Часовое колесико с устраняемым мертвым ходом
Изобретение относится к часовому колесику (1) с устраняемым мертвым ходом, имеющему зубчатый венец (2), каждый зуб (3) которого состоит из первой и второй половинок (4, 5), каждая из которых включает в себя часть (40, 50) профиля зуба и выполнена подвижной относительно другой части против действия упругого средства (6) возврата, при этом колесико (1) включает в себя аксиально штабелированные первую и вторую составляющие (400, 500) колесика, несущие на себе первые и вторые половинки (4, 5) зуба и имеющие ограниченную вращательную подвижность относительно друг друга вокруг оси этого зубчатого венца (2) и против действия упругого средства (6) возврата, причем зубчатый венец каждой составляющей колесика выступает над другой составляющей колесика, при этом каждая составляющая (400, 500) колесика имеет впадину (41, 51), внутри каждой из которых может перемещаться противолежащая половинка (5, 4) зуба между двумя последовательными половинками (4, 5) зуба. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 17 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к составному часовому колесику с устраняемым мертвым ходом, содержащему периферийный зубчатый венец, у которого каждый зуб содержит с каждой стороны своей медианной части первую половинку зуба, включающую в себя первую часть профиля зуба, и вторую половинку зуба, включающую в себя вторую часть профиля зуба, причем каждая первая половинка зуба выполнена с возможностью перемещения относительно второй половинки того же зуба против действия упругого средства возврата, стремящегося отодвинуть друг от друга первую и вторую половинки одного и того же зуба.
Изобретение также относится зубчатой передаче часов, включающей в себя по меньшей мере одно такое колесико и сопряженное с ним колесико.
Изобретение также относится к часовому механизму, включающему в себя по меньшей мере одну такую зубчатую передачу или по меньшей мере одно такое колесико.
Изобретение также относится к часам, содержащим такой часовой механизм или по меньшей мере одну такую зубчатую передачу, или по меньшей мере одно такое колесико.
Изобретение также относится к области часовых механизмов, содержащих зубчатую передачу.
Уровень техники
Известны механизмы, включающие в себя зубчатые передачи с устраняемым мертвым ходом, содержащие два соединенных посредством упругого элемента фланца, прежде всего в тяжелом машиностроении: металлорежущих станках, поперечно-строгальных станках, автомобилях, двигателях, при передаче энергии, в зубчатой железной дороге. Эти проверенные технологии не подходят для миниатюризации внутри микромеханических узлов, и более конкретно – в часовых механизмах.
Вместо этого в часовом деле разработаны однокомпонентные колесики, включающие в себя упругие элементы для устранения мертвого хода с противолежащим колесиком в виде упругого зубчатого венца, в частности, с зубьями, включающими в себя в нескольких местах упругие полоски, или в виде зубчатого венца с цельными зубьями, установленными на упругих полосках или спицах. Такие колесики зачастую предназначены для вращения в одну сторону. Если такие колесики имеют несколько уровней, которые могут быть или могут не быть выполнены в виде единого блока, противолежащее колесико, как правило, должно одновременно находиться в зацеплении со всеми уровнями. Изготовление таких колесиков требует особых средств производства, является сложным и дорогостоящим, и такие колесики получаются хрупкими, в частности, в случае ударов.
Раскрытие сущности изобретения
В изобретении предлагаются колесики для использования в часовом деле, имеющие умеренную стоимость, способные заменить имеющиеся колесики в часовых механизмах без модификации последних и являющиеся компактными прежде всего по своей толщине.
Вследствие этого изобретение относится к составному часовому колесику с устраняемым мертвым ходом согласно п. 1 прилагаемой формулы изобретения.
Изобретение также относится к зубчатой передаче часов, включающей в себя по меньшей мере одно такое колесико и сопряженное с ним колесико согласно п. 11 прилагаемой формулы изобретения.
Изобретение также относится к часовому механизму, содержащему по меньшей мере одну такую зубчатую передачу или по меньшей мере одно такое колесико.
Изобретение также относится к часам, включающим в себя такой часовой механизм или содержащим по меньшей мере одну такую зубчатую передачу, или по меньшей мере одно такое колесико.
