一种分针行星陀飞轮传动机构及塔钟的制作方法

本发明属于塔钟附加功能机构，尤其涉及一种分针行星陀飞轮传动机构及塔钟，属于机电塔钟技术领域。

背景技术：

目前，传统塔钟的功能、样式较为单一，外观效果均较相似或雷同，缺少观赏性强的功能及结构，导致附加价值较低。

陀飞轮作为钟表艺术的瑰宝，目前仅用于手表或高档台钟之上，业内未有将其运用到传统塔钟之上。而行星陀飞轮又作为陀飞轮中的极品，如运用到传统塔钟之上，可极大增加塔钟的“颜值”，并极具观赏价值和机械美感。由于陀飞轮机构的运转为间歇转动，而塔钟机芯运行方式为连续转动(或间歇运转)，再加上陀飞轮机构走时误差的因素，导致机芯运转与陀飞轮运转不同步，再加上塔钟的正/倒追针的功能，导致塔钟机芯无法直接驱动陀飞轮机构；所以需要在塔钟机芯与陀飞轮机构之间设计一缓冲/离合机构，以解决运转不同步的问题，并满足塔钟正/倒追针的需要。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：如何在机电塔钟分针的连续转动与陀飞轮的间歇转动之间形成有效的隔离，既能不断的为间歇转动供能，又能适应机电塔钟进行正反向追针动作。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种分针行星陀飞轮传动机构，包括：条盒部件、自动离合部件、离合轮部件、单向旋转部件；

所述条盒部件包括条盒、条轴、条盒轮、发条、离合触头a、离合触头b；所述条盒轮固定在所述条盒上；所述条盒可旋转的套装在所述条轴上；所述发条设于所述条盒内，所述发条的一端固定在所述条盒的内壁上，另一端固定在所述条轴上；所述离合触头a、离合触头b分别垂直固定在所述条盒轮的轮辐上；

所述离合轮部件包括离合棘轮、离合轮，所述离合棘轮与所述离合轮固定连接在一起，通过轴承可转动的套装在所述条轴上；

所述自动离合部件包括离合盘、离合杆、离合棘爪、推杆，所述条轴固定插装在所述离合盘上；所述离合杆、离合棘爪依次可转动的套装在离合棘爪轴上，所述离合棘爪轴固定在所述离合盘上；所述离合杆上向所述离合棘爪方向延伸设有第一凸起、第二凸起，所述第一凸起、所述第二凸起分别位于所述离合棘爪的两侧；在所述离合杆的尾部设有第一拨杆、第二拨杆；所述离合触头a用于拨动所述第一拨杆，所述离合触头b用于拨动所述第二拨杆；所述第一拨杆仅能与所述离合触头a发生碰触，所述第二拨杆只与所述离合触头b发生碰触；所述离合盘上还固定设有棘爪限位轴；所述离合盘上设有可转动的推杆转轴，所述推杆转轴的端部设有滑套，所述推杆的一端插装在所述滑套中，所述推杆的另一端铰接在所述离合杆上，所述推杆上套装有弹簧，所述弹簧在所述滑套与所述离合杆之间；

所述条轴的至少一端设有单向旋转部件；

所述条盒部件的转速低于所述离合轮部件的转速。

在上述基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步地，所述条盒部件还包括离合保险块，所述离合保险块固定在所述条盒轮上，并紧挨在所述离合棘轮边，所述离合保险块设有斜坡面，进一步地，所述离合棘爪设有与之适配的斜坡面。在所述离合轮部件失效时，可以及时使离合棘轮与离合棘爪分离，确保了机构的安全。

进一步地，所述单向旋转部件为单向轴承，确保条轴只能逆时针旋转。

进一步地，所述单向旋转部件还包括止逆棘轮及与所述止逆棘轮适配的止逆棘爪。进一步确保条轴只能逆时针旋转。

进一步地，所述止逆棘爪为2个。

与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

作为连续转动与间歇转动之间能量传递的缓冲/离合机构，将离合轮的连续转动能周期性的转化成条盒中发条的势能，实现了连续转动与间歇转动之间的有效隔离；具有离合功能和保险功能，可以适用机电塔钟的正向及反向追针功能。

