专利名称：陀飞轮装置及包括该陀飞轮装置的计时器机芯的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括擒纵机构和游丝摆轮的计时器机构，擒纵机构包括擒纵轮和擒纵 齿轮，擒纵机构和游丝摆轮安装在旋转支撑架内，该旋转支撑架设计成在装配有驱动发条 盒的计时器机芯的框架上枢转并由所述驱动发条盒驱动旋转；该计时器机构还包括环状 齿，称为固定齿，所述环状齿设计成固定在框架上的相对于支撑架的旋转轴线同心的位置 上，擒纵齿轮设计成通过齿轮连接到所述固定齿。符合上述定义的机构通常被称为陀飞轮装置。本发明还涉及包括驱动发条盒、具有擒纵轮和擒纵齿轮的擒纵机构以及游丝摆轮 的计时器机芯，擒纵机构和游丝摆轮安装在在计时器机芯的框架上枢转的支撑架内并运动 地连接至驱动发条盒，使得支撑架能被旋转地驱动，擒纵齿轮通过齿轮连接至与框架成一 体形成的固定的环状齿，所述固定齿与支撑架的旋转轴线同心地配置。符合上述定义的计时器机芯通常被称为陀飞轮钟表机芯。
背景技术：
符合上述导言中给出的定义的陀飞轮钟表机构是已知的。陀飞轮装置的目的是补 偿与钟表被固定的竖直位置相关的变差。在理想的钟表中，游丝摆轮系统的重心应该位于旋转轴线上并在振动过程中固定 地保持在那里。当游丝摆轮系统的实际行为与这种理想情况不符时，就会观察到变差，其取 决于钟表相对于垂向的方位。当然，地球重力的作用是将旋转游丝摆轮系统的重心向下返 回。因此，当平衡杆不在竖直位置时，重力牵引力产生变化的扭矩，其作用于摆轮上并改变 由摆轮游丝的弹性产生的扭矩强度。这种现象是造成钟表的竖直位置之间出现变差的重要 原因。陀飞轮装置的功能是为了使变差达到平衡，而使擒纵摆轮组件依靠自身旋转，从 而使得后者占据所有位置。因此很清晰，陀飞轮装置的目的不是消除竖直位置间的差异，而 是补偿这种差异。从www. horlogerie-suisse. com网站复制的图1示出了已知的陀飞轮装置。陀飞 轮装置1包括旋转支撑架3，其同轴地固定于齿轮15的转轴，并且安装成在轴承5、6之间与 所述齿轮一起旋转。支撑架3支撑由游丝摆轮9和杆组合11A、12、13构成的装置。可以观 察到，在图示的陀飞轮装置中，游丝摆轮9与支撑架3同轴固定。然而，可以清楚的知道，游 丝摆轮同样地可由支撑架3支撑在偏心位置。支撑架15的齿轮通过钟表的运转轮系(图中仅可看到其第三个轮17)连接至发 条盒(未示出)。发条盒封装主发条，其设计成驱动齿轮传动链和陀飞轮装置。通常，图1 的陀飞轮装置占据被分配给无陀飞轮装置的钟表的运转轮系中第二轮的位置。这就是为何 支撑架15的齿轮通常被称为第二齿轮的原因。图1也以表冠的形式示出了固定齿轮19，固定齿轮被调整并固定至主机板21上的 相对于支撑架3的旋转轴线同心的位置。也可以看出，固定轮19的齿穿入支撑架支撑的擒纵齿轮IlB的叶片之间从而构成传动装置。由于固定轮19与擒纵齿轮IlB啮合，因此所述 固定轮有时被称为第二轮。支撑架3受到作用于支撑架15的齿轮上的驱动力。在反应过程时，固定齿19施 加反方向的力于擒纵齿轮11B。从而，如在传统的钟表中的那样，陀飞轮钟表中的擒纵机构 接收由发条盒最初传递的能量。在支撑架3内，擒纵机构的角色是常规的，而且可以清楚的 是陀飞轮装置能通过齿轮IlB控制支撑架的旋转速度，齿轮IlB与固定轮19像行星轮似的 啮合。清楚的是，当钟表处于竖直位置时，支撑架在其旋转过程中连续占据所有竖直位置。 这样竖直误差最终得到平衡。陀飞轮装置理论上具有补偿竖直位置间变差的优点。然而，申请人进行的一项研 究表明这种优点通常被能量传输过程中的波动抵消。这些波动是由擒纵齿轮和固定轮的中 心距离中的间隙引起的。这种间隙是由于常规枢轴的使用引起的，其中枢轴具有一定侧向 宽松量地保持在轴承中，从而构成行星型传动装置。图2A、2B、2C示意性地示出了位于支撑架3(图2中未示出)的三个竖直位置上的 固定轮19和擒纵齿轮IlB的相对位置。