УЗЕЛ ПРУЖИННОГО БАРАБАНА ЧАСОВОГО МЕХАНИЗМА УМЕНЬШЕННОГО ДИАМЕТРА
BARREL DRUM UNIT OF CLOCK MECHANISM HAVING REDUCED DIAMETER

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к узлу пружинного барабана часового механизма, содержащему, по меньшей мере, одну ходовую пружину, установленную между, с одной стороны, пружинным барабаном и, с другой стороны, приемной поверхностью, расположенной в сердечнике пружинного барабана, соосном оси вращения барабана.
Изобретение также относится к часовому механизму, содержащему, по меньшей мере, один такой узел пружинного барабана.
Также изобретение относится к часам, содержащим, по меньшей мере, один механизм такого типа и/или, по меньшей мере, один узел пружинного барабана данного типа.
Настоящее изобретение относится к области часового дела, точнее к области пружинных механизмов с аккумулированием энергии для приведения в действие часового механизма, механизма боя часов или выполнения других функций часового механизма.
Уровень техники
Один из способов увеличения запаса энергии путем увеличения числа оборотов ходовой пружины заключается в уменьшении диаметра оси цилиндра и соответственном уменьшении диаметра сердечника с целью увеличения располагаемого пространства для размещения пружины в барабане.
Отношение радиуса сердечника к толщине пружины составляет обычно от 10 до 20, и настоящее изобретение предлагает способ уменьшения данного отношения до величины менее 10, предпочтительно до величины от 5 до 10.
Уменьшение размеров не должно быть слишком большим; существует риск поломки, если диаметр сердечника будет слишком малым.
При обычной конфигурации пружинного барабана храповик установлен на оси цилиндра или на сердечнике с квадратом, причем данный храповик обычно закрепляется осевым винтом. Габариты данного винта и данного квадрата, таким образом, определяют минимальный диаметр сердечника. Ступенька на данном выступе оси ограничивает осевой зазор оси или сердечника с нижней платой или мостом, на котором установлен камень или аналогичный элемент.
Требуется еще больший диаметр, чем диаметр ступеньки, чтобы выступ мог выполнять функцию осевой опоры для барабана на валу или на сердечнике, принимая во внимание также то, что ступенька ограничивает осевой зазор барабана. Размерная цепь, требующаяся для соблюдения минимальных сечений материала, приводит к существенным размерам, которые трудно уменьшить. В частности, недостаточно просто уменьшить все размеры, поскольку поперечные сечения материала в этом случае не будут обеспечивать необходимую усталостную прочность.
В патенте СН 319631, выданном компании FELSA SA, раскрывается двойной пружинный барабан и способ ограничения осевого зазора каждого барабана. Ограничение зазора нижнего барабана производится сверху с помощью фланца втулки, прижимаемой к выступу оси барабана гайкой, навернутой на вал, и снизу основанием сердечника, вращающегося совместно с валом барабана за счет плоского соединения. Длина нижнего выступа вала барабана и трубки барабана определяют зазор барабана относительно данных поверхностей фланца и основания.
В патенте US 1110061, выданном на имя заявителя KIENZLE, раскрывается сердечник, установленный с возможностью отсоединения на валу барабана (в направлении вращения); сердечник опирается как на плату, так и на мост, а два выступа сердечника ограничивают ход барабана и крышки.
В патенте US 3564839 на имя WUTHRICH раскрывается пружинный барабан, содержащий винтовую резьбу на мосту для поддержки барабана, а барабан имеет форму трубы. Крышка представляет собой простую металлическую пластину, установленную на нижней плате, без соединения с валом или барабаном. Вал содержит два выступа, один из которых упирается в сердечник, а другой предназначен для упора в трубу барабана.
В патенте GB 1162296 на имя CITIZEN раскрывается пружина изменяемой толщины, но идея изобретения не касается высоты пружины.
В патенте СН 341764 на имя AUGE раскрывается пружина с полосками различной ширины, приваренными друг к другу.
