具有柔性齿圈的齿轮的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种时计齿轮（10），包括具有游隙补偿的多个齿（2），每个齿均包括从卡夹足部（31）伸出的卡夹件（3）和对着卡夹件（3）从条足部（41）伸出的弹性条（4），所述弹性条（4）通过腹部切口（5）与所述卡夹件分开，所述弹性条的内弧面轮廓（43）在与所述卡夹件（3）相对的一侧界定了背部切口（6），所述条足部（41）由所述腹部切口（5）的内端（51）和所述背部切口（6）的内端（61）朝向所述齿轮（10）的枢转轴线（D）界定。所述内端（61）位于比所述内端（51）更接近所述轴线（D）的位置处，并在所述轴线（D）一侧在所述卡夹足部（31）的下方或所述腹部切口（5）的内部延伸部分（52）的下方朝所述枢转轴线（D）延伸。
【专利说明】具有柔性齿圈的齿轮
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种时计齿轮，该时计齿轮包括具有游隙补偿的多个齿，每个齿均包括从卡夹足部伸出的卡夹件(catch)，和对着所述卡夹件从条足部伸出的弹性条，所述弹性条通过腹部切口与所述卡夹件分开，所述弹性条的内弧面轮廓(intrados prof iIe)在与所述卡夹件相对的一侧上界定背部切口，所述条足部由所述腹部切口的内端和所述背部切口的内端朝所述齿轮的枢轴线界定。
[0002]本发明还涉及包括至少一个这种类型的齿轮的时计轮系。
[0003]本发明还涉及包括至少一个这种类型的轮系的时计机芯。
[0004]本发明还涉及包括至少一个这种类型的时计机芯和/或至少一个这种类型的轮系的时计。
[0005]本发明涉及时计机构的领域或包括轮系的科学测量设备的领域。
【背景技术】
[0006]包括没有齿隙的齿轮装置的时计轮系的制造是复杂的，因为这涉及在具有尽可能最好的输出(yield)的最佳转矩传输与良好的抗冲击性之间找到相容性。
[0007]其中每个齿包括刚性部分和弹性部分的柔性齿圈的方案令人满意地解决了能量传输的问题，但在抗冲击性的问题方面不太令人满意。倘若这些柔性齿圈通常设计为由可微机加工的材料、硅或类似材料通过“LIGA”或类似方法制成，则上述问题更为突出。Rolex名下的EP专利申请N0.2112567A1公开了一种具有齿隙补偿的齿轮装置，其包括用这种方法制造的具有柔弹性部分的齿轮。
【发明内容】
[0008]本发明提出限定柔性齿轮几何结构，该柔性齿轮几何结构能用可微机加工材料、硅或类似材料通过“LIGA”或类似方法制成，并令人满意地解决了由输出和抗冲击性所提出的两个问题。
[0009]因此本发明涉及一种时计齿轮，该时计齿轮包括具有游隙补偿的多个齿，每个齿均包括从卡夹足部伸出的卡夹件，和对着所述卡夹件从条足部伸出的弹性条，所述弹性条通过腹部切口(ventral notch)与所述卡夹件分开,所述弹性条的内弧面轮廓在与所述卡夹件相对的一侧上界定背部切口(dorsal notch),所述条足部由所述腹部切口的内端和所述背部切口的内端朝所述齿轮的枢轴线界定，其特征在于，所述背部切口的所述内端位于比所述腹部切口的内端更靠近所述轴线的位置处，并在所述轴线一侧在所述卡夹足部的下方或所述腹部切口的内部几何形状延伸部分的下方朝所述枢轴线延伸。
[0010]本发明还涉及包括至少一个这种类型的齿轮的时计轮系，其特征在于，所述齿轮与对置的齿轴进行齿轮传动，所述齿轴的齿包括具有最大截面的区域，该区域设置成相对于所述齿轮的所述枢轴线基本沿径向以驱动抵靠方式与所述卡夹件或所述条的外部部分配合。[0011]本发明还涉及包括至少一个这种类型的轮系的时计机芯。
[0012]本发明还涉及包括至少一个这种类型的时计机芯和/或至少一个这种类型的轮系的时计。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]本发明的其它特征和优点在参照附图阅读下面详细说明时将会显现，其中:
[0014]-图1示出根据本发明的第一实施例的具有柔性齿圈的齿轮的示意性平面图。