为了给出示意性示例，假设支撑架3(图1)的两个 枢轴23A、23B的直径为0. 20mm，轴承5、6(图1)内的孔为0. 21mm。通过示例的方式，还假 设，擒纵轮组的枢轴直径为0. 09mm,轴承具有0. IOmm的孔。还进一步假设，在钟表的水平位 置上，固定轮和支撑架优选是同心的，固定轮19和擒纵齿轮IlB间的中心距离“a”的值为 3. 50mmo图2A示出了支撑架的第一竖直位置中并排的擒纵齿轮IlB和固定轮19。在这个 位置，支撑架的枢轴和擒纵机构处于同一个水平面内。由于固定轮与主机板21是一体形成 的，所以其不受竖直位置的影响。然而，在竖直位置，在重力的影响下，支撑架相对固定轮的 中心向下移动0. 005mm(这0. 005mm等于在其轴承中枢转的支撑枢轴的宽松量)。当保持擒 纵齿轮的轴承固定在支撑架上时，它们也遵循此运动，也平行于支撑架的轴线向下移动。擒 纵轮组也会在其轴承内向下移动0. 005mm，该轴承也移动。最后，可以看到擒纵轮组的轴线 相对于固定轮的中心移动0. 010mm。然而，由于该移动实际上与容纳两轴线的平面垂直，因 此，其实质上对中心距离％的值没有影响。图2B示出了直接位于固定轮19下方的在支撑架的第二竖直位置处的擒纵齿 轮11B。正如参照图2A所解释的，在竖直位置中，擒纵齿轮相对于固定轮的中心向下移动 0.01mm。在这个例子中，擒纵齿轮与固定轮垂直，其移动量与擒纵齿轮和固定轮之间的中 心距离的值相加。因此，在这个例子中，中心距离 的值为3. 51mm，擒纵齿轮的叶片之间 的固定轮齿的插入深度减小0.01mm。插入深度的降低可能会导致出现已知的称为“撞接 (butting)，，的齿轮缺陷，该缺陷表示为传输力下降或甚至表示为传送齿轮传动链被锁定。图2C示出了直接位于固定轮19上方的在支撑架的第三竖直位置处的擒纵齿轮 IlB0在后边这个例子中，擒纵齿轮与固定轮垂直并直接位于固定轮之上。因而，齿轮向下 的移动减小了擒纵齿轮和固定轮之间中心距离的值。在这个例子中，中心距离％的值为 3. 49mm，其对应于固定轮的齿在擒纵齿轮的叶片之间的插入深度0. Olmm的增加。这种增加 可以导致出现已知的称为“下跌(drop) ”的齿轮缺陷，其表示为传输力增加以及不规律的速 度。简言之，陀飞轮装置可以补偿与钟表所保持的竖直位置相关的变差。然而，陀飞轮装置本身可以造成速率不稳定。这种不稳定源于如下事实陀飞轮钟表的速率趋向于随着 支撑架相对于竖直方向的方位而变化。前面例子中描述的陀飞轮装置为传统的在两个轴承5和6之间枢转的陀飞轮装 置。飞行陀飞轮装置也是已知的，其中支撑架安装在单个枢轴上，单个枢轴通过其基体支撑 所述支撑架。通过这种配置，有可能省略顶部轴承和该轴承安装其上的夹板，从而使得支撑 架的顶部完全是自由的。在钟表的竖直位置中，陀飞轮装置支撑架悬垂，那么重力趋向于使 支撑架的轴线向下倾斜。如果在该单个轴承周围有相当大的间隙，那么该倾斜还足以影响 在擒纵齿轮的叶片间的固定轮齿的插入深度。
发明内容
本发明的目的是克服刚才描述的陀飞轮装置的缺陷。本发明通过提供或者符合权 利要求1的计时器机构或者包括此计时器机构的计时器机芯来达到这个目的。根据本发明，固定齿与所述至少两个齿元件啮合，而不是与擒纵齿轮直接啮合。所 述齿元件沿着固定齿的圆周规则地间隔开，并且它们顺次与其包围的齿轮啮合。最后，与擒 纵齿轮啮合的是齿轮。这样，通过包括固定齿、所述至少两个齿元件、齿轮以及最后擒纵齿 轮的传动装置实现固定齿与擒纵齿轮之间的连接。由于与擒纵齿轮啮合的不是固定齿，而 是齿轮，因此，我们称该齿轮为“伪”固定轮。清楚的是，伪固定轮放置在固定齿的正上方并 大致位于固定齿的轴线内部。很清楚的是，由于根据本发明，伪固定轮类似擒纵齿轮安装在支撑架内，因此这两 轮之间的中心距离不受支撑架枢轴转动中存在的任何间隙的影响。相反，所述至少两个齿 元件的每个与所述固定齿之间的中心距离容易随着支撑架相对于竖直方向的方位而发生 改变。