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具有可移动框架的柔性擒纵机构.pdf

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具有 移动 框架 柔性 机构
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摘要
申请专利号:

CN201380017783.8

申请日:

2013.03.27

公开号:

CN104204966A

公开日:

2014.12.10

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法?#19978;?#24773;: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G04B 15/00申请日:20130327|||公开
IPC分类号: G04B15/00; G04B15/08; G04B15/14; G04B15/12; G04B15/06 主分类号: G04B15/00
申请人: 尼瓦洛克斯-法尔股份有限公司
发明人: M·?#22266;?#20848;策尔; T·黑塞勒; A·卡贝萨斯朱林; D·萨尔其
地址: 瑞士勒洛克勒
优?#28909;ǎ?/td> 2012.03.29 EP 12162030.6
专利代理机构: 北京市中咨律师事务所 11247 代理人: 秘凤华;吴鹏
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法律状态
申请(专利)号:

CN201380017783.8

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2017.02.22|||2015.01.07|||2014.12.10

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明涉及一种用于机芯(900)或钟表(1000)的擒纵机构(100),包括至少一个摆轮(300)和至少一个擒纵轮(400)。通过一体式柔性机构(500)实现所述至少一个摆轮(300)和所述至少一个擒纵轮(400)之间的冲击传递,所述一体式柔性机构(500)包括与所述至少一个擒纵轮(400)或所述至少一个摆轮(300)协作的至少一个触杆(600),其中,所述一体式柔性机构(500)通过至少一个柔性片(700)连接到所述钟表(1000)的固定结构(800),或者连接到所述至少一个擒纵轮(400)。

权利要求书

权利要求书
1.  一种用于钟表机芯(900)或钟表(1000)的擒纵机构(100),所述擒纵机构(100)包括至少一个摆轮(300)和至少一个擒纵轮(400),其特征在于,通过一体式柔性机构(500)来执行所述至少一个摆轮(300)和所述至少一个擒纵轮(400)之间的冲击传递,所述一体式柔性机构(500)包含在所述擒纵机构(100)中,并且包括与所述至少一个擒纵轮(400)或所述至少一个摆轮(300)协作的至少一个触杆(600),所述一体式柔性机构(500)通过包含在其中的至少一个柔性片(700)连接到所述钟表(1000)的固定结构(800),或者连接到所述至少一个擒纵轮(400)。

2.  根据权利要求1所述的机构(100),其特征在于,所述一体式柔性机构(500)为锁止杆,所述锁止杆包括至少一个可移动框架(111)、多个所述柔性片(700)以及叉头(114),所述可移动框架(111)?#24615;?#26377;设置成与包含在所述擒纵轮(400)中的齿(118)协作的锁止?#20849;?119),所述柔性片(700)是柔性的、预加应力的屈曲片(113),所述叉头(114)?#24615;?#26377;用于与所述摆轮(300)的冲击销(117)协作的角部(115)。

3.  根据权利要求2所述的机构(100),其特征在于,所述可移动框架(111)形成能以基本近轴方式移动的擒纵叉杆,并且包括赋予所述框架零刚度的至少一个负载弹簧,所述机构(100)设置成使得当所述销(117)与进入角部(115)进入接触时,所述可移动框架(111)的一个所述锁止?#20849;?119)无缩回地?#22836;?#25152;述擒纵轮(400),并且所述擒纵轮(400)的位于基本垂直于所述齿(119)的位置处的一个齿(118)将切向冲击传递到所述可移动框架(111)上,以及,在冲击结束时,所述擒纵轮(400)的齿(118)被所述可移动框架(111)的相应的齿(119)止动。

4.  根据权利要求2或3所述的机构(100),其特征在于,所述柔性片(113)的载荷计算为产生双稳态系统,并且所述冲击齿(118)相对于所述锁止?#20849;?119)的位置能够将所述可移动框架(111)带至接近不稳定的状态,以便?#24066;?#25152;述框架经由所述擒纵轮(400)和存储在所述柔性片 (113)中的能量提供冲击。

5.  根据权利要求2至4中?#25105;?#39033;所述的机构(100),其特征在于,所述柔性片(113)?#30001;?#20986;弹簧(13),所述弹簧(13)与质量块(80)成一体,所述质量块刚性地固定到所述固定结构(800)或者具有相对于所述结构(800)的小的自由度,所述小的自由度由与包含在所述刚性结构(800)中的销(112)协作的长形部(81)在与所述可移动框架(111)的平移方向正交的方向上限定。