[0015]-图2示出包括根据图1的齿轮和刚性的对置齿轴的齿轮系的齿轮传动区域的细节的示意性平面图，其中，在第一齿上，卡夹件和条处于相互接触，而在第二齿上，对应的卡夹件和条仍然相互远离。由于由根据本发明特殊界定的切口所环绕的上述柔性条的特定构型，箭头代表由刚性齿轴的齿施加在上述第二齿的柔性条上的应力，双线表示上述推力施加于其上的杠杆臂。
[0016]-图3是与图2类似的示意图，示出本发明的另一个变型以及刚性齿轴与柔性齿轮之间的另一个相对位置，其中没有(柔性)条压在其中一个卡夹件上。
[0017]-图4示出根据图3变型的齿轮的一体区段的端部细节的示意性平面图，包括这种类型的卡夹件和这种类型的条。
[0018]-图5示出本发明的各部件的不同操作半径的示意性平面图。
[0019]-图6示出设计成与图1的柔性齿轮配合的刚性齿轴的示意性平面图。
[0020]-图7示出在与前面的附图所示不同的变型中，根据本发明的柔性齿轮的周边的细节的示意性平面图，其中背部切口的内端位于齿轮的枢轴线和附近卡夹件的足部之间。
[0021]-图8示出图1的齿轮的背部切口和腹部切口的内端的细节的示意性平面图，而图9示出与图8相比不太有利的一种不同构型。
[0022]-图10示出包括机芯的时计的框图，该机芯继而包括齿轮系，该齿轮系包括根据本发明的柔性齿轮。
[0023]-图11-14示出一种特定的方案，其中卡夹件的外部部分形成叉形，并包括以空心部为界的第一齿和第二齿。这两个齿均比弹性条的刚度大得多。
[0024]-图11示出这种类型齿轮的一种示例性应用，该齿轮与两个齿轴啮合:中心齿轴，提供待传输的转矩。该齿轴驱动齿轮，齿轮继而驱动小秒齿轴，小秒针(未示出)钉在上述小秒齿轴上；
[0025]-图12和图13示出此后将描述的特定方案；
[0026]-图14的构型设计用于经由形成齿轮的柔性板驱动具有指针的日期机构。
【具体实施方式】
[0027]本发明涉及时计机构的领域或者包括传动系的科学测量设备的领域。
[0028]本发明提出限定柔性齿轮几何结构，该柔性齿轮几何结构能用可微机加工材料、硅或类似材料通过“LIGA”或类似方法制成，且保证良好的输出和良好的抗冲击性二者。
[0029]本发明涉及这种类型的柔性齿圈性能的改善，同时考虑了制造方法所施加的限制。实际上，为了保证用可微机加工材料制成并放置在机板上的齿轮的柔性条或仅仅是齿的足够抗性，除了这里未详述的其它约束以外，必须考虑最小的纵横比(aspect ratio),即，实心部分或空心部分的最小宽度相对于机板厚度的比值。该纵横比通常在5至10之间，且它越接近5则生产越容易。该纵横比对于实心部分如弹性条、以及空心部分、狭槽或切口同等地有效。方形凹入拐角是禁止的，尤其是在狭槽或切口的底部处。一般地，对于部件的几何结构的每个部分都必须观察到最小曲率半径。
[0030]因此，本发明涉及时计齿轮10，该时计齿轮10包括若干具有游隙补偿的齿2。每个齿2都包括卡夹件3和弹性条4，上述卡夹件3从卡夹足部31伸出，而弹性条4从与上述卡夹件3相对的条足部41伸出，上述卡夹件通过腹部切口 5与上述弹性条分开。该条4在与上述卡夹件3相对的一侧具有内弧面轮廓43。上述内弧面轮廓43界定背部/脊部切口 6。条足部41由腹部切口 5的内端51和由背部切口 6的内端61朝向齿轮10的枢轴线D界定。
[0031]按照本发明，背部切口 6的内端61位于比内端51更靠近轴线D的位置处，并在上述轴线D —侧在卡夹足部31的下方或在上述腹部切口 5的内延伸部分52的下方朝向枢轴线D延伸。“延伸部分52”这里仅涉及腹部切口的中间轮廓的几何曲线延伸部分，在附图中用双虚线表示，而不是齿轮10的特定部件或轮廓。
[0032]更具体地说，对于时计机构，该齿轮10包括在齿轮体部11的周边处的多个具有可变几何形状的游隙补偿齿2。
[0033]这些齿2中的每个齿都包括至少一个卡夹件3和至少一个弹性条4，上述卡夹件3经由卡夹足部31以悬臂设置的方式附接到齿轮体部11上，而上述弹性条4经由条足部41以悬臂设置的方式附接到齿轮体部11上；上述条4定位在这种类型卡夹件3的对面，上述条4通过腹部切口 5与该卡夹件3分开。弹性条4在上述卡夹件3 —侧的附加背部(extra-dorsal)轮廓42和与上述卡夹件3相对侧上的内弧面轮廓43之间延伸。内弧面轮廓43界定了使条4与齿轮10的其余部分分开的背部切口 6。条足部41 一方面由齿轮10的枢轴线D —侧上的腹部切口 5的内端51界定，另一方面由背部切口 6的内端61界定。
