СПИРАЛЬНАЯ ПРУЖИНА ДЛЯ ЧАСОВОГО РЕЗОНАТОРНОГО МЕХАНИЗМА, ОСНАЩЕННАЯ СРЕДСТВОМ ДЛЯ ЗАДАНИЯ СВОБОДНОЙ ДЛИНЫ СПИРАЛЬНОЙ ПРУЖИНЫ
SPIRAL SPRING FOR A CLOCK RESONATOR MECHANISM EQUIPPED WITH A MEANS FOR SETTING THE FREE LENGTH OF THE SPIRAL SPRING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к спиральной пружине для часового резонаторного механизма, причем спиральная пружина оснащена средством для задания свободной длины указанной спиральной пружины. Изобретение также относится к часовому механизму, оснащенному такой спиральной пружиной.
Уровень техники
Стремление повысить рабочие характеристики часовых механизмов при изготовлении часов является постоянной проблемой. Основное ограничение хронометрических характеристик механических часов лежит в использовании стандартных импульсных спусков.
Спиральная пружина баланса обычно должна иметь возможность настройки для повышения точности часов. С этой целью используются средства для задания жесткости спиральной пружины, например фиксатор для регулирования свободной длины спирали. Таким образом, жесткость спиральной пружины изменяется для регулирования точности хода часов. Однако эффект соответствующего фиксатора в регулировании хода остается ограниченным, при этом фиксатор не всегда эффективен для обеспечения достаточной точности хода, порядка нескольких секунд или десятков секунд в день.
Для повышения точности настройки в документе CH286562 описана спиральная пружина, оснащенная зажимом, который может зажимать концевой участок спиральной пружины во многих местах, чтобы изменять свободную длину спиральной пружины и, таким образом, задавать частоту баланса. Кроме того, существует возможность вращения одного или нескольких роликов, образующих зажим, для выбора длины спиральной пружины.
Однако для изменения положения зажима необходимо воздействовать на деталь посредством ее перемещения и крепления винтом. Такую настройку сложно осуществить, и она не обеспечивает достаточно точную настройку частоты осциллятора, которая должна быть достигнута.
Раскрытие сущности изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы устранить все вышеуказанные недостатки или их часть с помощью спиральной пружины, оснащенной эффективным и точным задающим средством, выполненным, в частности, с возможностью задания хода часов посредством изменения свободной длины указанной спирали.
С этой целью настоящее изобретение относится к спиральной пружине для часового резонаторного механизма, причем спиральная пружина продолжается по существу в одной плоскости и содержит гибкую ленту, навитую вокруг самой себя в несколько витков, и задающее средство для изменения свободной длины витой ленты, причем задающее средство включает в себя зажим, подвижный вдоль по меньшей мере концевого участка спиральной пружины, при этом зажим продолжается по существу в плоскости спиральной пружины, причем зажим имеет две рабочие поверхности, располагаемые с каждой стороны витой ленты во множестве положений для задания изменяемой свободной длины спиральной пружины.
Изобретение отличается тем, что зажим и витая пружина связаны друг с другом гибким элементом, позволяющим зажиму и рабочим поверхностям точно перемещаться вдоль витой ленты.
Таким образом, получены эффективные задающие средства, позволяющие изменять свободную длину спиральной пружины регулируемым образом. Следовательно, ход часов может быть отрегулирован легко и точно.
Согласно частному варианту осуществления изобретения две рабочие поверхности выполнены с возможностью прилегания к витой ленте.
Согласно частному варианту осуществления изобретения две рабочие поверхности выполнены с возможностью удерживаться на расстоянии от витой ленты, причем витая лента контактирует с рабочими поверхностями во время функционирования спиральной пружины.
Согласно частному варианту осуществления изобретения зажим и витая лента выполнены как одно целое, предпочтительно из кремния.
Согласно частному варианту осуществления изобретения витая лента имеет концевой участок, причем рабочие поверхности зажима выполнены с возможностью смещения с каждой стороны концевого участка.
Согласно частному варианту осуществления изобретения концевой участок имеет переменную ширину для изменения его жесткости и, таким образом, чувствительности при задании хода.
Согласно частному варианту осуществления изобретения зажим имеет две ветви, продолжающиеся с каждой стороны концевого участка спиральной пружины, причем конец каждой ветви содержит одну из указанных рабочих поверхностей.
