КОЛОННОЕ КОЛЕСО И МЕХАНИЗМ ХРОНОГРАФА, СОДЕРЖАЩИЙ КОЛОННОЕ КОЛЕСО
COLUMN WHEEL AND CHRONOGRAPH MECHANISM CONTAINING COLUMN WHEEL

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к трехтактному механизму хронографа, позволяющему управлять стрелкой хронографа, а также по меньшей мере одной измерительной стрелкой для пуска, остановки и быстрого возврата стрелок в их исходное положение по требованию за счет последовательного нажатия на одну и ту же нажимную кнопку. Настоящее изобретение, в частности, относится к трехтактному механизму хронографа подобного типа, содержащему колонное колесо, последовательные нажатия на нажимную кнопку которого позволяют постепенно увеличивать угловое положение колонного колеса.
Уровень техники
Механизмы хронографов, подпадающие под вышеупомянутое определение, хорошо известны специалистам в данной области техники. В частности, в работе г-на Б.Умберта, озаглавленной "Le chronograph, son fonctionnement, sa reparation" (Хронограф: его механизм и ремонт) (5-е издание), опубл. издательством Editions Scriptar S.A., La Conversion (Швейцария), 1990 г., подробно рассматривается хронограф подобного типа, а также описываются особенности ряда известных вариантов.
На прилагаемой здесь фиг.1 показано известное колонное колесо. Как видно из фигуры, колонное колесо, по существу, образовано храповым колесом «r» и шестью зубцами или колонками «e», расположенными по краю храпового колеса. В настоящее время храповые колеса и колонки обычно неразъемно объединяются друг с другом и, как показано на фигуре, колонки в поперечном сечении обычно имеют, по существу, усеченную треугольную форму. Подобная характерная форма связана с использованием профилирующего резца для подгонки колонок по толщине платины колеса. На колонном колесе обычно установлено от пяти до шести (шесть в приведенном примере) колонок, а в случае трехтактного хронографа храповое колесо включает в себя 3 зубца для каждой колонки (на изображенном примере храповое колесо включает в себя 18 зубцов). До приведения его в действие колонное колесо удерживается в устойчивом угловом положении приводной пружиной (не показана), конец которой упирается встык в храповое колесо. Колонное колесо также управляется при помощи собачки (не показана). Собачка предназначена для взаимодействия с храповым колесом и управляется при помощи нажимной кнопки. Каждое нажатие нажимной кнопки приводит к перемещению собачки и перемещению колонного колеса вперед на угловую величину храпового зуба.
Обычно, для того чтобы одна колонка заняла место предыдущей колонки необходимо три раза нажать нажимную кнопку, что соответствует трем функциям хронографа: пуск, остановка и сброс. Подобные функции осуществляются за счет поворота управляющих деталей (или рычагов), которые, в свою очередь, приводятся в действие колонками колонного колеса. Поворотные детали расположены таким образом, чтобы траектория, определяемая пошаговым продвижением колонок, пересекалась с траекторией носиков поворотных деталей. Поэтому, когда колонка встречается с носиком поворотной детали, она заставляет носик подниматься. Затем, при дальнейшем перемещении вперед колонка расцепляется с носиком, носик может падать в пространство между двумя колонками, тем самым, позволяя опускать поворотную деталь. Таким образом, понятно, что именно угловое положение колонного колеса определяет расцепление или прерывание функций механизма хронографа.
Таким образом, для обеспечения оптимальной точности в тот момент, когда носик того или иного рычага поднимается и опускается в пространство между колонками, носикам различных поворотных деталей придается достаточно сложная форма. Кроме этого, после завершения сборки механизма хронографа обычно приходится один раз дотрагиваться до носиков поворотной детали, что значительно увеличивает себестоимость хронографов. Кроме этого, носики поворотных управляющих деталей могут иметь весьма разнообразную форму, как это показано на фиг.2, взятой из вышеупомянутой книги. Разнообразие форм затрудняет стандартизацию производства хронографов. Наконец, из схематичного изображения фиг.2 также видно, что ширина носиков больше ширины колонок. В результате подобного весьма распространенного явления уменьшается длина, на которую носики могут перемещаться в пространство между двумя колонками. Вследствие этого рычаги и колонки подвергаются воздействию значительных механических усилий. Поэтому было бы желательно получить механизм хронографа, в котором интенсивность воздействия механических усилий была бы меньше, чем в существующих механизмах.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения заключается в устранении недостатков, присущих известным техническим решениям.