[0034]按照本发明，为了在其中包括齿轮10的齿轮系100受到冲击时卡夹件3能弯曲，使背部切口 6的内端61位于比腹部切口 5的内端51更靠近枢轴线D的位置处。背部切口6的内端61在枢轴线D —侧在卡夹足部31的下方或腹部切口 5的内延伸部分52的下方朝向枢轴线D延伸。
[0035]实际上，用可微机加工材料制成这种类型齿轮10的限制条件要求腹部切口 5和背部切口 6分别在其内端51、61处以一定半径弯曲。该端部半径的最小值Rminl由材料的性质和机板的厚度限定。同样地，任何曲率半径的值Rmin2也由材料的性质和机板的厚度限定。
[0036]图2和8示出腹部切口 5和背部切口 6的内端51和61，该内端51和61以各自的半径值Rl和R2弯曲，它们二者必然大于值Rminl和Rmin2。
[0037]在机板的厚度恒定的简化假设下，齿2的每个部分的刚度主要取决于所涉及的部分的长度和宽度。在图1和2的特定实施例中，卡夹件3距其卡夹足部31的长度和条4距其条足部41的长度类似。这可以通过解释宽度的立方决定了在条或卡夹件的端部处得到规定的挠曲所需的力而得以简化。例如，如果卡夹件宽度LE与条宽度LL的比值为4，则力的比值为64。
[0038]在正常操作中，待克服的转矩实际上为零，由卡夹件3所形成的刚性部分不经受任何显著的变形。为了得到零游隙，由条4所形成的柔性部分必须弯曲，且此弯曲与转矩释放(torque take-off )有关,而转矩释放与齿轮传动有关。在冲击时，情况很不同，因为由卡夹件所形成的刚性部分显著地弯曲，并且它的有效刚度对抗冲击性来说是至关重要的；条4对抗冲击性的影响微不足道。然而，如果这些条4夹在对置的齿轴(pinion) 7的齿71和刚性卡夹件3之间，则必须限制它们的变形以防止它们断裂。因此，有利地，卡夹件3具有与条4的附加背部轮廓42类似的内弧面轮廓36和与条4的内弧面轮廓43类似的附加背部轮廓37，如图2中所看到的。卡夹件和条的外部轮廓之间在应力下的相对平行度使齿轮10在冲击情况下比现有柔性齿轮具有更好的稳定性。
[0039]条4的宽度LL由纵横系数(aspect factor)决定。在同一齿轮10的所有齿2被接合的优选情况下，如图1中所示，背部切口 6的宽度受齿2在齿轮上的圆周分布所限制。图1和2示出一种特定的变型，其中条4的宽度LL从条足部41到其远端47是恒定的，在该处条4以一定半径简单地弯曲，且半径大于或等于Rmin2。在没有应力的自由状态下，背部切口 6的宽度接近或等于条4的宽度。
[0040]因此，产生的一个问题是这些端部51和61的相对位置，它们必须使条4具有足够的柔性，将由所涉及的齿轮10属于的齿轮系100所施加的应力合适地分布在上述条4上(或者相反)，并且因此没有使卡夹件3比所需的减弱更多。按照本发明，腹部切口 5和背部切口 6的内端51和61的位置这样定尺寸和定位，即，使得卡夹件3在正常使用时具有最小变形，且只有在施加比通常高得多的应力时、尤其是在受到冲击时才能弯曲。
[0041]在齿轮10的平面中，卡夹件3在其卡夹足部31处的宽度LE是在条足部41处的对应宽度LL的3倍以上，优选地6倍以上。在图1和2的变型中，卡夹件3的宽度在其长度上、以及在上述卡夹件3的外面部分34中的与齿轮10包括在其中的齿轮系100中的对置的齿轴7的接触区域中没有改变很多，上述宽度也是包括在条4中的拐点(inflexion)区域48的对应宽度的5倍以上，该拐点区域48形成与齿轴7的优选接触区域。
[0042]当然，其它变型的卡夹件3 (例如图3的卡夹件3)的宽度可以从足部31向其远端35逐渐变细。重要的一点是卡夹件3在卡夹足部31处的其基底处具有最大的宽度，因为该区域在冲击时受到最大的应力。
[0043]端部51和61不应相对于枢轴线D位于同一半径值上，因为对于卡夹件3和条4二者来说，这会提供太多的柔性:条4的区段将不再匹配纵横比且条4不再能制造，并且卡夹件3将太柔性，S卩，它在正常操作时将具有柔性，这对保持良好输出是不希望的。因此，腹部切口 5的端部51和枢轴线D之间的距离优选地不同于背部切口 6的端部61和上述同一轴线D之间的距离。