Согласно частному варианту осуществления изобретения гибкий элемент имеет по меньшей мере две гибкие ленты, связанные с одной стороны с ветвями, а с другой стороны – с концевым участком витой ленты.
Согласно частному варианту осуществления изобретения гибкие ленты по существу перпендикулярны концевому участку в исходном положении гибкого элемента.
Согласно частному варианту осуществления изобретения гибкие ленты частично окружают концевой участок.
Согласно частному варианту осуществления изобретения зажим содержит жесткий элемент и два подвижных элемента, каждый из которых содержит одну из указанных рабочих поверхностей.
Согласно частному варианту осуществления изобретения гибкий элемент имеет по меньшей мере две гибкие ленты для соединения каждого подвижного элемента с жестким элементом.
Согласно частному варианту осуществления изобретения гибкий элемент содержит передающую площадку, связанную с одной стороны с зажимом, а с другой стороны – с концевым участком.
Согласно частному варианту осуществления изобретения передающая площадка содержит по меньшей мере одну вспомогательную гибкую ленту, предпочтительно две гибкие ленты, и жесткую часть, при этом вспомогательная(ые) гибкая(ие) лента(ы) соединена(ы) с жесткой частью и с жестким элементом, причем концевой участок витой ленты соединен с жесткой частью.
Согласно частному варианту осуществления изобретения гибкий элемент содержит две пружины, каждая из которых связана с одной стороны с жесткой частью передающей площадки, а с другой стороны – с каждым подвижным элементом.
Кроме того, изобретение относится к резонатору для часов, содержащему баланс, отличающемуся тем, что он содержит спиральную пружину согласно изобретению.
Краткое описание чертежей
Другие признаки и преимущества станут понятными из нижеприведенного описания со ссылкой, без ограничения, на приложенные чертежи.
На фиг. 1 показана спиральная пружина, оснащенная задающим средством, согласно первому варианту осуществления изобретения;
на фиг. 2 – спиральная пружина, оснащенная задающим средством, согласно второму варианту осуществления изобретения;
на фиг. 3 – спиральная пружина, оснащенная задающим средством, согласно третьему варианту осуществления изобретения;
на фиг. 4 – спиральная пружина, оснащенная задающим средством, согласно четвертому варианту осуществления изобретения;
на фиг. 5 – спиральная пружина, оснащенная задающим средством, согласно пятому варианту осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
На фиг. 1–5 показаны различные варианты выполнения спиральной пружины 1, 10, 20, 30, 40 часового резонаторного механизма согласно изобретению. Резонаторный механизм содержит баланс, обычно круглой формы, частота колебаний которого определяется, в частности, спиральной пружиной 1, 10, 20, 30, 40. Спиральная пружина 1, 10, 20, 30, 40 продолжается по существу в одной плоскости и содержит гибкую витую ленту 2, которая навита вокруг самой себя в несколько витков, которые, предпочтительно, продолжаются в одной и той же плоскости. Витая лента 2 спиральной пружины 1, 10, 20, 30, 40 имеет концевой участок 6, который, предпочтительно, является по существу прямым. В вариантах осуществления изобретения, показанных на фиг. 1–3, концевой участок 6 имеет жесткий участок 15, образующий конец концевого участка 6, и тонкий участок 16, предшествующий жесткому участку 15. Предпочтительно, жесткий участок 15 прикреплен к часовому механизму для предотвращения смещения концевого участка. Тонкий участок 16 по меньшей мере частично вмонтирован в толстый жесткий участок 15. В вариантах осуществления изобретения, показанных на фиг. 4 и 5, концевой участок 6 не содержит жесткий участок.
Для изменения частоты колебания резонатора спиральная пружина 1, 10, 20, 30, 40 содержит задающее средство, позволяющее изменять свободную длину указанной спиральной пружины 1. Таким образом, длина пружины может быть изменена для улучшения регулирования частоты резонатора. Задающее средство содержит зажим 3, 33, 53, 63, который может смещаться вдоль по меньшей мере части спирали. Предпочтительно, зажим 3, 33, 53, 63 находится по существу в той же плоскости, что и спиральная пружина 1, 10, 20, 30, 40. Предпочтительно, зажим 3, 33, 53, 63 и витая лента 2 выполнены как одно целое. Другими словами, они выполнены из одного и того же материла, например из кремния.
