КОАКСИАЛЬНЫЙ ЧАСОВОЙ МЕХАНИЗМ
COAXIAL CLOCK MECHANISM

Изобретение относится к часовому производству, в частности к коаксиальному часовому механизму.
Стандартный часовой механизм содержит коробку спиральной пружины (элемент аккумулирования энергии), колесный зубчатый механизм (органы передачи), спусковой механизм (орган распределения энергии) и спиральный балансир (регулирующий орган). Эти элементы обычно установлены на множестве валов, которые распределены по всей платине или в предназначенных для этого местах. В такой конфигурации следствием объединения этих элементов является определение границ уменьшения размера часового механизма.
В патенте ЕР0681227 раскрыта деталь механических часов, содержащая систему часов, а также систему минут, при этом каждая система состоит из прозрачного диска, на который осаждением металла нанесены соответственно стрелка минут и стрелка часов. Особенностью этой часовой детали является ротор, размещенный в центре и установленный коаксиально часовым, минутным системам и коробке спиральной пружины.
Кроме того, два индикаторных диска содержат по их периферии обод, выполненный из металлического материала и имеющий буртик для приема соответствующего диска. Приводные ободы приклеены к индикаторным дискам и содержат каждый по периферии внешний зубчатый радиальный венец.
Повышающие передаточные отношения между коробкой и ротором обеспечиваются благодаря первой передаче колесного механизма, тогда как повышающие передаточные отношения между коробкой и индикаторными дисками обеспечиваются второй передачей колесного механизма, находящейся в зацеплении с радиальным зубчатым венцом приводных ободов.
Различные валы, содержащие колесные механизмы первой и второй зубчатых передач, установлены на платине снаружи периметра, внутри которого находятся коробка спиральной пружины и опора ротора. Размещение некоторых колесных механизмов осуществляется снаружи периферии этой зоны для обеспечения возможности взаимодействия с различными приводными ободами, размещенными по периферии индикаторных дисков.
Вследствие этого, несмотря на то, что коробка спиральной пружины, органы индикации времени, а также ротор размещены в центре часового механизма, размер последнего все-таки не уменьшен, так как передачи периферического колесного механизма важны для обеспечения адекватного вращения различных органов.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является разработка коаксиального часового механизма, позволяющего существенно уменьшить размер часового механизма.
Задача решается часовым механизмом по пункту 1 формулы изобретения. Этот часовой механизм содержит аккумулятор энергии, системы подвижных элементов, связанные с органами индикации времени, средства кинематической связи, обеспечивающие повышение или уменьшение передаточных отношений между различными подвижными системами и регулирующим органом. Аккумулятор энергии, подвижные системы и регулирующий орган размещены коаксиально. Каждая подвижная система имеет форму, приближающуюся к чашеобразной форме, при этом каждая чашка имеет различный диаметр для того, чтобы частично вставляться одна в другую или одни в другие. Часовой механизм дополнительно содержит, кроме того, дифференциал, коаксиально сочлененный с аккумулятором энергии для обеспечения кинематической связи аккумулятора энергии с одной из чашек с помощью основного вала и основной втулки, установленной коаксиально вокруг основного вала, при этом упомянутая втулка предназначена для удержания другой или других чашек, а также упомянутого средства кинематической связи. Предпочтительно одна из чашек соответствует подвижной системе секунд, внутри которой расположен регулирующий орган.
В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг.1 изображает в разобранном виде в аксонометрии часовой механизм по настоящему изобретению,
фиг.2 изображает в разобранном виде вид часового механизма спереди,
фиг.3 изображает вид спереди собранного часового механизма,
фиг.4 изображает детально вид по фиг.3, представляющий часть дифференциала коробки спиральной пружины,
фиг.5 изображает вид часового механизма сверху,
фиг.6 изображает частичный вид в разрезе фиг.5 по А-А,
фиг.7 изображает частичный детальный вид по фиг.6,
фиг.8 схематично изображает вид сверху системы минут, часов или дополнительной системы,
фиг.9 изображает вид спереди по фиг.8 с частичным разрезом,
фиг.10 изображает в увеличенном масштабе фиг.9,
фиг.11 изображает вид в разобранном состоянии в аксонометрии сателлитов зубчатой планетарной передачи с удерживающими элементами,
фиг.12 изображает вид сверху в аксонометрии фиг.11,
фиг.13 изображает вид сверху планетарной зубчатой передачи с частичным вырезом,
фиг.14 изображает вид спереди фиг.13 с частичным вырезом,
фиг.15 изображает вид снизу фиг.13,
фиг.16 представляет схематичное изображение в разобранном виде дифференциала коробки спиральной пружины,
фиг.17 изображает в аксонометрии дифференциала минут, часов или дополнительного.
В соответствии с основным вариантом осуществления изобретения механический часовой механизм содержит систему секунд (1), минут (2) и часов (3), причем все три расположены в соответствующей чашке. Эти чашки (1, 2, 3) размещены коаксиально коробке пружины (4) и спиральному балансиру (5, 6) часового механизма. В соответствии с фиг.3 и 6 чашка секунд (1) размещена внутри чашки минут (2), тогда как последняя частично размещена в чашке часов (3).