[0044]类似地，在腹部切口 5或背部切口 6的足部51或61处的对称轴线中形成端部半径Rl或R2对于条4的其余区段是不利的。因此，优选地，尤其是当端部半径大于所涉及的切口在其内端处的半宽时，该端部半径在切口的内端处相对于切口的轴线沿侧向偏置。
[0045]腹部切口 5的端部半径Rl不能在条4 一侧上移离，这是由于纵横比赋予的极限应力。因此它只能在卡夹件3 —侧上移离，如在图2的优选实施例中所看到的。
[0046]由于纵横比所赋予的极限应力，所以背部切口 6的端部半径R2也不能在条4 一侧上移离。因此它只能在卡夹件3—侧上移离，如在图2的优选实施例中所看到的。然而，卡夹件3的刚性在正常齿轮传动操作期间必须保持，因此不希望在卡夹足部31中产生太大的局部弱化。这就是为何按照本发明半径R2位于半径Rl “下方”，即，比半径Rl更接近枢轴线D的原因。因此使卡夹件3的弱化减小。而且，到达背部切口 6的底部的任何冲击此时具有在基本径向方向上的作用，并因此正好进入实心材料中。
[0047]简言之，卡夹件3的足部31 —方面在腹部切口 5的内端51的半径Rl处变弱，另一方面在背部切口 6的内端61的半径R2处变弱，上述内端61位于比内端51更靠近轴线D的位置处。这种逐渐变弱在正常操作时保持了卡夹件3的抗性，并因此保证齿轮系的良好输出，同时在冲击时提供了刚好足够的柔性。更具体地说，在通常情况下，齿轮系带动大的秒针，具有很大的不平衡:按照本发明弱化卡夹足部31对于通常的冲击(例如时针被掉落)按照通常实验值提供了抗性，这里不再详述所述通常实验值。
[0048]在所有其它方面都相同的情况下，背部切口 6在腹部切口 5下方的通过延伸了条4的有效长度，同时不使卡夹件3变弱太多。
[0049]半径Rl和R2的这种相对定位也为在其条足部41处以相对于一径向线的角度β倾斜地装配条4提供了条件，上述径向线从枢轴线D开始并穿过条足部41。
[0050]因此，当柔性条4弯曲时，其内部部分44趋向于绕条足部41枢转，并且远端47经受绕一个点的几乎一次旋转，所述点大致位于条4的长度的三分之一处，并且在内部部分44和中间区域45之间，一旦施加这种旋转，则卡夹件3的内弧面轮廓36和条4的轮廓42优选地基本上相互平行。
[0051]在一个特定实施例中，如附图中所示，每个齿2都通过背部切口 6与下一个齿分开。
[0052]在一个特定实施例中，如附图中所看到的，每个齿2都包括这种类型的卡夹件3和这种类型的条4。具有更多部件的实施例在理论上是可行的，但各部件的宽度受到实现方法的限制并且要符合纵横比，而设计只有两个部件(即，卡夹件3和条4)的齿2可以实现最佳制造并为这些部件提供足够的抗性。
[0053]在一个特定实施例中，如附图中所示，切口 6在齿2的卡夹件3和邻近前一个齿的齿2的条4之间延伸。
[0054]在尤其如图1所示的一个特定实施例中，腹部切口 5具有基本上平行的边缘，并且卡夹件3在卡夹足部31和中间区域33之间包括一内部基本直线部分32，该直线部分32与从枢轴线D开始的径向线形成一角度αΕ，该角度αΕ在10°和30°之间，优选地在15°和20°之间。在中间区域33和距枢轴线D最远的其远端35之间，该卡夹件3还包括外部部分34，该外部部分34相对于枢轴线D基本上沿径向延伸。
[0055]类似地，在条足部41和中间区域45之间，条4包括基本直线的内部部分44，该内部部分44与从枢轴线D开始的径向线形成一角度ciL，该角度aL在10°和30°之间，优选地在15°和20°之间，并且在中间区域45和距枢轴线D最远的其远端47之间，外部部分46相对于枢轴线D基本上沿径向延伸。
[0056]当齿轴7或齿轮10的对置的齿轮在条4的远端47上施加支承应力时，该角度a L能使杠杆臂相对于条4的足部41增加。在图2中，箭头代表由刚性齿轴7的齿施加在柔性臂4t上的力，而双线示出该推力施加于其上的杠杆臂。
[0057]优选地，角度a E和a L的数值接近或相等；尤其是15°的值具有良好的结果。
[0058]在图2和8的特定实施例中，腹部切口 5的内端51以第一半径Rl弯曲。背部切口 6的内端61以第二半径R2弯曲，上述第二半径R2比第一半径Rl具有更大的值。优选地，背部切口 6具有在其内端61附近跟随有第三半径R3的轮廓，该第三半径R3具有比第二半径R2更高的值，以便背部切口 6在枢轴线D和腹部切口 5的内端51之间通过。