Краткое описание чертежей
Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения очевидны из нижеследующего подробного описания, сопровождаемого прилагаемыми к описанию чертежами.
На фиг. 1 показан схематичный перспективный вид сверху предлагаемого в изобретении составного часового колесика с устраняемым мертвым ходом, включающего в себя первую верхнюю составляющую колесика и вторую нижнюю составляющую колесика, являющихся соосными, смонтированными голова к хвосту и установленными или вставленными одно в другое, причем каждая из составляющих имеет зубчатый венец, формирующий по периметру одну часть общего профиля и выступающий в осевом направлении из другой составляющей колесика;
на фиг. 2 – аналогичный фиг. 1 вид только первой верхней составляющей колесика, перевернутой относительно фиг. 1;
на фиг. 3 – аналогичный фиг. 1 вид только второй нижней составляющей колесика в том же положении, что и на фиг. 1;
на фиг. 4 – схематичный перспективный вид сложной зубчатой передачи, состоящей из колесика, показанного на фиг. 1, и дополнительного сопряженного с ним колесика;
на фиг. 5 и 6 – схематичные виды в плане, сверху и снизу зубчатой передачи, показанной на фиг. 4;
на фиг. 7 – схематичный вид сечения показанной на фиг. 4 зубчатой передачи, проходящего через оси вращения двух образующих ее колесиков, с зубчатым венцом дополнительного колесика по существу посередине составного зубчатого венца предлагаемого в изобретении составного колесика, обращенного к двум плоскостям двух составляющих упомянутого составного колесика;
на фиг. 8 – схематичный вид сечения, проходящего через ось вращения варианта предлагаемого в изобретении колесика с прокладочной шайбой, вставленной между первой верхней составляющей колесика и второй нижней составляющей колесика;
на фиг. 9 – схематичный вид сечения, проходящего через ось вращения другого варианта предлагаемого в изобретении колесика, в котором как первая верхняя составляющего колесика, так и вторая нижняя составляющая колесика имеют ребро, направленное к другой составляющей колесика и уменьшающее поверхность контакта, когда составляющие колесика опираются друг на друга;
на фиг. 10 – другой вариант, аналогичный показанному на фиг. 7, в котором зубчатый венец дополнительного колесика входит в зацепление только с верхней частью составного зубчатого венца составного колесика и обращен только к плоскости первой верхней составляющей колесика;
на фиг. 11 – другой вариант, аналогичный показанному на фиг. 10, в котором зубчатый венец дополнительного колесика входит в зацепление только с нижней частью составного зубчатого венца составного колесика и обращен только к плоскости второй нижней составляющей колесика;
на фиг. 12 – аналогичный фиг. 2 вид только первой верхней составляющей колесика в варианте, в котором она содержит как первую пружину внутри первого верхнего граничного вытянутого отверстия, так и первый штырек.
на фиг. 13 – аналогичный фиг. 3 вид только второй составляющей колесика в варианте, в котором она содержит как вторую пружину внутри второго нижнего граничного вытянутого отверстия, предназначенного для приема первого штырька с фиг. 12, так и второй штырек, предназначенный для размещения внутри первого граничного вытянутого отверстия, показанного на фиг. 12, и для взаимодействия с первой пружиной;
на фиг. 14 – схематичный вид сверху зубчатой передачи с предлагаемым в изобретении колесиком, содержащим пружину, закрепленную на нижней составляющей колесика, предназначенной для прикрепления стрелки, упомянутая пружина предназначена для создания момента сопротивления для верхней составляющей колесика, упомянутое колесико взаимодействует с третьим колесиком;
на фиг. 15 – схематичный вид сечения, проходящего через каждую ось вращения показанной на фиг. 14 зубчатой передачи;
на фиг. 16 – схематичный вид сверху пружины, показанной на фиг. 14;
на фиг. 17 – блок-схема часов, включающих в себя часовой механизм, в свою очередь включающий в себя упомянутую часовую зубчатую передачу с предлагаемым в изобретении колесиком.
