СПОСОБ СИНХРОНИЗАЦИИ ДВУХ ОСЦИЛЛЯТОРОВ ЧАСОВ С ОДНОЙ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ
METHOD FOR SYNCHRONIZING TWO CLOCK OSCILLATORS WITH ONE GEAR TRAIN

Область техники, к которой относится изобретение
Объектом данного изобретения является регулирующий часовой механизм, содержащий платину и установленное с возможностью совершения по меньшей мере поворотного движения относительно указанной платины спусковое колесо, которое поворачивается вокруг оси спускового механизма и на которое подается крутящий момент через зубчатую передачу, и первый осциллятор, содержащий первую жесткую структуру, соединенную с указанной платиной первым упругим возвращающим средством, при этом указанный регулирующий механизм также содержит по меньшей мере второй осциллятор, содержащий вторую жесткую структуру, которая соединена с указанной первой жесткой структурой вторым упругим возвращающим средством, которое выполнено с возможностью обеспечения по меньшей мере поворотного движения указанной второй жесткой структуры относительно указанной первой жесткой структуры, при этом указанная вторая структура содержит направляющее средство, выполненное с возможностью взаимодействия с ответным направляющим средством, содержащимся в указанном спусковом колесе, образуя совместно средство передачи движения для синхронизации указанного первого осциллятора и указанного второго осциллятора с указанной зубчатой передачей.
Объектом настоящего изобретения является также часовой механизм, содержащий один такой регулирующий механизм.
Объектом настоящего изобретения являются также часы, содержащие один такой часовой механизм.
Изобретение относится к области регулирования механических часов, в частности механических наручных или карманных часов.
Уровень техники
В часовом спусковом механизме эффективность используемого обычно традиционного анкерного спускового механизма швейцарских часов является сравнительно низкой.
Основными причинами потерь в традиционном анкерном спусковом механизме швейцарских часов являются:
- трение палетных камней о зубцы;
- ударные нагрузки вследствие дергания колеса и палетного рычага;
- потери вследствие погрешностей обработки.
Разработка новой системы синхронизации зубчатой передачи, приводимой от ходовой пружины, с резонатором внутри часового механизма, обладающей более высокой эффективностью, чем эффективность швейцарского анкерного спускового механизма, может обеспечить:
- повышение автономности часов;
- повышение хронометрических характеристик часов;
- маркетинговые и эстетические отличия.
Производятся поиски систем синхронизации зубчатой передачи, приводимых ходовой пружиной с резонатором, обладающих более высокой эффективностью, чем эффективность швейцарского анкерного спускового механизма.
В Европейской патентной заявке №2365403А2 (заявитель - компания SEAGULL WATCH Со Ltd.) раскрывается осцилляторная система для механических часов, содержащая: по меньшей мере один баланс, который может свободно вращаться относительно оси, и по меньшей мере одну пружину баланса, соединяющую по меньшей мере один баланс с фиксированной точкой или с другим балансом, при этом пружина баланса содержит: первый виток, соединенный с по меньшей мере одним балансным колесом, и второй виток, соединенный с фиксированной точкой или с другим балансом, и переходной участок, соединяющий первый виток со вторым витком, причем по существу линейный возвращающий крутящий момент по меньшей мере для одного баланса обеспечивается в основном за счет упругой деформации переходного участка и витков, для обеспечения колебательного движения по меньшей мере одного баланса.
В Европейском патенте ЕР2141555 (заявитель - компания SWATCH GROUP RESEARCH & DEVELOPMENT Ltd.) раскрывается регулирующий механизм, содержащий низкочастотный резонатор, соединенный с высокочастотным резонатором. Низкочастотный и высокочастотный резонаторы имеют инерционные весовые элементы, связанные с балансными пружинами. Еще одна пружина баланса расположена между инерционными весовыми элементами для соединения низкочастотного резонатора с высокочастотным резонатором. Инерционные весовые элементы образованы балансами. Резонаторы установлены соосно внутри часов.
В Европейском патенте №2431823 (заявитель - компания BLANCPAIN SA) раскрывается усовершенствованная анкерная вилка, содержащая с обеих сторон от стержня, образующего ось поворота палетного рычага, на первом конце, два палетных камня (входной и выходной), каждый установленный, соответственно, на входном и выходном рычаге, причем каждый палетный камень заканчивается плоскостью подъема палеты, на которую действует импульс от зубчика анкерного колеса, и каждый палетный камень содержит рядом с плоскостью подъема палеты фиксирующую плоскость, служащую в качестве опоры для зубчика анкерного колеса в состоянии покоя, на втором конце, вилку, соединенную с входным и выходным рычагами, качающимся между соответствующими входным и выходным ограничительными штифтами сбоку от соответствующих рычагов. Вилка с обеих сторон от выреза содержит два входных и выходных рожка, служащих для ограничения перемещения оси баланса регулирующего элемента; вилка содержит также предохранительный штифт, который взаимодействует с вырезом ролика такого баланса. Фиксирующая плоскость каждого палетного камня является частью призмы эллиптического сечения, ось симметрии которой совпадает с осью поворота палетного рычага.