[0059]在图1所不的变型中，在条足部41和中间区域45之间，条4具有基本直线的内部部分44，该内部部分44与从枢轴线D开始的径向线形成一角度ciL，该角度ciL在10°和30°之间。在中间区域45和距枢轴线D最远的其远端47之间，条4还包括外部部分46，该外部部分46相对于枢轴线D基本上沿径向延伸，直到拐点区域48，该拐点区域48在由内部部分44和外部部分46所限定的凹形部分和远至远端47的凸形部分49之间。该凸形部分49设置成以抵靠方式配合在卡夹件3的远端35上。
[0060]本发明还具有对齿轮10的枢轴线D和对置的齿轴7的枢轴线QPR之间的中心距离的变化不敏感的优点。
[0061]例如，在用“LIGA”(紫外线)方法实施的NiP实施例中，其中弹性模量约为90Gpa，如图1、2和5中所示，机板的厚度是在0.1Omm和0.18mm之间。
[0062]在图3和4中所示的变型是沿着与图1相同的路线设计的，并设计为尽可能接近地达到纵横比值5。这两个变型的转矩释放和抗冲击性类似。为了满足这些标准，当图1的变型具有99个齿时，图3的变型包括90个齿，以及当图1的变型的厚度为0.15mm时，图3变型的厚度为0.12mm。腹部切口和背部切口的深度和斜度进行优化，以便在正常的齿轮传动期间和受到冲击时都获得良好的性能。在图3的这个变型中，条4的内部部分44和卡夹件3的内部部分32从其各自的足部41和31起都基本是线性的，而图1变型的条4和卡夹件3在其内部部分44和32中具有更接近圆弧或抛物线的轮廓，并持续到其中间部分45和
33。为图3变型选择纵横比为5.5适合于批量生产，且在此例中与厚度为0.12mm的机板一起使用。
[0063]作为实验证实的非限制性示例，为了明确图1和2的变型的几何结构，中心的距离E为2.78mm并允许变动+/-0.03mm。包括11个齿的刚性齿轴7的模数为0.052，在0.286mm的半径上其最大齿宽LD为0.073mm,并且齿轴的最大半径RH为0.35mm。具有99个齿的齿轮10的条4的最大半径RA为2.64mm,卡夹件3的最大半径RB为2.63mm,齿轮半径(gearradius) RC为2.574mm,腹部切口的端部半径RE为2.23mm,背部切口的端部半径RF为
2.19mm。卡夹件3的宽度LE为0.070mm,条4的宽度LL为0.022mm。条4在拐点区域48处的半径为0.062mm,上述条4在其远端47处还具有0.020mm的凹形半径,该远端47设置成支靠在卡夹件3的远端35上。
[0064]预期的结果通过这种几何结构实现:
[0065]-在中心的距离相对于额定值增加0.03mm或减少0.03mm的情况下，齿轮装置仍没有齿隙(backlash)。因此齿轴7总是与齿轮10的机板接触,而不管它们各自的枢转方向如何:柔性条4被卷绕或者机板被旋转，然后在卡夹件3上发生接触；
[0066]-甚至在中心的距离处于其最低值的情况下，平均转矩释放也不超过相对于机板的条盒转矩的5%。条4弯曲并在齿轴7的齿71上摩擦和用尽转矩；
[0067]-当在冲击的情况下由齿轴所承载的指针(尤其是小的秒针)的不平衡对机板施加转矩时，由卡夹件3所形成的每个齿的最刚性部分不会断裂。牵引应力决不会超过Nip的弹性极限，即，大约17000Mpa。
[0068]由于卡夹件3和条4的足部31和41的斜度，获得了条4的柔性部分的大的长度，这对于减小转矩释放是有利的。在最小的中心距离处，该斜度还防止齿轴7的齿71以几乎成拱形的状态进入与卡夹件3的远端35的接触，这种接触是很不利的。
[0069]本发明还涉及时计轮系100，该轮系100包括至少一个与对置的齿轴7形成齿轮传动的这种类型的齿轮10，上述齿轴7的齿71包括具有最大截面的区域72，该区域72设置成以驱动抵靠的方式相对于齿轮10的枢轴线D基本径向地与上述齿轮10的卡夹件3或条4的外部部分配合，如在图2中所看到的。
[0070]一种优选的应用是获得没有齿隙的时计齿轮装置。一种特定的应用是小的计数器，例如小的计秒器(seconds)，它们在轮系中未张紧，并可以在齿轮装置的组中自由移动。因此本发明避免了通过摩擦作用、弹簧或磁体保持稳定，以使浮动指针稳定。