本发明还公开了一种塔钟，包括钟壳组件、分针组件、时针组件、塔钟机芯及机芯支架，

所述钟壳组件设有内齿环；

所述分针组件包括分针前夹板、分针中夹板、分针后夹板、增速轮系、权利要求1-5任一项所述的分针行星陀飞轮传动机构、同轴陀飞轮组件、秒刻度盘；所述秒刻盘固定在所述分针前夹板上，所述增速轮系固定安装在所述分针前夹板、分针中夹板上，所述增速轮系的输入轮与所述内齿环啮合，所述增速轮系的输出轮与所述分针行星陀飞轮传动机构中的离合轮啮合；所述分针行星陀飞轮传动机构安装在所述分针前夹板及分针中夹板上；所述同轴陀飞轮组件包括陀飞轮主夹板；所述陀飞轮主夹板的外圆设有齿，所述分针行星陀飞轮传动机构中的条盒轮与所述同轴陀飞轮组件的主夹板啮合；所述秒刻度盘固定在所述分针前夹板上；

所述机芯支架固定于钟壳组件上；

所述塔钟机芯固定在所述机芯支架上；

所述分针组件、时针组件分别经由各自的针套安装固定于所述塔钟机芯的分轴、时轴之上，固定安装在所述钟壳组件上。

进一步地，还包括分针限位机构，所述分针限位机构为并排设置的两个滚轮轴承，固定安装在所述分针后夹板上，所述钟壳组件包括钟面，所述钟面为圆环形，所述分针限位机构夹持在所述钟面的两侧。

进一步地，所述机芯采取gps校时机芯。

与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

将陀飞轮引入塔钟领域，极大的增强了塔钟的观赏性，提高了塔钟的附加价值。

附图说明

图1：本发明的整体结构图；

图2：分针组件结构图；

图3：时针组件结构图；

图4：钟壳组件结构图；

图5：自动离合模组结构图；

图6：条盒部件爆炸图及剖视图；

图7：陀飞轮组件结构示意图；

图8a-e：本发明的自动离合模组的闭合过程；

图9a-c：本发明的自动离合模组的脱离过程；

图10a-b：本发明的离合保险机构工作过程；

图11a-b：塔钟停转或长时间倒追针时条盒部件的工作状态；

在图中，z1、钟壳组件；z2、分针组件；z2b1、分针限位机构；z3、时针组件；z4、塔钟机芯及支架；a1、分针前夹板；a2、分针中夹板；a3、分针后夹板；a4、秒刻度盘；a5、分针套；a6、时针底盘；a7、指示箭头；a8、标牌；a9、时针套；a10、分刻度盘；a11、钟面；a12、钟面框架；a13、内齿环；b1、增速一轮；b2、增速二轮；b3、增速三轮；b4、增速四轮；b5条盒部件；b5-1、自动离合模组；b5-2、离合轮部件；b6、陀飞轮组件；b6-1、陀飞轮自转框架；b6-2、秒轮部件；b6-3、摆轮部件；b6-4、摆夹板部件；b6-5、擒纵轮部件；b6-6、l型擒纵叉部件；b6-7、叉夹板部件；b6-8、擒下夹板部件；c1、增速一轮轴；c2分针夹板柱；c3、秒刻度盘固定柱；c4、标牌固定螺钉；c5、钟面夹板柱；c6、秒刻度盘螺钉；c7、钟面铆钉；c8、摆夹板柱；c9、擒下夹板柱；1、条盒；2、条盒盖；3、条轴；4、条盒轮；5、离合触头a；6、离合触头b；7、离合保险块；8、止逆棘轮；9、自动离合盘；10、离合棘爪轴；11、推杆转轴套；12、离合棘爪；13、离合杆；14、推杆转轴；15、推杆弹簧；16、推杆；17、棘爪限位柱；18、推杆轴螺钉；19、推杆转轴卡簧；20、离合棘轮；21、离合轮；22、离合棘轮轴承；23、离合轮盖；24、挡套a；25、前单向轴承组；26、后单向轴承组；27、限位轴座；28、滚轮轴承；29、发条；30、挡套b；31、陀飞轮主夹板；32、止逆棘轮。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示：塔钟机芯及机芯支架z4安装于钟壳组件z1之后，分针组件z2和针组件z3分别经由各自针套a5、a9安装于塔钟机芯的分轴、时轴之上；分针组件z2中的增速一轮b1和钟壳组件z1中的内齿环a13相啮合，分针组件z2中的分针限位机构z2b1夹持在钟面a11的前后两侧，限制了分针前端的径向跳动，防止增速一轮b1和内齿环a13脱啮，保证运行的可靠性；时针组件z3中的指示箭头a6用以指示小时；由于塔钟机芯及机芯支架z4、及钟面框架a12不属于本发明的核心内容，并且本领域工作人员均能理解或熟悉此结构，所以在此不予详细叙述，其详细结构也不予示出。