Поставленная задача решена за счет создания колонного колеса в соответствии с п.1 прилагаемой формулы изобретения, а также механизма хронографа по п.7 формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Другие признаки и преимущества изобретения станут понятны из нижеследующего описания, предлагаемого исключительно в качестве неограничивающего примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 показано известное трехтактное колонное колесо, вид сверху;
на фиг.2 схематически показаны различные возможные взаимодействия между колонками и носиками поворотных деталей в известном механизме хронографа, вид сверху;
на фиг.3 показан механизм хронографа согласно одному из конкретных вариантов осуществления изобретения, при этом механизм хронографа обнулен и готов к пуску, вид в плане;
на фиг.4 показан механизма хронографа, изображенного на фиг.3 в момент пуска, вид в плане;
на фиг.5 показан механизм хронографа, изображенного на фиг.3 и 4 во время использования, вид в плане;
на фиг.6 показан механизм хронографа, изображенного на фиг.3-5 в момент остановки механизма, вид в плане;
на фиг.7 показан механизм хронографа, изображенного на фиг.3-6 после остановки, вид в плане;
на фиг.8 показан механизма хронографа, изображенного на фиг.3-7 в момент обнуления механизма, вид в плане;
на фиг.9 показано колонное колесо механизма хронографа, изображенного на фиг.3-8, вид в плане;
на фиг.10 показано колонное колесо, изображенное на фиг.9, вид в перспективе.
Осуществление изобретения
Сначала со ссылкой на фиг.9 и 10, на которых показано колонное колесо 40 согласно одному из конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения, видно, что колесо, по существу, состоит из храпового колеса 42 и четырех колонок 44, равномерно распределенных по окружности храпового колеса. Колонное колесо также содержит втулку 46, установленную с возможностью поворота вокруг оси механизма хронографа (на фиг.9 и 10 не показан). На фиг.9 также показана стрелка R, показывающая направление вращения колонного колеса 40. Следует отметить, что в данном примере используется направление по часовой стрелке.
В приведенном примере колонное колесо дополнительно включает в себя четыре плеча 48, которые соответственно соединяют четыре колонки 44 с втулкой 46 колеса. Колонки 44, плечи 48 и втулка 46, таким образом, образуют надстройку с вращательной симметрией 4-го порядка. У храпового колеса 42 имеется 12 зубьев, расположенных относительно друг друга под углом в 30°. Специалистам в данной области техники, таким образом, будет понятно, что колонное колесо согласно настоящему примеру является колонным колесом в 12/4 такта (трехтактным).
На виде в перспективе на фиг.10 отчетливо видны втулка 46 и плечи 48, соединяющие колонки с втулкой. Наличие плеч и втулки делает конструкцию колеса, в целом, и колонок, в частности, более жесткой. Понятно, что более жесткое колонное колесо обеспечивает его функционирование с исключительно высокой степенью точности. Также можно заметить, что ширина плеч в их наиболее узком месте значительно меньше ширины колонок (под шириной колонок понимается расстояние, отделяющее переднюю (ведущую) кромку от задней (ведомой) кромки упомянутой колонки). Согласно изобретению ширина плеч 48 составляет менее половины ширины колонок 44. В данном примере ширина плеч составляет даже примерно одну треть от ширины колонок. Данный признак изобретения означает, что пустые пространства 45 могут находиться в надстройке колонного колеса. Подобные пустоты необходимы для того, чтобы носики различных поворотных деталей могли падать достаточно глубоко между колоннами.
