Комбинированный резонатор с улучшенной изохронностью
Заявленная группа изобретений относится к часовым сборочным узлам, а также часовым механизмам и часам, содержащим такие узлы. Часовой сборочный узел (10) содержит комбинированный резонатор с по меньшей мере двумя степенями свободы, включающий в себя первый осциллятор (О1) с уменьшенной амплитудой колебаний в первом направлении (Y), относительно которого совершает колебания второй осциллятор (О2) с уменьшенной амплитудой во втором направлении (Х), перпендикулярном к вышеуказанному первому направлению (Y), при этом второй осциллятор (О2) содержит второй вес (М2), несущий на себе блок скольжения, при этом часовой сборочный узел (10) содержит колесо (3) в сборе, выполненное с возможностью приложения крутящего момента к вышеуказанному резонатору и содержащее прорезь (1), в которой блок скольжения скользит с минимальным свободным ходом, при этом блок скольжения располагается по меньшей мере таким образом, чтобы следовать криволинейной траектории прорези (1), там где она представлена, или подвергаться воздействию трения в прорези (1), или отталкивать боковые внутренние поверхности (11, 12) в прорези (1) за счёт магнитно или электрически заряженных поверхностей, содержащихся в блоке скольжения. Технический результат – улучшение изохронности комбинированного резонатора. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к часовому сборочному узлу, содержащему комбинированный резонатор с по меньшей мере двумя степенями свободы, включающий в себя первый линейный или вращающийся осциллятор с уменьшенной амплитудой, который совершает колебания по существу в первом направлении и относительно которого совершает колебания второй линейный или вращающийся осциллятор с уменьшенной амплитудой, совершающий колебания по существу во втором направлении, по существу перпендикулярном к вышеуказанному первому направлению, причем вышеуказанный второй осциллятор включает в себя второй вес, который несёт на себе блок скольжения, при этом вышеуказанный часовой сборочный узел содержит колесо в сборе, скомпонованное для приложения крутящего момента к вышеуказанному резонатору, причём вышеуказанное колесо в сборе содержит прорезь, в которой блок скольжения скользит с минимальным свободным ходом.
Изобретение также относится к часовому механизму, содержащему один из таких часовых сборочных узлов.
Изобретение также относится к часам, оборудованным таким часовым механизмом.
Изобретение также относится к области часовых механизмов, и если более точно – механических резонаторов.
Уровень техники
Существует известный комбинированный резонатор, содержащий два резонатора с упруго закреплёнными опорами, расположенными последовательно одна по отношению к другой, при этом вес одного резонатора несет на себе штифт, который взаимодействует с прорезью колеса в сборе, на который воздействует крутящий момент.
Однако в этом соединении штифт-прорезь остаётся фактор трения, который является непостоянным или неконтролируемым.
Раскрытие изобретения
Изобретение предлагает улучшение изохронности такого комбинированного резонатора, в частности, за счёт контроля трения между, с одной стороны, блоком скольжения или штифтом, а с другой стороны, прорезью.
Для этой цели изобретение относится к часовому сборочному узлу, содержащему комбинированный резонатор с по меньшей мере двумя степенями свободы, включающий в себя первый линейный или вращающийся осциллятор с уменьшенной амплитудой, который совершает колебания по существу в первом направлении и относительно которого совершает колебания второй линейный или вращающийся осциллятор с уменьшенной амплитудой, совершающий колебания по существу во втором направлении, по существу перпендикулярном к вышеуказанному первому направлению, причем вышеуказанный второй осциллятор включает в себя второй вес, который несёт на себе блок скольжения, при этом вышеуказанный часовой сборочный узел содержит колесо в сборе, выполненное с возможностью приложения крутящего момента к вышеуказанному резонатору, причём колесо в сборе содержит прорезь, в которой блок скольжения скользит с минимальным свободным ходом, в соответствии с п. 1 формулы изобретения.
Изобретение также относится к часовому механизму, содержащему один из таких часовых сборочных узлов.
Изобретение также относится к часам, оснащённым таким часовым механизмом.
