CN101750953A - 天文钟擒纵机构 - Google Patents

Abstract

该擒纵机构包括紧固到脉冲元件(7a)的摆轮、擒纵轮(1)、具有止动元件(2a)和脱离元件(2b)的爪式摆动臂(2)、脱离指状物(11d)，被限制于和摆轮一起旋转，以在摆轮的每个摆动周期与爪式摆动臂(2)的脱离元件(2b)接合一次。脱离指状物(11d)被紧固到被安装成为在两个极限位置之间自由移动的惯性构件(11)，在一个极限位置，脱离指状物(11d)的轨道通过摆动臂(2)的脱离元件(2b)，在另一个极限位置，该轨道不通过该脱离元件(11b)，惯性构件(11)从一个位置到另一个位置的通道由惯性力产生，该惯性力由在摆轮的摆动的每个交变中的摆轮的速度变化引起。

Description

天文钟擒纵机构

本发明涉及一种用于钟表的天文钟擒纵机构，包括紧固到脉冲元件的摆轮、其齿与脉冲元件的轨道相交的擒纵轮、具有止动元件和脱离元件的爪式摆动臂、用于将止动元件接合到擒纵轮的齿的轨道上的装置、以及被限制于和摆轮一起旋转的脱离指状物或棘爪，用于在摆轮的每个摆动周期与摆动臂的脱离元件接合一次以将止动元件从擒纵轮的齿脱离。

由于天文钟擒纵机构在擒纵轮和摆轮之间不使用锚，能够仅在摆轮旋转的一个方向产生在摆轮的脉冲指状物上的擒纵轮的脉冲，或者每个摆动周期一次、或者两个中的一个交变(交变对应于半个摆动周期)。

这种类型的擒纵机构需要脱离摆动臂，该脱离摆动臂在一个方面包括与擒纵轮的齿的轨道相交的止动元件，在另一个方面包括脱离元件，其中紧固到摆轮的脱离指状物与该脱离元件接合。除了在摆轮从擒纵轮接收脉冲的交变期间，该脱离指状物必须不能与脱离元件接合，在另一个交变期间止动元件必须保持与擒纵轮的接合。

在标准天文钟擒纵机构中，脱离摆动臂包括板簧，板簧的自由端按压摆动臂的支座从而叶片在摆轮的脱离指状物的一个旋转方向驱动摆动臂，而同时板簧在相对的旋转方向弯曲并允许脱离指状物通过而不需要驱动脱离摆动臂。这防止了擒纵轮在两个交变的一个期间不向摆轮发送脉冲而转动，这种情况如同Robin擒纵机构，这导致损失能量并且因而效率降低。

爪的挠性部的尺寸显而易见是对于该擒纵机构的开发非常重要的一点。需要足够的刚性以将支座保持在其自然位置，但是同时，用于释放擒纵轮或者使爪功能有效的能量必须不能太高，风险是由摆轮和螺旋弹簧组成的摆动机构的不可忽视的干扰，该干扰与效率的实质降低相关联并且甚至与系统的停止相关联。此外，释放擒纵轮所需的接通转矩也代表对板簧的硬度施加下限的操作安全特征(冲击保护)。

该机构已经主要用于航海天文钟；其是精密的，要求完美地完成，很难适合于大规模生产。其是易碎的，不能承受磨损时手表遭受的负载。其同样是极好的擒纵机构，能够非常精确地调节，从而最高可能的精密记时计的性能。

EP1538490建议通过将其固定到摆轮而不是脱离摆动臂来解决板簧的问题。该弹簧然后采用螺旋弹簧的形式，该螺旋弹簧的自由端结尾于指状物，该指状物具有设计成导致螺旋弹簧弯曲的倾斜的脱离面和径向驱动面，从而指状物仅沿摆轮的一个旋转方向拖动爪式摆动臂。

虽然有利，但是如果爪式摆动臂不释放擒纵轮，这种方案仍旧需要克服螺旋弹簧的力以使指状物移开，发生与摆轮和螺旋弹簧组件的周期干涉和能量损失。

本发明的目的是改正上面提到的至少部分缺陷。

为此，本发明由用于钟表的根据权利要求1所述的天文钟擒纵机构构成。

这个特征使得可能利用遭受摆轮的摆动运动的构件的惯性，以由它的旋转方向决定致动摆轮的脱离指状物，从而沿着一个旋转方向，脱离指状物的轨道通过摆动臂的脱离元件，在相对的旋转方向，该轨道外面地通过那个脱离元件。