Осуществление изобретения
Изобретение относится к составному часовому колесику 1 с устраняемым мертвым ходом, содержащему периферийный зубчатый венец 2, у которого каждый зуб 3 содержит с каждой стороны своей медианной части первую половинку 4 зуба, включающую в себя первую часть 40 профиля зуба, и вторую половинку 5 зуба, включающую в себя вторую часть 50 профиля зуба. Каждая первая половинка 4 зуба выполнена с возможностью перемещения относительно второй половинки 5 зуба того же зуба 3 против действия упругого средства 6 возврата, стремящегося отодвинуть первую половинку 4 зуба от второй половинки 5 зуба.
Предлагаемое в изобретении колесико 1 приспособлено для вращения в обоих направлениях.
Согласно изобретению колесико 1 включает в себя первую составляющую 400 колесика, несущую на себе все первые половинки 4 зуба, штабелированную со второй составляющей 500 колесика, несущей на себе все вторые половинки 5 зуба.
Первая половинка 4 зуба и вторая половинка 5 зуба обладают ограниченной подвижностью относительно друг друга вокруг оси зубчатого венца 2 и против действия упругого средства 6 возврата.
Зубчатый венец каждой составляющей колесика выступает из другой составляющей колесика, причем первая составляющая 400 колесика имеет впадины 41, внутри каждой из которых перемещается вторая половинка 5 зуба между двумя последовательными первыми половинками 4 зуба, а вторая составляющая 500 колесика имеет вторые впадины 51, внутри каждой из которых перемещается первая половинка 4 зуба между двумя последовательными вторыми половинками 5 зуба. Таким образом, две составляющих 400 и 500 колесика смонтированы голова к хвосту и установлены или вставлены одна в другую.
Более конкретно, упругие средства 6 возврата предназначены для создания момента сопротивления одной составляющей колесика относительно другой, что означает, что промежуток между первой половинкой 4 зуба и второй половинкой 5 зуба одинаков для всех зубьев 3 колесика 1. Когда упомянутое колесико находится в зацеплении с взаимодействующим сопряженным колесиком 10, все, что происходит с находящимися в зацеплении зубьями 3, влияет на все другие зубья колесика 1.
Исходное положение, в котором отсутствует зацепление с сопряженным колесиком, соответствует мертвому ходу J между половинками 4 и 5 зуба, являющемуся максимальной величиной мертвого хода. Упругое средство 6 возврата имеет вид показанной на фиг. 1-6 предварительно напряженной пружины 64. Величина такого мертвого хода J зависит от предварительного напряжения пружины, от модуля зубчатого венца и стопорного элемента: в исходном положении две половинки 4 и 5 каждого зуба 3 раздвинуты и в зависимости от предварительного напряжения пружины могут примыкать к другой половинке зуба, который окружает его. На практике упомянутый максимальный мертвых ход предпочтительно, но не ограничиваясь этим, составляет 0,05-0,07 мм.
Первая составляющая 400 колесика имеет первую опорную поверхность 42, предназначенную для контактного взаимодействия либо с противолежащей опорной поверхностью 52 второй составляющей 500 колесика, либо с прокладкой 45, несъемно установленной между первой опорной поверхностью 42 и второй опорной поверхностью 52, как это видно из фиг. 8. В варианте, показанном на фиг. 9, первая опорная поверхность 42 и вторая опорная поверхность 52 имеют по меньшей мере одно ребро 420, 520, предназначенное для минимизации поверхности контакта с противолежащей составляющей колесика.
Одна из составляющих 400 или 500 колесика несъемно смонтирована между другой составляющей 500, 400 колесика и втулкой 8 или чем-либо похожим.
Осевой люфт JA между первой составляющей 400 колесика и второй составляющей 500 колесика необходим для обеспечения свободы перемещения вне зависимости от того, какая из составляющих смонтирована несъемно. В показанных на фиг. 1-7 вариантах осуществления изобретения, не носящих ограничительного характера, первая составляющая 400 колесика запрессована на втулку 8 и опирается на опорную поверхность 82, имеющуюся на плече 81 втулки 8, и ограничивает вторую составляющую 500 колесика, которая свободно поворачивается относительно первой составляющей 400 колесика, в данном случае с помощью отверстия 53 на ступеньке 43 первой составляющей 400 колесика.
Предпочтительно первая половинка 4 зуба первой составляющей 400 колесика продолжается с каждой стороны первой опорной поверхности 42 и второй опорной поверхности 52, и вторая половинка 5 зуба второй составляющей 500 колесика также продолжается с каждой стороны первой опорной поверхности 42 и второй опорной поверхности 52.