[0071]在一个优选实施例中，具有最大截面的区域72在对应于条4的拐点区域48的半径的半径上与齿轮10配合。
[0072]图11-14示出一种特定的方案，其中，卡夹件3的外部部分34形成叉形，并包括以空心部87为界的第一齿81和第二齿85。这两个齿81和85都比弹性条4在刚度上大得多。因此如在图11的示例中所看到的，对于小的秒显示器，对置的齿轮7每秒与柔性条4啮合一次，以及与卡夹件3的齿81或85的其中之一啮合一次。
[0073]弹性条4的远端47以及齿81和85的远端都容纳在同一柱体内，该柱体定心在柔性齿轮10的枢轴线上，优选地，所有这些远端都与该同一柱体相切并具有相同的最大径向尺寸。
[0074]第一齿81与弹性条4的远端47直接相对，并在第一齿侧上采用凹形轮廓84，该凹形轮廓84与上述远端47的凸形轮廓49互补，以便当在对置的齿轮7的齿71的作用下弹性条4朝所涉及的卡夹件3向下弯曲时，能在比较宽阔的表面上抵靠配合。上述第一齿81的相对的齿侧具有轮廓83，尤其是圆的渐开线或类似轮廓，该轮廓83设置成与齿轮7的齿71配合，如在图11或14中所看到的。
[0075]包括若干分别由柔性条4和叉形卡夹件3形成的组的这种齿轮方案确保了机芯在差率(rate)、振幅和耐磨性方面的总体性能，尤其是显著改善的良好的耐冲击性。当集成在齿轮系中时，未观察到小的秒针的“浮动”。尤其是对于对置的齿轮和枢轴来说，耐磨性和抗老化性能甚至比图1-9的变型更好。
[0076]与图1-9的变型相比，这里耐磨性方面的改善是通过去除每隔一个的柔性臂实现的。可以通过将齿圈涂覆金层来进一步改善耐磨性，降低齿轮传动中的应力，或减少柔性臂的卷绕。
[0077]对于降低齿轮传动中的应力，必须小心保证在最大的中心距离处没有游隙。对刚性齿81和84及柔性齿4的几何结构进行了研究以保证在最大的中心距离处(这里基于标称中心距离进行选择，增加30微米)齿轮传动中也没有游隙。
[0078]图14的构造设计用于经由柔性板形成的齿轮I驱动具有指针的日期机构。
[0079]为了便于组装，以及为了避免将齿轴的齿放在柔性臂的不正确的一侧或甚至损坏柔性臂，齿轮10有利地在刚性齿81的端部处具有与弹性条4 一起工作的小钩89。目的是获得弹性条4的正确一侧，上述弹性条4具有第一开孔91，该第一开孔91显著大于在另一侧上的第二开孔92，如图14中所看到的。因此，在组装期间，很容易将对置齿轮7的齿71定位在正确位置。[0080]按照本发明的柔性齿轮10设计为在两个方向上操作。图11示出使用这种类型齿轮10的一种示例性应用，该齿轮10与两个齿轴啮合:中心齿轴701，该齿轴701提供待传递的转矩。该齿轴701驱动齿轮10，该齿轮10继而驱动小秒齿轴702，其中小秒针被钉在该小秒齿轴702上。因此，齿轮10的齿圈与中心齿轴701的操作方式和它与小秒齿轴702的操作方式不同。在第一种情况下，弹性条4总是尽可能多地变形，直至它们触及由最近的齿81所形成的刚性部分。这种接触此时绝对不能引起阻滞，尤其是当中心距离处于最小容许差时；而在第二种情况下，弹性条4原则上不与刚性部分81或85接触，除非在冲击情况下。当然，在两种齿轮传动中，绝不能有任何游隙。
[0081]对置齿轮7可以具有各种类型的齿，尤其但非限制性地:
[0082]-具有几乎方形轮廓的很宽的齿,从而有助于游隙的减小。此轮廓设计为减小游隙，而不是保证改善的传动和转矩/输出效率；
[0083]-或者，具有标准渐开线轮廓，该标准渐开线轮廓对转矩传输效率比对游隙问题更有用。因而必须还通过这种轮廓将弹性条的端部位置调节为消除游隙。
[0084]设计的方法学是复杂的，并要求长期模拟和重复(iteration)。从标准刚性轮廓开始，在最小中心距离处绘出消除了游隙的弹性条形状。模拟检验涉及中心距离的所有角位置。在每个角位置中，检验到没有游隙，并修改所述条的轮廓以实现此第一条件。下一个检验涉及在两个枢转方向上的模拟。特别地，当对置的齿轮7正在驱动时，检验弹性条4是否正抵靠在形成刚性部分的齿上，以及该接触是否正在弹性条中引起任何阻滞或不希望的应力。这种模拟必须在所有角位置中以及在最小中心距离和最大中心距离之间的各种中心距离处进行。可以对轮廓校正需要的次数以便得到希望的结果。