Краткое описание чертежей
Другие признаки и преимущества изобретения будут ясны после прочтения последующего подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 показан схематический вид сверху комбинированного резонатора, содержащего два резонатора с упруго закреплёнными опорами, расположенных последовательно один по отношению к другому, при этом вес одного резонатора включает в себя штифт, который взаимодействует с прорезью колеса в сборе, на который воздействует крутящий момент, например такого, как анкерное колесо;
на фиг. 2 – схематический вид сверху специфического расположения этого штифта и прорези колеса в сборе в первом варианте осуществления изобретения, причем прорезь содержит по меньшей мере одно искривление;
на фиг. 3 – схематический вид сверху другой разновидности этого первого варианта осуществления изобретения, в котором прорезь содержит радиальный участок, присоединённый по касательной к участку, содержащему по меньшей мере одно искривление;
на фиг. 4 – схематический вид сверху специфической компоновки такого комбинированного резонатора, в котором блок скольжения скользит в прорези колеса в сборе во втором варианте осуществления изобретения, показанном в неограничивающем варианте, в котором прорезь является прямолинейной и радиальной, при этом блок скольжения содержит штифт, который поворачивается на фрикционной накладке в прорези, при этом на фигуре также показано в неограничивающем варианте, что накладка несёт на себе шариковый подшипник, в котором поворачивается штифт;
на фиг. 5 – схематический вид сверху специфической компоновки такого комбинированного резонатора, в котором блок скольжения скользит в прорези колеса в сборе в третьем варианте осуществления изобретения, показанном в неограничивающем варианте, в котором прорезь является прямолинейной и радиальной, при этом отталкивающий блок скольжения скользит в прорези против поля в специфическом варианте, в котором отталкивающий блок скольжения выполнен в форме кольца, которое может перемещаться в прорези за счёт скольжения на удалении от боковых поверхностей прорези под воздействием поля сил магнитного и/или электростатического отталкивания, причём это кольцо может формировать штифт, или вмещать цилиндрический штифт, или аналогичный элемент;
на фиг. 6 – схематический вид сверху четвёртого варианта осуществления изобретения, объединяющего первый и второй варианты осуществления изобретения, при этом в данном варианте блок скольжения с фрикционной накладкой скользит в прорези, содержащей по меньшей мере одно искривление;
на фиг. 7 – схематический вид сверху четвёртого варианта осуществления изобретения, объединяющего первый и третий варианты осуществления изобретения, при этом в данном варианте отталкивающий блок скольжения скользит в прорези, содержащей по меньшей мере одно искривление;
на фиг. 8 – блок-схема, показывающая часы, включающие в себя часовой механизм, оснащённый таким комбинированным резонатором.
Осуществление изобретения
Как показано на фиг. 1, существует известный комбинированный резонатор с по меньшей мере двумя степенями свободы, полученный при последовательном размещении двух резонаторов с упругими опорами, каждый из которых имеет вес М1, М2, при этом вес М1 первого резонатора О1 подвешивается на первых гибких полосках L1 на фиксированной структуре Р, такой как пластина, и выступает от нее. Этот первый осциллятор О1 совершает колебания по существу в первом линейном направлении Y. Первый подвижный вес М1 первого резонатора О1 действует как промежуточная опора для вторых гибких полосок L2 второго резонатора О2, который по существу совершает колебания во втором линейном направлении Х, по существу перпендикулярном к первому линейному направлению Y. Второй подвижный вес М2 второго резонатора О2 включает в себя блок скольжения (образованный простым штифтом 2 в частном случае, показанном на фиг. 1), который взаимодействует с прорезью 1, выполненной в колесе 3 в сборе, на которое действует крутящий момент, как правило, это анкерное колесо.
Изобретение применимо к вращающимся осцилляторам с низкой амплитудой, особенно угловой амплитудой, составляющей менее 12º, или к линейным осцилляторам, которые более подробно описаны в варианте с линейными осцилляторами.