В конкретном варианте осуществления изобретения для обеспечения свободы вращения несъемной составляющей колесика первая опорная поверхность 42 и/или вторая опорная поверхность 52 имеет самосмазывающееся покрытие типа Teflon® или политетрафторэтилена, или типа Rilsan® или полиундеканамида, также называемого PA 11 или т.п., которое наносят для минимизации трения с противолежащей составляющей колесика. Аналогичное покрытие может также наносится на опорную поверхность 82 втулки 8.
В конкретном варианте осуществления изобретения, показанном на чертежах, упругое средство возврата представляет собой по меньшей мере одну пружину 64, 65 по меньшей мере на первой составляющей 400 колесика или на второй составляющей 500 колесика, причем упомянутая по меньшей мере одна пружина 64, 65 установлена с возможностью взаимодействия со штырьком 75, 74, установленным на составляющей колесика, противолежащей составляющей колесика, на которой установлена пружина. Предпочтительно, чтобы каждая пружина 64, 65 была установлена внутри вытянутого отверстия 49, 59, которое ограничивает перемещение как пружины, так и соответствующего штырька 75, 74. На фиг. 12 и 13 показана компоновка, в которой каждая составляющая колесика содержит один упомянутый штырек и одну упомянутую пружину. В одном из вариантов осуществления изобретения можно также получить упомянутую пружину 64, 65 с помощью вилки, способной опираться на две противоположные стороны штырька 75, 74. В одном из конкретных и предпочтительных вариантов осуществления изобретения и, в частности, в вариантах осуществления изобретения, показанных на чертежах, пружина 64, 65 выполнена за одно целое с составляющей 400, 500 колесика, которая несет на себе пружину и штырек 74, 75. Естественно, можно выполнить упомянутую пружину и/или упомянутый штырек в виде дополнительного компонента.
Упомянутая пружина 64, 65 в данном случае предварительно напряжена и установлена в исходном положении колесика 1 без зацепления с другим внешним компонентом, чтобы удерживать на удалении друг от друга каждую половинку 4 зуба и каждую вторую половинку 5 зуба, которые совместно формируют зуб 3.
Предпочтительно и преимущественно по меньшей мере первую составляющую 400 колесика или вторую составляющую колесика 500 выполняют из обрабатываемого микромеханическим способом материала или никель-фосфора или кремния или диоксида кремния с помощью технологий LIGA (литографии, гальванопластики, формовки) или MEMS (микроэлектромеханических систем) или им подобных технологий, причем геометрия каждой составляющей колесика прекрасно совместима с этими технологиями.
Настоящее изобретение также относится к зубчатой передаче 100 часов, включающей в себя по меньшей мере одно такое колесико 1 и сопряженное с ним колесико 10, чей противолежащий зубчатый венец 11 взаимодействует как с первой половинкой 4 зуба, так и со второй половинкой 5 зуба.
Воздушный промежуток Е между колесиком 1 и сопряженным с ним колесиком 10 настраивают таким образом, чтобы мертвый ход между каждой половинкой 4 и каждой половинкой 5 одного и того же зуба в положении зацепления был меньше мертвого хода между первой половинкой 4 зуба и второй половинкой 5 зуба в исходном положении при отсутствии дополнительного колесика. Рабочее положение колесика 1 в зацеплении с дополнительным колесиком 10 соответствует ненулевому мертвому ходу J между первой половинкой 4 зуба и второй половинкой 5 зуба, который меньше, чем максимальный мертвый ход в исходном положении, чтобы гарантировать, что половинка 4 зуба и половинка 5 зуба фиксирует в заданном положении противолежащий зубчатый венец 11 сопряженного колесика 10. Величина рабочего мертвого хода предпочтительно составляет, но не ограничивается этим, от 0,04 мм до 0,05 мм. Контакт может быть только между половинками 4 и 5 одного и того же зуба в случае воздействия на составное колесико 1 или на сопряженное колесико 10. Мертвый ход J между половинками 4 и 5 зуба может, однако, изменяться, чтобы компенсировать дефекты производства или дефект воздушного промежутка.