Зажим 3, 33, 53, 63 имеет две рабочие поверхности 4, 5, 24, 25, 48, 49, 66, 67, выполненные с возможностью прилегания к каждой из двух сторон витой ленты 2 во множестве положений в зависимости от установки. Таким образом, зажим 3, 33, 53, 63 позволяет определять переменную свободную длину спиральной пружины 1, 10, 20, 30, 40 в зависимости от его положения на гибкой витой ленте. Рабочие поверхности 4, 5, 24, 25, 48, 49, 66, 67, например, находятся в контакте с концевым участком 6 витой ленты 2 и могут быть смещены вдоль этого концевого участка 6, в частности тонкого участка 16.
Согласно изобретению зажим 3, 33, 53, 63 и витая лента 2 соединены друг с другом с помощью гибкого элемента 7, 17, 51, 87. Гибкий элемент 7, 17, 51, 87 выполнен с возможностью сжатия с целью обеспечения перемещения рабочих поверхностей 4, 5, 24, 25, 48, 49, 66, 67 вдоль концевого участка 6 витой ленты 2. Давление прикладывается в направлении, по существу параллельном или даже лежащем на одной прямой с концевым участком 6 витой ленты 2. Благодаря прикладыванию усилия к гибкому элементу 7, 17, 51, 87 зажим 3, 33, 53, 63 смещается и изменяет свое положение на концевом участке 6. Кроме того, посредством изменения размеров зажима можно оптимизировать величину давящего усилия.
Зажим 3, 33, 53, 63 и витая лента 2 соединены двумя способами. Первое соединение является неподвижной связью, причем как витая лента, так и зажим соединены с гибким элементом 7, 17, 51, 87. Второе соединение является подвижной связью, образованной между рабочей поверхностями, 4, 5 и витой лентой 2. Эта подвижная связь может смещаться вдоль концевого участка 6 для выбора свободной длины витой ленты. Таким образом, неподвижная связь отличается от соединения рабочих поверхностей и витой ленты, которые образуют подвижную связь.
Для создания возможности прикладывания давящего усилия к зажиму 3, 33, 53, 63 используется средство прикладывания усилия, которое не показано на фигурах. Средство прикладывания усилия, например, является рычагом, винтом, ориентированным в продольном направлении к зажиму, или эксцентриковым винтом, головка которого прилегает к зажиму 3,33, 53, 63.
В первом варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 1, зажим 3 имеет две ветви 8, 9, продолжающиеся с каждой стороны витой ленты 2 спиральной пружины 1. Ветви 8, 9, предпочтительно, являются гибкими, причем один конец каждой ветви 8, 9 содержит одну из рабочих поверхностей 4, 5. Ветви 8, 9 имеют форму дуги окружности, оканчивающейся криволинейной рабочей поверхностью 4, 5. Ветви 8, 9 выполнены таким образом, что две рабочие поверхности 4, 5 находятся в контакте с обеими сторонами витой ленты 2. Таким образом, концевой участок 6 витой ленты проходит между двумя рабочими поверхностями 4, 5.
Зажим 3 содержит по меньшей мере две гибкие ленты 11, 12, связанные с одной стороны с ветвями 8, 9, а с другой стороны – с концевым участком 6 витой ленты 2. Гибкие ленты 11, 12 позволяют ветвям 8, 9 смещаться относительно концевого участка 6 витой ленты 2. Гибкие ленты 11, 12 расположены с каждой стороны концевого участка 6. Гибкие ленты 11, 12 изогнуты так, чтобы они могли продолжаться или контактировать, когда зажим 3 смещается вдоль концевого участка 6. Кривизна гибких лент 11, 12 направлена к ветвям 8, 9 и расположена в плоскости спиральной пружины 1. Таким образом, гибкие ленты 11, 12 частично окружают концевой участок 6.
В зависимости от положений зажима 3 рабочие поверхности 4, 5 находятся в контакте с тонким участком 16 в различных положениях. Гибкие ленты 11, 12 соединены с одной стороны со свободным концом 13 концевого участка 6, в частности жесткого участка, а с другой стороны – с концом ветвей 8, 9, а именно с рабочими поверхностями 4, 5.
