Амортизационная опора для колесной оси часов
SHOCK-ABSORBING SUPPORT FOR WHEEL AXIS OF CLOCK

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к амортизационной опоре для колесной оси часов, в частности для оси баланса, и содержит центрирующее устройство.
Уровень техники
В хорологии цапфы колесных осей вращаются в опорах, установленных в платине или мостах. Опоры некоторых зубчатых колес и трибов, в частности балансов, обычно оснащают амортизационным механизмом. Действительно, поскольку цапфы осей баланса, как правило, очень тонкие, а масса баланса относительно велика, при отсутствии ударопоглощающего механизма под действием ударной нагрузки цапфы могут ломаться.
Конфигурация обычной амортизационной опоры 1 представлена на фиг. 1a. Куполообразный сквозной камень 2 овальной формы установлен в опорном элементе 3, обычно называемом оправой, на котором установлен накладной камень 4. Оправа 3 прижимается к дну опорной части 5 амортизационной пружиной 6, создающей осевое усилие, действующее на верхнюю часть накладного камня 4. Оправа 3 содержит также коническую внешнюю стенку, форма которой соответствует форме внутренней конической стенки периферийного участка дна опорной части 5. Существуют также варианты исполнения, в которых внешняя стенка оправы имеет выпуклую, т.е. куполообразную, форму.
Для успешной работы оправа 3 должна быть отцентрирована относительно оси амортизационной опоры и должна быть плоской, чего нелегко добиться, принимая во внимание диапазоны допусков компонентов.
Недостаток первой конфигурации, показанной на фиг. 1b, заключается в том, что центральное положение оправы 3 на оси вращения опоры является неопределенным, а во второй конфигурации, показанной на фиг. 1c, оправа 3 может качаться относительно оси, перпендикулярной оси амортизационной опоры, печальным последствием чего является то, что оправа 3 и цапфа с установленным на ней накладным камнем располагаются под углом друг к другу.
Раскрытие сущности изобретения
Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание амортизационной опоры для колесной оси часов, в частности для оси баланса, диапазоны допусков которой не приводили бы к возникновению двух вышеупомянутых нежелательных ситуаций.
В соответствии с этим, объектом настоящего изобретения является амортизационная опора для колесной оси часов, в частности для оси баланса. Амортизационная опора включает в себя опорную часть с гнездом, опорный элемент, расположенный внутри гнезда и содержащий внешнюю центрирующую стенку, опору для цапфы, установленную на опорном элементе, для приема цапфы колесной оси и упругое опорное устройство для цапфы колесной оси. Кроме того, амортизационная опора содержит центрирующее устройство. Это центрирующее устройство содержит, с одной стороны, первую часть, содержащую центрирующий элемент с внутренней центрирующей стенкой, внутри которой расположена внешняя центрирующая стенка опорного элемента, и, с другой стороны, вторую часть, упирающуюся в опорную часть и оказывающую возвращающее действие на первую часть.
Это возвращающее действие позволяет центрирующему элементу центрирующего устройства устанавливаться на опорный элемент независимо от производственных допусков, и обеспечивает центрирование опорного элемента и его упор в дно опорной части.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения внешняя центрирующая стенка опорного элемента и внутренняя центрирующая стенка центрирующего элемента обе имеют коническую форму. Сужение внутренней центрирующей стенки центрирующего элемента соответствует сужению внешней центрирующей стенки опорного элемента.
Согласно еще одному возможному варианту осуществления изобретения внешняя центрирующая стенка опорного элемента выполнена выпуклой, а внутренняя центрирующая стенка центрирующего элемента имеет коническую форму.