Необходимая для работы энергия движения обеспечивается коробкой (4). Последняя кинематически связана с одним из концов основного вала (7) посредством дифференциала (8) коробки, который позволяет увеличить ход коробки (4) с помощью описанных ниже средств.
Как можно видеть на фиг.16, этот дифференциал (8) коробки, удерживаемый суппортом (8') (фиг.2), образован центральной кольцевой частью, предназначенной для точного размещения на основной неподвижной втулке (15), установленной коаксиально основному валу (7) и жестко соединенной с платиной (16) часового механизма. Этот дифференциал (8) снабжен тремя стержнями (9), выполненными радиально по периферии центральной части через 120° одни относительно других. Коническое зубчатое колесо (10), выполненное с первым и вторым диаметрами (10', 10”), свободно установлено на каждом стержне (9).
В соответствии с фиг.4 часть зубчатого колеса с меньшим диаметром (10') входит в зацепление с колесом коробки (11), тогда как часть зубчатого колеса с большим диаметром (10”) входит в зацепление с диском (12), снабженным кольцевой кремальерой (12'), при этом упомянутый диск (12) жестко соединен с основным валом (7) (фиг.6). Количество и распределение зубчатых колес (10) определено таким образом, чтобы выровнять распределение механических напряжений по окружности кремальеры (12') диска (12).
Передаточные числа зубчатых передач между колесом коробки спиральной пружины (11), зубчатыми колесами (10) и кремальерой (12') выбраны такими, чтобы придать основному валу (7) оборот в 360° в минуту.
Как изображено на фиг.6 и 7, чашка секунд (1) размещена на верхней части часового механизма и жестко соединена с верхним концом основного вала (7). Спиральный балансир (5, 6) и спусковой механизм, который находится в зацеплении со спиральным балансиром (5, 6), размещены внутри чашки (1) и полностью видны со стороны циферблата часов, как изображено на фиг.5. Преимуществом такого особого расположения является взаимное вращение спирального балансира (5, 6) и спускового механизма, выполняющее также функцию центрального ротора, при этом чашка секунд (1) может быть соединена с опорой ротора.
Из фиг.6 видно, что зубчатое колесо (13) спускового механизма установлено с возможностью взаимодействия с зубчатым ободом (14), размещенным под чашкой секунд (1). Основание этого обода (14) непосредственно размещено на основной втулке (15). Зубчатый обод (14) является, таким образом, неподвижным, а зубчатое колесо (13) спускового механизма выполнено с возможностью выполнения оборота в 360° в минуту по окружности упомянутого обода (14).
Как показано на фиг.6, кольцевой диск сцепления установки часа (17), выполненный из графита, размещен коаксиально и жестко соединен с чашкой секунд (1) с помощью штифтов (18). Этот диск (17) осуществляет, таким образом, один полный оборот вокруг основной втулки (15) каждые 60 секунд. Этот диск (17) осуществляет функцию сцепления с другим диском (19), также выполненным из графита и являющимся частью системы планетарной передачи, которая будет описана ниже.
Отливки кольцевых дисков (17, 19) выполнены с повышенной шершавостью поверхностной фактуры. Это позволяет обоим дискам (17, 19) взаимно зацепляться, не вызывая рывков зацепления в механизме, когда последние находятся в контакте для передачи усилия нормально к различным чашкам (1, 2 и 3). Когда эти два диска (17, 19) находятся в расцепленном состоянии, совокупность чашек (1, 2, 3) может перемещаться вдоль основной втулки (15) для установки времени на часах с помощью соответствующего устройства.
Часовой механизм содержит первую систему зубчатой планетарной передачи, образованной элементами, схематично изображенными на фиг.8-15, для уменьшения хода чашки секунд (1), таким образом, чтобы чашка минут (2) осуществляла один оборот все время.
Данная система планетарного сцепления образована кольцевым диском (19) из графита, как изображено на фиг.(11), снабженным тремя осями (20), расположенными перпендикулярно упомянутому диску (19) к его периферии через 120° одни относительно других, тремя упомянутыми колесами сателлитов минут (21), свободно установленных на каждом конце осей (20), зубчатым ободом (23), размещенным по внутренней окружности чашки минут (2) вблизи ее основания, как изображено на фиг.8-10, а также зубчатым колесом минут (22), закрепленным на основной втулке (15) часового механизма (фиг.7 и 8).
Кроме того, три кольцевых диска (24, 24' и 25) наложены один на другой и коаксиально установлены на основной втулке (15) снизу графитового диска (17), жестко соединенного с чашкой секунд (1). На фиг.11 видно, что наружный диаметр верхнего и нижнего дисков (24 и 24') несколько превышает наружный диаметр среднего диска (25) для создания кольцевой канавки (26) для того, чтобы внутренняя окружность кольцевого графитового диска (19) зажималась в этой канавке (26). На фиг.10 видна эта канавка 26 несмотря на то, что этот чертеж схематично изображает удержание одной из чашек (1, 2, 3) на основной втулке (15) часового механизма тем же способом. Контактные поверхности между графитовым диском (19) и канавкой (26) обрабатываются по поверхности для того, чтобы максимально уменьшить коэффициент трения. Предпочтительно три кольцевых диска (23, 24' и 25) содержат тефлоновое покрытие. Графитовый диск (19) может также вращаться вокруг своей оси вращения с минимумом трения.