6.  根据权利要求5所述的机构(100),其特征在于,所述机构包括位于所述质量块(80)中的孔(84)内的至少一个凸轮(83),用以执?#24615;?#21367;绕。

7.  根据权利要求2至6中的?#25105;?#39033;所述的机构(100),其特征在于,所述可移动框架(111)包括在所述框架的平移方向上的止动面(11),所述止动面设置成在行程末端与限制止动构件(12)贴靠配合。

8.  根据权利要求3和7所述的机构(100),其特征在于,由所述至少一个负载弹簧(12)提供的力?#20154;?#36848;柔性片(113)的最大屈曲力大10-15%,以确保所述可移动框架(111)通过所述止动面(11)抵?#20811;?#36848;限制止动构件(12)定位。

9.  根据前述权利要求中的?#25105;?#39033;所述的机构(100),其特征在于,所述可移动框架(111)完全地包围所述擒纵轮(400)。

10.  根据权利要求2所述的机构(100),其特征在于,所述锁止?#20849;?119)相对地成对布置。

11.  根据权利要求10所述的机构(100),其特征在于,第一对?#20849;?119A;119C)沿所述第一方向(X)对齐,其中所述叉头销(114)在所述第一方向(X)上?#30001;?#21644;移动,并且,第二对?#20849;?119B;119D)沿垂直于所述第一方向(X)的第二方向(Y)?#30001;臁?BR>
12.  一种钟表机芯(900),包括固定结构(800)和至少一个根据前述权利要求中的?#25105;?#39033;所述的机构(100)。

13.  一种钟表(1000),包括固定结构(800)和至少一个根据权利要 求1至11中的?#25105;?#39033;所述的机构(100)和/或至少一个根据权利要求12所述的钟表机芯(900)。

