БАЛАНСОВАЯ ПРУЖИНА ЧАСОВ
CLOCK BALANCE SPRING

Область техники, к которой относится изобретения
Данное изобретение касается усовершенствованной балансовой пружины часов.
Данное изобретение касается часового механизма, включающего в себя управляющий шток, определяющий направление ориентации, основную платину, содержащую колонку и средства, служащие для направления по меньшей мере одного регулирующего механизма пружинного баланса, поворачивающегося вокруг оси вращения, причем вышеупомянутый пружинный баланс включает в себя по меньшей мере одну такую балансовую пружину.
Данное изобретение касается небольших (наручных или карманных) часов, включающих в себя по меньшей мере один регулирующий механизм пружинного баланса, поворачивающийся вокруг оси вращения, причем вышеупомянутый пружинный баланс включает в себя по меньшей мере одну такую балансовую пружину, и/или вышеупомянутые малые часы включают в себя по меньшей мере один такой часовой механизм.
Данное изобретение касается области часовых механизмов механических наручных и карманных часов, а более конкретно – регулирующих механизмов пружинного баланса.
Уровень техники, предшествующий изобретению
Обеспечение и поддержание изохронизма механизма подзавода механических часов представляют собой большие трудности при конструировании наручных часов. Качество балансовой пружины является необходимым фактором обеспечения точности хода часов. Были сделаны многочисленные усовершенствования, в частности путем закручивания внутренних или оконечных витков.
Другие исследования и разработки дали возможность поддерживать плоское расположение балансовой пружины. Таким образом, в GB 526689 или в CH 327796 предложена балансовая пружина, в которой по меньшей мере одна часть ленты имеет прямую секцию, отличающуюся от остальной части ленты, для того чтобы обеспечить во время эксплуатации концентрическое расположение балансовой пружины. Однако описанные в них принципы являются весьма общими, и специалисты в данной области техники вынуждены проводить длительные эксперименты для определения подходящих параметров.
В EP 2299336 А2 описана плоская балансовая пружина для баланса часов, включающая в себя намотанную спираль, предназначенную для обеспечения по существу концентрического расположения балансовой пружины и почти нулевого усилия, прикладываемого к осям вращения и к жесткой точке опоры во время поворота менее чем на 360° внутреннего конца относительно его наружного конца в обоих направлениях от его исходного положения. Жесткость ленты уменьшается постепенно и на протяжении более чем 360° от каждого ее конца, а говоря более конкретно, с одной стороны, от точки, расположенной между ее внутренним концом и вторым витком, а с другой стороны, от точки, расположенной между ее наружным концом и предпоследним витком, причем наименьшая жесткость расположена в средней (медианной) части ленты.
EP 2151722 А1 касается балансовой пружины, включающей в себя множество лент, смотанных в спираль, выполненную в виде единого неразъемного элемента с общей втулкой большего поперечного сечения, чем сечения витков различных лент, и в виде единого неразъемного элемента с наружным общим кольцом большего сечения, чем сечения витков различных лент.
Раскрытие изобретения
В данном изобретении предлагается выполнить балансовую пружину, обеспечивая возможность получения отличной концентричности балансовой пружины при ее разжатии и сжатии, обеспечивая усовершенствование в хронометрии часов, которые включают в себя балансовую пружину этого типа.
Конструкция согласно данному изобретению должна быть пригодной для применения в технологии изготовления «MEMS» или «LIGA», для того чтобы использовать преимущества, характерные для кремния, кварца, алмаза или аналогичных материалов. Таким образом, данное изобретение позволяет определить геометрию балансовой пружины с полностью плоской конфигурацией, без перекручивания и без изменения вогнутости для обеспечения улучшенных характеристик при обслуживании.