Согласно еще одному возможному варианту осуществления изобретения внешняя центрирующая стенка опорного элемента выполнена конической, а внутренняя центрирующая стенка центрирующего элемента является выпуклой.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения опорная часть содержит внутреннюю стенку, содержащую цилиндрический выступ, имеющий радиальную опорную поверхность и осевую опорную поверхность. Вторая часть центрирующего устройства содержит кольцевой участок, расположенный на радиальной опорной поверхности выступа, и упругий участок, выходящий за указанную радиальную опорную поверхность в направлении к оси опоры.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения упругий участок содержит несколько гибких полос, проходящих, например, по круговой траектории. Эти гибкие полосы могут изгибаться в по существу осевом направлении под действием ударной нагрузки, компенсировать возможный люфт и обеспечивать центрирование опорного элемента.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения центрирующий элемент содержит внешнюю стенку, содержащую несколько усилительных и центрирующих элементов, которые ограничивают радиальное перемещение опорного элемента и, совместно с другими компонентами центрирующего элемента, обеспечивают компенсирование любого возможного люфта и центрирование опорного элемента. Оба конца каждой гибкой полосы соответственно соединены с соответствующим элементом и кольцевым участком второй части центрирующего устройства.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения каждый усилительный элемент содержит опорную поверхность, расположенную напротив осевой опорной поверхности выступа, служащую для центрирования опорного элемента. Каждая гибкая полоса содержит внешнюю боковую стенку, смещенную относительно опорной поверхности каждого усилительного элемента.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения ось кривизны гибких полос совпадает с осью опоры.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения кольцевой участок второй части центрирующего устройства имеет квадратную или прямоугольную форму поперечного сечения. Кольцевой участок находится в предварительно напряженном состоянии (например, вставлен с усилием) с целью создания усилия на угол между радиальной опорной поверхностью выступа и осевой опорной поверхностью внутренней стенки опорной части.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения опорная часть содержит основание с отверстием для вставки в него цапфы колесной оси. Опорный элемент опирается на основание опорной части. Центрирующий элемент первой части центрирующего устройства расположен на удалении от основания, когда амортизационная опора находится в исходном состоянии, т.е. когда опора не подвержена воздействию какой-либо внешней силы.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения центрирующее устройство выполнено в виде монолитного элемента.
Краткое описание чертежей
Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут более ясными после ознакомления с приведенным ниже подробным описанием его нескольких возможных вариантов осуществления, являющихся неограничивающими и приводимыми исключительно в целях иллюстрации, со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1a показан вид в разрезе по проходящей по оси плоскости амортизационной опоры известного уровня развития техники;
на фиг. 1b и 1c – виды в разрезе, аналогичные показанному на фиг. 1a, оправа в которых находится соответственно в первом и втором положениях;
на фиг. 2 – вид в осевом разрезе амортизационной опоры согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 3 – вид в перспективе с разрезом амортизационной опоры, показанной на фиг. 2;
на фиг. 4 – вид в перспективе сверху центрирующего устройства, показанного на фиг. 2;
на фиг. 5 – вид в перспективе снизу центрирующего устройства, показанного на фиг. 4;
на фиг. 6 – вид в осевом разрезе амортизационной опоры согласно еще одному возможному варианту осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
Ниже, со ссылками на фиг. 2-5, будет приведено подробное описание первого возможного варианта реализации амортизационной опоры для колесной оси, в частности для оси баланса, часов.
Как показано на фиг. 2 и 3, амортизационная опора 10 содержит опорную часть 11, опорный элемент 20, упругий элемент 30 и центрирующее устройство 40. Наружная поверхность опорной части 11 имеет форму, позволяющую вставлять её в одно или несколько отверстий, выполненных в платине или одном или нескольких мостах часового механизма (не показаны). При использовании амортизационной опоры 10, например для баланса, блок регулировки хода и колодка пружины баланса расположены вокруг опорной части 11. Эта опорная часть 11 содержит основание 12, в котором выполнено отверстие 13 предпочтительно цилиндрической формы для вставки в него цапфы оси баланса.
Опорная часть 11 содержит также внутреннюю боковую стенку, образующую гнездо для вставки в него опорного элемента 20, более известного как "оправа". Внутренняя боковая стенка содержит основную цилиндрическую стенку 14a, а также первую и вторую дополнительные цилиндрические стенки 14b, 14c, расположенные с обеих сторон основной цилиндрической стенки 14a и называемые нижней цилиндрической стенкой 14b и верхней цилиндрической стенкой 14c.
Диаметры как нижней, так и верхней цилиндрических стенок 14b, 14c меньше диаметра основной стенки 14a внутренней боковой стенки опорной части 11. Таким образом, нижняя стенка 14b образует цилиндрический выступ 16 относительно основной стенки 14a. Выступ 16 образует с основной стенкой 14a угол, имеющий осевую опорную поверхность 15a и радиальную опорную поверхность 16a, проходящие по окружности в диапазоне 360° с центром на оси амортизационной опоры 10. Верхняя цилиндрическая стенка 14c образует с основной стенкой 14a радиальную опорную поверхность 15b, расположенную напротив радиальной опорной поверхности 16a выступа 16. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения верхняя стенка 14c образует кромку, позволяющую фиксировать упругий элемент 30. Разумеется, могут быть использованы и другие средства для крепления упругого элемента 30, так что кромка, образуемая верхней стенкой 14c, может не выполняться, и при этом верхняя часть основной стенки 14a будет прямой.