说明书

说明书具有可移动框架的柔性擒纵机构
?#38469;?#39046;域
本发明涉及用于钟表机芯或钟表的擒纵机构,包括至少一个摆轮和至少一个擒纵轮。
本发明?#32929;?#21450;包括固定结构和至少一个上述类型机构的钟表机芯。
本发明?#32929;?#21450;包括固定结构和至少一个上述类型机构、和/或至少一个上述类型钟表机芯的钟表。
本发明涉及钟表机构领域,且更具体地涉及擒纵机构。
背景?#38469;?
钟表制造性能要求具有最小的空间需求和缩减的部件数量的高精度机芯,以便控制在生产、组装以及调整方面的花?#36873;IGA或DRIE?#38469;?#21487;制造出柔性的、精确的部件,并且可挑战传统构造,这些传统构造的特征表现为部件非常多并?#19994;?#25972;复杂。
Rolex SA名下的WO专利No.2011/120180A1公开了一种具有两个臂——所述两个臂中的每个臂设置有用于与相同的齿?#32440;?#21512;的擒纵叉瓦(pallet-stone)——的擒纵叉式制动杆,该擒纵叉式制动杆具有将制动杆连接到使其能够枢转的框架的两个弹性臂和大致形成双稳态系统的第三弹性件。
Enzler&Von Gunten名下的?#20998;?#19987;利No.2037335A2公开了一体式的瑞士杠杆(Swiss lever),该瑞士杠杆具有两个臂——所述两个臂中的每个臂设置有擒纵叉瓦——且包括由连接到一定结构并且限定假定支点的柔性片所形成的臂。
Nivarox名下的?#20998;?#19987;利No.2450755A1公开了一种用于钟表机构的 擒纵轮,该钟表机构包括多个齿轮,所述多个齿轮同轴且绕枢转轴线同步枢转,并且包括位于第一冲击平面内的至少一个第一冲击齿轮以及位于与第一冲击平面平行或会合的第二停止平面内的至少一个第二?#22836;?#40831;轮。第二?#22836;?#40831;轮包括至少一个可移动组件,该可移动组件一方面包括相对于枢转轴线径向可移动的且通过第一返回装置返回至平衡位置的至少一个?#22836;?#40831;,且另一方面包括通过第二返回装置在第一径向方向上朝停止位置返回的至少一个锁紧齿。?#22836;?#40831;包括驱动装置,该驱动装置在?#22836;?#40831;沿与第一径向方向相对的第二径向方向移动时设置成与包括在锁紧齿中的互补驱动装置协作,以便在第二径向方向上驱动锁紧齿。当?#22836;?#40831;在第一径向方向上移动时,驱动装置设置成在距互补驱动装置一定距离处移动而不驱动锁紧齿。
Girard Perregaux SA名下的?#20998;?#19987;利No.2105806A1公开了一种限定有两根正交轴的可变形框架,该可变性框架包括片簧,该片簧在最大尺寸处屈曲且设置成当双稳态片的形状改变时存储能量。
Rolex SA名下的?#20998;?#19987;利No.2221677A1公开了一种具有抵抗弹簧而枢转的杆的棘爪擒纵机构,该棘爪擒纵机构朝着擒纵轮推动所述杆的止动元件;所述杆?#24615;?#19982;由圆盘?#24615;?#30340;?#22836;?#25320;爪协作的?#22836;?#20803;件,该圆盘的位置在摆轮速度变化的影响下可相对于摆轮圆盘移动。
Shortill名下的瑞士专利No.60813A公开了一种杠杆式擒纵机构,该杠杆式擒纵机构的擒纵轮包括位于其法兰两侧上的、与彼此相对且面对面地安装的擒纵叉瓦协作的交替齿。
ETA SA名下的?#20998;?#19987;利No.1967919A1公开了一种具有切向冲击的擒纵机构,该擒纵机构包括一个可移动的环形框架,该环形框架包括设置成与位于?#32442;?#37096;的可移动的擒纵机构的齿协作的擒纵叉瓦。
发明内容
本发明通过提出厚度小且制造经济的紧凑的机构来克服已知构造中的缺陷。
为了这一目的,本发明涉及一种用于钟表机芯或钟表的擒纵机构,包括至少一个摆轮和至少一个擒纵轮,其特征在于,通过柔性一体式机构实现所述至少一个摆轮和所述至少一个擒纵?#31181;?#38388;的冲击传递,所述柔性一体式机构包括与所述至少一个擒纵?#21482;?#25152;述至少一个摆?#20013;?#20316;的至少一个触杆/触探轴杆(feeler spindle),并且所述柔性一体式机构通过至少一个柔性片/条板连接到所述钟表的固定结构,或连接到所述至少一个擒纵轮。
本发明?#32929;?#21450;包括固定结构和至少一个上述类型机构的钟表机芯。
本发明?#32929;?#21450;包括固定结构和至少一个上述类型机构、和/或至少一个上述类型钟表机芯的钟表。
附图说明
参照附图阅?#26009;?#25991;的详?#35813;?#36848;后,本发明的其他特征和优点将显现,其中:
–图1到10示出具有零刚度的导向构件的特定擒纵机构变型的不同的动力学阶段的示意性正面图,该擒纵机构在图11中以另一简化变?#36879;?#25324;示出。
–图12以方框图的形式示出具有包括上述类型机构的机芯的钟表。
具体实施方式
大量的钟表机构可采用数?#20811;?#20943;的部件且优选地采用硅制的部件或者通过LIGA或DRIE方法进行制造,所述钟表机构包括柔性区域。
这些柔性区域可用于形成导向构件(特别是枢转导向件)和/或形成弹性返回装置。
以下描述中的“柔性导向构件(flexible guide member)”是指包括一个或多个柔性片的线性或旋转导向构件。这些导向构件具有很多优点,特别应提及其中的如下优点:精确、无摩擦、无滞后、无磨损、无润滑需求、无卡滞、整体制造。最通常的局限为:机芯的局限、低的返回力或力矩强度、间或复杂的动力学过程、?#24615;?#30340;载?#19978;?#21046;。
可修改柔性导向构件以获得零刚度或者以具有在以下部件情况下的双稳态,即,该部件通过在中间方向的两侧上所施加的应力作用下的屈曲而工作,该部件在所述两侧的任?#25105;?#20391;上可以占据两种不同的稳态。
本发明可应用到用于钟表机芯900或钟表1000的擒纵机构100,其包括至少一个摆轮300和至少一个擒纵轮400。
根据本发明,通过柔性一体式机构500实现所述至少一个摆轮300和所述至少一个擒纵轮400之间的冲击传递。该柔性一体式机构500包括与所述至少一个擒纵轮400或与所述至少一个摆轮300协作的至少一个触杆600。柔性一体式机构500通过形成弹性返回装置的至少一个柔性片700或者优选地通过多个柔性片连接到所述钟表1000的固定结构800,或者连接到所述至少一个擒纵轮400。
在图1到11中示出一种特定应用,其涉及具有导向构件的擒纵机构100,该导向构件具有零刚度和基本近轴的(paraxial)移动性。
包括在该擒纵机构100中的柔性一体式机构500还称作锁闭杆。
该锁闭杆包括多个柔性片700,所述多个柔性片700是预加应力的、屈曲的柔性片113。
该机构100包括通过柔性片113相对于固定的锚固件112铰接的可移动框架111。这些柔性片113是在屈曲模式下工作的梁。
在图1到10的变型中,柔性片113通过弹簧13?#30001;臁?#36825;些弹簧13与质量块80成一体,该质量块80刚性地固定到固定结构800,或者相对于结构800具有小的自由度,如图1到10中所示,其中,质量块80包括长形部81,该长形部提供了相对于包含在刚性结构800中的销112在小的有限行程上的自由度。该自由度沿单一的方向Y(称作纵坐标方向)。
凸轮83优选地在每侧上设置在质量块80中的孔84内,以执?#24615;?#21367;绕/预上条(pre-winding)。
可移动框架111包括赋予其零刚度的至少一个负载弹簧。
作为擒纵叉杆的等同物的可移动框架111?#24615;?#21449;头114,该叉头114具有角部115和叉头钉(dart)116。叉头114类似于瑞士杠杆的叉头,具 有所有的防止冲撞和防止脱扣的安全装置。
在图中所示出的应用中,可移动框架111完全地包围擒纵轮400,该框架与擒纵轮共面。
因此,简而言之,该柔性一体式机构500是包括?#24615;?#38145;止?#20849;?19的至少一个可移动框架111的锁闭杆,该锁止?#20849;?19布置成与包含在擒纵轮400中的齿118协作,该锁闭杆还包括多个柔性片700(该柔性片为预加应力的、屈曲的柔性片113),以及?#24615;?#29992;于与摆轮300的冲击销117协作的角部115的叉头114。
擒纵轮400包括以彼此相等的角度(图1到10中为60°,图11中为90°)布置的冲击齿118A、118B等。
优选地,锁止?#20849;?19相对地成对布置。在图中的实施例中,第一对?#20849;?19A、119C沿第一方向X(称作横坐标方向)对齐,叉头销114沿所述第一方向X?#30001;?#21644;移动;并?#19994;?#20108;对?#20849;?19B、119D沿垂直于第一方向X的第二方向Y(称作纵坐标方向)?#30001;臁?
这些冲击齿118可与此处布置成彼此相隔90°的、可移动框架111的称作锁止?#20849;?19A、119B、119C、119D的齿协作。
摆轮300和小圆盘30以及大圆盘31类似于传统的瑞士杠杆的相应部件。可移动框架111优选地以基本近轴的方式移动,并?#19968;?#26412;上沿方向X移动。根据方向的设计,该可移动框架111可沿纵坐标方向Y在由柔性片113和弹簧13的行程所限定的界限内作小幅度的移动,这些Y方向的移动?#24066;?#27490;动构件的贴靠接合,或者相反地,?#24066;?#27490;动构件的?#22836;擰?
在图1到10的特定示例中,可移动框架111具有沿方向X的止动面11,该止动面根据可移动框架111的位置与限制止动构件12协作或不协作。