Во всех вышеуказанных документах раскрывается вал барабана с крюком для привода пружины, но ни в одном из них не раскрывается вращающийся вал барабана для приема пружины. Ни в одном из этих патентных документов не раскрывается конкретно какая-либо проточка на валу или сердечнике, в которой можно было бы устанавливать пружину. В некоторых патентных документах раскрываются пружины, жесткость которых изменяется на внутреннем витке путем изменения толщины или каким-либо иным способом; геометрия пружины при ее центрировании не учитывается.
Раскрытие изобретения
Физические ограничения, накладываемые на выбор размеров различных компонентов часовых механизмов, делают необходимым рассмотрение других конфигураций барабана, отличающихся от обычных, описанных выше конструкций.
В настоящем изобретении рассматриваются несколько способов уменьшения диаметра сердечника.
Значительным ограничением является необходимость обеспечения возможности разборки с целью замены ходовой пружины или пружинного барабана целиком, если это необходимо.
Различные средства, предлагаемые настоящим изобретением, могут комбинироваться друг с другом для получения оптимального результата в соответствии с располагаемым пространством, положением храпового механизма, наличием или отсутствием крышки, закрывающей пружинный барабан, хотя данная функция может выполняться и храповым механизмом.
Первое решение заключается в обеспечении зазора между барабаном и крышкой с помощью ходовой пружины, путем переноса функции регулировки зазора на пружину, в частности, посредством создания на пружине выступающих областей, таких как приливы, более широких слоистых областей, введения дополнительных фланцев, и т.п. Это дает возможность обойтись без выступов, поддерживающих барабан и крышку на валу барабана или на сердечнике.
Второе решение заключается в формировании сердечника из нескольких частей, в частности из двух или трех частей. Данное решение, в частности, дает возможность сформировать сердечник меньшего диаметра, чем диаметр вращения барабана. Предпочтительно, сердечник вставляется через отверстие в барабане. Вал или сердечник, состоящие из двух или более частей, упрощают машинную обработку для создания крюка, предназначенного для ввода в зацепление с отверстием ходовой пружины.
Для привода храпового механизма сердечник может включать в себя обычный квадрат (квадратный хвостовик) или резьбу. Или же, в качестве второго варианта, но без ограничений, сердечник также может включать в себя одну или несколько шайб или колец регулирования диаметра для ввода сердечника внутрь платы или моста.
Еще одно решение заключается в установке шайбы на сердечник с целью регулирования зазора между барабаном и крышкой. Данное кольцо устанавливают таким образом, чтобы предотвратить любую возможную разборку моста при необходимости проведения работ с пружинным барабаном.
Еще одно решение заключается в обеспечении возможности вращения барабана и/или крышки в мосте вместо вращения на валу барабана или сердечника. Предпочтительно, как барабан, так и крышка вращаются в плате и в мосте.
Различные варианты, предлагаемые настоящим изобретением, обеспечивают простоту машинной обработки, сборки и разборки, а также регулировки осевых зазоров между различными компонентами и относительно моста.
В частном варианте осуществления настоящее изобретение содержит узел пружинного барабана часового механизма, включающий в себя, по меньшей мере, одну ходовую пружину, установленную между, с одной стороны, пружинным барабаном и, с другой стороны, приемной поверхностью, расположенной в сердечнике пружинного барабана, соосном оси вращения барабана, отличающийся тем, что пружина изготовлена из многофазного кобальт-никель-хромового сплава, содержащего 44% - 46% кобальта, 20% - 22% никеля, 17% - 19% хрома, 4% - 6% железа, 3% - 5% вольфрама 3% - 5% молибдена, 0% - 2% титана, 0% - 1% бериллия и имеющего модуль Юнга от 200 до 240 ГПа и модуль сдвига от 80 до 100 ГПа, и имеет отношение ширины к толщине от 9 до 21, причем отношение максимального радиуса сердечника из стали или нержавеющей стали относительно оси вращения к максимальной толщине пружины составляет не более 9, при этом узел пружинного барабана содержит, на пружине или на барабане, средство ограничения осевого зазора в направлении вращения относительно оси вращения, между барабаном и ходовой пружиной.