如图2所示：分针组件z2中的分针前夹板a1、分针中夹板a2、后分针夹板a3、秒刻度盘a4经由增速一轮轴c1、分针夹板柱c2、秒刻度盘固定柱c3连接固定为一体；增速一轮b1活套在增速一轮轴上可自由转动，增速二轮b2、增速三轮b3、增速四轮b4、条盒部件b5均安装在前、中夹板之间，分别安装于各自轴座内，并两两相啮合，增速一轮b1、增速二轮b2、增速三轮b3、增速四轮b4共同组成了增速轮系，增速一轮b1为增速轮系的输入轮，增速四轮b4为增速轮系的输出轮，可将增速一轮b1的逆时针转动(塔钟正常走时)增速并传递到离合轮部件b5-2，使其逆时针转动；陀飞轮组件b6经由螺栓安装固定于中夹板上，位于分针组件z2的尾部，其陀飞轮主夹板31的外圆设置有齿形，为陀飞轮组件的输入轮，和条盒轮4相啮合，条盒轮在发条的驱动下，逆时针旋转，从而驱动陀飞轮组件b6顺时针自转；通过设置增速轮系的传动比，使离合轮部件b5-2转速约为条盒轮4转速的2倍；分针套a5经由螺栓安装于分针后夹板a3之后；分针限位机构z2b1由限位轴座27及两个滚轮轴承28组成，并经由螺栓安装于分针后夹板a3的前端。由于增速轮系不属于本发明的核心内容，并且本领域工作人员均能理解或熟悉此结构，所以在此不予详细叙述，其详细结构也不予示出。

如图3所示：指示箭头a7焊接在时针底盘a6之上，标牌a8经由两个标牌固定螺钉c4安装固定于时针底盘a6之上，时针套a9经由螺栓固定在时针底盘a6之后。

如图4所示：钟面a11经由铆钉c7固定在钟面框架a12之上，内齿环a13经由钟面夹板柱c5固定于钟面a11之上，分刻度盘a10经由分刻度盘螺钉c6固定在内齿环a13之上；钟面a11上喷涂有ⅰ～ⅻ的罗马数字，且底色与时针底盘a6颜色相同；分刻度盘上喷涂有分钟刻度，且底色与钟面a11相同。