因而，在该天文钟擒纵机构中，脱离指状物不再必须克服弹簧力。因为这，因此，它不用能量移开弹性构件，并且不引起对摆轮的摆动周期的任何干扰，由于在交变期间，脱离指状物被从爪式摆动臂的脱离元件移开，在交变中，擒纵轮没有被摆动臂脱离，因此不对摆轮传输任何脉冲。

该擒纵机构的操作不遭受标准天文钟擒纵机构遇到的一些风险。将惯性构件移动到其另一极限位置的冲击的结果将不是问题。在一种情形中，脱离指状物将遭遇脱离元件而不是被缩回，并且将用可以忽略的力移动惯性构件进入到其正确的位置。在另一种情形下，代替与脱离元件接合，指状物将不遭遇它，其将引起在摆轮上的一个脉冲的损失和齿轮系的一个增加，这不影响表的正确操作，因为它最多是极端偶发事件。

此外，该擒纵机构的操作减少了与标准天文钟擒纵机构的使用有关的一些风险。施加到钟表的冲击能够导致它的摆轮旋转比通过正常(normal)操作角度更远，这在脉冲产生的交变期间导致齿轮系被再次释放。这导致驰振，因为两个脱离和两个脉冲在相同的交变期间发生。本发明的系统不遭受标准问题，因为脱离指状物当时已经从接通元件的轨道撤退，并且不引起锁定元件的运动，因此不激发第二脉冲。

在下面结合附图的描述过程中，本发明的其它特征和优点将变的明显，附图用图解法并且当作例子显示了本发明的天文钟擒纵机构的一个实施例。

图1至7显示了在摆轮的一个摆动周期在不同位置的该天文钟擒纵机构；

图8是从图1的下面的局部视图；

图9是沿图8中的IX-IX线截取的截面图；

图10是图9中示出的部分的分解图；

图11是在摆轮的摆动周期期间惯性元件的角运动的图表，在横座标轴上时间以秒绘制，在纵座标轴上角度以度数绘制；

图12是在一个摆动周期内摆轮的角位移的图表，在横座标轴上时间以秒绘制，在纵座标轴上角度以度数绘制。

图2至7显示了没有摆轮的天文钟擒纵机构，仅显示被限制为与摆轮的枢轴旋转的脉冲和释放装置。为了清楚，摆轮B仅在图1中示出。

天文钟擒纵机构包括通过精加工齿轮系(未显示)被连接到鼓形弹簧(未显示)的擒纵轮1，精加工齿轮系引起擒纵轮1(图1-7)沿逆时针方向旋转。

在图1所示的位置，擒纵轮3的一个齿正靠在脱离摆动臂2的止动元件2a，止动元件2a有利地由棘爪红宝石(pallet ruby)形成。脱离摆动臂2由弹簧3定位，弹簧3促使脱离摆动臂2紧靠支座4，在该位置，止动棘爪2a被接合在擒纵轮的齿的轨道中，从而擒纵轮的一个齿靠在止动棘爪2a，如图1所示。

与摆轮的枢轴相关联的脉冲和脱离装置在图8-10中详细地显示。它包括带有管状元件6a的圆板6，管状元件6a被设计为安装到摆轮的轴上。该管状元件6a具有由两个平的外平行面6b(图8)分割的圆形外部分，包括开口7a(图10)的脉冲环7被接合在平的外平行面6b上，开口7a具有与管状元件6a的外部分的平的外平行面6b互补的部分。脉冲轮7被轴向保持在两个嵌入(chased)的扣环8a、8b之间。