Согласно отличительному признаку данного изобретения средство ограничения осевого зазора между барабаном и пружиной образовано либо, по меньшей мере, одним приливом, по меньшей мере, на одной из кромок пружины, либо периферийным углублением в барабане на его самом большом внутреннем диаметре; данное периферийное углубление образовано двумя наклонными заплечиками, которые служат для удержания и фиксации пружины на периферии.
Предметом настоящего изобретения является также часовой механизм, содержащий, по меньшей мере, один узел пружинного барабана данного типа, предназначенный для аккумулирования энергии, с одним входным устройством в виде либо храповика, предназначенного для вращения совместно с сердечником, либо зубчатого венца барабана, предназначенного для вращения совместно с барабаном, и с выходным устройством соответственно в виде либо зубчатого венца барабана, предназначенного для вращения совместно с барабаном, либо храповика, предназначенного для вращения совместно с сердечником.
Предметом настоящего изобретения являются также часы, содержащие, по меньшей мере, один часовой механизм данного типа и/или по меньшей мере один узел аккумулирования энергии данного типа, с одним входным устройством в виде либо храповика, предназначенного для вращения совместно с сердечником, либо зубчатого венца барабана, предназначенного для вращения совместно с барабаном, и с выходным устройством соответственно в виде либо зубчатого венца барабана, предназначенного для вращения совместно с барабаном, либо храповика, предназначенного для вращения совместно с сердечником.
Краткое описание чертежей
Другие отличительные признаки и преимущества данного изобретения станут более ясными после ознакомления с приведенным ниже подробным описанием со ссылками на приложенные чертежи.
На фиг. 1 показана схема пружинного барабана часового механизма в разрезе по плоскости, проходящей через его ось вращения.
на фиг. 1А - схема выполненного в соответствии с настоящим изобретением пружинного барабана часового механизма в разрезе по плоскости, проходящей через его ось вращения;
на фиг. 1В - схема еще одного варианта исполнения пружинного барабана часового механизма согласно настоящему изобретению в разрезе по плоскости, проходящей через его ось вращения;
на фиг. 2 - схематичное перспективное изображение варианта исполнения сердечника согласно настоящему изобретению;
на фиг. 3 - схематичное перспективное изображение варианта исполнения сердечника согласно настоящему изобретению, содержащего углубление для ходовой пружины;
на фиг. 4 - схематический вид сверху сердечника, показанного на фиг. 2;
на фиг. 5А, 5В и 5С - соответственно вид сбоку, разрез и вид сверху сердечника с фрикционной установкой пружины; причем конец пружины изображен плоским;
на фиг. 6А, 6В и 6С - соответственно вид сбоку, разрез и вид сверху сердечника с другим типом фрикционной установки пружины; причем конец пружины изображен плоским;
на фиг. 7 - схематичное изображение пружинного барабана согласно настоящему изобретению с частичным разрезом по плоскости, проходящей через ось вращения, с конкретным устройством сердечника в плане приемной поверхности внутренней пружины;
на фиг. 8 - схематичное изображение правой части пружинного барабана согласно настоящему изобретению, с частичным разрезом по плоскости, проходящей через ось вращения, с пружиной, оснащенной выступами согласно настоящему изобретению (часть пружины изображена плоской);
на фиг. 9 - схематичное перспективное изображение пружины согласно настоящему изобретению, с выступающим, более широким местным витком; более подробно детали данной пружины показаны на фиг. 10;
на фиг. 11 - схематичное перспективное изображение пружины согласно настоящему изобретению, с выступающим добавочным фланцем; на фиг. 12 более подробно изображены отдельные детали данной пружины;
на фиг. 13 - схематичное изображение пружинного барабана согласно настоящему изобретению с частичным разрезом по плоскости, проходящей через ось вращения, с конкретным устройством наибольшего диаметра барабана в плане приемной поверхности внутренней пружины;
на фиг. 14 - блок-схемы часового механизма с узлом пружинного барабана согласно настоящему изобретению, и часового механизма с механизмом и узлом пружинного барабана согласно настоящему изобретению;
на фиг. 15А, 15В, 15С - перспективные изображения различных вариантов исполнения сердечника согласно настоящему изобретению, предназначенных для приварки ходовой пружины;
на фиг. 16 - блок-схемы часового механизма с узлом пружинного барабана согласно настоящему изобретению и часового механизма с механизмом и узлом пружинного барабана согласно настоящему изобретению.