然而，由于所述至少两个齿元件沿着固定齿的圆周均勻地间隔排列，所以中心距离之 一的减小的值由至少一个另一中心距离的伴随增加的值而大致得以补偿，反之亦然。这种 现象显著地减小了钟表处于竖直位置时与陀飞轮装置支撑架的旋转相伴而生的变差。根据本发明的特定实施例，固定齿由固定至框架的轮的齿构成。根据这个实施例 的有利变形，伪固定轮和固定至框架的轮(固定轮)具有相同的节圆半径，因此以相同的速 度旋转。可以清楚的是，由于固定至框架的轮不旋转，伪固定轮相对于框架也不旋转。这个 特征意味着，对于根据这个实施例的陀飞轮装置，能使用以与传统陀飞轮装置的速度相同 的速度运转的擒纵机构。固定轮和伪固定轮还可能具有相同数量的齿。在这些条件下，所述至少两个齿元 件中的每个可以是齿轮。根据本发明的另一有利实施例，围绕伪固定轮均勻地间隔开的所述至少两个齿元 件为占据直径上相对的位置的两个齿元件。这个变形允许将齿元件的数目限制为两个，从 而简化了陀飞轮装置的设计。
通过阅读下面仅通过非限制性示例给出并参照附图进行的描述时，本发明的其他 特征和优点将变得显而易见。其中图1是现有技术中的陀飞轮钟表机构的局部截面图2A、2B和2C描述的是与现有技术中的陀飞轮钟表的支撑架的三个竖直位置相 对应的固定轮和擒纵齿轮的相对位置的示意图；图3是根据本发明第一实施例的陀飞轮钟表机构的固定轮和支撑架底部的局部 透视图；图4是图3的固定轮和支撑架的局部透视图，尤其示出了安装在支撑架内的擒纵 轮组；图5是图3和4的固定轮和支撑架的局部透视图，其中支撑架被完整组装；图6是示出了根据本发明第二实施例的固定齿和伪固定轮以及将它们彼此相连 接的传动装置的示意性俯视图。
具体实施例方式图3是示出了旋转支撑架的固定齿和底部的陀飞轮钟表机构的局部透视图。该 图示出其齿形成固定齿的固定轮119A。固定轮119A被设计为被调整并固定至计时器机芯 (未示出)的框架上。轴承(未示出)，例如球轴承，配置在固定轮的毂内。穿过这个轴承 的是齿轮115(未示出)的转轴，其被配置为在固定轮下方的、固定轮和盘之间存在的空间 内旋转。旋转支撑架103，图3中仅示出了其底部，同轴地固定至齿轮115的转轴，旋转支 撑架103与齿轮115 —体形成。为了允许旋转地驱动支撑架103，将齿轮115(称为支撑架 齿轮)设计为通过钟表的运转轮系(未示出)运动地连接至计时器机芯(未示出)的发条品.ο支撑架103承载两个齿轮125A、125B。这两个齿轮在支撑架内枢转，并在固定轮 119A的每侧上占据直径上相对的位置。虽然这在透视图中未示出，但是齿轮125A、125B的 叶片与固定齿相啮合。支撑架103进一步承载轮127(下文“伪固定轮”)，其具有与固定轮 相同的直径和相同数量的齿。伪固定轮在支撑架的中心处与齿轮115的转轴同心地枢转。 还可见，两个齿轮125A、125B也与轮127啮合。因而可以清楚地知道，在所示的例子中，两 个齿轮像嵌入在轮119A和轮127之间的中间轮一样地运转。因而这两个轮将以相同的速 度旋转，由于固定轮119A固定至计时器机芯的框架，因此，轮127 (伪固定轮)相对于框架 以零速度旋转。图3还示出了支撑架103的底部在其外周承载轴承126，其被设计为接收擒纵轮组 (在图3中看不见)枢轴的底端。除了上述参照图3描述的元件外，图4示出了支撑架103的第一夹板129。夹板 1 承载轴承131，轴承131被设计为接收游丝摆轮杆(在图4中看不见)的底端。可以看 到，在本例中，游丝摆轮在支撑架内在偏心位置枢转。然而，本领域技术人员将明白，将本发明同样应用于陀飞轮钟表机构中，其中游丝 摆轮以同轴位置由支撑架承载。还可以看出，第一夹板1 进一步承载三个其它轴承(未 引用)。设置用于轮127的枢轴的顶端的中心轴承，和用于接收两个齿轮125A、125B的枢轴 的顶端的两个侧部轴承。图4也示出了由擒纵齿轮IllB和擒纵轮IllA构成的擒纵轮组。该图示出齿轮 IllB的叶片插入轮127的齿之间。