Таким образом, при толкании зажима 3 гибкий элемент 7 растягивается, а после прекращения оказания давящего усилия гибкий элемент 7 возвращается в исходное положение. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 1, кривизна гибких лент 11, 12 увеличивается или уменьшается.
Зажим 3 имеет жесткий продольный элемент 14, который расположен по существу перпендикулярно концевому участку 6 и к которому прикладывается усилие с помощью средства прикладывания усилия, описанного выше. Ветви 8, 9 соединены с концами жесткого элемента 14. Таким образом, когда жесткий элемент 14 подвергается воздействию усилия с помощью средства прикладывания усилия, ветви 8, 9 перемещаются вперед или назад, так что рабочие поверхности 4, 5 перемещаются вдоль концевого участка 6. Элемент 14 расположен на некотором расстоянии от жесткого участка 15, что позволяет элементу 14 перемещаться ближе к жесткому участку 15 и от него, когда к гибкому элементу 7 прикладывается усилие.
Во втором варианте выполнения спиральной пружины 10, показанном на фиг. 2, зажим 23 имеет ветви 18, 19 в виде перевернутой буквы L, которые, предпочтительно, являются жесткими. Ветви 18, 19 соединены с каждым концом жесткого элемента 14 c помощью жесткого стержня в форме дуги, причем каждый стержень начинается от угла буквы L. Кривизна дуг указанных стержней направлена наружу относительно зажима 23. Жесткий элемент 14 по существу перпендикулярен концевому участку 6 витой ленты 2. Каждая ветвь 18, 19 L-образной формы имеет большой участок 33, 34 и малый участок 27, 28, которые по существу перпендикулярны друг другу. Концы малых участков 27, 28 буквы L образуют две рабочие поверхности 24, 25, между которыми проходит концевой участок 6 витой ленты 2.
Две ветви 18, 19 связаны с жестким участком 15, образующим конец концевого участка 6 витой ленты 2, с помощью двух пар 31, 32 параллельных гибких лент, образующих упругий элемент 17 зажима 23. Каждая пара 31, 32 гибких лент соединена с одной стороны с внутренней поверхностью большого участка 33, 34, а с другой стороны – с жестким участком 15 концевого участка 6. Пары 31, 32, предпочтительно, расположены симметрично относительно концевого участка 6, причем ленты по существу перпендикулярны жесткому участку 15. Тонкий участок 16 концевого участка 6 проходит между малыми участками 27, 28 буквы L, которые по существу перпендикулярны концевому участку 6. Жесткий участок 15 концевого участка 6 продолжается между двумя большими участками 33, 34 буквы L. Жесткий участок 15 и два больших участка 33, 34 буквы L по существу параллельны. Жесткий элемент 14 по существу перпендикулярен большим участкам 33, 34 буквы L и жесткому участку 15 концевого участка 6. Таким образом, при толкании жесткого элемента 14 зажим смещается вдоль концевого участка 6 за счет наклона пар 31, 32 гибких лент.
Что касается третьего варианта выполнения спиральной пружины 20, ветви 39, 41 зажима 33 имеют ступенчатую форму, причем каждая из них имеет два уровня, первый 42, 43 и второй 44, 45, связанные секцией, по существу перпендикулярной двум уровням. Первые уровни 42, 43 каждой ветви 39, 41 по существу параллельны, и вторые уровни 44, 45 каждой ветви 39, 41 по существу параллельны.
Первые уровни 42, 43 каждой ветви 39, 41 расположены ближе друг к другу и, предпочтительно, являются гибкими, в то время как вторые уровни 44, 45 каждой ветви 39, 41 расположены дальше друг от друга и, предпочтительно, являются жесткими. Свободный конец каждого первого уровня 42, 43 содержит выступы 46, 47, которые имеют рабочие поверхности 48, 49, причем выступы 46, 47 продолжаются перпендикулярно второму уровню 44, 45 к концевому участку 6 витой ленты. Концевой участок 6 продолжается между двумя ветвями 39, 41 зажима 20, другими словами, между выступами 46, 47, а также между первым 41, 42 и вторым 44, 45 уровнями. Концевой участок 6 имеет тонкий короткий участок 16, позволяющий вставлять выступы 46, 47 в углубления 55, 56 в исходном положении задающего средства. Для задания свободной длины спиральной пружины ветви 39, 41 подвергаются воздействию усилия, так что выступы 46, 47 выходят из углублений и контактируют с участком 57 большей толщины концевого участка 6. Ветви 39, 41 отклоняются от концевого участка 6.