简而言之,锁闭杆500包括至少一个可移动框架111、柔性片113和?#24615;?#35282;部115的叉头114。
图11中的机构的动力学过程如下;
当冲击销117与角部115进入接触时,可移动框架111的锁止?#20849;?19A无缩回地/无弹回地(without recoil)?#22836;?#25810;纵轮400,并且擒纵轮 400的与锁止?#20849;?19A基本成直角的齿118B在锁止?#20849;?19B上将切向冲击传递到擒纵叉杆的可移动框架111上。在冲击结束时,擒纵轮的齿118C被擒纵叉杆上的相应的齿119C止动。齿118D和119D以类似的方式重复冲击循环。
柔性片113上的更大的负载可产生双稳态系统。冲击齿118B相对于锁止?#20849;?19A的位置可将擒纵叉杆带至接近不稳定的状态。因此,擒纵叉杆111经由擒纵轮400和存储在柔性片113中的能量提供冲击。
该系统具有瑞士杠杆式擒纵机构的所有安全装置。
图1到10中的变型的动力学过程如下:
图1:解锁。摆轮沿顺时针方向枢转。在可移动框架111沿图中的X-方向朝左平移运动期间,与锁止?#20849;?19C啮合的齿118C开?#21363;?#25152;述?#20849;?#20013;?#22836;?#33258;己。在开始解锁时,该框架接近其沿X+方向的行程的终点。
图2:冲击开始。齿118C完全被?#22836;牛?#25810;纵轮400枢转,角部115向冲击销117提供冲击,可移动框架在齿118B提供给?#20849;?19B的冲击作用下沿X-方向返回。
图3:冲击结束。双稳态片113已经刚好经过它们的双稳态位置。可移动框架111在片113的弹性回复作用下已经完成了其在X-方向上的行程,并且处于沿X-方向的行程的末端。
图4:锁止接合。齿118A在锁止?#20849;?19A上啮合。
图5?#21644;?#20840;锁止。齿118A锁定在锁止?#20849;?19A上。摆轮300转动余弧(角度)并?#19994;?#36798;它的逆转点。
图6:解锁。摆轮300沿逆时针方向枢转。销117返回至与角部115协作,以使可移动框架111沿X+方向移动足够远,以便从?#20849;?19A中?#22836;?#40831;118A。
图7:冲击开始。齿118A从?#20849;?19A中?#22836;擰?#36718;118枢转。由于?#20849;?19D被齿118D驱动,可移动框架111继续它的沿X+方向的行程。
图8:冲击结束。双稳态片113已经刚好经过它们的双稳态位置。可移动框架111已经完成了其在X+方向上的行程,并且处于沿X+方向的行 程的末端。齿118C接近锁止?#20849;?19C。
图9:锁止接合。齿118C支靠在锁止?#20849;?19C上。
图10?#21644;?#20840;锁止。齿118C锁定在锁止?#20849;?19C上。摆轮300转动余弧(角度)并?#19994;?#36798;它的逆转点。
-循环如图1所示持续进行,但是当然是利用擒纵轮的其它齿。
有利地,在图1到10的变型中,由负载弹簧12提供的力比柔性片113的最大屈曲力大10-15%,以便确保框架111通过其止动面11抵靠限制止动构件12定位。
这些负载弹簧的力也具有上限,以确保自启动,并且这一上限值为摆轮惯量的函数。
此处示出的锁止机构均处于一个基准面上。同样也可以使该机构处于若干基准面上,特别是使每个(冲击和锁止)?#20849;?#20301;于不同的基准面上。
在一个特定实施例示例中,对于以4 Hz振荡的摆轮以及上述类型的硅制锁止机构500(该锁止机构由0.15mm厚的晶片制成,具有±0.35mm的锁止杆行程,以及0.05mm的完全锁止),可以采用以下不同的构型获得正确的操作(其还确保了自启动):
-摆轮惯量为4mg.cm2;柔性片长度为5.0mm;片厚为0.02mm,临界屈曲力为5.8mN,弹簧负载为6.9mN;
-摆轮惯量为9mg.cm2;柔性片长度为5.0mm;片厚为0.02mm,临界屈曲力为5.8mN,弹簧负载为6.9mN;
-摆轮惯量为9mg.cm2;柔性片长度为5.0mm;片厚为0.02mm,临界屈曲力为5.8mN,弹簧负载为7.2mN;
-摆轮惯量为4mg.cm2;柔性片长度为1.7mm;片厚为0.01mm,临界屈曲力为6.2mN,弹簧负载为7.2mN。
本发明?#32929;?#21450;包括至少一个上述类型的柔性机构且特别是包括固定结构800和至少一个上述类型机构100的钟表机芯900。
本发明?#32929;?#21450;钟表1000,特别是手表,其包括至少一个上述类型的钟表机芯900和/或至少一个上述类型的柔性机构,特别是包括固定结构800 和至少一个上述类型的机构100。

关于本文
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