Сечение, показанное на фиг. 7, представляет частный случай зацепления с дополнительным колесиком 10 на медианной плоскости для обеспечения надежного сцепления. Однако также можно зацеплять только одну из составляющих 400 или 500 колесика, как это видно из фиг. 10 и 11: зацепление возможно на любом уровне, что является основным преимуществом настоящего изобретения.
На фиг. 14-17 показан альтернативный вариант зубчатой передачи, содержащей предлагаемое в изобретении колесико 1, включающее в себя упругое средство 6 возврата, представляющее собой пружину 68, закрепленную на нижней составляющей 400 колесика, предназначенной для установки стрелки, причем данная пружина 68 создает момент сопротивления на верхней составляющей 500 колесика.
В данном не носящем ограничительного характера примере сопряженное колесико 10 является третьим колесиком, а колесико 1, например, является небольшим секундным колесиком. Верхняя составляющая 500 колесика свободно вращается на валу нижней составляющей 400 колесика, а пружина 68 содержит носик 69, взаимодействующий с зубьями верхней составляющей 500 колесика, чтобы компенсировать мертвый ход зубчатой передачи.
Настоящее изобретение также относится к часовому механизму 200, включающему в себя по меньшей мере одну упомянутую зубчатую передачу 100 или включающему в себя по меньшей мере одно упомянутое колесико 1.
Настоящее изобретение также относится к наручным или карманным часам 1000, включающим в себя упомянутый часовой механизм 200 или включающим в себя по меньшей мере одну упомянутую зубчатую передачу 100, или включающим в себя по меньшей мере одно упомянутое колесико 1.
1. Составное часовое колесико (1) с устраняемым мертвым ходом, содержащее периферийный зубчатый венец (2), каждый зуб (3) которого включает в себя с каждой стороны своей медианной части первую половинку (4) зуба, включающую в себя первую часть (40) профиля зуба, и вторую половинку (5) зуба, включающую в себя вторую часть (50) профиля зуба, причем каждая упомянутая первая половинка (4) зуба выполнена подвижной относительно упомянутой второй половинки (5) того же зуба (3) против действия упругого средства (6) возврата, стремящегося отодвинуть друг от друга упомянутую первую половинку (4) зуба и упомянутую вторую половинку (5) того же зуба (3), отличающееся тем, что оно включает в себя аксиально штабелированные первую составляющую (400) колесика, несущую на себе все упомянутые первые половинки (4) зуба, и вторую составляющую (500) колесика, несущую на себе все упомянутые вторые половинки (5) зуба, причем упомянутая первая составляющая (400) колесика и упомянутая вторая составляющая (500) колесика обладают ограниченной возможностью вращения относительно друг друга вокруг оси упомянутого зубчатого венца (2) и против действия упомянутого упругого средства (6) возврата, при этом зубчатый венец каждой составляющей колесика выступает из другой составляющей колесика, причем упомянутая первая составляющая (400) колесика имеет первые впадины (41), внутри каждой из которых расположена вторая половинка (5) зуба с возможностью перемещения между двумя последовательными первыми половинками (4) зуба, а упомянутая вторая составляющая (500) колесика имеет вторые впадины (51), внутри каждой из которых расположена первая половинка (4) зуба с возможностью перемещения между двумя последовательными вторыми половинками (5) зуба.
2. Часовое колесико (1) по п. 1, отличающееся тем, что упомянутая первая составляющая (400) колесика имеет первую опорную поверхность (42), предназначенную для контакта либо со второй противолежащей опорной поверхностью (52), имеющейся у упомянутой второй составляющей (500) колесика, либо с прокладкой (45), несъемно установленной между упомянутой первой опорной поверхностью (42) и упомянутой второй опорной поверхностью (52).
3. Часовое колесико (1) по п. 2, отличающееся тем, что упомянутая первая половинка (4) зуба упомянутой первой составляющей (400) колесика продолжается с каждой стороны упомянутой первой опорной поверхности (42) и упомянутой второй опорной поверхности (52), и упомянутая вторая половинка (5) зуба упомянутой второй составляющей (500) колесика также продолжается с каждой стороны упомянутой первой опорной поверхности (42) и упомянутой второй опорной поверхности (52).