В Европейском патенте №2908189 (заявитель - компания ETA SA Manufacture Horlogere Suisse) раскрывается регулирующий часовой механизм, содержащий подвижно установленные с возможностью по меньшей мере поворотного движения относительно платины спусковое колесо, которому передается крутящий момент через зубчатую передачу, первый осциллятор, содержащий первую жесткую структуру, соединенную с платиной первым упругим возвращающим средством, и второй осциллятор, содержащий вторую жесткую структуру, соединенную с первой жесткой структурой вторым упругим возвращающим средством, и который содержит направляющее средство, взаимодействующее с ответным направляющим средством, содержащимся в спусковом колесе, синхронизируя первый осциллятор и второй осциллятор с зубчатой передачей.
Раскрытие сущности изобретения
Настоящее изобретение предлагает механизмы, демонстрирующие более высокую эффективность по сравнению с традиционным швейцарским анкерным спусковым механизмом.
Объектом изобретения является система синхронизации зубчатой передачи, в частности, приводимая в действие ходовой пружиной с резонатором.
Соответственно, объектом изобретения является регулирующий механизм по п. 1 формулы изобретения.
Объектом настоящего изобретения является также часовой механизм, содержащий один такой регулирующий механизм.
Объектом настоящего изобретения являются также часы, содержащие один такой часовой механизм, представляющие собой наручные или карманные часы.
Краткое описание чертежей
Другие отличительные признаки и преимущества данного изобретения станут более ясными после ознакомления с приведенным ниже его подробным описанием со ссылками на приложенные чертежи.
На фиг. 1 показан схематический вид в плане первого варианта выполнения регулирующего механизма согласно настоящему изобретению, содержащего два осциллятора, выполненных в виде узлов пружинного баланса, один из которых поворачивается на другом и мгновенно взаимодействует со спусковым колесом при колебании каждого из данных узлов пружинного баланса;
на фиг. 2 - схематический вид в плане второго варианта выполнения регулирующего механизма согласно настоящему изобретению, содержащего два секторных баланса, соединенных комплектами перекрестных полос, первый - с платиной, а второй, взаимодействующий со спусковым колесом, - с первым балансом, в мгновенном состоянии при колебании каждого из данных осцилляторов;
на фиг. 3 - механизм, показанный на фиг. 1, в исходном состоянии, при отсутствии какого-либо возмущения; пружины баланса не показаны;
на фиг. 4 - механизм, показанный на фиг. 2, в исходном состоянии, при отсутствии какого-либо возмущения;
на фиг. 5 - блок-схема часов, представляющих собой наручные или карманные часы и содержащих часовой механизм с регулирующим механизмом согласно настоящему изобретению.
Осуществление изобретения
Объектом изобретения является система для синхронизации зубчатой передачи, приводимой в действие ходовой пружиной с резонатором.
В частности, настоящее изобретение касается регулирования механических часовых механизмов.
Основная идея данного изобретения заключается в том, чтобы снабдить механические часы часовым механизмом, содержащим по меньшей мере два последовательно соединенных осциллятора, в частности, установленных один на другом, и синхронизируемых с помощью зубчатой передачи посредством механического взаимодействия между последним осциллятором каскада и компонентом зубчатой передачи, между направляющим средством и ответным направляющим средством, возможно пальцем и направляющей, или, в частности, пальцем и колесом с канавкой. В данном описании рассматривается неограничивающий вариант реализации настоящего изобретения только с двумя каскадно-соединенными осцилляторами.
В частности, объектом изобретения является регулирующий часовой механизм 100. Данный регулирующий механизм 100 содержит платину 1, а также спусковое колесо 51 и первый резонатор 110, установленные с возможностью совершения по меньшей мере поворотного движения относительно данной платины 1.
Спусковое колесо 51 поворачивается вокруг оси D спускового механизма и выполнено с возможностью приема крутящего момента через зубчатую передачу. В конкретном варианте этот крутящий момент обеспечивается средством аккумулирования энергии, таким как барабан, часового механизма 200, в котором предполагается устанавливать регулирующий механизм 100.