如图5，6所示：离合杆13上向离合棘轮方向延伸设置有两个圆柱凸起第一凸起13a、第二凸起13b，其尾部设置两个拨杆第一拨杆13c、第二拨杆13d，其中第一凸起13a与第二凸起13b分别位于离合棘爪的两侧，第一拨杆13c尾部有凸起且较短，第二拨杆13d没有凸起且较长；使各自离合触头互不干涉；推杆转轴套11和棘爪限位柱17分别铆装在离合盘9上各自轴孔内，离合盘9的中心设置有方孔9a；离合棘爪12和离合杆13一下一上经由离合棘爪轴10固定在离合盘9之上，二者可自由转动，离合杆13上的第一凸起13a和第二凸起13b可推动离合棘爪12转动，并存在一段空程；推杆16的头部经由推杆轴螺钉18固定在离合杆13的对应螺纹孔中，推杆尾部光轴穿在推杆转轴14头部的滑套中，推杆转轴14底部光轴穿在推杆转轴套11的轴孔中，并由推杆转轴卡簧19固定；以上构成自动离合模组b5-1；在推杆弹簧15的推力作用下，并受到棘爪限位轴17和离合棘轮20的限制，离合棘爪12存在两个极限位置：如图5a所示闭合位置：在推杆弹簧15作用下，离合杆13的第二凸起13b推动离合棘爪12的外侧边缘12c逆时针转动，直至离合棘爪12的头部12b落在离合棘轮20的齿槽内，此为离合机构的闭合状态，离合棘轮20可带动离合盘9逆时针转动。如图5b所示脱离位置：在推杆弹簧15作用下，离合杆13的圆柱凸起13a推动离合棘爪12的内侧边缘12d顺时针转动，直至离合棘爪12的外侧边缘12c落在棘爪限位轴17上，此为离合机构的脱离状态，离合棘轮20的转动不影响离合盘9。说明：图5中的离合棘轮20仅给出齿形轮廓。

如图6所示：条盒轮4经由沉头螺钉固定在条盒1之上，条盒内装有条轴3和发条29，发条内外端分别经由螺钉和外购固定于条轴和条盒内壁上，条盒1之后安装有条盒盖2，条盒轮上固定安装有离合触头a5(较短，离条盒中心较近)、离合触头b6(较长，离条盒中心较远)和离合保险块7，条盒4、条盒轮4、条盒盖2为一整体同步转动；自动离合模组b5-1安装于条盒1之前，离合盘9的中心方孔9a套在条轴3的前部方轴段3a上，条轴3和离合盘9同步转动；离合棘轮20、离合轮21、离合棘轮轴承22、离合轮盖23经由沉头螺钉和骑缝螺钉组合为一体构成离合轮部件b5-2，并安装在自动离合模组b5-1之前，活套在条轴3上可自由转动，其前后分别由挡套a24和挡套b30限制其轴向位置；前单向轴承25和后单向轴承26分别安装于条轴前端和后端，使条轴只能逆时针转动；在条轴3的后部方轴段3b上安装有止逆棘轮8，同样限制条轴只能逆时针转动，并在单向轴承之余起到保险作用，在分针中夹板a2对应位置上安装有两个止逆棘爪32，以减小逆转空程；由于离合杆13的尾部拨杆13c较短且带有凸起，所以离合触头a5只可与拨杆13c发生碰触作用，离合触头b6只可与拨杆13d发生碰触作用。

如图7所示：为本发明所使用的陀飞轮组件b6，为无上夹板式同轴陀飞轮，即陀飞轮自转框架仅一端固定，且摆轮与秒轮片同心布置的结构；其中主夹板31、摆轮部件b6-3、摆夹板部件b6-4、擒纵轮部件b6-5、l型擒纵叉部件b6-6、叉夹板部件b6-7、擒下夹板部件b6-8、摆夹板柱c8组合而成陀飞轮旋转框架b6-1；其中摆轮部件b6-3为螺钉摆轮搭配无卡度游丝；陀飞轮自转框架b6-1经由滚珠轴承安装于秒轮部件b6-2的轴套内，可自由转动。由于此陀飞轮组件b6与本领域所常用的无上夹板式同轴陀飞轮相比未有较大的改进，也不属于本发明的核心内容，并且本领域工作人员均能理解或熟悉此结构，所以在此不予详细叙述，其详细结构也不予示出。