Возвращающие усилия не являются точно пропорциональными перемещениям, поскольку гибкие направляющие L1, L2, используемые в таких комбинированных резонаторах, являются очень короткими, что приводит к нелинейности усилия пружины, как функции перемещения, и приводит к ухудшению изохронности.
Кроме того, если два резонатора О1 и О2 не синхронизированы надлежащим образом, то это вызывает эллиптическое перемещение блока скольжения, приводимого в действие с помощью прорези 1, которая вращается вместе с колесом 3 в сборе.
Существует риск эллиптического перемещения, принимающего нулевой эксцентриситет, при этом оно трансформируется в простое линейное возвратно-поступательное перемещение, которое будет в значительной степени разрушать систему.
Таким образом, природа направляющей между блоком скольжения и прорезью 1 оказывает непосредственное воздействие на изохронность такого комбинированного резонатора, используемого для применения в часах.
Поэтому изобретение предлагает контролировать это за счёт относительной, прямой или непрямой направляющей между блоком скольжения (или штифтом 2) и прорезью 1, за счёт воздействия на форму прорези 1 и/или на природу направляющей.
Для этой цели изобретение имеет отношение к часовому сборочному узлу 10, содержащему один такой комбинированный резонатор, который имеет по меньшей мере две степени свободы и включает в себя первый линейный или вращающийся осциллятор О1 с уменьшенной амплитудой, который совершает колебания по существу в первом направлении Y, и относительно которого совершает колебания второй линейный или вращающийся осциллятор О2 с уменьшенной амплитудой, совершающий колебания по существу во втором направлении Х, по существу перпендикулярном к первому направлению Y. Второй осциллятор О2 содержит второй вес М2, несущий на себе блок скольжения. Часовой сборочный узел 10 содержит колесо 3 в сборе, предназначенное для приложения крутящего момента к резонатору, причём колесо 3 в сборе содержит прорезь 1, в которой блок скольжения скользит с минимальным свободным ходом.
В соответствии с изобретением, этот блок скольжения располагается, по меньшей мере, таким образом, чтобы или следовать криволинейной траектории прорези 1, где она представлена, или подвергаться воздействию трения в прорези 1, или отталкивать боковые внутренние поверхности 11, 12 в прорези 1 за счёт магнитно или электрически заряженных поверхностей блока скольжения.
Блок скольжения представляет наиболее общий случай и может быть механическим сборочным подузлом с несколькими компонентами, в котором некоторые компоненты могут иметь степени свободы, в частности, могут поворачиваться по отношению друг к другу. Случай, в котором блок скольжения уменьшается до штифта, является отдельным частным случаем.
В первом варианте осуществления изобретения, как можно увидеть на фиг. 2 и 3, чтобы сделать систему изохронной, прорезь 1, которая действует как направляющая для блока скольжения, уменьшенного в данном примере до размера штифта 2, который расположен на втором весе М2 второго осциллятора О2, располагается особым образом.
В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, этой прорези 1 придаётся форма, создающая радиальную силу, которая корректирует изменение коэффициента жёсткости гибких направляющих полосок. Эта сила может быть направлена в сторону центра или наружу, в зависимости от формы прорези.
Для достижения этой цели прорезь 1 содержит по меньшей мере один искривлённый участок.
В отдельном случае прорезь 1 является по существу радиальной по отношению к поворотной оси D колеса 3 в сборе.
В отдельном случае прорезь 1 содержит по меньшей мере одну вогнутую область по отношению к радиальной линии, проведенной от поворотной оси D колеса 3 в сборе.
В первом варианте осуществления изобретения прорезь является полностью криволинейной, как показано на фиг. 2.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения вогнутость этой прорези 1 уменьшается постепенно в направлении от оси вращения колеса 3 в сборе, на котором находится прорезь.
Во втором варианте осуществления изобретения, как показано на фиг. 3, прорезь 1 содержит первый внутренний радиальный участок по отношению к оси D вращения колеса 3 в сборе, на котором находится прорезь 1, которая является касательной по отношению ко второму криволинейному участку, вогнутость которого является постоянной или уменьшается в направлении от оси D вращения, для того чтобы компенсировать дефекты изохронности.
