Кольцевой качающийся груз и часы, содержащие такой качающийся груз
Изобретение относится к часовой промышленности. Кольцевой качающийся груз (3) для часов с автоподзаводом включает в себя приводное кольцо (5) с кольцевой передаточной частью (11), снабженной коаксиальным зубчатым венцом (15) для завода часов, и тяжелый сектор (7). Тяжелый сектор (7) прикреплен к приводному кольцу (5). Приводное кольцо (5) включает в себя множество упругодеформируемых соединительных элементов (9), которые могут упруго деформироваться и соединяют кольцевую передаточную часть (11) со второй кольцевой частью (13). Предлагаются также часовой механизм с автоподзаводом, содержащий качающийся груз, и часы с автоподзаводом, включающие в себя указанный часовой механизм. Обеспечивается возможность демпфирования движения вращающегося груза в осевом направлении. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к кольцевому качающемуся грузу, содержащему приводное кольцо, включающее в себя кольцевую передаточную часть, снабженную зубчатым венцом, коаксиальным указанному кольцу, и тяжелый сектор, прикрепленный к приводному кольцу. Изобретение также относится к часовому механизму и часам с автоподзаводом, которые соответственно содержат кольцевой качающийся груз согласно изобретению.
Уровень техники
Из уровня техники известны часы с автоподзаводом, снабженные кольцевым качающимся грузом. Такой кольцевой качающийся груз установлен внутри корпуса часов в кольцевом канале вокруг механизма часов. Со стороны канала также установлены поддерживающие ролики, предназначенные для поддержания и направления качающегося груза, так что он может свободно вращаться внутри канала. Приводное кольцо имеет, например, внутренний зубчатый венец, посредством которого вращательное движение качающегося груза механически передается барабану часового механизма. Таким образом, качающийся груз обеспечивает автоподзавод пружины барабана.
Функция поддерживающих роликов заключается в направлении кольца и ограничении трения, насколько это возможно. В этой связи они предпочтительно установлены на шарикоподшипниках. Для обеспечения устойчивости качающегося груза количество поддерживающих роликов должно быть не меньше трех. Известной проблемой качающихся грузов описанного выше типа является относительная недолговечность роликов из-за значительной инерции качающегося груза. В самом деле, в случае радиально направленного удара по центру корпуса часов значительная масса качающегося груза может, например, привести к разлому оси поддерживающих роликов или альтернативно к заклиниванию шарикоподшипников. Кроме того, в случае удара со стороны задней крышки или со стороны циферблата часов осевое перемещение качающегося груза приводит к риску повреждения зубчатого колеса, которое находится в зацеплении с приводным колесом.
Для того чтобы, по меньшей мере, частично устранить вышеназванные проблемы, устанавливают каждый из поддерживающих роликов на демпферном элементе, предпочтительно выполненным в виде подпружиненного рычага, как раскрыто в патентном документе СН 701343 В1. Функцией демпфирующих элементов является демпфирование любого самопроизвольного перемещения качающегося груза в радиальном направлении вследствие удара. Понятно, однако, что раскрытое в вышеупомянутом патентном документе решение не позволяет демпфировать движение качающегося груза в осевом направлении.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является преодоление проблем предшествующего уровня техники. Данная задача решается посредством качающегося груза в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения.
Согласно изобретению кольцевая передаточная часть приводного кольца и тяжелый сектор непосредственно или опосредованно соединены друг с другом. Кроме того, соединение между кольцевой передаточной частью и тяжелым сектором обеспечено множеством упругодеформируемых соединительных элементов. Вследствие этого понятно, что в случае удара тяжелый сектор имеет возможность отклонения от нормальной траектории до определенной точки без вынуждения кольцевой передаточной части следования за ним независимо от того, является ли перемещение груза после удара радиальным или осевым. Кольцевая передаточная часть несет упомянутый коаксиальный зубчатый венец, и вследствие этого понятно, что наличие деформируемых соединительных элементов позволяет тяжелому сектору быть в определенной степени механически несвязанным с коаксиальным зубчатым венцом. В частности, если удар приводит к резкому ускорению тяжелого сектора, деформируемые соединительные элементы могут демпфировать такое ускорение и таким образом предотвращать повреждение зубчатой передачи между приводным кольцом и заводным устройством.
Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения, упругодеформируемые соединительные элементы образованы упругими стержнями. Такая особенность дает тяжелому сектору возможность отклонения от его нормальной траектории в любом направлении относительно кольцевой передаточной части. Согласно одному из преимущественных вариантов продольные оси упругих стержней предпочтительно проходят в той же плоскости, параллельно приводному кольцу. Преимуществом такой особенности является то, что стержни создают одинаковое возвратное усилие как направленному вверх, так и направленному вниз осевому усилию.
Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения, гибкие стержни имеют по меньшей мере одну вилку. В первом частном варианте стержни имеют общую Y-образную форму с одной вилкой. Во втором варианте вилка стержней расположена с обеих сторон относительно середины стержня. Другими словами, согласно второму варианту стержни содержат по две противоположно направленные вилки, придающие им общую сдвоенную Y-образную форму. Согласно любому из двух последних вариантов вилкообразные части стержня предпочтительно расположены в параллельной приводному кольцу плоскости, в которой проходит его продольная ось. Как будет более подробно раскрыто далее, тот факт, что ответвления вилок находятся в плоскости, параллельной приводному кольцу, имеет преимущество увеличения возвратного усилия в случае воздействия силы, направленной по касательной к кольцу.
Изобретение также относится к часовому механизму с автоподзаводом согласно пункту 10 формулы изобретения и к часам с автоподзаводом согласно пункту 11 формулы изобретения.
Другие особенности и преимущества изобретения будут очевидны из последующего описания, приведенного исключительно в качестве примера, не носящего ограничительного характера, со ссылкой на чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 - кольцевой качающийся груз согласно одному из частных вариантов осуществления изобретения и устройство заводного колеса и три поддерживающих ролика, установленных для взаимодействия с качающимся грузом, вид в перспективе со стороны задней крышки часов;
на фиг. 2 - разрез по линии A-A на фиг. 1;
на фиг. 3 - разрез по линии B-B на фиг. 1;
на фиг. 4A, 4B и 4C - три варианта выполнения упругодеформируемых соединительных элементов кольцевого качающегося груза согласно изобретению.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показан кольцевой качающийся груз 3 согласно первому варианту осуществления изобретения, вид в перспективе. Качающийся груз включает в себя приводное кольцо 5 и тяжелый сектор 7. Согласно изобретению приводное кольцо содержит множество упругодеформируемых соединительных элементов 9, проходящих между кольцевой передаточной частью 11 и второй кольцевой частью 13. Как показано на фигуре, тяжелый сектор 7 поддерживается и является неотъемлемой частью второй кольцевой части, при этом кольцевая передаточная часть имеет концентрический внутренний зубчатый венец 15.
Как видно из фиг. 1, согласно приведенному варианту осуществления изобретения упругодеформируемые соединительные элементы 9 выполнены в виде стержней, расположенных параллельно плоскости приводного кольца 5. Каждый из стержней имеет вилку, придающую ему Y-образную форму, верхняя часть которой обращена ко второй кольцевой части 13. Можно заметить, что в данном варианте осуществления изобретения продольные оси стержней ориентированы радиально, и ответвления вилки расходятся от продольной оси в плоскости, параллельной приводному кольцу, и являются неотъемлемой частью второй кольцевой части 13. Стержни 9 являются гибкими, так что могут деформироваться в случае удара. Специалистам в данной области техники будет понятно, что показанные стержни расположены так, чтобы позволять второй кольцевой части 13 отклоняться от своего положения равновесия относительно кольцевой передаточной части 11 во всех трех направлениях (осевом, радиальном и тангенциальном).
Показанный на фиг. 1 качающийся груз 3 является частью часов с автоподзаводом, от которых показаны только одно устройство 17 заводного колеса и три поддерживающих ролика 19. Как можно видеть из фиг. 1 и показанного на фиг. 2 разреза, устройство 17 заводного колеса включает в себя зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с внутренним зубчатым венцом 15 приводного кольца 5. Как известно, функцией устройства заводного колеса является передача вращательного движения качающегося груза заводному механизму (не показан) для завода пружины барабана.
Поддерживающие ролики 19 предпочтительно снабжены шарикоподшипниками (не показаны). Функцией поддерживающих роликов является поддерживание и направление качающегося груза так, чтобы он мог свободно вращаться вокруг окружности, проходящей через три шарикоподшипника. Обращаясь, в частности, к показанному на фиг.3 разрезу, можно видеть, что кольцевая передаточная часть 11 приводного кольца 5 имеет паз 21. Паз 21 выполнен с возможностью взаимодействия с экваториальным выступом 23, расположенным по окружности поддерживающих роликов 19. Можно видеть, что выступ 23 входит в паз 21. Понятно, что такое расположение обеспечивает осевое позиционирование кольцевого качающегося груза.