能清楚地知道，当陀飞轮钟表机构运转时，擒纵轮组像行 星那样围绕轮127运动。由于对于伪固定轮不可能相对于框架旋转，因此，其齿以与擒纵齿轮IllB的行星旋转相反的方向施加反作用力。从而伪固定轮与现有技术中的陀飞轮钟表 机芯的固定轮起到完全相同的作用。然而，根据本发明，伪固定轮和擒纵轮都由支撑架103 支撑。从而，在根据本发明的计时器机构中，作用于支撑架的重力不会影响伪固定轮和擒纵 轮组之间中心距离的值。再参照图3，能理解的是，一方面的固定轮119A和另一方面的两个齿轮125A、125B 之间的中心距离容易根据支架相对于竖直方向的瞬时方位而变化。然而，由于齿轮125A、 125B相对于固定轮119A占据直径上相对的位置，所以固定轮和齿轮之一之间的中心距离 的任何变化均会被固定轮和另一齿轮之间的中心距离的相反变化补偿。这样，当中心距离 变化发生时，传输给齿轮之一的力减小，传输给另一齿轮的力增加，反之亦然。因此，可以清 楚的知道，具有至少两个均勻地间隔开的齿轮这个事实允许使传输的力得到平衡。图5示出了完整组装的支撑架103。图5尤其示出了游丝摆轮133。还可清楚地知道的是，在不脱离由附属权利要求限定的本发明的保护范围的情况 下，可以对构成说明主题的实施例进行各种变化和/或改进，这对于本领域技术人员是显 而易见的。特别地，固定齿不必是固定轮的齿。当然，还可以使用，例如，与框架成一体形成 的表冠的内齿用于固定齿。图6部分地示出了利用固定表冠代替固定轮的一个例子。图 6示意性地示出具有内齿219的固定表冠219A，以及由支撑架(未示出)承载的伪固定轮 227。根据该第二实施例的陀飞轮钟表机构进一步包括在支撑架内枢转并围绕伪固定轮227 均勻地间隔分布(每隔120° )的齿元件225A、225B、225C。齿元件225A、225B、225C中的 每个都由较大直径的第一齿轮和较小直径的第二齿轮构成。这两个齿轮以一个位于另一个 的延长部分内的方式而组装在一起。每组的第一齿轮与固定表冠的内齿相啮合，第二齿轮 与伪固定轮相啮合。在所示的实施例中，第一和第二齿轮的直径之间的比选为等于固定表 冠和伪固定轮的节圆半径之间的比。根据所示的实施例，当陀飞轮装置运转时，支撑架与固定表冠以及伪固定轮同心 地以顺时针方向旋转。还是以示例的方式，支撑架的旋转速度可以是每分钟旋转一转。在 这些情况下，在支撑架的参考框架内，可以说，相对于支撑架，固定表冠以每分钟旋转一转 的速度以逆时针方向旋转。固定表冠相对于支撑架的旋转沿逆时针方向驱动三个齿元件 225A、225B、225C。三个齿元件接着以顺时针方向驱动伪固定轮。由于固定齿和第一齿轮的 节圆圆周之间的比率等于伪固定轮和第二齿轮的节圆圆周之间的比率，因此伪固定轮相对 于支撑架以每分钟旋转一转的速度沿顺时针方向旋转。这就意味着，相对于固定表冠，伪固 定轮以每分钟旋转2转的速度沿顺时针方向旋转。根据第二实施例，伪固定轮从而相对于支撑架沿顺时针方向旋转。在这些情况下， 擒纵轮组必须沿与标准计时器机芯内通常方向相反的方向旋转。然而，本领域技术人员知 晓如何制造在一个方向或另一方向上旋转的擒纵机构。因此，他们在制造本例中的陀飞轮 装置时不会遇到任何特殊的困难。并且，上述例子中所采用的节圆半径比的有利结果是摆 轮和擒纵机构可以以与普通计时器机芯内的摆轮和擒纵机构相同的频率运转。第二实施例具体描述了如下事实，根据本发明，伪固定轮相对于框架的速度不必 为零。与本发明相关的唯一必要条件是为固定轮和支撑架相对于彼此旋转。并且，能清楚 地知道的是，所述的“至少两个齿元件围绕齿轮均勻地间隔设置”不必仅由齿轮构成。它们 同样可以是彼此组装的轮和齿轮。并且，齿元件的数量不必需是两个或三个。例如，可以有四个，以90°角彼此间隔设置。
权利要求