Оправа 20 содержит внутреннюю боковую стенку, включающую в себя основную цилиндрическую стенку 21a и дополнительную цилиндрическую стенку 21b. Опора 24 цапфы, выполненная в виде куполообразного сквозного камня овальной формы, установлена внутри основной цилиндрической стенки для удержания оси баланса в выровненном с осевым направлением положении. Предпочтительно, сквозной камень 24 запрессован в основную цилиндрическую стенку внутренней стенки оправы, но может быть также закреплен адгезивом или какими-либо иными средствами.
Диаметр основной цилиндрической стенки 21a оправы 20 меньше диаметра дополнительной цилиндрической стенки 21b, при этом данные стенки образуют друг с другом угол, проходящий по периферии в угловом диапазоне 360°.
Упругое опорное устройство содержит накладной камень 25, установленный на опорном элементе 20, и упругий элемент 30, создающей осевое усилие, действующее на опорный элемент 20. Накладной камень 25 имеет цилиндрическую форму и установлен над сквозным камнем 24. Более конкретно, периферийная часть накладного камня 25 прижимается к радиальной 22a и осевой 22b опорным поверхностям угла оправы 20 упругим элементом 30, установленным в корпусе опорной части 11. Упругий элемент 30 может иметь известную лировидную форму; он содержит нижнюю сторону 31, центральная часть 31a которой упирается в верхнюю часть накладного камня 25, и верхнюю сторону 32, периферийная часть 32a которой упирается в радиальную опорную поверхность 15b опорной части 11. Упругий элемент 30 находится в предварительно напряженном состоянии, чтобы оказывать оптимальную осевую нагрузку на накладной камень 25, когда амортизационная опора 10 находится в исходном состоянии, в котором она не подвержена воздействию каких-либо внешних сил. Следует отметить, что вышеупомянутый упругий элемент может иметь различные формы и может быть соединен с опорной частью 11 другими средствами. Например, упругий элемент может иметь форму, частично закрывающую накладной камень 25.
Как показано на фиг. 2-5, центрирующее устройство 40 содержит первую часть, включающую в себя центрирующий элемент 42, упирающийся в оправу 20, и вторую часть, включающую в себя периферийную область, упирающуюся в опорную часть 11, как будет описано ниже, так что вторая часть оказывает возвращающее действие на первую часть. В частности, центрирующий элемент 42 содержит внутреннюю стенку, включающую в себя коническую стенку 43a и дополнительную цилиндрическую стенку 43b, а также внешнюю стенку 44 цилиндрической формы.
Как показано на фиг. 5, на внешней стенке 44 расположены несколько усилительных элементов 45. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения на внешней стенке 44 расположены четыре усилительных элемента 45, предпочтительно размещенных под углом 90° относительно друг друга. Однако следует отметить, что возможны и другие варианты осуществления изобретения, с другим количеством усилительных элементов, например с тремя усилительными элементами, расположенными, предпочтительно, под углом 120° относительно друг друга. Каждый усилительный элемент 45 содержит опорную поверхность 45a, которая упирается в осевую опорную поверхность 16b выступа 16 опорной части 11.
Вторая часть центрирующего устройства 40 содержит кольцевой участок 46, полностью опирающийся на радиальную опорную поверхность 16a выступа 16 опорной части 11, и второй упругий участок, окружающий радиальную опорную поверхность 16a, расположенный ближе к оси опоры 10 и соединенный с центрирующим элементом 42. Кольцевой участок 46 имеет практически постоянную форму поперечного сечения, например квадратную (см. фиг. 2). Кольцевой участок 46 находится в предварительно напряженном состоянии, чтобы создавать силу, действующую на угол, образуемый радиальной опорной поверхностью 16a выступа 16 и осевой опорной поверхностью 15a основной цилиндрической стенки 14a опорной части 11, таким образом, чтобы соединять центрирующий элемент 42 с опорной частью 11. Разумеется, возможны и другие формы и способы соединения.
Упругий участок второй части содержит несколько гибких полос 47, расположенных, например, по круговой траектории, концентрично центрирующему элементу 42. Эти полосы 47 соединены с усилительными элементами 45 и могут отгибаться в по существу осевом направлении под действием нагрузки, и компенсировать любой люфт, который может быть связан, в частности, с изменением условий производства, и обеспечить центрирование оправы 20 и её расположение по плоскости на дне опорной части 11.