В другом, непроиллюстрированном варианте прорезь 1 является прямолинейной, но не радиальной.
В частности, как иллюстрируется на фигурах в различных вариантах осуществления изобретения, внутренние боковые поверхности 11 и 12 являются параллельными друг другу.
Во втором варианте осуществления изобретения, как показано на фиг. 4, чтобы сделать систему изохронной, прорезь 1 оснащается блоком скольжения, содержащим фрикционную накладку 4, которая совершает скользящее перемещение с трением в прорези 1. В неограничивающем примере, показанном на фиг. 4, эта фрикционная накладка является призматической с профилем, ответным профилю прорези 1, при этом она совершает скользящее перемещение в прорези.
Функцией терния между фрикционной накладкой 4 и прорезью 1 является ослабление эллиптического перемещения блока скольжения в направлении кругового перемещения.
Когда фрикционная накладка 4 несёт на себе штифт 2, расположенный на втором весе М2, между штифтом 2 и прорезью 1 могут создаваться два типа трения:
- первый тип трения создаётся между штифтом 2 и фрикционной накладкой 4. Этот первый тип трения, предпочтительно, минимизируется и главным образом делается постоянным за счёт шарикового подшипника 6. Штифт 2 в этом случае несёт на себе внутренний сепаратор 61 шарикового подшипника 6, а внешний сепаратор 62 шарикового подшипника 6 устанавливается на фрикционной накладке 4;
- второй тип трения создаётся между фрикционной накладкой 4 и прорезью 1.
Фрикционная накладка 4 может позволять фазовый сдвиг в 90º между двумя осцилляторами О1 и О2, таким образом предотвращая формирование траектории, свёртывающейся в прямую линию.
В третьем варианте осуществления изобретения, как показано на фиг. 5, возможно улучшить эффективность этой конструкции за счёт устранения трения между блоком скольжения и прорезью 1, используя поверхности, которые отталкиваются друг от друга, в частности, которые содержат магниты и/или электреты. Такая компоновка предлагается на фиг. 5, в частности, неограничивающий случай магнитного отталкивания.
Внутренние боковые поверхности 11 и 12 прорези 1 являются магнитно или электрически заряженными и располагаются таким образом, чтобы отталкивать магнитно или электрически заряженные поверхности блока скольжения. Блок скольжения в этом случае является отталкивающим блоком скольжения, в отдельном и неограничивающем примере, выполненном в форме радиально намагниченного кольца 21, или в специфическом варианте, проиллюстрированном на фиг. 5, включает в себя участок 20 оси, которая несёт на себе такое магнитное кольцо 21. Если более точно, это кольцо 21 выполнено таким образом, чтобы устанавливаться на участке 20 оси штифта 2, расположенного на втором весе М2, или чтобы образовывать такой штифт 2.
В альтернативном решении с использованием магнитных сил, проиллюстрированном на фиг. 5, прорезь 1 также заряжается магнитно, чтобы всегда отталкиваться отталкивающим блоком скольжения.
Таким же образом, как и блок скольжения, прорезь 1 может быть или магнитно заряженной по всей своей структуре, или может содержать достаточное количество отдельных магнитов, намагниченность которых ориентирована в направлении, которое перпендикулярно локальной касательной к внутренней поверхности прорези 1.
Таким образом, прорезь 1 и отталкивающий блок скольжения вместе образуют освобождённый от трения кривошипно-шатунный механизм, главное преимущество которого состоит в том, что он увеличивает эффективность и уменьшает износ. Также улучшается самозапуск колебаний комбинированного резонатора.
В электростатическом варианте магниты могут заменяться электретами.
В магнитном или электростатическом варианте магнитно и, соответственно, электрически заряженная область прорези 1 и/или отталкивающего блока скольжения, в частности, в виде кольца 21, может получаться в результате обработки поверхностного слоя, соответственно, ферромагнитного или электростатически проводящего материала, формируя прорезь 1 и/или отталкивающий блок скольжения.