1.计时器机构，包括擒纵机构和游丝摆轮(133)，所述擒纵机构包括擒纵轮(IllA)和 齿轮(IllB)，所述擒纵机构和所述游丝摆轮安装在旋转支撑架(103)内，所述旋转支撑架 (103)设计成在装配有驱动发条盒的计时器机芯的框架上枢转并由所述驱动发条盒驱动 旋转；还进一步包括称为固定齿的环状齿(119 ；219)，其被设计成在与所述支撑架的旋转 轴线同心的位置处固定到所述框架，擒纵齿轮(IllB)被设计成通过传动装置(119，125A， 125B，127 ;219，225A，225B，225C，227)连接至所述固定齿，其特征在于所述计时器机构进 一步包括齿轮(127 ；227)和在所述支撑架(103)内枢转的至少两个齿元件(125A，125B ； 225A，225B，225C)，与所述擒纵齿轮(IllB)相啮合的所述齿轮，自由地安装在所述支撑架 内同轴的位置上，并且所述至少两个齿元件(125A，125B ;225A，225B，225C)围绕与所述齿 元件啮合的所述齿轮(127;227)均勻地间隔设置，所述至少两个齿元件中的每个均被设计 成还与所述固定齿(119;219)相啮合，以将所述擒纵齿轮连接至所述固定齿。
2.根据权利要求1的计时器机构，其特征在于所述固定齿(119)由固定至所述框架的 轮(119A)的齿构成。
3.根据权利要求1的计时器机构，其特征在于所述固定齿019)由固定至所述框架的 表冠019A)的内齿构成。
4.根据权利要求2的计时器机构，其特征在于所述齿轮(127)和固定至所述框架的所 述轮(119A)具有相同的节圆直径，并且所述齿轮相对于所述框架的旋转速度为零。
5.根据权利要求4的计时器机构，其特征在于所述至少两个齿元件为齿轮(125A， 125B)。
6.根据权利要求1的计时器机构，其特征在于所述至少两个齿元件为围绕所述齿轮 (127)占据直径上相对的位置的两个齿元件(125A，125B)。
7.根据权利要求1的计时器机构，其特征在于所述至少两个齿元件为围绕所述齿轮 (227)均勻地间隔设置的三个齿元件Q25A，225B，225C)。
8.计时器机芯，包括驱动发条盒、具有擒纵轮(IllA)和擒纵齿轮(IllB)的擒纵机构 以及游丝摆轮(133)，所述擒纵机构和所述游丝摆轮安装在旋转支撑架(103)内，所述旋转 支撑架(10 在所述计时器机芯的框架上枢转并运动地连接至所述驱动发条盒，从而所述 支撑架被驱动旋转；所述擒纵齿轮(IllB)通过传动装置(119，125A，125B，127 ；219，225A， 225B，225C，227)连接至与所述框架成一体形成的固定环状齿(119 ;219)，所述固定齿与所 述支撑架(10 的旋转轴线同心地设置，其特征在于将所述擒纵齿轮(IllB)连接至所述 固定齿(1 ；219)的传动装置包括齿轮(127 ；227)和在所述支撑架内枢转的至少两个齿 元件(125A，125B ；225A, 225B, 225C)，与所述擒纵齿轮相啮合的所述齿轮自由地安装在所 述支撑架内同轴的位置上，并且所述至少两个齿元件(125A，125B ;225A，225B，225C)围绕 与所述齿元件相啮合的所述齿轮(127 ；227)均勻地间隔设置，所述至少两个齿元件中的每 个均与所述固定齿(119 ；219)相啮合。
全文摘要
公开了陀飞轮装置及包括该陀飞轮装置的计时器机芯。陀飞轮装置包括齿轮(127；227)和在支撑架(103)内枢转的至少两个齿元件(125A，125B；225A，225B，225C)，与擒纵齿轮(111B)相啮合的所述齿轮自由地安装在支撑架内同轴的位置上，所述至少两个齿元件(125A，125B；225A，225B，225C)围绕与所述齿元件啮合的所述齿轮(127，227)均匀地间隔设置，所述至少两个齿元件中的每个均被设计成与固定齿(119；219)相啮合，从而将擒纵齿轮连接至固定齿。
文档编号G04B17/20GK102053554SQ20101057702
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月25日 优先权日2009年10月26日
发明者V·卡拉布雷斯 申请人:布朗潘有限公司