БАЛАНС ЧАСОВ
CLOCKWORK BALANCE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к балансу для часового механизма, содержащему жесткие части, образованные ступицей, определяющей ось вращения баланса, ободом и по меньшей мере одной перекладиной, соединяющей обод со ступицей, и содержащему по меньшей мере один удерживающий элемент для приема и захвата стержня инерционного тела.
Изобретение также относится к осцилляторам часов, в частности к балансам, содержащим средства для регулирования инерции или/и балансировки.
Уровень техники
Известны многочисленные варианты выполнения балансов со средствами регулирования инерции или/и балансировки. В частности, известны балансы с инерционными телами, которые ввернуты или вбиты в обод баланса. Некоторое количество вариантов выполнения было предложено для обеспечения поддержания инерционных тел посредством захватывания. Известен документ CH 705 238, в котором описан баланс, имеющий по меньшей мере один паз для приема и захвата в требуемом положении стержня инерционного тела, причем паз ограничен с одной стороны частью, которая именуется жесткой частью баланса, а с другой стороны – упругим плечом, постоянно обращенным к указанной жесткой части указанного баланса, ограничивая указанный паз для поддержки инерционного тела.
При вставлении инерционных тел упругое плечо подвергается значительным пластическим деформациям в результате его расширения. Такие пластические деформации могут в дальнейшем приводить к дефектам материала, например трещинам. Это может влиять на надежность баланса или даже разрушать его, в результате чего инерционное тело больше не может надлежащим образом поддерживаться упругим плечом и может перемещаться.
Раскрытие сущности изобретения
В частности, задача изобретения состоит в том, чтобы устранить ряд недостатков этих известных решений.
В частности, задача изобретения состоит в том, чтобы предложить баланс, позволяющий обеспечить улучшенную поддержку инерционных тел с помощью упругого плеча, способного функционировать в диапазоне уровней напряжений, которые не превышают предел упругости и, тем самым, сводят к минимуму риск возникновения дефектов.
Другая задача изобретения состоит в том, чтобы предложить баланс с упругим плечом, имеющим достаточно жесткую геометрию и достаточную силу прижатия для обеспечения удержания инерционного тела на месте независимо от ударного воздействия, которому подвергаются наручные или карманные часы.
Эти задачи, а также другие задачи, которые подробно описаны ниже, решены согласно настоящему изобретению с помощью баланса для часового механизма по п. 1 формулы изобретения.
Согласно другим предпочтительным вариантам изобретения:
- упругое плечо имеет такую форму, что предельная величина его пластической деформации остается ниже 0,3% на дне полости во время по существу вертикального поднятия упругого плеча относительно жесткой части баланса для установки стержня инерционного тела;
- полость имеет по существу овальную форму с входом, ограничиваемым пазом, и дном, причем размеры дна полости превышают размеры входа в полость;
- упругое плечо обеспечивает усилие удержания установленного инерционного тела, составляющее по меньшей мере 0,7 Н;
- жесткая часть имеет углубление для позиционирования инерционного тела, причем ширина проема меньше диаметра стержня инерционного тела;
- упругое плечо выполнено за одно целое с ободом;
- упругое плечо выполнено за одно целое со ступицей;
- по меньшей мере одно упругое плечо выполнено за одно целое с балансом;
- баланс содержит несколько упругих плеч, причем упругие плечи обладают центральной симметрией с центром в центре баланса.
Изобретение также относится к часовому механизму, содержащему осцилляторную систему баланс-спираль согласно изобретению.
Изобретение также относится к часам, содержащим часовой механизм согласно изобретению.
Изобретение также относится к способу установки инерционного тела на балансе согласно изобретению.
Таким образом, объект изобретения, благодаря его различным функциональным и конструкционным аспектам, описанным выше, позволяет получить более надежный баланс, в частности, за счет улучшенного распределения напряжений. Кроме того, упругое плечо обеспечивает надлежащее удержание инерционного тела с помощью специальной геометрии, позволяющей увеличить объем материала, на который действуют напряжения, и сохранять упругую энергию.
Краткое описание чертежей
Другие признаки и преимущества изобретения станут понятными из приведенного ниже описания конкретного варианта осуществления изобретения, представленного в виде отдельного пояснительного неограничивающего примера, со ссылкой на приложенные чертежи.
На фиг. 1, 2a и 2b показан баланс согласно первому варианту осуществления изобретения, виды сверху и вид снизу соответственно;
на фиг. 3 – детальный вид упругого элемента для зажатия баланса согласно по первому варианту осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
Ниже приведено описание баланса согласно примеру варианта осуществления изобретения со ссылкой на фиг. 1a, 2a, 2b и 3.