如图8a所示：当塔钟正向运针(正常走时或正追针)，条盒部件处于释放发条势能状态，此时离合轮部件b5-2逆时针转动，由于自动离合模组b5-1处于脱离状态，并受单向轴承25、26及止逆棘轮8的限制，在发条扭矩作用下，条轴3固定不转，条盒轮4逆时针转动输出扭矩并驱动陀飞轮自转框架b6-1顺时针转动(本图未示出陀飞轮组件b6)；此时正/倒追针均不会影响发条扭矩的输出，也不会损坏内部零件；直至离合触头a5与拨杆13c接触并推动离合杆13逆时针转动(图8b)；当触头a5继续推动离合杆13逆时针转动使推杆弹簧15越过其最大推力位置(图8c)，在推杆弹簧15的推力作用下，并受离合杆13的圆柱凸起13b的推动，离合棘爪12迅速逆时针转动，直至其头部12b落在离合棘轮20的齿尖上(或齿槽内)(图8d)；离合轮部件b5-2继续逆时针转动直至离合棘爪12的头部12b落在离合棘轮20的齿槽内(图8e)，此时自动离合模组b5-1完全闭合；离合轮部件b5-2带动自动离合模组b5-1逆时针转动，由于自动离合盘9与条轴3为方轴连接，条轴也随之逆时针转动，且离合轮部件b5-2的转速约为条盒轮4转速的2倍，所以此时条轴相对于条盒逆时针转动，发条29被持续卷紧(图9a)，条盒部件切换为卷紧状态；直至离合触头b6与离合杆13的尾部拨杆13d相接触并持续推动其顺时针转动，直至离合棘爪12的头部12b完全从离合棘轮20的齿槽内抬起，此时推杆弹簧15也越过了最大推力位置(图9b)，在推杆弹簧15推力作用下，并受离合杆13的圆柱凸起13a推动，离合棘爪12会迅速顺时针转动，直至其外侧轮廓12c落在棘爪限位柱17上(图9c)，此时自动离合模组b5-1完全脱离，离合轮部件b5-2的转动不再影响自动离合模组b5-1，条轴3再次处于固定不转状态，此时发条29不再被卷紧，条盒部件切换为释放状态；此时正/倒追针均不会影响发条扭矩的输出，也不会损坏内部零件。由此，在塔钟正向运针过程中，自动离合模组b5-1不断切换闭合/脱离状态，条盒部件在卷紧/释放状态间来回切换，此往复循环过程将分针组件z2连续转动的能量储存在发条29内，并经由条盒轮4输出扭矩驱动陀飞轮组件b6的间歇性自转。

当离合触头b6失效时，无法切换为脱离状态，若条盒部件b5一直处于卷紧状态，会导致扭断发条29；而本发明所设置的离合保险机构工作过程可以避免这种情况的发生：离合轮部件b5-2带动自动离合模组b5-1逆时针转动，由于离合轮部件b5-2转速大于条盒轮4的转速，此时自动离合模组b5-1相对于条盒轮4逆时针转动，直至离合保险块7的头部7a与离合棘爪12的头部轮廓12a相接触(图10a)，并逐渐将离合棘爪12抬起，直至离合棘爪头部12b完全从离合棘轮20的齿槽内脱离(图10b)，此时离合轮部件b5-2不再经由自动离合模组b5-1带动条轴3逆时针转动，发条29不再被卷紧，条盒部件b5切换为释放状态；此保险机构可保证条盒部件b5在离合触头b6失效时不会损坏。

当塔钟停转(图11a)或长时间倒追针(图11b)时，自动离合模组b5-1处于闭合状态，但因为离合轮处于静止状态或者倒转状态，所以离合盘9保持静止不转动，发条29不会被卷紧，条盒轮4相对于条轴持续逆时针转动，由于离合杆13尾部的拨杆13c较短，此时不会干涉离合触头a5的运转轨迹，直至离合保险块7与离合盘9的边缘9b相接触，发条停止输出扭矩，陀飞轮停止运转。此过程可避免因塔钟机芯停止运转时，陀飞轮机构持续运转，发条圈数减少过多而导致扭矩不足的问题。

本发明的分针行星陀飞轮传动机构将机电塔钟分针的连续转动转化为陀飞轮的间歇转动，并在塔钟进行正/倒追针时可以断开动力的传递，避免损坏内部零件，设置离合保险机构，可在自动离合模组失效时确保不损坏内部零件。

本发明的塔钟极大增加了塔钟的观赏价值和机械美感。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。