Для решения этой задачи данное изобретение касается усовершенствованной балансовой пружины часов, характеризующейся тем, что вышеупомянутая балансовая пружина включает в себя в следующем порядке и образуя непрерывную ленту, начиная с расположенного вверху по потоку внутреннего конца, внутренний виток уменьшающегося сечения между первой секцией на его внутреннем конце и второй секцией в месте его соединения со следующим витком, причем вышеупомянутый виток образует менее чем один поворот, за которым следует ряд витков, сечение каждого из которых всегда больше чем или равно сечению непосредственно предшествующего витка и второй виток которых имеет сечение, большее чем или равное вышеупомянутому второму сечению, и включает в себя по меньшей мере один виток увеличивающегося сечения, и характеризующуюся тем, что вышеупомянутая усовершенствованная балансовая пружина часов включает в себя в следующей последовательности, начиная с внутреннего конца, с центральными углами с вершинами на оси отсчета, смежные и все имеющие вогнутость, обращенную к оси отсчета, и образующие непрерывную ленту:
- первый внутренний виток до первой точки, внутри первого центрального угла, с уменьшающимся сечением с первым отношением;
- второй виток до второй точки, внутри второго центрального угла, с постоянным сечением;
- третий виток до третьей точки, внутри третьего центрального угла, с увеличивающимся сечением с третьим отношением;
- четвертый виток до четвертой точки, внутри четвертого центрального угла, с постоянным сечением;
- пятый виток до пятой точки, внутри пятого центрального угла, с увеличивающимся сечением с пятым отношением;
- шестой наружный виток до шестой точки, внутри шестого центрального угла, с увеличивающимся сечением с шестым отношением.
В конкретном варианте вышеупомянутая балансовая пружина также включает в себя седьмой сегмент, между вышеупомянутой шестой точкой и седьмой точкой внутри седьмого центрального угла, большего или равного сечения относительно сечения вышеупомянутого шестого витка в вышеупомянутой шестой точке, отклоняющегося от предыдущих витков, причем седьмой сегмент образует угол отклонения относительно касательной к вышеупомянутому шестому витку в вышеупомянутой шестой точке.
Данное изобретение также касается усовершенствованной балансовой пружины часов, характеризующейся тем, что вышеупомянутая балансовая пружина включает в себя в следующей последовательности и образуя непрерывную ленту, начиная с расположенного вверху по потоку внутреннего конца, внутренний виток уменьшающегося сечения между первым сечением на его внутреннем конце и вторым сечением в месте его соединения со следующим витком, причем вышеупомянутый виток образует менее одного поворота, после чего следует ряд витков, из которых второй виток имеет большее или равное сечение вышеупомянутому второму сечению, причем по меньшей мере один из вышеупомянутых витков имеет увеличивающееся сечение, и характеризующейся тем, что вышеупомянутая балансовая пружина в следующем порядке, начиная с внутреннего конца, с центральными углами с вершиной на оси отсчета, смежные и все имеющие вогнутость, обращенную к вышеупомянутой оси отсчета, и образующие непрерывную ленту:
- первый внутренний виток до первой точки, внутри первого центрального угла, с уменьшающимся сечением с первым отношением;
- второй виток до второй точки, внутри второго центрального угла, с постоянным сечением;
- третий виток до третьей точки, внутри третьего центрального угла, с увеличивающимся сечением с третьим отношением;
- четвертый виток до четвертой точки, внутри четвертого центрального угла, с постоянным сечением;
- пятый виток до пятой точки, внутри пятого центрального угла, с увеличивающимся сечением с пятым отношением;
- шестой наружный виток до шестой точки, внутри шестого центрального угла, с увеличивающимся сечением с шестым отношением,
характеризующуюся тем, что вышеупомянутая балансовая пружина может быть разделена и для этой цели включает в себя линии разрыва, предназначенные для уменьшения ее длины, на дальнем наружном конце ее наружного витка, который образован либо вышеупомянутым шестым наружным витком, либо седьмым сегментом, содержащимся в вышеупомянутом балансовой пружине между вышеупомянутой шестой точкой и седьмой точкой, внутри седьмого центрального угла, большего или равного сечения по отношению к сечению вышеупомянутого шестого витка в вышеупомянутой шестой точке, отклоняющегося от предыдущих витков и образующего угол отклонения с касательной к вышеупомянутому шестому витку в вышеупомянутой шестой точке.
Данное изобретение касается часового механизма, включающего в себя управляющий шток, определяющий направление ориентации, основную платину, содержащую колонку и средства направления по меньшей мере одного регулирующего механизма пружинного баланса, вращающегося вокруг оси, при этом вышеупомянутый пружинный баланс включает в себя по меньшей мере одну такую балансовую пружину.