На фиг.10 также показано, что высота втулки 46 и плеч 48 меньше высоты колонок 44. Высота плеч предпочтительно составляет от 20 до 60% высоты колонок. Одним из преимуществ данного признака является то, что ход рычага носика можно увеличить при условии, что рычаг установлен достаточно высоко для того, чтобы носик проходил над рычагами 48 колонного колеса. Предпочтительно колонное колесо изготавливается полностью на токарном станке. Непрерывное изготовление на токарном станке обеспечивает исключительную точность детали.
На фиг.9 отчетливо виден профиль колонок 40. Можно заметить, что профиль колонок, в целом, соответствует неправильному эллипсу или точнее, профилю самолетного крыла. Поэтому передняя сторона колонок (по направлению вращения колонного колеса) будет считаться «передней (ведущей) кромкой», а задняя сторона будет считаться «задней (ведомой) кромкой». У колонок также имеется внешняя сторона (обращенная в направлении внешней части колонного колеса) и внутренняя сторона (обращенная в направлении втулки 46). Внешняя сторона и внутренняя сторона пересекаются у передней кромки и задней кромки. Относительно внешней стороны можно заметить, что профиль колонок образует закругленную арку, расположенную, по существу, концентрично колонному колесу. В то же время на внутренней стороне профиль колонок имеет больший радиус изогнутости в области задней кромки, чем в области передней кромки (так же, как и у традиционного самолетного крыла).
На фиг.9 угол, образуемый между внутренней стороной и внешней стороной колонки в области передней кромки, обозначен символом «α», а угол, образуемый между внутренней стороной и внешней стороной колонки в области задней кромки, обозначен символом «β». На фиг.9 также показано, что в действительности два угла α и β являются сильно закругленными. Тот факт, что угол α сильно закруглен, способствует перемещению носика рычага, взаимодействующего с колонкой во время работы хронографа. Что касается угла β, то закругление данного угла, по существу, не имеет никакого технического значения, поэтому согласно одному из вариантов осуществления изобретения угол β может быть острым. На приведенном примере величина углов α и β составляет соответственно 58 и 31 градусов. По разным вариантам осуществления угол α может быть разным, однако предпочтительно он составляет от 55 до 65 градусов. Величина угла β зависит от количества колонок, имеющихся в колонном колесе, и предпочтительно уменьшается по мере увеличения числа колонок. Между тем, величина угла β предпочтительно составляет от 25 до 35 градусов.
Наконец, ширина колонки 44, разумеется, зависит от количества колонок, имеющихся в колонном колесе 40. Между тем согласно изобретению ширина колонок колонного колеса больше ширины отверстий между колонками.
На фиг.3-8 показаны виды со стороны задней крышки механизма хронографа согласно одному из конкретных вариантов осуществления изобретения. Показанный механизм хронографа может быть помещен в корпус наручных часов. В этом случае заводная головка, показанная в верхней части фигур, на самом деле будет находиться в положении на три часа, если смотреть на наружные часы, содержащие механизм, со стороны циферблата. Таким образом, понятно, что поскольку на фиг.3-8 показаны виды со стороны задней крышки, положение «пополудни» наручных часов находится с правой стороны фигур, а часовой круг на фигурах проходит против часовой стрелки.
На фиг.3-8 показан тот же самый механизм хронографа согласно одному из конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения на разных этапах полного рабочего цикла. Помимо колонного колеса 40 показанный механизм хронографа включает в себя колесо 1 хронографа, поворотную взаимодействующую деталь 4, носик которой выполнен с возможностью взаимодействия с колонным колесом, качающийся триб 2, поворачивающийся на взаимодействующем рычаге 3, и две пружины (соответственно обозначенные позициями 5а и 5b). Взаимодействующий рычаг выполнен с возможностью поворота в одном или в другом направлении таким образом, чтобы зубья качающегося триба 2 попеременно зацеплялись или расцеплялись с зубьями колеса 1 хронографа. Взаимодействующий рычаг 3 поворачивается для остановки и пуска хронографа. На самом деле, качающийся триб 2 постоянно приводится в действие четвертым колесным комплектом зубчатой передачи механизма (не показан). В подобных условиях, после того как колесо хронографа зацепляется с трибом 2, оно приводится в действие, а после того как качающийся триб расцепляется с его зубьями, колесо хронографа освобождается.