Отталкивающий блок скольжения, предпочтительно, устанавливается таким образом, чтобы он мог перемещаться за счёт скольжения с минимальным зазором в прорези 1 колеса 3 в сборе на удалении от внутренних боковых поверхностей 11 и 12 прорези 1 под воздействием магнитных и/или электростатических полей, вызывающих отталкивание. Таким образом, периферия 22 отталкивающего блока скольжения всегда удалена от этих боковых поверхностей 11 и 12, которые в предпочтительном варианте применения являются параллельными.
В четвёртом варианте осуществления изобретения, как показано на фиг. 6, первый и второй варианты осуществления изобретения объединяются, при этом прорезь 1 содержит по меньшей мере одно искривление, в котором скользит фрикционная накладка 4.
В первой разновидности четвёртого варианта осуществления изобретения фрикционная накладка 4 имеет поверхности, контактирующие с внутренними боковыми поверхностями 11 и 12 прорези 1, которые являются очень уменьшенными, в частности, когда каждая из поверхностей выполнена в форме одной или более полуцилиндрических выпуклостей 41, 42 или подобных им. По меньшей мере, первая выпуклость 41 взаимодействует с первой внутренней поверхностью 11 прорези 1, и по меньшей мере, вторая выпуклость 42 взаимодействует со второй внутренней поверхностью 12 прорези 1. Предпочтительно по меньшей мере две первые выпуклости 41 взаимодействуют с первой внутренней поверхностью 11 прорези 1, и по меньшей мере одна вторая выпуклость 42 взаимодействует со второй внутренней поверхностью 12 прорези 1, или наоборот. Проиллюстрированный вариант содержит две первые выпуклости 41, удалённые друг от друга, взаимодействующие с первой внутренней поверхностью 11, а две вторые выпуклости 42, удалённые друг от друга, взаимодействуют со второй внутренней поверхностью 12.
В другой разновидности этого четвёртого варианта осуществления изобретения фрикционная накладка 4 содержит по меньшей мере один упругий и/или шарнирный участок, позволяющий накладке следовать по локальной кривой прорези 1, когда она скользит по ней, в то же время поддерживая по существу постоянное трение.
В пятом варианте осуществления изобретения, как показано на фиг 7, первый и третий варианты осуществления изобретения объединяются, при этом прорезь 1 содержит по меньшей мере одно искривление, в котором отталкивающий блок скольжения совершает скользящее перемещение.
Изобретение дополнительно относится к одному такому комбинированному резонатору 10, оснащённому одним таким колесом 3 в сборе с прорезью 1, которая является прямолинейной или содержит по меньшей мере один искривлённый участок, и/или содержит внутренние магнитно или электрически заряженные поверхности, при этом прорезь 1 вмещает с возможностью скользящего перемещения блок скольжения, расположенный таким образом, чтобы следовать кривизне прорези, где она присутствует, и/или блок скольжения является или трущимся с определённой степенью трения в прорези 1, или является магнитно или электрически заряженным отталкивающим блоком скольжения.
Изобретение также относится к часовому механизму 100, включающему в себя один из таких часовых сборочных узлов 10.
Изобретение также относится к часам 200, включающим в себя один такой часовой механизм 100.
1. Часовой сборочный узел (10), содержащий комбинированный резонатор с по меньшей мере двумя степенями свободы, включающий в себя первый линейный или вращающийся осциллятор (О1) с уменьшенной амплитудой, который выполнен с возможностью совершения колебаний по существу в первом направлении (Y) и относительно которого имеет возможность совершения колебаний второй линейный или вращающийся осциллятор (О2) с уменьшенной амплитудой, выполненный с возможностью совершения колебаний по существу во втором направлении (Х), по существу перпендикулярном к вышеуказанному первому направлению (Y), причем второй осциллятор (О2) содержит второй вес (М2), несущий на себе блок скольжения, при этом часовой сборочный узел (10) содержит колесо (3) в сборе, выполненное с возможностью приложения крутящего момента к вышеуказанному резонатору, причём колесо (3) в сборе содержит прорезь (1), в которой блок скольжения имеет возможность скольжения с минимальным свободным ходом, характеризующийся тем, что блок скольжения выполнен по меньшей мере таким образом, чтобы либо следовать криволинейной траектории прорези (1), где она представлена, либо подвергаться воздействию трения в прорези (1), либо отталкивать боковые внутренние поверхности (11, 12) в прорези (1) за счёт магнитно или электрически заряженных поверхностей, содержащихся в блоке скольжения.