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение относится к области часового дела, точнее, к области пружинных механизмов с аккумулированием энергии для приведения в действие часового механизма, механизма боя часов или выполнения других функций часового механизма.
Точнее, предметом изобретения является пружинный барабан для механических часов с уменьшенным диаметром сердечника.
В одном из возможных вариантов осуществления настоящего изобретения узел 1 пружинного барабана часового механизма содержит, по меньшей мере, одну ходовую пружину 2. Данная пружина 2 установлена, как правило, между пружинным барабаном 3 с одной стороны 21 и приемной поверхностью 5 с другой стороны 22, причем приемная поверхность 5 расположена на сердечнике 4, соосном барабану 3 и находящемся с ним на одной и той же оси D вращения.
Согласно настоящему изобретению пружина 2 изготовлена из многофазного кобальт-никель-хромового сплава, содержащего 44% - 46% кобальта, 20% - 22% никеля, 17% - 19%) хрома, 4% - 6% железа, 3% - 5% вольфрама 3% - 5% молибдена, 0% - 2% титана, 0% - 1% бериллия, и имеющего модуль Юнга от 200 до 240 ГПа и модуль сдвига от 80 до 100 ГПа.
Отношение ширины к толщине данной ходовой пружины 2 составляет от 3 до 23, например от 9 до 21.
Отношение максимального радиуса сердечника 4 из стали или нержавеющей стали относительно оси D вращения к максимальной толщине пружины 2 составляет не более 9.
Узел пружинного барабана 1 содержит на пружине 2 или на барабане 3 средство 6 ограничения осевого зазора в направлении к оси D вращения между барабаном 3 и ходовой пружиной 2.
В частном варианте, как показано на фиг. 8 и 8А, пружина 2 предпочтительно содержит, по меньшей мере, одну выступающую область 23, упирающуюся во внутреннюю поверхность 31 барабана 3 и/или во внутреннюю поверхность 71 крышки 7, образующей, вместе с барабаном 3, полость 32, в которой установлена пружина 2.
Как показано на фиг. 8А, в первом варианте данная выступающая область 23 содержит, по меньшей мере, один прилив 24, по меньшей мере, на одной из кромок 27, 28 пружины 2. Эта выступающая область 23 служит для взаимодействия с внутренней поверхностью 31 барабана 3 и/или с внутренней поверхностью 71 крышки 7, предпочтительно, с обеими внутренними поверхностями.
Согласно конкретному отличительному признаку данного изобретения средство 6 для ограничения осевого зазора между барабаном 3 и пружиной 2 образовано, таким образом, либо, по меньшей мере, одним приливом 24, по меньшей мере, на одной из кромок 27, 28 пружины 2, либо периферийным углублением 36 в барабане 3 на его самом большом внутреннем диаметре; данное периферийное углубление 36 образовано двумя наклонными выступами 33, 34, которые служат для удержания и фиксации пружины 2 на периферии.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 1А и 1В, пружина 2 находится внутри полости 32, ограниченной барабаном 3 и крышкой 7, а узел 1 пружинного барабана согласно настоящему изобретению содержит расположенное в любом другом месте, кроме сердечника 4, средство 6 для регулировки осевого зазора по оси вращения D между крышкой 7 и пружиной 2.