4. Часовое колесико (1) по п. 2, отличающееся тем, что упомянутая первая опорная поверхность (42) и/или упомянутая вторая опорная поверхность (52) имеет по меньшей мере одно ребро (420, 520), предназначенное для минимизации поверхности контакта с противолежащей составляющей колесика.
5. Часовое колесико (1) по п. 2, отличающееся тем, что упомянутая первая опорная поверхность (42) и/или упомянутая вторая опорная поверхность (52) имеет самосмазывающееся покрытие из политетрафторэтилена или полиундеканамида, предназначенное для минимизации трения с противолежащей составляющей колесика.
6. Часовое колесико (1) по п. 1, отличающееся тем, что упомянутое упругое средство (6) возврата включает в себя по меньшей мере одну пружину (64, 65) на по меньшей мере одной упомянутой первой составляющей (400) колесика или упомянутой второй составляющей (500) колесика, причем упомянутая по меньшей мере одна пружина (64, 65) предназначена для взаимодействия со штырьком (75, 74), установленным на составляющей колесика, противолежащей той составляющей, которая несет на себе упомянутую пружину.
7. Часовое колесико (1) по п. 6, отличающееся тем, что упомянутая пружина (64, 65) выполнена за одно целое с составляющей (400, 500) колесика, несущей на себе упомянутую пружину.
8. Часовое колесико (1) по п. 6, отличающееся тем, что упомянутая пружина (64, 65) предварительно навита в исходном положении упомянутого колесика (1) без зацепления с другим внешним компонентом для удержания на удалении друг от друга каждой упомянутой первой половинки (4) зуба и каждой упомянутой второй половинки (5) зуба, вместе формирующих один упомянутый зуб (3).
9. Часовое колесико (1) по п. 6, отличающееся тем, что упомянутый штырек (74, 75) выполнен за одно целое с составляющей (400, 500) колесика, несущей на себе штырек.
10. Часовое колесико (1) по п. 1, отличающееся тем, что по меньшей мере упомянутая первая составляющая (400) колесика или упомянутая вторая составляющая (500) колесика выполнена из обрабатываемого микромеханическим способом материала или из никель-фосфора, или из кремния, или из диоксида кремния, или из алмазоподобного углерода.
11. Зубчатая передача (100) часов, содержащая по меньшей мере одно упомянутое колесико (1) по п. 1 и сопряженное с ним колесико (10), зубчатый венец (11) которого взаимодействует как с упомянутой первой половинкой (4) зуба, так и с упомянутой второй половинкой (5) зуба, причем воздушный промежуток (E) между упомянутым колесиком (1) и упомянутым сопряженным с ним колесиком (10) является регулируемым таким образом, что мертвый ход между каждой первой половинкой (4) зуба и каждой второй половинкой (5) упомянутого зуба (3) в положении зацепления меньше, чем мертвый ход в исходном положении при отсутствии какого-либо сопряженного колесика между упомянутой первой половинкой (4) зуба и упомянутой второй половинкой (5) зуба.
12. Зубчатая передача (100) часов по п. 11, отличающаяся тем, что упомянутое колесико (1) содержит упругое средство (6) возврата, включающее в себя пружину (68), закрепленную на упомянутой первой составляющей (400) колесика, предназначенной для установки на ней стрелки, причем упомянутая пружина (68) выполнена с возможностью создания момента сопротивления для упомянутой верхней составляющей (500) колесика, при этом упомянутое сопряженное колесико (10) является третьим колесиком, а упомянутое колесико (1) является дополнительным небольшим секундным колесиком, причем упомянутая верхняя составляющая (500) колесика выполнена с возможностью свободного вращения на оси упомянутой нижней составляющей (400) колесика, при этом упомянутая пружина (68) имеет носик (69), взаимодействующий с зубьями упомянутой верхней составляющей (500) колесика, чтобы компенсировать мертвый ход зубчатой передачи.
13. Часовой механизм (200), включающий в себя по меньшей мере одну часовую зубчатую передачу (100) по п. 11 или по меньшей мере одно колесико (1) по п. 1.
14. Часы (1000), включающие в себя часовой механизм (200) по п. 13 или по меньшей мере одну зубчатую передачу (100) по п. 11, или по меньшей мере одно колесико (1) по п. 1.