Изобретение относится к балансу 1 для часового механизма. Баланс содержит жесткие части, образованные ступицей 2, центр которой определяет ось A вращения баланса 1, ободом 3 и по меньшей мере одной перекладиной 4, соединяющей обод 3 со ступицей 2.
Согласно требованиям специалиста в рассматриваемой области, баланс изготавливают из меди или медного сплава, такого как нейзильбер. Баланс также можно изготавливать из алюминия, алюминиевого сплава, титана или титанового сплава, золота или сплава золота, платины или платинового сплава.
Баланс 1 также содержит по меньшей мере одно упругое плечо 5, содержащее первый конец 5B, выполненный за одно целое с жесткой частью указанного баланса 1, и второй, дальний конец 5A, который является свободным по отношению к указанной ступице 2, указанной перекладине 4 и указанному сегменту обода 3, причем свободный конец 5A способен деформироваться в плоскости обода и зажимать инерционное тело 6 на балансе. Баланс также имеет паз 7, выполненный с возможностью приема инерционного тела 6, причем паз 7 ограничен с одной стороны свободным концом 5A упругого плеча, а с другой стороны – жесткой стенкой 8, выполненной за одно целое с ободом и ступицей. Паз 7 имеет проем 9, позволяющий концу 5A смещаться перпендикулярно жесткой стенке 8 и находиться в контакте с инерционным телом 6 для его прижатия к указанной жесткой стенке, когда это инерционное тело помещено в паз.
Предпочтительно, чтобы паз 7 выходил в полость 10 и имел углубление 11 для точного позиционирования инерционного тела 6 и удержания его на месте. Ширина проема 9 меньше диаметра инерционного тела или стержня инерционного тела для удержания инерционного тела на месте.
Инерционное тело 6 имеет головку 61, имеющую регулировочный шлиц 63, предназначенный для взаимодействия с инструментом. Инерционное тело 6 может иметь стержень 62, продолжающийся от головки 61, диаметр которой больше диаметра стержня 62.
В примере, показанном на фигурах, инерционное тело 6 имеет основание 65, которое соединено с помощью стержня 62 с головкой 61, причем диаметры головки и основания 65 превышают диаметр стержня 62 для ограничения перемещения инерционного тела 6 в упругом плече 5 в направлении, параллельном оси D вращения, или даже придания ему неподвижности в этом направлении.
Стержень 62 продолжается вдоль оси, проходящей через центр инерционного тела 6, удерживаемого упругим плечом 5, причем инерционное тело можно поворачивать вокруг этой оси с помощью инструмента, установленного в регулировочный шлиц 63. Инерционное тело 6 не сбалансировано относительно этой оси вследствие того, что, например, на головке 61 образован плоский участок 64, как показано на фиг. 2a.
Когда инерционное тело 6 помещается в углубление 11 проема 9, свободный конец 5A упругого плеча 5 смещается относительно жесткой стенки 8 по существу перпендикулярно общему направлению спицы, соединяющей места крепления жесткого плеча к ступице и к ободу.
Согласно изобретению, упругое плечо 5 образует полость 10, ограниченную стенкой 5B, причем основная часть 5C упругого плеча выполнена с возможностью упругой деформации во время установки инерционного тела 6 в балансе, при этом свободный конец 5A упругого плеча 5 способен смещаться в плоскости обода по существу перпендикулярно жесткой стенке 8. В рассматриваемом случае основную часть 5C упругого плеча можно рассматривать в качестве заделанной балки непостоянного сечения, в которой возникают напряжения при изгибе, а следовательно, основная часть 5C подвергается очень незначительной пластической деформации, при этом нижняя часть стенки 5B не подвергается практически никакой деформации.
Согласно испытаниям, которые были проведены авторами изобретения, пластическая деформация упругого плеча 5 составляет только 0,3%, в то время как в известных решениях пластическая деформация составляет 2%. Следовательно, описываемое техническое решение позволяет уменьшить напряжения, испытываемые упругим плечом 5 во время установки инерционного тела 6.
Размеры и геометрия упругого плеча 5 выбраны так, чтобы получить минимальное требуемое усилие удержания инерционного тела, причем усилие удержания, обеспечиваемое упругим плечом, составляет по меньшей мере 0,7 Н.
