定的范围内偏离。
此外，如所述，止动轮相对于传递恒定扭矩的轮的不同心布置产生了各种不同的优点，在当前的情况下所述传递恒定扭矩的轮为擒纵轮6。当所述恒力装置集成到陶比伦机构中时，甚至在秒固定轮周围的止动轮的位置可以自由地选择，且经其小齿轮它还可以啮合不同直径的第二秒固定轮。因此，止动轮的直径和齿数以及止动轮小齿轮的齿数可以在特定的变化范围内自由地选择，所以锚式爪的啮合可以最优化，且止动轮的转动速度可以与擒纵轮的不同。这也产生结构优点，例如简化了对擒纵机构和恒力装置的接近，因为擒纵轮和止动轮不是一个放在另一个上方，或者陶比伦机架的惯性力矩可以通过这种布置和止动轮的低转速而最优化——在恒力装置集成到陶比伦机构中的那些情况下。而且，可以在张紧环上设置精细的调节系统。当张紧环不需要任何特定的公差时，可以选择张紧环和擒纵轮轴之间的运行配合，所以擒纵轮——如在实施例中详细描述——固定连接在擒纵轮轴上。这样形成擒纵轮的最小运行间隙，该间隙对应没有恒力装置的标准擒纵机构的间隙。擒纵轮和止动轮没有共同的轴这一事实简化了表的方案设计、制造和调节。
将这种方案的恒力装置集成到在所述实施例中已经考虑的陶比伦机构中的可能性是非常引入注意的，尤其是因为用于运动精确调节的这两个系统的互补性可以以有效的方式组合。因此，擒纵机构不再受齿轮惯性的影响。采用止动轮每秒释放一次的设计，该机构可以表示全部秒。通过螺旋弹簧的张紧和力平衡机构的引入，在陶比伦机构中当陶比伦机架停止时出现、且具有不利的动态效应的跳动明显减小。因此，代替突然停止，陶比伦机架预先减速。
最后，在陶比伦机架中心的第二锚式件转动轴线的布置也是有利的。这样，与其他布置的结果相反，避免了锚式件对陶比伦机架的惯性力矩的影响，且该系统的动力学最优化。
以示例方式示出的实施例决不是限制性的，因为在此所示的附加特征，比如止动轮相对于传递恒定扭矩的轮的不同心位置、第二锚式件放入转动的夹具中心、或者集成到陶比伦机构中可以省略、或者可以进行功能相同的变化，正如力平衡机构的详细设计一样。

Claims (8)

1.一种恒力装置，包含连接于止动轮小齿轮(12a)的止动轮(12)、连接于擒纵轮轴(9)的擒纵轮(6)、连接于张紧环小齿轮(8)的张紧环(7)、和连接于擒纵轮轴(9)的凸轮(5)，其中擒纵轮(6)的运动受到第一锚式件(4)的两个锚式爪的阻挡或释放，止动轮(12)的运动受到第二锚式件(11)的两个锚式爪(11a、11b)的阻挡或释放，该第二锚式件由啮合凸轮(5)的该锚式件(11)的叉形部分控制，其特征在于，它包含一力平衡机构，该机构通过补偿提供驱动能的弹簧(10)的张力损失而保证恒定的扭矩传递到表的调整机构上。
2.如权利要求1所述的恒力装置，其特征在于，所述力平衡机构位于擒纵轮(6)和张紧环(7)之间，该张紧环通过张紧环小齿轮(8)可转动地支撑在擒纵轮轴(9)周围，且该力平衡机构包含螺旋弹簧(10)。
3.如权利要求2所述的恒力装置，其特征在于，一力平衡偏心轮(20)连接于与擒纵轮(6)相对的张紧环(7)一侧上的张紧环小齿轮(8)上，所述偏心轮确定一相对于擒纵轮轴(9)的轴线平行偏移的转动轴线，且具有至少两个工作点(21a、21b)的力平衡盘(21)可转动地支撑在所述偏心轮上。
4.如权利要求3所述的恒力装置，其特征在于，所述力平衡机构的螺旋弹簧(10)一端连接于连接在擒纵轮轴(9)上、且具有沿力平衡盘(21)的方向伸出的销(24)的固定夹头(23)上，而另一端连接于可转动地支撑在固定夹头(23)周围、且具有沿力平衡盘(21)的方向伸出的销(25)的可移动夹头(22)上，所述两销(24、25)以这样的方式与力平衡盘(21)的所述工作点(21a、21b)相互配合，即借助于销(24、25)施加的作用在这些工作点上的作用力的力臂长度以这样的方式根据绕力平衡偏心轮(20)转动的力平衡盘(21)的位置而变化，即由于螺旋弹簧(10)的张力损失造成的、经可移动夹头(22)的销(25)施加在力平衡盘(21)上的作用力的减小以这样的方式得到补偿，即通过力平衡盘(21)经固定夹头(23)的销(24)传递到擒纵轮(6)的扭矩在相对于张紧环(7)的所有位置都是恒定的。
5.如前述任一权利要求所述的恒力装置，其特征在于，止动轮(12)与传递恒定扭矩的轮(6)不同心。
6.如前述任一权利要求所述的恒力装置，其特征在于，该装置集成到包含陶比伦机架(1)、平衡轮(2)和秒固定轮(14)的陶比伦机构中。
7.如前述任一权利要求所述的恒力装置，其特征在于，擒纵轮(6)可转动地连接在陶比伦机架(1)的边缘上，且张紧环小齿轮(8)啮合秒固定轮(14)，止动轮(12)连接于陶比伦机架(1)的边缘，可转动地但非同心地连接于擒纵轮(6)，所述止动轮小齿轮(12a)啮合秒固定轮(14)或同心地连接于所述轮的第二秒固定轮，且平衡轮(2)控制该恒力装置的第一锚式件(4)的运动。
8.如权利要求6或7所述的恒力装置，其特征在于，所述第二锚式件(11)的转动轴线位于陶比伦机架(1)的中心。
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