脉冲环7具有从脉冲环7的外侧面突出的脉冲指状物和面7b。脉冲环的指状物可以是附上的元件，例如棘爪。

在该实施例中，半圆形部分的两个销9和10被嵌入各自直径相对地板6中的孔6c、6d。

在该实施例中，椭圆形的惯性元件11设置有三个开口11a、11b、11c，其中的两个开口11a、11b是偏心的并且最好对称和径向相对。这些开口中的一个11b是半圆形，由两个成大于180度角的半径限定，以接收惯性构件11的枢轴销10并能够进行其角运动。另一个开口11a是伸长的以接收销9。第三个开口是中心开口11c，板6的管状部分6a通过间隙穿过中心开口，当缺乏开口11a和销9时，第三个开口用来限制惯性构件11的角位移。脱离指状物11d从惯性构件11的侧向外面突出。在该实施例中，脱离指状物11d具有三角形形状，具有相对于惯性构件11的中心径向定向的驱动面和倾斜面，如图8所示。脱离指状物也可以由附上的棘爪红宝石形成，如同指状物7b。如果其应该在缩回位置时冲击将其移动到突出位置，脱离指状物11d的倾斜面用作向后推动惯性构件6。

如图9中所示，惯性构件11是在管状部分6a的底部处。如图10所示，开口11a、11b、11c被设置、规定大小和成形成使惯性构件11能够实现围绕销10的轴线的有限的角运动，销10的轴线平行于嵌在摆轮的枢轴销上的板6的轴线，并且构成惯性构件11的枢轴构件。伸长的开口11a相对于通过开口11b、11c的各自的轴线的惯性构件11的直径对称地延伸，从而惯性构件11的两个限制位置被对称地位于摆轮的枢轴的任一侧上。

为了最小地影响摆轮的平衡，两个开口11a、11b的轴线相对于惯性构件11的中心占用对称的且直径相对的位置。为了与各自的开口11a、11b合作，销9、10相对于圆板6的中心占用相应的且对称的直径相对的位置。

图1中，由惯性构件11占用的角位置相应于脱离指状物11d突出于圆板6的周围的外面的位置。在顺时针旋转时，三角形指状物的径向面遇到位于脱离摆动臂2的自由端处的脱离元件2b，结果，脱离指状物11d抵抗复位弹簧3的压力抬起脱离摆动臂2，如图2中所示。

一旦释放由鼓形弹簧经由精加工齿轮系张紧的擒纵轮1，擒纵轮就沿逆时针方向被驱动，结果擒纵轮1的一个齿遇到脉冲指状物7b，将力从鼓形弹簧直接传送到摆轮，如图3所示。

图4显示在摆动臂被脱离指状物11d释放后，使脱离摆动臂2回到靠在支座4的位置的弹簧3，结果是当擒纵轮的该齿由脉冲指状物7b释放时，擒纵轮的另一个齿通过脱离摆动臂2的棘爪2a被止动，如图5所示。

图5还显示从顺时针方向到相对方向的摆轮的旋转方向的反转。摆轮的轴被限制为与脉冲指状物7b和脱离指状物11d一起旋转。摆轮通过螺旋弹簧被减速，并且在摆轮沿着相对的方向被驱动旋转之前，其速度通过零。

根据摆轮的旋转方向，惯性构件11具有两个稳定的位置。试验已经显示在摆轮已经完成两个交变中的每一个之前，惯性构件11移动，两个交变构成摆轮的摆动周期，但是，摆轮围绕销10的旋转在摆轮的死点附近(其位置的0角)开始。

在死点处，摆轮具有最大限度的速度，因此从正的加速度到负的加速度(其开始减速)，此时，惯性作用开始使它们自己让人认识清楚。

该行为依靠惯性构件11的惯性(特别是其材料和几何形状)和惯性构件11和惯性构件接触的表面之间的摩擦力，该行为也被离心力的作用影响，离心力作用在惯性构件11的质量中心(该中心相对于摆轮的旋转轴线是偏移的)，并且被增加到由摆轮引起的最初的加速度。

在图5图解的阶段，惯性构件11已经围绕销10的轴线顺时针移动。在该位置，脱离指状物11d被缩回圆板6的内侧外围边缘。

从而，在脱离指状物11d在脱离元件2b之前通过时，脱离指状物11d不与脱离摆动臂2合作，如图6中所示。与所有已知的正向脉冲传送擒纵机构相比，脱离指状物11d没有弹性构件以克服在摆轮的交变期间冲破爪式摆动臂2的元件2b的障碍，其中，后者接收不到脉冲以持续其摆动运动，因为指状物被缩回板6的内部圆形外周。因此，没有能量损失并且对摆轮的摆动周期没有干扰。