Данное изобретение касается наручных или карманных часов, включающих в себя по меньшей мере один регулирующий механизм пружинного баланса, вращающийся вокруг оси, причем вышеупомянутый пружинный баланс включает в себя по меньшей мере одну такую балансовую пружину, и/или вышеупомянутые наручные или карманные часы включают в себя по меньшей мере один такой часовой механизм.
Краткое описание чертежей
Прочие характерные особенности и преимущества данного изобретения станут очевидными после изучения последующего подробного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 показан схематический вид в плане балансовой пружины, выполненной согласно данному изобретению, расположенной относительно осевого направления колебаний и относительно направления ориентации, которое традиционно соответствует направлению управляющего штока часового механизма, и относительно колонки, предназначенной для крепления к основной платине часового механизма (не показан).
На фиг. 2 показан схематический вид, аналогичный фиг. 1, варианта балансовой пружины, изображенной на фиг.1, включающей в себя на ее наружном дальнем конце линейный сегмент, предназначенный для крепления к колонке.
На фиг. 3 показан схематический вид, аналогичный фиг. 1, балансовой пружины, изображенной на фиг. 1, к которой примыкает отдельный элемент, предназначенный для крепления балансовой пружины к колонке.
На фиг. 4 показан схематический вид, аналогичный фиг. 3, балансовой пружины, изображенной на фиг. 2, к которой примыкает отдельный элемент, предназначенный для крепления балансовой пружины к колонке.
На фиг. 5 показан схематический вид, аналогичный фиг. 2, балансовой пружины, изображенной на фиг. 2, линейный сегмент которой включает в себя линии разрыва, предназначенные для регулирования ее крепления к колонке.
На фиг. 6 показан схематический частичный вид в перспективе наручных часов, включающих в себя часовой механизм, содержащий блок пружинного баланса, включающий в себя балансовую пружину, выполненную согласно данному изобретению.
Осуществление изобретения
Данное изобретение включает в себя усовершенствованную балансовую пружину 1 часов.
Согласно данному изобретению, эта усовершенствованная балансовая пружина 1 часов включает в себя в следующем порядке и образуя непрерывную ленту, начиная с расположенного вверху по потоку внутреннего конца, внутренний виток, сечение которого уменьшается от первого сечения на его внутреннем конце до второго сечения в месте его соединения со следующим витком, причем вышеупомянутый внутренний виток образует менее чем один оборот, при этом за ним следует ряд витков, каждый из которых имеет большее или равное сечение относительно непосредственно предшествующего витка и второй виток из которых имеет сечение, большее или равное вышеупомянутому второму сечению, и включает в себя по меньшей мере один виток увеличивающегося сечения.
Говоря более конкретно и как видно, в частности, на фиг.1, эта балансовая пружина 1 включает в себя, начиная с внутреннего конца Р0, образующие непрерывную ленту смежные витки, имеющие центральные углы с вершиной на оси А отсчета и все имеющие вогнутость, обращенную к оси А отсчета, в следующем порядке:
- первый внутренний виток до первой точки Р1, внутри первого центрального угла α1, с уменьшающимся сечением с первым отношением R1;
- второй виток до второй точки Р2, внутри второго центрального угла α2, с постоянным сечением;
- третий виток до третьей точки Р3, внутри третьего центрального угла α3, с увеличивающимся сечением с третьим отношением R3;
- четвертый виток до четвертой точки Р4, внутри четвертого центрального угла α4, с постоянным сечением;
- пятый виток до пятой точки Р5, внутри пятого центрального угла α5, с увеличивающимся сечением с пятым отношением R5;
- шестой наружный виток до шестой точки Р6, внутри шестого центрального угла α6, с увеличивающимся сечением с шестым отношением R6.
Шестой виток выполнен в виде равномерной спирали с несколькими витками.
В варианте, изображенном на фиг.2, эта балансовая пружина 1 также включает в себя седьмой сегмент, расположенный между вышеупомянутыми шестой точкой Р6 и седьмой точкой Р7 внутри седьмого центрального угла α7, большего или равного сечения по сравнению с сечением шестого витка в шестой точке Р6, при этом седьмой сегмент отклоняется от предыдущих витков и образует с касательной к шестому витку в шестой точке Р6 угол θ отклонения.