Как уже указано выше, согласно изобретению качающийся груз 3 в данном примере установлен с возможностью демпфирования ударов. Прежде всего, хорошо известно, если небольшой объект, такой как часы, получает удар, он подвергается внезапному ускорению в направлении удара. В указанном случае, когда рассматриваемым объектом являются часы, внезапное ускорение часов передается имеющемуся в часах качающемуся грузу через поддерживающие ролики 19. Ввиду того, что инерция качающегося груза 3 обычно локализована в тяжелом секторе 7, последний прикладывает значительную силу инерции к остающейся части качающегося груза. В случае, когда сила инерции ориентирована в радиальном направлении (параллельно плоскости приводного кольца 5 и в направлении оси вращения качающегося груза), она вызывает перемещение кольцевой части 13 относительно кольцевой передаточной части 11 в плоскости приводного кольца. Понятно, что согласно изобретению такое перемещение возможно в результате деформации соединительных элементов (в данном примере деформации изгиба стержней 9 или их вилок), и такое перемещение способствует демпфированию удара и, в частности, защите шарикоподшипников роликов 19.
В случае, когда сила инерции прикладывается тяжелым сектором 7 в тангенциальном направлении (в направлении по касательной к приводному кольцу 5 и параллельно плоскости кольца), сила инерции стремится внезапно повернуть вторую кольцевую часть 13 приводного кольца 5. Понятно, что согласно изобретению такое внезапное перемещение может быть демпфировано с помощью деформации изгиба стержней 9. Гибкие стержни предотвращают возникновение крутящего момента, прикладываемого внутренним зубчатым венцом 15 к устройству заводного колеса, превышающего допустимое значение. Вследствие этого удается избегать каких-либо поломок механизма автоподзавода.
Из чертежей видно, что поддерживающие ролики 19 установлены для поддерживания качающегося груза 3 не только в радиальном направлении, но также в осевом направлении в результате взаимодействия между экваториальным выступом 23 и пазом 21. Поддерживающие ролики, таким образом, также передают качающемуся грузу ускорение, возникающее вследствие осевого удара, наносимого со стороны задней крышки или со стороны циферблата часов. В таком случае тяжелый сектор прикладывает значительную силу инерции в осевом направлении (перпендикулярно плоскости приводного кольца) к оставшейся части качающегося груза. Эта сила вызывает перемещение второй кольцевой части 13 относительно кольцевой передаточной части 11. Такое перемещение ориентировано перпендикулярно плоскости приводного кольца 5. Понятно, что, как и ранее, указанное перемещение возможно вследствие деформации изгиба стержней 9, и что такое перемещение защищает поддерживающие ролики и устройство заводного колеса посредством демпфирования удара, которому подвергаются часы.
На фиг. 4А, 4B и 4C показаны схематичные виды трех вариантов выполнения упругодеформируемых соединительных элементов. Вариант, показанный на фиг. 4A, соответствует только что описанному примеру. Фиг. 4B и 4C поясняют другие варианты, в которых соединительные элементы также сформированы гибкими стержнями для упругой деформации. На фиг. 4B показано, что каждый из показанных упругих стержней (см. ссылочное обозначение 29) имеет среднюю часть, внутренний и внешний концы. Можно видеть, что упругие стержни раздваиваются на каждой стороне от середины в направлении каждого из концов. Такое свойство придает стержням сдвоенную Y-образную форму. Предпочтительно обе вилки сдвоенной Y-образной формы расположены в плоскости, параллельной приводному кольцу 5. И, наконец, можно видеть, что гибкие стержни 39 в варианте выполнения, показанном на фиг. 4С, имеют продольную ось, которая не ориентирована в радиальном направлении, но они образуют не нулевой угол с радиусом второй кольцевой части 13, проходящим через точку крепления к нему упомянутого стержня.
Также ясно, что различные изменения и/или улучшения, очевидные для специалистов в данной области техники, могут быть применены к варианту осуществления изобретения, являющемуся предметом описания, не выходя за рамки объема изобретения, определяемого формулой изобретения. В частности, предпочтительнее, чем расположение вокруг кольцевой передаточной части, в одном из вариантов выполнения вторая кольцевая часть может быть расположена концентрично внутри кольцевой передаточной части. Кроме того, упругодеформируемые соединительные элементы не обязательно выполнять в виде гибких стержней. Действительно, упомянутые соединительные элементы альтернативно могут быть выполнены в виде рычагов (в количестве трех или более), каждый из которых соединен с пружиной.
Приводное кольцо согласно изобретению может быть выполнено из материала, содержащего кремний, а именно монокристаллический кремний, поликристаллический кремний, легированный монокристаллический кремний, легированный поликристаллический кремний, легированный или беспримесный карбид кремния, легированный или беспримесный нитрид кремния, легированный или беспримесный оксид кремния, такой как кварц или двуокись кремния. Анизотропное травление таких материалов может быть выполнено мокрым или сухим способом и чаще всего способом глубокого реактивного ионного травления (DRIE).