Предпочтительно, чтобы сечение основной части упругого плеча было переменным и изменялось таким образом, чтобы увеличить количество материала, на который действуют напряжения, и сохранить в нем максимально возможную упругую энергию. Как показано на фиг. 3, основная часть 5C имеет непостоянное сечение, причем часть основной части имеет локально большую толщину по сравнению с остальной частью основной части. Такая форма позволяет увеличить количество материала, на который действуют напряжения, а следовательно, сохранить больше энергии и, таким образом, обеспечивать необходимое усилие удержания, действующее на инерционное тело 6. Например, можно предусмотреть увеличение толщины основной части 5C от ее свободного конца до места ее соединения со ступицей.
Аналогично длина и ширина деформируемого участка 5C выбираются так, чтобы поддерживать низкий уровень напряжений с целью исключения пластической деформации. Размеры упругого плеча 5 позволяют сохранять большое количество упругой энергии, возникающей при деформации плеча, причем энергия деформации преобразуется в поддерживающее усилие, действующего на стержень инерционного тела, зажатого упругим плечом 5, обеспечивая его удержание с помощью усилия и изгибающего момента в углублении 11.
Также следует отметить, что полость 10, образованная упругим плечом 5, имеет на дне относительно большой радиус кривизны, причем такая особая форма выбирается для того, чтобы улучшить распределение напряжений во время установки инерционного тела 6, при этом напряжения распределяются по намного большей площади поверхности по сравнению с известным уровнем техники, что позволяет исключить охрупчивание структуры в искривленном дне. Фактически, в известном уровне техники радиус кривизны дна удерживающего элемента намного меньше, что влечет за собой весьма ограниченное распределение напряжений, формирование микротрещин в этом месте и, следовательно, постепенное уменьшение поддерживающего усилия со временем.
Как показано на фигурах, полость 10 имеет по существу овальную форму с входом, образованным пазом 7, и дном, причем размеры дна полости намного больше размеров входа в полость.
Благодаря специальной геометрии упругого плеча 5 изобретение позволяет достичь удовлетворительного удерживающего усилия инерционного тела и исключить формирование охрупченных участков, когда плечо смещается для установки инерционного тела 6. По-видимому, количество материала, на который действуют напряжения, имеет решающее значение в отношении воздействия удерживающего усилия на инерционное тело (по формуле Клайперона упругая энергия, сохраняющаяся в теле материала, равна работе всех прикладываемых сил: ).
Следовательно, идеальным решением было бы в максимально возможной степени увеличить количество материала, на который действуют напряжения, чтобы упругое плечо обеспечивало большее поддерживающее усилие. Однако такое решение влечет за собой наличие большего количества упругих плеч, что, по существу, вызовет изменение инерции баланса и усложнит установку последнего, в частности при прикреплении спирали к колонке.
В первом предпочтительном варианте осуществления изобретения, как показано на фиг. 1, 2a, 2b и 3, основная часть 5C по меньшей мере одного упругого плеча 5 выполнена за одно целое со ступицей 2. Этот первый вариант осуществления изобретения является предпочтительным, поскольку инерционное тело 6 может быть установлено в полость 10 заблаговременно перед его смещением в боковом направлении в паз 7 к углублению 11, а следовательно, больше не требуется механически расширять плечо для установки в него инерционного тела 6, что уменьшает напряжения, действующие на упругое плечо 5, благодаря минимальному расширению, достаточному для обеспечения скольжения в нем стержня.
Изобретение также относится к способу установки инерционного тела в баланс, описанный выше. Способ установки согласно изобретению включает:
a) установку баланса 1 на опору и удержание его на месте;
b) расположение инерционного тела 6 в полости 10 так, чтобы основание 65 находилось в полости, причем основание 65 располагают таким образом, чтобы оно было выровнено с пазом 7;
c) смещение инерционного тела 6 в прямолинейном направлении к пазу 7 для помещения основания в углубление 11.
После этапа c) способ может включать дополнительный этап, во время которого инерционное тело 6 точно позиционируют так, чтобы головка инерционного тела находилась в контакте с верхней стороной плеча 5 и верхней стороной жесткой стенки 8.
Изобретение также относится к балансу 1, который содержит множество удерживающих элементов 5, выполненных с возможностью приема по меньшей мере одного инерционного тела 6.
Изобретение также относится к часовому механизму, содержащему по меньшей мере один такой баланс 1, который описан выше.
Изобретение также относится к часам, которые содержат по меньшей мере один такой механизм и, предпочтительно, являются наручными или карманными часами.