在摆轮B沿逆时针方向到达其旋转端处时(图7)，它的减速再次引起惯性构件6向后移动进入到脱离指状物11d突出板6的外部圆形外周的位置。

图11是在一个摆动周期期间摆轮的角位移的图表。其应该与图12的图表相比较，图12的图表显示了在惯性构件的两个限制位置之间的惯性构件11的位移的角度，该两个限制位置由交替地紧靠固定到板6的销9开口11a的两个径向边缘确定。

在其两个限制位置之间的惯性构件11的角移动仅是一些度数，典型地是5度到10度，这两个限制位置被对称地定位在摆轮的枢轴线的任一侧上。该惯性构件11可以由低质量密度的材料生产，惯性效应仍旧足够保证其功能。关于外部几何形状的选择自由意味着惯性元件可以被生产成对称形状，其保证低增加的不平衡。经验显示用相对低密度的材料例如硅，对摆轮的平衡的影响是可以忽略的。

LIGA技术可以被用于生产薄的镍惯性构件11，典型地是0.10至0.15mm厚，从而对摆轮的平衡的影响可以被认为可以忽略。

Claims (5)

1.一种用于钟表的天文钟擒纵机构，包括：

紧固到脉冲元件(7a)的摆轮；

擒纵轮(1)，擒纵轮的齿与脉冲元件(7a)的轨道相交；

爪式摆动臂(2)，具有止动元件(2a)和脱离元件(2b)；

装置(3)，用于在擒纵轮(1)的齿的轨道中接合止动元件(2a)；和

脱离指状物(11d)，被限制于和摆轮一起旋转，以在摆轮的每个摆动周期与爪式摆动臂(2)的脱离元件(2b)接合一次以将止动元件(2a)从擒纵轮(1)的齿释放，其特征在于：

脱离指状物(11d)被紧固到被安装成为在两个极限位置之间自由移动的惯性构件(11)，在一个极限位置，脱离指状物(11d)的轨道通过摆动臂(2)的脱离元件(2b)，在另一个极限位置，该轨道不通过该脱离元件(11b)，惯性构件(11)从一个位置到另一个位置的通道由作用在惯性构件上的惯性力产生，该惯性力由在摆轮的每半个摆动周期中的摆轮的速度变化引起。

2.如权利要求1所述的天文钟擒纵机构，其中，惯性构件(11)是安装在板(6)上的元件，该板围绕轴线经由枢轴构件(10)被紧固到摆轮的枢轴，所述轴线平行于摆轮的枢轴线并相对于所述元件的中心偏心，所述元件设置有开口(11c)，用于摆轮的枢轴通过间隙通过，惯性构件(11)的两个限制位置被对称地定位在摆轮的枢轴线的任一侧上。

3.如权利要求2所述的天文钟擒纵机构，其中，包括板(6)和惯性构件(11)的元件的一对构件中的一个构件承载两个销(10、9)，分别为枢轴销和用于限制角运动的销，占用直径相对且对称的位置，而所述对的另一个构件具有两个开口(11b、11a)，该两个开口的轴线占用对应的直径相对且对称的位置，旨在接收各自的销(10、9)，惯性构件(11)的元件包括中心开口，该中心开口允许通道具有管状元件(6a)的间隙，该管状元件适于被嵌在紧固到板(6)的摆轮的轴上。

4.如权利要求3所述的天文钟擒纵机构，其中，适于被嵌在摆轮轴上的所述管状元件(6a)具有局部圆形的外部分，设置有所述脉冲元件(7a)的环(7)被接合在该局部圆形的外部上，该环(7)的开口部分与管状元件(6a)的外部分互补，该环(7)通过扣环(8)被轴向保持在管状元件上。

5.如前述权利要求的任一个中所述的天文钟擒纵机构，其中，用于在擒纵轮(1)的齿的轨道中接合止动元件(2a)的装置(3)是弹力恢复装置。

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