Назначение пружины 5 а заключается в том, чтобы прижимать взаимодействующий рычаг, а также установленный на нем качающийся триб к колесу хронографа. Пружина 5b предназначена для прижимания носика взаимодействующего рычага к колонному колесу. На фигурах также показано, что на противоположном от носика конце поворотной взаимодействующей детали 4 установлен штифт 6, выполненный с возможностью взаимодействия с соответствующим концом взаимодействующего рычага 3. Можно заметить, что, во-первых, когда носик поворотной детали 4 опускается между двумя колоннами, как это, в частности, показано на фиг.4 и 5, штифт 6 перемещается в сторону от взаимодействующего рычага. В подобной ситуации ничто не мешает пружине 5а зацеплять качающийся триб 2 с зубьями колеса 1 хронографа. Наоборот, когда носик поворотной взаимодействующей детали поднимается колонкой колонного колеса, как это, в частности, показано на фиг.3, штифт 6 заставляет взаимодействующий рычаг 3 поворачиваться, в результате чего происходит перемещение качающегося триба 2 в сторону от зубьев колеса хронографа. Таким образом, именно колонное колесо 40 управляет зацеплением и расцеплением колеса 1 хронографа.
Представленный механизм хронографа включает в себя также минутное измерительное колесо 15 и промежуточное колесо 12. Измерительное колесо 15 приводится в действие колесом 1 хронографа при помощи промежуточного колеса 12. Также можно заметить, что на оси колеса хронографа и на оси минутного измерительного колеса установлены устройства сброса в виде сердечек (соответственно обозначенные позициями 7 и 17). Для взаимодействия с двумя сердечками используется молоточек с двумя плечами. Подобный молоточек образован сбрасывающей поворотной деталью 10 и подвижным бойком в виде управляющего рычага 9. У подвижного бойка, который шарнирно соединен одним концом с поворотной деталью 10, имеются две пологие части 8а, 8b, каждая из которых выполнена с возможностью взаимодействия с одним из сердечек 7, 17. Известным образом сбрасывающая поворотная деталь 10 может поворачиваться либо в одном направлении для опускания молоточка относительно сердечек, либо в другом направлении для поднятия молоточка. В исходном положении пружина 19 также может прижимать молоточек к сердечкам 7, 17. Наконец, наклоном молоточка управляет колонное колесо 40.
Механизм хронографа согласно настоящему примеру дополнительно включает в себя тормозное устройство, образованное тормозным рычагом 30, на одном из концов которого установлен башмак 32, предназначенный для остановки колеса 1 хронографа за счет воздействия на его периферийную часть. Традиционным образом тормозной рычаг 30 может попеременно поворачиваться между поднятым положением, при котором башмак 32 удерживается на удалении от колеса хронографа, и опущенным положением, при котором башмак блокирует колесо хронографа. В исходном положении пружина (не показана) также может прижимать башмак 32 к колесу хронографа. Кроме этого, вращением тормозного рычага 30 также управляет колонное колесо 40.
Механизм хронографа согласно изобретению дополнительно включает в себя механизм управления колонным колесом. Подобный механизм является толкателем. Традиционным образом толкатель может постепенно увеличивать угловое положение колонного колеса 40 после многократного приведения в действие пользователем нажимной кнопки толкателя. Кроме этого, колонное колесо 40 удерживается приводной пружиной колонного колеса (обозначена позицией 50 на фиг.3 и 6), которая прижимает зубья храпового колеса (обозначены позицией 42 на фиг.9 и 10) для удержания колонного колеса в устойчивом положении.