Как показано на фиг. 4, упругий участок, предпочтительно, состоит из четырех гибких полос 47, каждая из которых проходит по дуге окружности в угловом диапазоне от 60° до 85°, но может быть использовано и другое количество полос, например три полосы, каждая из которых будет проходить по дуге окружности в угловом диапазоне от 90° до 115°.
Как показано на фиг. 5, внешняя боковая стенка 47a каждой полосы 47 немного смещена относительно опорной поверхности 45a каждого усилительного элемента 45. Это предотвращает трение гибких полос 47 об осевую поверхность 16b выступа 16 опорной части 11, когда полосы изгибаются в осевом направлении, поглощая напряжения, создаваемые под по существу осевым ударным воздействием, благодаря чему предотвращается преждевременный износ полос.
Отношение высоты в осевом направлении центрирующего элемента 42 к высоте в осевом направлении кольцевого участка 46 составляет больше 2 в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 2, тогда как в варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 6, величина указанного выше отношения может равняться приблизительно 1. Следует отметить, что в данном последнем варианте осуществления изобретения внешняя боковая стенка 47a каждой полосы 47 не нуждается в смещении относительно опорной поверхности 45a каждого усилительного элемента 45. Действительно, только нижняя часть опорной поверхности 45a каждого усилительного элемента 45 расположена напротив осевой опорной поверхности 16b выступа 16, и поэтому полосы могут изгибаться в радиальном направлении над радиальной опорной поверхностью 16a выступа 16 благодаря зазору между внутренней боковой стенкой кольцевого участка 46 и внешней боковой стенкой 47a гибких полос 47.
Следует отметить, что размеры гибких полос 47 и материал центрирующего устройства 40 необходимо тщательно выбирать, принимая во внимание несколько важных факторов. Например, полосы должны иметь возможность изгибаться в достаточной степени в по существу осевом направлении для обеспечения возможности вставки упругого элемента и не приводить к превышению номинального размера упругого элемента. С другой стороны, полосы 47 не должны быть слишком гибкими, чтобы обеспечивалось правильное центрирование оправы.
Предпочтительно, центрирующее устройство выполняется в виде монолитного компонента. Этот компонент может быть выполнен из металла или сплава, кремния или упругого полимерного материала. При изготовлении пружины из металла, сплава или кремния, её контур может создаваться, например, с помощью травления, фотолитографии и гальванического наращивания. При использовании пластика может применяться, например, технология литья под давлением.
Амортизационная опора и ее центрирующее устройство согласно настоящему изобретению устраняют любые неопределенности по центровке или обеспечению опоры для оправы, связанные с размерными допусками компонентов, благодаря активному самоцентрированию и эффекту коррекции люфта, обеспечиваемым центрирующим устройством. Действительно, благодаря возвращающему действию второй части центрирующего устройства, центрирующий элемент 42 центрирующего устройства согласно настоящему изобретению возвращается вверх. Положение внутренней центрирующей стенки центрирующего элемента регулируется относительно внешней конической центрирующей стенки опорного элемента по высоте, зависящей от совокупности допусков: если люфт небольшой, то положение низкое, если люфт большой, то положение высокое. Это устраняет неопределенность по центрированию и обеспечению поддержки опорного элемента, связанную с размерными допусками компонентов. Кроме того, опорный элемент может быть отцентрирован и плоско прижат, что является необходимым условием для данного направляющего компонента баланса.
Разумеется, настоящее изобретение не ограничивается вариантами осуществления, раскрытыми в настоящем описании со ссылками на прилагаемые чертежи, и возможны также другие варианты осуществления изобретения без выхода за границы объема изобретения. Например, накладной камень и упругий элемент могут быть выполнены в виде единого элемента. Кроме того, хотя центрирующие стенки опорного элемента и центрирующего элемента центрирующего устройства имеют коническую форму, при которой сужение внутренней центрирующей стенки 43a центрирующего элемента 32, предпочтительно, соответствует сужению внешней центрирующей стенки 23b опорного элемента 20, возможны и другие обеспечивающие центрирование формы центрирующих стенок. В частности, внешняя центрирующая стенка 23b опорного элемента 20 может быть выпуклой, а внутренняя центрирующая стенка 43a центрирующего элемента 42 может быть конической, или внешняя центрирующая стенка опорного элемента может быть конической, а внутренняя центрирующая стенка 43a центрирующего элемента 42 – выпуклой.