[0085]在例如图11的情况下(其中必须应对在转矩释放和耐冲击性方面的严重应力),刚性部分和柔性部分的形状必须进一步优化，尤其是弹性条4必须延长以使它们更有柔性，并且弯曲以便在齿圈的底部处保持刚性部分足够宽以抵抗冲击。
[0086]按照这些变型，柔性条4在两个最接近的刚性齿81和85之间的间隙中占据一可
变位置。
[0087]图12示出一种变型，其中，在不工作的不受限制的构型中，条4及齿81和85的自由空间和端部分布如下:
[0088]-从柔性齿轮10的中心QRF开始的全部扇区被限定在条4一侧的与第一齿81的凸出点82相切的半径Rl和随后一组齿的类似半径RlO之间。齿轮10在这里作为优选但非限制性的实施例示出，其中它由周期性地排列在齿轮的周边处的一套成组的相同的齿形成。该扇区在具有基本相等的角幅值的5个区域之间分担:
[0089]-在半径Rl和通过下一个条4的足部41的半径R2之间的第一区域。该区域包含整个第一齿81 ；
[0090]-在半径R2和半径R3之间的第二区域，该半径R3在齿的空心部87—侧在点870处与第三齿85相切。该区域对应于整个齿空心部87 ；
[0091]-在半径R3和半径R4之间的第三区域，该半径R4在点860处与第二齿85的另一侧相切。该区域包含整个第二齿85 ；
[0092]-在半径R4和半径R5之间的第四区域，该半径R5在弹性条4的面向第二齿85的一侧上的凸出点491处与弹性条4相切。该区域是空的；[0093]-在半径R5和半径RlO之间的第五区域。该区域包含条4的整个远端47。
[0094]图13示出一种变型，其中，在不工作的不受限制的构型中，条4及齿81和85的自由空间和端部分布如下:
[0095]-从柔性齿轮10的中心ΩRF开始，整个扇区被限定在半径Rl和下一组齿的类似半径RlO之间，所述半径Rl通过所涉及的一组齿的条4，并在条4 一侧与第一齿81的凸出点82相切。齿轮10在这里作为优选的但非限制性的实施例示出，其中它由周期性地排列在齿轮的周边处的一套成组的相同的齿形成。该扇区在具有基本相等的角幅值的5个区域之间分担:
[0096]-在半径Rl和与半径Rl—起限定第五总扇区的半径R2之间的第一区域。该区域包含整个第一齿81 ；
[0097]-在半径R2和半径R3之间的第二区域，该半径R3在齿空心部87—侧在点870处与第二齿85相切。该区域对应于整个齿空心部87 ；
[0098]-在半径R3和半径R4之间的第三区域，该半径R4在点860处与第二齿85的另一侧相切。该区域包含整个第二齿85 ；
[0099]-在半径R4和半径R5之间的第四区域，该半径R5源自于下一组齿的腹部切口5的内端51。该区域是空的；
[0100]-在半径R5和半径RlO之间的第五区域。该区域包含条4的整个远端47。
[0101]本发明还涉及包括至少一个这种类型的轮系100的时计机芯200。
[0102]本发明还涉及包括至少一个这种类型的时计机芯200和/或至少一个这种类型的轮系100的时计300。
【权利要求】
1.一种时计齿轮(10)，包括具有游隙补偿的多个齿(2)，每个齿(2)均包括从卡夹足部(31)伸出的卡夹件(3)和对着所述卡夹件(3)从条足部(41)伸出的弹性条(4)，所述弹性条(4)通过腹部切口(5)与所述卡夹件(3)分开，所述弹性条(4)的内弧面轮廓(43)在与所述卡夹件(3)相对的一侧界定了背部切口(6)，所述条足部(41)由所述腹部切口(5)的内端(51)和所述背部切口(6)的内端(61)朝向所述齿轮(10)的枢转轴线(D)界定，其特征在于，所述背部切口(6)的所述内端(61)位于比所述腹部切口(5)的所述内端(51)更接近所述轴线(D)的位置处，并在所述轴线(D)—侧在所述卡夹足部(31)的下方或所述腹部切口(5)的内部曲线几何形状延伸部分(52)的下方朝所述枢转轴线(D)延伸。
2.根据权利要求1所述的用于时计机构的齿轮(10)，其特征在于，每个所述齿(2)均通过所述背部切口(6)与下一个齿分开。
3.根据权利要求1所述的用于时计机构的齿轮(10)，其特征在于，所述齿轮(10)的每个齿(2 )均包括所述卡夹件(3 )和所述弹性条(4 )。
4.根据权利要求3所述的用于时计机构的齿轮(10)，其特征在于，所述背部切口(6)在所述卡夹件(3 )和所述弹性条(4 )之间延伸。