Согласно конкретному отличительному признаку настоящего изобретения данный, по меньшей мере, один прилив 24 на пружине 2 предназначен для взаимодействия посредством упора с внутренней поверхностью 31 барабана 3 и/или с внутренней поверхностью 71 крышки 7, ограничивающей, совместно с барабаном 3, полость 32, в которой установлена пружина 2.
Согласно конкретному отличительному признаку данного изобретения в другом варианте, показанном на фиг. 9 или 10, выступающая область 23, или, в частности, прилив 24, содержит, по меньшей мере, один виток с увеличенной высотой пружины 2.
В еще одном возможном варианте осуществления, показанном на фиг. 11 и 12, выступающая область 23 или, в частности, прилив 24 содержит, по меньшей мере, один дополнительный фланец 26, высота которого больше, чем высота витков пружины 2 и который прикреплен к пружине, например, с помощью сварки.
В частном варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 13, барабан 3 содержит на своем наибольшем внутреннем диаметре периферийное углубление 36, расположенное между верхним и нижним фланцами 37 и 38, на верхней кромке 27 и нижней кромке 28 которых выполнены соответственно два наклонных заплечика 33 и 34 с наклоном под углом α, удерживающие и фиксирующие пружину 2 по периферии. В данном варианте осуществления средство 6 ограничения осевого зазора между барабаном 3 и пружиной 2 образовано периферийным углублением 36 в барабане 3 на его наибольшем внутреннем диаметре; данное периферийное углубление 36 образовано двумя заплечиками 33, 34, служащими для удержания и фиксации пружины 2 на периферии.
Показанные на фиг. 7 и 13 варианты осуществления изобретения можно легко объединить, и такое объединение обеспечивает хорошую фиксацию пружины 2. В предпочтительном варианте, когда пружина имеет выступающую область 23, одна сторона области 23 зафиксирована относительно барабана 3 и/или крышки 7, что обеспечивает идеальную регулировку зазора.
В качестве варианта, периферийное углубление 36 может иметь цилиндрическую форму, с высотой данного цилиндра, равной высоте пружины 2, которая центрируется между заплечиками 33, 34, которые являются плоскими и перпендикулярны оси D вращения.
В соответствии с еще одним отличительным признаком настоящего изобретения периферийное углубление 36 может иметь меньшую высоту, чем высота пружины 2, а центрирование пружины 2 осуществляется наклонно между заплечиками 33, 34, содержащими обращенные друг к другу наклонные поверхности, таким образом, что они образуют V-образную опору для кромок 27, 28 пружины 2.
В соответствии с конкретным отличительным признаком данного изобретения пружина 2 упруго удерживается без крюка на приемной поверхности 5, представляющей собой поверхность вращения относительно оси D.
На фиг. 2 и 3 показан сердечник с радиусом не более Ro относительно оси D вращения. Приемная поверхность 5 содержит крюк 41 для зацепления за отверстие в пружине 2; углубление 52 позволяет зацепить пружину 2 за крюк и упрощает изготовление крюка 41. Выступы 43 и 44 предназначены для взаимодействия с камнями, установленными на платах или мостах часового механизма, в котором смонтирован узел 1 пружинного барабана. Квадрат 42 предназначен для соединения с храповиком 12. Выступы 45 и 46 вставляют соответственно в отверстие 35 барабана 3 и отверстие 75 крышки 7.
В конкретном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 3, 15А, 15В, 15С, приемная поверхность 5 представляет собой поверхность вращения относительно оси D. Предпочтительно, данная поверхность вращения является поверхностью контакта для крепления пружины 2 с помощью сварки к сердечнику 4 в точке 53 или по сегменту, предпочтительно параллельному оси D и проходящему через точку 53, как показано на фиг. 15А, 15В, 15С.