Первый резонатор 110 содержит первую жесткую структуру 310, которая соединена с платиной 1 первым упругим возвращающим средством 210.
Согласно настоящему изобретению регулирующий механизм 100 содержит также по меньшей мере второй осциллятор 120. Этот второй осциллятор 120 содержит вторую жесткую структуру 320, которая соединена с первой жесткой структурой 310 первого осциллятора 110 вторым упругим возвращающим средством 220.
Это второе упругое возвращающее средство 220 позволяет второй жесткой структуре 320 совершать по меньшей мере поворотное движение относительно первой жесткой структуры 310.
Данная вторая жесткая структура 320 содержит направляющее средство 42, выполненное с возможностью взаимодействия с ответным направляющим средством 52, содержащимся в спусковом колесе 51. Это направляющее средство 42 и ответное направляющее средство 52 вместе со средством передачи движения обеспечивают синхронизацию первого осциллятора 110 и второго осциллятора 120 с зубчатой передачей, в которую входит спусковое колесо 51.
Данное средство передачи движения может быть выполнено в различных формах, например в виде системы "стержень-канавка", как показано на неограничивающих чертежах, кривошипного механизма или других систем.
В настоящем описании рассматривается изобретение с двумя последовательно соединенными осцилляторами. Естественно, оно применимо также к комплекту последовательно соединенных осцилляторов.
Предпочтительно, первый осциллятор 110 и второй осциллятор 120 имеют одинаковую собственную частоту колебаний.
Предпочтительно, первый осциллятор 110 и второй осциллятор 120 имеют по существу постоянную угловую разность фаз, приблизительно равную 90°.
В показанных на чертежах механизмах эти по меньшей мере два резонатора, образованные первым осциллятором 110 и вторым осциллятором 120, предпочтительно имеющими одинаковую собственную частоту колебаний, каждый из которых имеет одну степень свободы поворота и которые установлены один на другом так, что определенная точка второго резонатора перемещается по замкнутой траектории 53, напоминающей по форме картофель, относительно неподвижной точки, каковой в настоящем случае является ось 151 спускового колеса 51. Чем ближе форма траектории 53 к кругу, тем лучше будет синхронизация. Траектория 53, в целом, близка к эллипсу, эксцентриситет которого зависит от геометрии механизма, в частности в месте соединения направляющего средства 42 с ответным направляющим средством 52.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения первый осциллятор 110 поворачивается вокруг первой оси O1 поворота и совершает колебательные движения в плоскости, параллельной платине 1, в обе стороны относительно оси А1 первой плоскости, а второй осциллятор 120 поворачивается вокруг второй оси O2 поворота и совершает колебательные движения в плоскости, параллельной платине 1, относительно оси А2 второй плоскости, причем в проекции на платину 1 ось А1 первой плоскости и ось А2 второй плоскости пересекаются друг с другом под углом от 60° до 120°.
Предпочтительно, данный угол составляет от 80° до 100°. В конкретном варианте осуществления изобретения данный угол составляет 90°.
В показанных на чертежах конкретных вариантах осуществления изобретения самый последний осциллятор, в данном случае второй осциллятор 120, содержит в определенной точке средство взаимодействия, такое как стержень, в качестве направляющего средства 42 для взаимодействия со спусковым колесом 51. Осцилляторы двух резонаторов, а именно первый осциллятор 110 и второй осциллятор 120, поддерживаются спусковым колесом 51, которое также содержит средство взаимодействия, такое как направляющая или канавка, в частности радиальная канавка, представляющее собой ответное направляющее средство 52. На спусковое колесо 51 действует крутящий момент. Его частота поворота синхронизируется частотой колебаний двух указанных резонаторов.
Механизм каждого осциллятора регулирующего механизма 100 является, предпочтительно, планарным. Плоскости перемещения различных осцилляторов, образующих регулирующий механизм 100, могут совпадать или быть параллельными друг другу.
Итак, предпочтительно, регулирующий механизм 100 включает в себя первое планарное направляющее средство, обеспечивающее возможность по меньшей мере поворотного движения первой структуры 310 относительно точки на платине 1 в плоскости Р, параллельной платине 1. Аналогичным образом, регулирующий механизм 100 включает в себя второе планарное направляющее средство, обеспечивающее возможность по меньшей мере поворотного движения второй структуры 320 относительно первой структуры 310 в плоскости Р или в плоскости, параллельной указанной плоскости Р.
В конкретном варианте осуществления изобретения вторая жесткая структура 320 установлена с возможностью поворота на первой жесткой структуре 310.