5.根据权利要求1所述的用于时计机构的齿轮(10)，其特征在于:所述腹部切口(5)具有基本平行的边缘；在所述卡夹足部(31)和一中间区域(33)之间，所述卡夹件(3)包括基本直线的内部部分(32)，该内部部分(32)与始自所述枢转轴线(D)的径向线形成在10°和30°之间的角度(α Ε)，以及在所述中间区域(33)和所述卡夹件(3)的距所述枢转轴线(D)最远的远端(35)之间，所述 卡夹件(3)包括相对于所述枢转轴线(D)基本沿径向延伸的外部部分(34);在所述条足部(41)和一中间区域(45)之间，所述弹性条(4)包括基本直线的内部部分(44)，该内部部分(44)与始自所述枢转轴线(D)的径向线形成在10°和30°之间的角度(aL)，以及在所述中间区域(45)和所述弹性条(4)的距所述枢转轴线(D)最远的远端之间，所述弹性条(4)包括相对于所述枢转轴线(D)基本沿径向延伸的外部部分(46)，当所述齿轮(10)的对置的齿轮或齿轴在所述弹性条(4)的所述远端(47)上施加挤压应力时，所述角度(a L)使杠杆臂能够相对于所述弹性条(4)的所述条足部(41)增加。
6.根据权利要求1所述的用于时计机构的齿轮(10)，其特征在于:所述腹部切口(5)的所述内端(51)以第一半径(Rl)弯曲；所述背部切口(6)的所述内端(61)以第二半径(R2)弯曲，该第二半径(R2)比第一半径(Rl)具有更大的值；在所述背部切口(6)的所述内端(61)附近，所述背部切口( 6 )具有遵循第三半径(R3 )的轮廓，该第三半径(R3 )比所述第二半径(R2)具有更大的值，以使所述背部切口(6)在所述枢转轴线(D)和所述腹部切口(5)的所述内端(51)之间通过。
7.根据权利要求1所述的用于时计机构的齿轮(10)，其特征在于，所述卡夹件(3)形成叉形，并包括界定空心部(87)的第一齿(81)和第二齿(85)，其中所述第一齿(81)和第二齿(85)均比所述弹性条(4)的刚度大得多。
8.根据权利要求7所述的用于时计机构的齿轮(10)，其特征在于，所述弹性条(4)的所述远端(47)以及所述第一齿(81)和所述第二齿(85)的远端都具有相同的最大径向尺寸。
9.根据权利要求1所述的用于时计机构的齿轮(10)，其特征在于，在所述条足部(41)和一中间区域(45)之间，所述弹性条(4)包括基本直线的内部部分(44)，该内部部分(44)与始自所述枢转轴线(D)的径向线形成在10°和30°之间的角度(aL)，以及在所述中间区域(45)和所述弹性条(4)的距所述枢转轴线(D)最远的远端(47)之间，所述弹性条(4)包括外部部分(46)，该外部部分(46)相对于所述枢转轴线(D)基本沿径向延伸，直至拐点区域(48)，该拐点区域(48)在由所述内部部分(44)和所述外部部分(46)限定的凹形部分和远至所述远端(47)的凸形部分(49)之间，所述凸形部分(49)设置为以抵靠方式配合在所述卡夹件(3 )的远端(35 )上。
10.一种时计轮系(100)，包括至少一个根据权利要求1所述的齿轮(10)，其特征在于，所述齿轮(10)与对置的齿轴(7)进行齿轮传动，所述齿轴(7)的齿(71)包括具有最大截面的区域(72)，该区域(72)设置为相对于所述齿轮(10)的所述枢转轴线(D)基本沿径向以驱动抵接的方式与所述卡夹件(3)或所述弹性条(4)的外部部分配合。
11.根据权利要求9或10所述的时计轮系(100)，其特征在于，具有最大截面的所述区域(72)在与所述拐点区域(48)的半径相对应的半径上与所述齿轮(10)配合。
12.—种时计机芯(200)，包括至少一个根据权利要求10所述的转系(100)。
13.一种时计(300)，包括至少一个根据权利要求12所述的时计机芯(200)，和/或至少一个根据权利要求10所述的轮系(100)。
【文档编号】F16H55/14GK103454895SQ201310218449
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年6月4日 优先权日:2012年6月4日
【发明者】L·克灵格尔, D·B·克雷亨比尔, T·斯多克里 申请人:Eta瑞士钟表制造股份有限公司