Как схематично показано на фиг.13, три сателлита минут (21) находятся в зацеплении с одной стороны с неподвижным зубчатым колесом (22) и с другой стороны с ободом (23) чашки минут (2). Вращение диска (19) приводит в орбитальное вращение вокруг основной втулки (15) трех сателлитов (21), при этом последние приводят во вращение чашку минут (2).
Передаточные отношения зубчатых передач между зубчатым колесом (22) и ободом (23) выбраны такими, чтобы чашка минут (2) осуществляла один поворот на 360° каждый час.
Для того чтобы чашка часов (2) смогла удерживаться на достаточной высоте на основной втулке (15) и с другой стороны приводилась во вращение вокруг своей оси, три кольцевых диска (24', 24” и 25'), подобные тем, которые используются для привода во вращение диска (19) вокруг его оси вращения (фиг.11), наложены один на другой и коаксиально закреплены на основной втулке (15) снизу зубчатого колеса (22). В соответствии с фиг.9 и 10 чашка минут (2) содержит по всей внутренней окружности выступ (27), предназначенный для размещения в выемке (26), полученной в результате соединения трех кольцевых дисков (24', 24' и 25). Чашка минут (2) выполнена, предпочтительно, керамической, тогда как кольцевые диски (24', 24' и 25) содержат тефлоновое покрытие для максимального уменьшения коэффициента трения. Чашка минут может также приводиться во вращение вокруг своей оси с минимальным трением.
Как видно из фиг.6, диаметр чашки минут (2) превышает диаметр чашки секунд (1) для того, чтобы последняя могла быть установлена коаксиально и частично внутри упомянутой чашки минут (2).
В соответствии с фиг.14 и 15 нижняя часть этой чашки минут (2) содержит кольцевую кремальеру (28), предназначенную для зацепления со второй системой планетарной зубчатой передачи с помощью дифференциала минут (29), как схематично изображено на фиг.17. Три зубчатых колеса (10) этого дифференциала (29) предназначены для зубчатого зацепления с разных сторон кольцевой кремальеры (28) чашки минут (2), а кольцевая кремальера, не изображенная на чертеже, размещена снизу диска (30) подобно диску (19) и является составной частью второй планетарной зубчатой передачи. Последняя содержит элементы, подобные элементам первой системы планетарной зубчатой передачи, а именно три колеса, называемые сателлитами часов (31), свободно установленные на каждой из осей (20') диска (30), зубчатые колеса (23'), размещенные по внутренней окружности чашки часов (3) вблизи ее основания, а также зубчатое колесо (22') часов, установленное на основной втулке (15) часового механизма.
По аналогии с первой системой планетарной зубчатой передачи, описанной выше, эта вторая система планетарной зубчатой передачи позволяет понизить ход чашки минут (2) для того, чтобы чашка часов (3) осуществляла один оборот каждые 12 часов.
Часовой механизм может содержать, кроме того, одно или несколько дополнений. Например, снизу чашки часов (3) вблизи ее периферии может быть предусмотрена кольцевая кремальера (32) для того, чтобы кинематически связать упомянутую чашку часов с чашкой дней (не изображенную на чертеже) посредством дифференциала часов (33) (фиг.6) и дополнительной системы планетарной зубчатой передачи, подобной описанным выше, для обеспечения возможности индикации числа месяца. В случае на чертеже диаметр чашки часов (3) меньше диаметра чашки дней для того, чтобы ее можно было частично вставить внутрь последней.
Элементы индикации секунд, минут, часов (1', 2', 3') и, в необходимом случае, чисел месяца жестко установлены на чашке секунд, минут, часов (1, 2, 3) и, в необходимом случае, дней месяца.
Как можно видеть на фиг.1, 2 и 6, три удерживающих стержня (34) размещены на платине (16) вокруг центральной втулки (15) часового механизма со смещением в 120° одни относительно других. Эти стержни (34) позволяют распределить механические усилия, возникающие в часовом механизме, и усилить структуру, удерживающую различные компоненты часового механизма.
В частности, дифференциалы коробки спиральной пружины, минут и часов (8, 29, 33), удерживающие диски (24, 24', 25), системы планетарных зубчатых передач и зубчатые колеса (22, 22') содержат три отверстия (35) в соответствии с положением трех удерживающих стержней (34).
Отсюда следует, что изобретение не ограничено представленным выше в качестве примера вариантом осуществления. В качестве примера чашка ротор/секунды (1) может быть выполнена любой высоты на основной втулке (15), в то время как положение чашек (1, 2, 3) и дополнений зависит только от дизайна часового механизма. Передаточные отношения зубчатых передач выбраны в зависимости от положения чашек (1, 2 и 3).