Предпочтительно, чтобы первое отношение R1 составляло от 0,90 до 0,95. Более конкретно, оно близко к 0,92.
Предпочтительно, чтобы третье отношение R3 составляло от 1,15 до 1.30. Более конкретно, оно близко к 1,22.
Предпочтительно, чтобы пятое отношение R5 составляло от 1,50 до 1,75. Более конкретно, оно близко к 1,64.
Предпочтительно, чтобы шестое отношение R6 составляло от 1,25 до 1,40. Более конкретно, оно близко к 1,33.
Предпочтительно, чтобы первый центральный угол α1 составлял от 340°до 350°. Более конкретно, он составляет приблизительно 344°.
Предпочтительно, чтобы второй центральный угол α2 имел величину целого числа витков равномерной спирали, к которому добавляется угол от 285° до 295°.
Предпочтительно, чтобы целое число витков составляло 13, а более конкретно, чтобы добавленный угол был близок к 292°.
Предпочтительно, чтобы третий центральный угол α3 составлял от 3°до 7°. Более конкретно, он составляет приблизительно 5°.
Предпочтительно, чтобы четвертый центральный угол α4 составлял от 115°до 130°. Более конкретно, он составляет приблизительно 122°.
Предпочтительно, чтобы пятый центральный угол α5 составлял от 3°до 7°. Более конкретно, он составляет приблизительно 5°.
Предпочтительно, чтобы шестой центральный угол α6 составлял от 30°до 50°. Более конкретно, он составляет приблизительно 40°.
Предпочтительно, чтобы в варианте, изображенном на фиг. 2, седьмой сегмент проходил в зону, охваченную седьмым центральным углом α7, составляющим от 20° до 25°, и чтобы угол θ отклонения составлял от 45° до 65°. Более конкретно, седьмой центральны угол составляет приблизительно 22°. Более конкретно, угол θ отклонения составляет приблизительно 55°.
Предпочтительно, чтобы балансовая пружина 1 имела постоянную высоту в осевом направлении А и чтобы эта высота составляла от 0,14 мм до 0,16 мм.
Предпочтительно, чтобы в свободном состоянии внутренний радиус балансовой пружины 1 на первом внутреннем витке составлял от 0,45 мм до 0,55 мм, а его наружный радиус на шестом наружном витке составлял от 2,70 мм до 2,80 мм.
Данное изобретение также касается усовершенствованной балансовой пружины 1 часов, характеризующейся тем, что вышеупомянутая балансовая пружина 1 включает в себя в следующем порядке и образуя непрерывную ленту, начиная с расположенного вверху по потоку внутреннего конца, внутренний виток уменьшающегося сечения между первым сечением на его внутреннем конце и вторым сечением в месте его соединения со следующим витком, причем вышеупомянутый внутренний виток проходит менее чем через один оборот, после чего следует ряд витков, из которых второй виток имеет большее или равное сечение вышеупомянутому второму сечению, причем по меньшей мере один из вышеупомянутых витков имеет увеличивающееся сечение, и характеризующейся тем, что вышеупомянутая балансовая пружина 1 включает в себя, начиная с внутреннего конца Р0, образующие непрерывную ленту смежные витки, имеющие центральные углы с вершиной на оси А отсчета и все имеющие вогнутость, обращенную к оси А отсчета, в следующем порядке:
- первый внутренний виток до первой точки Р1, внутри первого центрального угла α1, с уменьшающимся сечением с первым отношением R1;
- второй виток до второй точки Р2, внутри второго центрального угла α2, с постоянным сечением;
- третий виток до третьей точки Р3, внутри третьего центрального угла α3, с увеличивающимся сечением с третьим отношением R3;
- четвертый виток до четвертой точки Р4, внутри четвертого центрального угла α4, с постоянным сечением;
- пятый виток до пятой точки Р5, внутри пятого центрального угла α5, с увеличивающимся сечением с пятым отношением R5;
- шестой наружный виток до шестой точки Р6, внутри шестого центрального угла α6, с увеличивающимся сечением с шестым отношением R6,
при этом вышеупомянутая балансовая пружина 1 может быть разделена и для этой цели включает в себя линии 15 разрыва, предназначенные для уменьшения длины, расположенные на дальнем наружном конце 11 ее наружного витка 12, который сформирован вышеупомянутым шестым наружным витком, либо седьмым сегментом, содержащимся в вышеупомянутой балансовой пружине 1 между вышеупомянутыми шестой точкой Р6 и седьмой точкой Р7 внутри седьмого центрального угла α7, причем седьмой сегмент имеет сечение, большее или равное сечению шестого витка Р6, отклоняется от предыдущих витков и образует с касательной к шестому витку в вышеупомянутой шестой точке Р6 угол θ отклонения. Эти линии 15 разрыва предназначены для уменьшения длины балансовой пружины для регулирования ее крепления к колонке 5.