Гибкий элемент 51 содержит две пары 52, 54 параллельных гибких лент. Каждая пара 52, 54 соединена с одной стороны со вторым уровнем каждой ветви 39, 41, а также с жестким участком 15 концевого участка 6. Ленты одной и той же пары 52, 54 по существу параллельны, причем две пары 52, 54 симметричны относительно жесткого участка 15 концевого участка 6. В этом варианте осуществления изобретения отсутствует жесткий участок, перпендикулярный концевому участку 6, к которому прикладывается усилие. Ко вторым уровням 44, 45 прикладывается усилие, причем указанное усилие по существу вдоль одной линии со вторыми уровнями 44, 45 с целью скольжения зажима 20 вдоль концевого участка 6, а также выхода выступов 46, 47 из углублений 55, 56.
Четвертый и пятый варианты выполнения спиральной пружины 30, 40 относятся к зажиму 63, содержащему жесткий элемент 59 и два подвижных элемента 64, 65, имеющих рабочие поверхности 66, 67. Подвижные элементы 64, 65 имеют продолговатую форму и продолжаются к концевому участку 6. Зажим 63 имеет по меньшей мере одну гибкую ленту 68, 69, 83, 84 для соединения каждого подвижного элемента 64, 65 с жестким элементом 59. Жесткий элемент 59 имеет U-образную форму, содержащую участок 77 основания и два параллельных участка 78, 79. Внутренняя сторона буквы U ориентирована к подвижным элементам 64, 65. Концы параллельных участков 78, 79 являются прямолинейными, при этом гибкие ленты являются по существу прямолинейными. Гибкие элементы 68, 69 расположены на конце каждого параллельного участка 78, 79 с одной стороны и на подвижном элементе 64, 65 с другой стороны. В четвертом варианте осуществления изобретения две гибкие ленты 68, 69 находятся по существу на одной линии с параллельными участками в исходном положении, в то время как четыре гибкие ленты 83, 84 пятого варианта осуществления изобретения наклонены к концевому участку 6.
Гибкий элемент 87 содержит предающую площадку 71, связанную с одной стороны с жестким элементом 59, а с другой стороны – с гибкой витой лентой 2 спиральной пружины 30. Передающая площадка 71 содержит по меньшей мере одну вспомогательную гибкую ленту, предпочтительно две вспомогательные гибкие ленты 72, 73, и жесткую часть 74, причем вспомогательная(ые) гибкая(ие) лента(ы) 72, 73 соединена(ы) одним концом с жесткой частью 74, а другим концом с жестким элементом 59. Вспомогательные гибкие ленты 72, 73 соединены с внутренней стороной параллельного участка 79. Жесткая часть 74 образует угольник, в данном случае прямоугольный угольник, причем угольник имеет два участка 81, 82, которые перпендикулярны друг другу. Концевой участок 6 витой ленты соединен с первым участком 81, в то время как вспомогательные ленты 72, 73 соединены со вторым участком 82. Таким образом, концевой участок 6 по существу перпендикулярен вспомогательной(ым) гибкой(им) ленте(ам) 72, 73 передающей площадки 71. Кроме того, зажим 63 содержит две пружины 75, 76, каждая из которых прикреплена с одной стороны к жесткой части 74 передающей площадки 71, а с другой стороны – к разным подвижным элементам 64, 65.
Таким образом, когда к жесткому элементу 59 прикладывается усилие, подвижные элементы 64, 65 смещаются вдоль концевого участка 6. Передающая площадка 71 позволяет поддерживать положение концевого участка 6 по существу неизменным.
Разумеется, изобретение не ограничивается до вариантов осуществления, описанных со ссылкой на фигуры, и могут быть предусмотрены модификации вариантов осуществления изобретения без отклонения от объема изобретения. Описанные варианты осуществления изобретения относятся к зажимам, в которых рабочие поверхности находятся в контакте с витой лентой. Согласно возможным альтернативным вариантам осуществления изобретения рабочие поверхности удерживаются на некотором расстоянии от витой ленты, причем витая лента контактирует с рабочими поверхностями во время функционирования резонаторного механизма.