На фиг. 1 показан первый вариант осуществления изобретения, в котором два обычным образом поворачивающихся баланса, установленных один на другом, синхронизируются с помощью зубчатой передачи за счет взаимодействия стержня с канавкой. Таким образом, мы имеем механические часы 300 с двумя балансами, установленными один поверх другого и синхронизируемыми с помощью колеса с канавкой.
В частности, первый осциллятор 110 включает в себя первый узел 11 пружинного баланса. Этот первый пружинный баланс 11 содержит первый баланс 31, образующий первую жесткую структуру 310, и первую пружину 21 баланса, которая образует первое упругое возвращающее средство 210, внешний виток которой прикреплен к платине 1 первым штифтом 61 пружины баланса и которая поворачивается вокруг первой оси O1 поворота.
Первый баланс 31 включает в себя первую ось 41, смещенную относительно первой оси O1 поворота. Эта первая ось 41 образует вторую ось O2 поворота, вокруг которой поворачивается второй узел 12 пружинного баланса, который образует второй осциллятор 120.
Этот второй узел 12 пружинного баланса содержит второй баланс 32, образующий вторую жесткую структуру 320, и вторую пружину 22 баланса, которая образует второе упругое возвращающее средство 220 и внешний виток которой прикреплен к первому балансу 31 вторым штифтом 62 пружины баланса. Этот второй баланс 32 образует вторую структуру 320, содержащую направляющее средство 42.
На фиг. 2 показан второй вариант осуществления изобретения, в котором два расположенных каскадно относительно друг друга баланса с перекрестными полосами синхронизируются с помощью системы "стержень-канавка".
Первый баланс, в данном неограничивающем примере образованный двумя круговыми секторами, расположенными впритык друг к другу, образует первую жесткую структуру 310. Второй баланс, в данном неограничивающем примере сформированный круговым сектором, образует вторую жесткую структуру 320. Более конкретно, первый баланс 310 и второй баланс 320 расположены в одной плоскости.
Более конкретно, в данном втором варианте первое упругое возвращающее средство 210 содержит по меньшей мере первую гибкую полосу 210А и вторую гибкую полосу 210В, которые перекрещиваются друг с другом и совместно образуют первое планарное направляющее средство, обеспечивающее возможность по меньшей мере поворотного движения первой структуры 310 относительно части 101 платины 1 в плоскости Р, параллельной плоскости платины 1. Эта часть 101 платины 1 может быть как дополнительным элементом, так и являться частью платины 1. Первая гибкая полоса 210А прикреплена к части 101 платины 1 в точке 211 и к первому балансу 310 в точке 214, а вторая гибкая полоса 210В прикреплена к части 101 платины 1 в точке 212 и к первому балансу 310 в точке 213.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения первая гибкая полоса 210А и вторая гибкая полоса 210В расположены на расстоянии друг от друга и находятся в двух различных плоскостях, каждая из которых параллельна плоскости платины 1.
Аналогичным образом, второе упругое возвращающее средство 220 содержит по меньшей мере третью гибкую полосу 220А и четвертую гибкую полосу 220В, которые перекрещиваются друг с другом и совместно образуют второе планарное направляющее средство, обеспечивающее возможность по меньшей мере поворотного движения второй структуры 320 относительно первой структуры 310 в плоскости Р, параллельной плоскости платины 1, а также выполнение упругой возвращающей функции. Третья гибкая полоса 220А прикреплена к первому балансу 310 в точке 312 и ко второму балансу 320 в точке 313, а четвертая гибкая полоса 220В прикреплена к первому балансу 310 в точке 311 и ко второму балансу 320 в точке 314.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения третья гибкая полоса 220А и четвертая гибкая полоса 220В расположены на расстоянии друг от друга и находятся в двух различных плоскостях, каждая из которых параллельна плоскости платины 1.
Предпочтительно, данные перекрестные полосы расположены в двух параллельных плоскостях.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения часть 101 платины 1, первая гибкая полоса 210А и вторая гибкая полоса 210В, первый баланс 310, третья гибкая полоса 220А и четвертая гибкая полоса 220В, и второй баланс 320 образуют единый блок, выполненный из пригодного для механической микрообработки материала, такого как кремний или т.п.
В конкретном варианте осуществления изобретения платина 1, первая гибкая полоса 210А и вторая гибкая полоса 210В, первый баланс 310, третья гибкая полоса 220А и четвертая гибкая полоса 220В, и второй баланс 320 в целом образуют единый блок, выполненный из пригодного для механической микрообработки материала, такого как кремний или т.п.