2
2
3
3
В преимущественном варианте осуществления данного изобретения балансовая пружина 1 выполнена в виде единой детали изготовленной из монокристаллического кремния с модулем Юнга Е, составляющим от 140000 Н/мм до 150000 Н/мм, и с плотностью р в диапазоне от 2,30 г/см до 2,40 г/см.
В другом варианте изобретения данного изобретения балансовая пружина 1 выполнена в виде единой детали, изготовленной из оксида кремния или монокристаллического кварца, или поликристаллического кварца, или монокристаллического алмаза, или поликристаллического алмаза.
Данное изобретение, кроме того, касается часового механизма 100, включающего в себя управляющий шток 3, определяющий направление D ориентации, основную платину 4, несущую колонку 5 и средства, служащие для направления по меньшей мере одного регулирующего механизма пружинного баланса, вращающегося вокруг оси А. Этот регулирующий механизм включает в себя по меньшей мере одну такую балансовую пружину 1.
В конкретном варианте осуществления данного изобретения эта балансовая пружина прикреплена к колонке 5 на дальнем наружном конце 11 наружного витка 12 в точке, образующей с направлением D ориентации угол АР крепления к колонке. Балансовая пружина 1 прикреплена к втулке 19 баланса внутренней точкой 13 крепления на конце ее внутреннего витка 14, причем эта точка 13 внутреннего крепления образует с направлением D ориентации угол АА крепления в положении равновесия баланса.
2
В конкретном предпочтительном варианте осуществления данного изобретения для баланса с моментом инерции, составляющим 21 мг.см, и для блока пружинного баланса, совершающего колебания с частотой 4 Гц, угол АА крепления составляет от 180° до 200°, а угол АР крепления к колонке составляет от 95° до 115°.
В конкретном варианте, изображенном на фиг. 3 или на фиг. 4, балансовая пружина 1 прикреплена к колонке 5 отдельным элементом 6, сопряженным с вышеупомянутой балансовой пружиной 1.
Предпочтительно, чтобы этот отдельный элемент 6, сопрягающийся с вышеупомянутой балансовой пружиной 1, был изготовлен из того же материала, что и балансовая пружина 1, с таким же модулем Юнга Е и такой же плотностью р, и имел большую жесткость, чем балансовая пружина 1, в каждой точке наружного витка 12 балансовой пружины 1.
Данное изобретение, кроме того, касается наручных или карманных часов 200, включающих в себя по меньшей мере один регулирующий механизм пружинного баланса, вращающийся вокруг оси А, включающий в себя по меньшей мере одну такую балансовую пружину 1, и/или вышеупомянутые наручные или карманные часы 200 включают в себя по меньшей мере один такой механизм 100.
С помощью кремниевой технологии или технологии «MEMS» (метод изготовления микроэлектромеханических систем) или «LIGA» (микролитография, гальванопластика, формование) или аналогичных технологий легко изготавливать балансовую пружину этого типа, и в частности с отделяемыми частями, что позволяет использовать одну и ту же базовую балансовую пружину для различных часовых механизмов в наручных или карманных часах, имеющих различные конфигурации, в частности в часах для охоты или в карманных часах Lepine. Также легко уменьшить новую концевую платину до скелетона (каркаса) для снижения ее массы.