В примере, показанном на фиг. 15А, пружина 2 крепится к точке 53 на цилиндрическом участке сердечника 4 небольшой ширины. В примере, показанном на фиг. 15В, пружина 2 прикреплена к точке 53 с опорой на плоскую поверхность, являющуюся касательной к одному из выступов 45 или 46, вставляемых в барабан 3 или крышку 7, предпочтительно к выступу 45, предназначенному для взаимодействия с отверстием 35 барабана 3. На фиг. 15С показана цилиндрическая опорная поверхность пружины 2, обладающая большей шириной, чем ширина пружины на фиг. 15А, и локально соединенная с одним из выступов 45 или 46 для создания опоры для барабана 3 или крышки 7; выступ 45 здесь, предпочтительно, предназначен для вставки в отверстие 35 барабана 3. В конкретном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 15С, приемная поверхность 5 пружины имеет, начиная от точки сварки 53 или от сварочного сегмента, проходящего через точку 53 и параллельного оси D вращения, спиральную секцию, так что после первого оборота пружина накладывается сама на себя без какого-либо перегиба или изменения угла наматывания.
В частном варианте, показанном на фиг. 3, поверхность 5 вращения образована углублением 8 с высотой h между двумя выступами 91, 92 фланцев 47, 48. Данные выступы 91 и 92 определяют максимальный радиус сердечника 4 относительно оси D вращения. Предпочтительно, углубление 8 имеет цилиндрическую форму, а его высота равна высоте пружины 2, которая центрируется между выступами 91, 92, которые являются плоскими и перпендикулярны оси D вращения.
Предпочтительно, глубина Р углубления 8 в два раза больше толщины пружины 2.
В еще одном возможном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.7, углубление 8 имеет высоту h меньше, чем высота пружины 2, которая центрируется путем фиксации между наклонными выступами 91, 92 верхнего фланца 47 и нижнего фланца 48. Данные выступы 91 и 92 содержат наклонные поверхности, обращенные друг к другу и наклоненные под углом α, образуя, таким образом, V-образную опору для кромок 27 и 28 пружины 2.
На фиг. 1В представлен вариант осуществления изобретения, в котором в барабане имеется выступ 3А, направленный в сторону пружины 2, а сам барабан опирается опорной поверхностью 3В на опорную поверхность 4В сердечника 4, при этом в крышке 7 предусмотрен выступ 7А, направленный в сторону пружины 2, и крышка может упираться опорной поверхностью 7В в опорную поверхность 4С сердечника 4.
Как видно, в частности, но без каких-либо ограничений, в вариантах, показанных на фиг. 5А, 5В, 5С, 6А, 6В, 6С1, узел 1 пружинного барабана содержит пружину 2, прикрепленную посредством трения к сердечнику 4, причем конец пружины 2, предпочтительно, содержит выступ, служащий для удержания свободного конца пружины 2 в дугообразном состоянии, когда она затянута.
В других вариантах осуществления изобретения пружина 2 образует с сердечником единый подузел, соединенный с помощью сварки или пайки, или аналогичным образом. Данный вариант осуществления устройства является наиболее предпочтительным, экономичным и простым в сборке.
Предметом настоящего изобретения является также часовой механизм 100, содержащий, по меньшей мере, один узел 1 пружинного барабана данного типа, предназначенный для аккумулирования энергии, с одним входным устройством в виде либо храповика 12, предназначенного для совместного вращения с сердечником 4, либо зубчатого венца 13 барабана, предназначенного для вращения совместно с барабаном 3, и с выходным устройством в виде либо зубчатого венца 13 барабана, предназначенного для вращения совместно с барабаном 3, либо храповика 12, предназначенного для вращения совместно с сердечником 4.
Предметом настоящего изобретения являются часы 1000, содержащие, по меньшей мере, один часовой механизм 100 и/или, по меньшей мере, один узел пружинного барабана, предназначенный для аккумулирования энергии, с одним входным устройством в виде храповика 12, предназначенного для совместного вращения с сердечником 4, или зубчатого венца 13 барабана, предназначенного для вращения совместно с барабаном 3, и выходным устройством соответственно в виде либо зубчатого венца 13 барабана, предназначенного для вращения совместно с барабаном 3, либо храповика 12, предназначенного для вращения совместно с сердечником 4.