Механизм толкателя, который в приведенном примере соединяет кнопку 67 заводной головки 65 с колонным колесом 40, включает в себя собачку 52, пружину 54 собачки, поворотную управляющую деталь 56, промежуточный рычаг 58 управления и управляющую пружину 60. В настоящем примере заводная головка 65 находится в положении «3 часа» на периферии механизма и используется для подзаводки и установки штока стрелок (не показан), который проходит в направлении центра механизма. Промежуточный рычаг 58 повернут на раме в положение «4 часа», а его слегка изогнутая форма позволяет ему проходить, по существу, вдоль периферии механизма в интервале между «4 часами и 2 часами». На промежуточном рычаге имеется язычок 62 в положении «3 часа», который повернут в направлении заводной головки. Язычок загнут под углом примерно в 90° в направлении циферблата механизма. Язычок, таким образом, образует флажок, который примерно повернут в сторону заводной головки. Как станет понятно из более подробного рассмотрения ниже, нажимная кнопка включает в себя прижимную поверхность 69, которая может прижимать флажок для приведения в действие промежуточного рычага управляющего механизма после приведения в действие нажимной кнопки.
Поворотная управляющая деталь 56 повернута на раме в положение «1 час», а ее слегка изогнутая форма позволяет ей проходить, по существу, вдоль периферии механизма вблизи заводной головки. Управляющая пружина 60 выполнена с возможностью взаимодействия с поворотной управляющей деталью 56 для возврата свободного конца поворотной детали в направлении периферии механизма. Также можно заметить, что на свободном конце рычага 56 установлен ярусный штырь 57, выполненный с возможностью взаимодействия с дальним концом промежуточного рычага 58. Таким образом, понятно, что штырь 57 позволяет пружине 60 постоянно выталкивать назад дальний конец рычага 58 в направлении внешней части механизма. Также понятно, что когда, в свою очередь, пользователь поворачивает рычаг 58, надавливая на нажимную кнопку, это приводит к повороту поворотной управляющей детали 56.
Известным образом на свободном конце управляющего рычага 56 установлена собачка (обозначена позицией 52) поворотной управляющей детали. Собачка 52 свободно поворачивается на конце поворотной детали и прижимается к храповым зубьям 42 колонного колеса пружиной 54 собачки. Собачка 52, таким образом, выполнена с возможностью взаимодействия с зубьями 42 храпового колеса, и когда, в результате надавливания на нажимную кнопку, конец поворотной управляющей детали 56 поворачивается в направлении центра механизма, собачка 52 следует вдоль механизма, перемещая колонное колесо вперед на один храповой зуб. Затем, после того как нажатие на нажимную кнопку прекращается, управляющая пружина 60 заставляет поворотную деталь 56 и рычаг 58 возвращаться в их исходное положение. Собачка 52 также возвращается назад, скользя по наклонным частям храпового зуба. Собачка, таким образом, готова после очередного нажатия на нажимную кнопку к приведению в действие следующего зуба.
Известным образом в данном примере на нажимную кнопку необходимо нажать три раза для того, чтобы одна колонка заняла место предыдущей колонки, что соответствует трем функциям хронографа: пуску, остановке и сбросу. На фиг.3 показан механизм хронографа после остановки и обнуления. Все элементы механизма хронографа остановлены, за исключением качающегося триба 2, который непрерывно приводится в действие зубчатой передачей часового механизма (направление вращения качающегося триба показано стрелкой).
На фиг.4 показано положение после пуска механизма хронографа. Кнопка 67 заводной головки нажата, а промежуточный рычаг 58 и поворотная управляющая деталь 56 повернуты в направлении центра механизма, приводя в действие собачку 52. Подобное перемещение собачки перемещает колонное колесо 40 вперед на 30° по часовой стрелке. Поворот на 30° колонного колеса приводит к поднятию носика сбрасывающей поворотной детали 10, поворот которой приводит к поднятию молоточка и расцеплению сердечек 7, 17. Кроме этого, поворот колонного колеса также приводит к опусканию носика поворотной взаимодействующей детали 4 в пространство между двумя колонками (обозначенными позициями 44 на фиг.9 и 10). Как видно из вышесказанного, за счет подобного поворота поворотной взаимодействующей детали в результате действия пружины 5 продвижение колонного колеса также заставляет зубья качающегося триба зацепляться с зубьями колеса 1 хронографа. Наконец, поворот на 30° не влияет на тормозное устройство, поэтому носик остается поднятым.