Альтернативно приводное кольцо согласно изобретению может быть выполнено из благородного или неблагородного металла, чаще всего с использованием технологии гальванопластики, известной под аббревиатурой L.I.G.A. от немецкого названия «
, Galvanoformung & Abformungand», при которой форму заполняют металлом до одного или нескольких уровней, например, с использованием технологии гальванопластики. Конечно, может быть обеспечен любой другой тип процесса электроформовки, пригодный для формирования цельного приводного кольца с одним или более уровнями, независимо от того, относится он к L.I.G.A. или нет.
1. Кольцевой качающийся груз (3) для часов с автоподзаводом, включающий в себя приводное кольцо (5) с кольцевой передаточной частью (11), снабженной коаксиальным зубчатым венцом (15) для завода часов, и тяжелый сектор (7), прикрепленный к приводному кольцу; причем приводное кольцо (5) дополнительно включает в себя множество упругодеформируемых соединительных элементов (9), при этом тяжелый сектор (7) соединен с кольцевой передаточной частью (11) через соединительные элементы.
2. Кольцевой качающийся груз по п. 1, в котором деформируемые соединительные элементы (9) образованы гибкими стержнями (9; 29; 39), выполненными с возможностью упруго деформироваться.
3. Кольцевой качающийся груз по п. 2, в котором каждый из гибких стержней (9; 29; 39) имеет продольную ось, причем продольные оси проходят в одной плоскости с приводным кольцом (5).
4. Кольцевой качающийся груз по п. 3, в котором гибкие стержни (9) содержат вилку, придающую им, по существу, Y-образную форму, при этом вилка расположена в одной плоскости с приводным кольцом (5).
5. Кольцевой качающийся груз по п. 3, в котором каждый гибкий стержень (9) имеет середину, внутренний конец и внешний конец, причем гибкие стержни раздваиваются на каждой стороне от середины в направлении каждого из концов, при этом гибкие стержни, по существу, имеют сдвоенную Y-образную форму, при этом сдвоенная Y-образная форма включает в себя две противоположно направленные вилки, каждая из которых расположена в одной плоскости с приводным кольцом (5).
6. Кольцевой качающийся груз по п. 3, в котором при отсутствии внешнего воздействия продольная ось гибких стержней (9; 29) ориентирована радиально.
7. Кольцевой качающийся груз по п. 3, в котором продольная ось гибких стержней (39) ориентирована не радиально.
8. Кольцевой качающийся груз по п. 2, в котором приводное кольцо содержит вторую кольцевую часть (13), концентричную кольцевой передаточной части (11), при этом гибкие стержни (9; 29; 39) являются неотъемлемой частью кольцевой передаточной части (11) и второй кольцевой части (13), а тяжелый сектор (7) прикреплен ко второй кольцевой части.
9. Кольцевой качающийся груз по п. 8, в котором при отсутствии внешнего воздействия вторая кольцевая часть (13) проходит концентрично вокруг кольцевой
передаточной части (11) и в той же плоскости, что и кольцевая передаточная часть.
10. Часовой механизм с автоподзаводом, содержащий качающийся груз (3), включающий в себя кольцевую передаточную часть (11), снабженную коаксиальным зубчатым венцом (15) для завода часов, и тяжелый сектор (7), прикрепленный к приводному кольцу; причем приводное кольцо (5) дополнительно включает в себя множество упругодеформируемых соединительных элементов (9), тяжелый сектор (7) соединен с кольцевой передаточной частью (11) через соединительные элементы, и механизм автоподзавода, включающий в себя устройство (17) заводного колеса, выполненное с возможностью зацепления с коаксиальным зубчатым венцом (15), и по меньшей мере три поддерживающих ролика (19), установленных на неподвижной части часов с возможностью поворота, для взаимодействия с кольцевой передаточной частью (11) приводного кольца (5) так, чтобы качающийся груз (3), поддерживаемый и направляемый поддерживающими роликами, свободно вращался.
11. Часы с автоподзаводом, включающие в себя часовой механизм с качающимся грузом (3), содержащим кольцевую передаточную часть (11), снабженную коаксиальным зубчатым венцом (15) для завода часов, и тяжелый сектор (7), прикрепленный к приводному кольцу; причем приводное кольцо (5) дополнительно включает в себя множество упругодеформируемых соединительных элементов (9), тяжелый сектор (7) соединен с кольцевой передаточной частью (11) через соединительные элементы, и механизм автоподзавода, включающий в себя устройство (17) заводного колеса, выполненное с возможностью зацепления с коаксиальным зубчатым венцом (15), и по меньшей мере три поддерживающих ролика (19), установленных на неподвижной части часов с возможностью поворота, для взаимодействия с кольцевой передаточной частью (11) приводного кольца (5) так, чтобы качающийся груз (3), поддерживаемый и направляемый поддерживающими роликами, свободно вращался.