Как в первом, так и во втором вариантах, которые не являются ограничивающими для настоящего изобретения, направляющее средство 42 и ответное направляющее средство 52 могут быть выполнены в различных формах.
В вариантах, представленных на чертежах, взаимодействие направляющего средства 42 с ответным направляющим средством является механическим.
В вариантах осуществления изобретения, показанных на фиг. 1 и 2, направляющее средство 42 представляет собой палец, расположенный на второй жесткой структуре 320, который взаимодействует с двумя противоположными поверхностями направляющей, образующей ответное направляющее средство 52 и являющейся частью спускового колеса 51. Эта направляющая расположена со смещением относительно оси D спускового механизма, а траектория 53 перемещения пальца окружает ось D спускового механизма.
Предпочтительно направляющая является канавкой с параллельными краями на спусковом колесе 51.
Предпочтительно во втором варианте осуществления изобретения часть 101 платины 1, первая гибкая полоса 210А и вторая гибкая полоса 210В, первый баланс 310, третья гибкая полоса 220А и четвертая гибкая полоса 220В, второй баланс 320 и палец 42 (или аналогичный элемент) образуют единый блок, выполненный из подходящего для механической микрообработки материала, такого как кремний или т.п.
В частности, направляющая представляет собой по существу радиальную (или строго радиальную, как показано на чертежах) канавку, выполненную на спусковом колесе 51.
Предпочтительно, направляющая-канавка содержит первый внутренний радиальный участок относительно оси D спускового механизма, расположенный по касательной ко второму криволинейному участку, вогнутость которого постоянна или уменьшается при перемещении в сторону от оси D спускового механизма, с целью компенсации дефектов изохронности.
В конкретном варианте осуществления изобретения палец представляет собой стержень, с минимальным зазором взаимодействующий с канавкой, и средство передачи движения, таким образом, представляет собой систему "стержень-канавка".
В конкретном варианте осуществления изобретения направляющее средство 42 содержит палец, на котором расположена внутренняя обойма шарикоподшипника. Предпочтительно, наружная обойма шарикоподшипника скользит с трением внутри радиальной канавки спускового колеса. Такое скольжение с трением способствует сдвигу по фазе на 90° между двумя резонаторами и таким образом предотвращает превращение траектории в линию.
В конкретном варианте осуществления изобретения первый осциллятор 110 поворачивается вокруг первой оси O1 поворота и совершает колебательные движения в плоскости, параллельной плоскости платины 1, в обе стороны относительно оси А1 первой плоскости, второй осциллятор 120 поворачивается вокруг второй оси O2 поворота и совершает колебательные движения в плоскости, параллельной плоскости платины 1, относительно оси А2 второй плоскости, а в состоянии покоя первого осциллятора 110 и второго осциллятора 120, когда никакого воздействия не происходит, первая ось O1 поворота, вторая ось O2 поворота и палец совместно образуют угол, который составляет от 60° до 120°. Предпочтительно величина данного угла составляет от 80° до 100°.
В конкретном варианте осуществления изобретения взаимодействие направляющего средства 42 с ответным направляющим средством 52 является магнитным и/или электростатическим.
Итак, более конкретно, в еще одном варианте осуществления изобретения, который не показан на чертежах, для устранения трения направляющее средство 42 содержит по меньшей мере одну магнитную или одну ферромагнитную дорожку, взаимодействующую с по меньшей мере одной магнитной или одной ферромагнитной дорожкой, содержащейся в ответном направляющем средстве 52.
Еще в одном возможном варианте осуществления изобретения, не показанном на чертежах, также с целью устранения трения, направляющее средство 42 содержит по меньшей мере одну электрически заряженную или электропроводную дорожку, которая взаимодействует с по меньшей мере одной электрически заряженной или электропроводной дорожкой, содержащейся в ответном направляющем средстве 52.
Объектом настоящего изобретения является также часовой механизм 200, содержащий такой регулирующий механизм 100.
Объектом настоящего изобретения являются также часы 300, содержащие такой часовой механизм 200 и, в частности, представляющие собой наручные или карманные часы.
Настоящее изобретение обеспечивает многочисленные преимущества:
- устранение "дергания", свойственного традиционному швейцарскому анкерному спусковому механизму и, следовательно, устранение потерь от ударов;
- новые идеи в области спусковых механизмов при поддержании традиционных принципов часового дела за счет сохранения пружинного баланса;
- в первом варианте можно использовать весь опыт мастеров часового дела для применения изохронных резонаторов.