На фиг.5 показан механизм хронографа во время использования. Кнопка 67 заводной головки 65 вернулась в ее исходное положение, также как промежуточный рычаг 58 и поворотная управляющая деталь 56. Собачка 52 также вернулась назад и вновь готова к приведению в действие следующего зуба после повторного нажатия нажимной кнопки. Колесо 1 хронографа, промежуточное колесо 12 и минутное измерительное колесо 15 приводятся во вращение качающимся трибом 2 в направлении, обозначенном на данной фигуре стрелками.
На фиг.6 показано положение после остановки механизма хронографа. После очередного приведения в действие заводной головки нажимная кнопка 67 нажимается, а промежуточный рычаг 58 и поворотная управляющая деталь 56 вновь поворачиваются в направлении центра механизма, приводя в действие собачку 52 и вновь поворачивая колонное колесо на 30°. Подобное новое продвижение колонного колеса приводит к поднятию носика поворотной взаимодействующей детали 4, заставляя качающийся триб 2 расцепляться с колесом 1 хронографа. Кроме этого, поворот колонного колеса также приводит к падению носика тормозного рычага 30 в пространство между двумя колоннами 44 за счет поворота рычага. Как видно из вышесказанного, в результате поворота рычага 30 башмак 32 опускается относительно колеса 1 хронографа таким образом, что башмак блокирует колесо хронографа.
На фиг.7 показан механизм хронографа после остановки. Кнопка заводной головки 65 вернулась в свое исходное положение, также как промежуточный рычаг 58 и поворотная управляющая деталь 56. Собачка 52 также вернулась назад и вновь готова к приведению в действие следующего зуба после повторного надавливания нажимной кнопки. Башмак 32 тормозного рычага 30 удерживает колесо 1 хронографа и минутное измерительное колесо 15 в положении, в котором механизм хронографа был остановлен, позволяя увидеть время, прошедшее между пуском и остановкой механизма хронографа.
На фиг.8 показано положение после обнуления механизма хронографа. После очередного приведения в действие заводной головки нажимная кнопка 67 нажимается, а промежуточный рычаг 58 и поворотная управляющая деталь 56 вновь поворачиваются в направлении центра механизма, приводя в действие собачку 52 и вновь перемещая колонное колесо на 30°. Подобное новое продвижение колонного колеса приводит к поднятию носика тормозного рычага 30, заставляя башмак 32 отходить от колеса 1 хронографа. Кроме этого, поворот колонного колеса также приводит к падению носика сбрасывающей поворотной детали 10 в пространство между двумя колоннами 44, тем самым поворачивая поворотную деталь. В результате поворота поворотной детали две пологие части молоточка, 8а и 8b соответственно, опускаются относительно двух сердечек 7, 17, тем самым позволяя колесу 1 хронографа и минутному измерительному колесу 15 возвращаться в их соответствующие исходные положения.
Вновь возвращаясь к фиг.3-8, следует отметить, что если сравнить носики поворотной взаимодействующей детали 4 и сбрасывающей поворотной детали 10 с носиками, как показано на фиг.2, то сразу станет понятно, что носики механизма хронографа согласно изобретению могут быть значительно более сильно скошенными, чем известные носики. Одно из преимуществ данного признака заключается в том, что скошенный носик (кончик которого образует угол менее 40°, а предпочтительно угол менее 30°) позволяет поворотным деталям механизма хронографа из данного примера равномерно опускаться в относительно узкое пространство, образуемое зазором между двумя колоннами колонного колеса, изображенными, например, на фиг.10. Следовательно, также понятно, что, в свою очередь, при использовании скошенных носиков, подобно тем, что имеются на поворотных деталях механизма хронографа из данного примера, необходимо использовать более широкие колонны для того, чтобы избежать некорректной работы носиков.