2. Часовой сборочный узел (10) по п. 1, характеризующийся тем, что прорезь (1) является по существу радиальной по отношению к поворотной оси (D) колеса (3) в сборе.
3. Часовой сборочный узел (10) по п. 1, характеризующийся тем, что прорезь (1) включает в себя по меньшей мере один криволинейный участок.
4. Часовой сборочный узел (10) по п. 3, характеризующийся тем, что прорезь (1) содержит по меньшей мере одну вогнутую область по отношению к радиальной линии, проведенной от поворотной оси (D) колеса (3) в сборе.
5. Часовой сборочный узел (10) по п. 3, характеризующийся тем, что прорезь (1) содержит первый внутренний радиальный участок по отношению к оси (D) вращения колеса (3) в сборе, которая является касательной по отношению ко второму криволинейному участку, вогнутость которого является постоянной или уменьшается в направлении от оси (D) вращения.
6. Часовой сборочный узел (10) по п. 1, характеризующийся тем, что боковые внутренние поверхности (11, 12) являются параллельными.
7. Часовой сборочный узел (10) по п. 1, характеризующийся тем, что блок скольжения содержит фрикционную накладку (4), выполненную с возможностью скольжения с трением в прорези (1), и штифт (2), расположенный на втором весе (М2) и выполненный с возможностью поворота в указанной фрикционной накладке (4).
8. Часовой сборочный узел (10) по п. 7, характеризующийся тем, что фрикционная накладка (4) имеет поверхности контакта с боковыми внутренними поверхностями (11, 12) прорези (1), ограниченные двумя первыми полуцилиндрическими выпуклостями (41), удалёнными одна от другой и взаимодействующими с первой внутренней поверхностью (11), и двумя вторыми полуцилиндрическими выпуклостями (42), удалёнными одна от другой и взаимодействующими со второй внутренней поверхностью (12).
9. Часовой сборочный узел (10) по п. 7, характеризующийся тем, что фрикционная накладка (4) содержит по меньшей мере один упругий и/или шарнирный участок, позволяющий накладке следовать по криволинейной траектории прорези (1), когда накладка скользит по ней.
10. Часовой сборочный узел (10) по п. 7, характеризующийся тем, что фрикционная накладка (4) несёт на себе внешний сепаратор (62) шарикового подшипника (6), внутренний сепаратор (61) которого действует как ось поворота для штифта (2).
11. Часовой сборочный узел (10) по п. 1, характеризующийся тем, что боковые внутренние поверхности (11, 12) прорези (1) являются магнитно или электрически заряженными и выполнены с возможностью отталкивать магнитно или электрически заряженные поверхности блока скольжения.
12. Часовой сборочный узел (10) по п. 11, характеризующийся тем, что блок скольжения содержит кольцо (21), выполненное с возможностью перемещения в прорези (1) за счёт скольжения на удалении от внутренних боковых поверхностей (11, 12) прорези (1) под воздействием полей сил магнитного и/или электростатического отталкивания, причём вышеуказанное кольцо (21) предназначено для установки на участке (20) оси штифта (2), поддерживаемого вторым весом (М2), или для формирования штифта (2).
13. Часовой сборочный узел (10) по п. 1, характеризующийся тем, что первый осциллятор (О1) и/или второй осциллятор (О2) выполнен с возможностью поворота с уменьшенной угловой амплитудой, составляющей менее чем 12°.
14. Часовой механизм (100), включающий в себя часовой сборочный узел (10) по п. 1.
15. Часы (200), оснащённые часовым механизмом (100) по п. 14.
