CN101051213A - 用于轮副的单向旋转驱动的换向机构 - Google Patents

用于轮副的单向旋转驱动的换向机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种换向机构，包括安装成在心轴(6)上自由旋转的驱动轮(5)以及与运动链系的第一轮副(1)啮合的从动轮(7)，该驱动轮由摆动的驱动小齿轮(3)驱动，该从动轮包括凹槽(11)以用于容纳联接装置(10)，该联接装置包括至少一个弯曲的锁定臂(12)，该锁定臂的一端(14)具有在驱动轮(5)上的枢转点(14a，14b)，该锁定臂的另一端(16)具有靠接点(16a)，该靠接点经由与所述臂(12)成一体的弹簧(20)的作用紧靠从动轮(7)的凹槽(11)的内壁(2)。该枢转点(14b)优选地沿凸轮(21)移动。本发明应用于通过摆锤自动上条。

Description

用于轮副的单向旋转驱动的换向机构
技术领域
本发明涉及一种换向机构，无论驱动小齿轮的旋转方向如何，该换向机构均沿单个方向驱动运动链系的第一轮副。这种换向机构尤其用于对机械表的发条盒弹簧自动上条，或者用于驱动任何小型便携式电子设备的发生器，所述驱动小齿轮的运动也由摆锤设定。
背景技术
已经提出多种使用摆锤和换向机构的自动上条装置。这些装置基于例如在CH专利No.305463中所公开的凸轮或杠杆-棘爪机构、位于两个啮合轮——其中只有一个轮是驱动轮——上的变速机构，或圆盘机构的原理，或者例如日本实用新型18707/72中所公开的臂/棘爪的原理。这些装置具有以下缺陷：比较笨重且需要装配相当多数量的部件，并且当沿规定方向旋转时在高速下会具有很高的摩擦力。
发明内容
因此，本发明的一个目标是通过提供一种换向机构来克服上述现有技术的缺陷，该换向机构包括较少数量的待装配部件并因此能够以较低成本制造，同时具有比现有技术的装置更好的或相同的性能。
因此，插入必须沿单个方向被驱动的运动链系的第一轮和具有交变运动的驱动小齿轮之间的换向机构包括安装在旋转心轴上的驱动轮，该驱动轮位于安装在同一心轴上的从动轮上方，该从动轮直接或间接地与该运动链系的第一轮啮合。从动轮包括朝向该驱动轮开口以用于容纳联接装置的凹槽(dome)，该联接装置由弹性材料制成以便根据驱动小齿轮的旋转方向使两个轮联接/脱离联接。该联接装置的特征在于包括至少一个弯曲锁定臂，该锁定臂的一端具有位于驱动轮上的枢转点，该锁定臂的另一端具有靠接点，该靠接点在与所述臂成一体的弹簧的作用下紧靠该从动轮的凹槽的内壁。
根据第一实施例，所述臂围绕固定在驱动轮上的固定心轴枢转，并且根据下文将更详细说明的第二实施例，该枢转点可沿固定在驱动轮上的凸轮移动。
在此“单向”机构中并且尤其在第二实施例中，通过提供位于锁定臂上的形成所述锁定臂的第三定位点的导向延伸部，用于减小或消除不平衡的平衡延伸部，和/或在具有过大间隙/行程的情况下限制枢转点沿该凸轮的行程的安全装置，可进一步改进该机构的工作。
上文简要说明的换向机构被称为“单向”机构，因为该机构仅在小齿轮的半个周期(alternation)内进行驱动。但是，可通过联接具有换向联接装置的两个“单向”换向机构而形成“双向”换向机构。在一个优选实施例中，两个换向机构叠置，并且两个从动轮形成一体。
附图说明
从下文参照附图对仅作为非限制性示例给出的各个实施例的说明中，可以看到本发明的其它特征和优点，在附图中：
-图1是第一实施例的透视图；
-图2是沿图1的线II-II的横截面图；
-图3是第一实施例的变型的横截面图；
-图4是第二实施例的透视图；
-图5是沿图4的线V-V的横截面图；
-图6是第二实施例的第一变型的透视图；
-图7是第二实施例的第二变型的透视图；
-图8是第二实施例的第三变型的透视图；
-图9是第二实施例的第四变型的透视图；
-图10示出在装配之前的联接装置的简化俯视图；
-图10A示出图10的一个结构细节；
-图11和12说明了换向机构的操作；
-图13是第三实施例的透视图；
-图14是沿图13的线XIV-XIV的横截面图；
-图15是第四实施例的透视图，以及
-图16是沿图15的线XVI-XVI的横截面图。
具体实施方式
首先参照图1和2，下文将说明根据本发明的换向机构的第一实施例，作为示例，该第一实施例将由利用摆锤的机械表的自动上条机构示出，摆锤的驱动小齿轮3沿单个方向起作用以驱动运动减速链系(未示出)的第一轮副1，该链系的最后的轮副与发条盒棘轮啮合。
摆锤的驱动小齿轮3与自由地安装在心轴6上的第一带齿驱动轮5啮合，该心轴在机板和桥夹板(未示出)之间、或用于使钟表机构的部件相对于彼此定位的任何其它支架(armature)之间枢转。
第二从动轮7定位在驱动轮5下方并且也自由安装在心轴6上，该第二从动轮围绕该心轴旋转。该第二从动轮还包括与运动链系的第一轮副1啮合的齿圈。
现在参照图2的横截面视图，可以看到，从动轮7包括凹槽11，该凹槽的开口朝驱动轮5定向。此凹槽11用于容纳联接装置10，下文将说明该联接装置的实施例。
联接装置10主要包括两个部分，这两个部分能够制成一个整体或形成两个分离的部分。
第一部分由锁定臂12形成，在此实施例中该锁定臂是弯曲的，该锁定臂的被命名为“足部”的一端14包括在驱动轮5内的枢转点14a，该枢转点例如围绕固定在所述(驱动)轮内的心轴24。臂12的被命名为“头部”的另一端16形成紧靠凹槽11的内壁2的靠接点16a。这种靠接由连接头部16和驱动轮5内的连接点22的弹簧20提供。所示弹簧20的形状为位于两个接合点之间的圆弧，但是很清楚，根据设计要求弹簧20可具有任何其它的轮廓而不会背离本发明的范围。
从图1的透视图可见，轴线6与枢转点14a以及靠接点16a形成的角度为钝角，稍小于180°，这意味着所述臂使驱动轮5可沿一个方向自由旋转而不会驱动从动轮7，并且相反地，当驱动轮5沿另一个方向旋转时则驱动从动轮7，下文将参照第二实施例对此进行详细说明。
图3的横截面视图涉及第一实施例的变型，该变型与驱动轮5和从动轮7上的动力输出装置的位置有关。很清楚，重要的是当联接机构10不起作用时驱动轮5和从动轮7可相对于彼此自由旋转。在所示示例中，从动轮7不再具有齿圈但是它被固定在附加的小齿轮8上，该小齿轮本身固定在心轴6上，而驱动轮5仍保持自由地安装在所述心轴6上。则运动链系的第一轮副1与附加的小齿轮8啮合。同样地(未示出)，附加的小齿轮8可固定在驱动轮5上，并且可被或者不被固定在心轴6上，则从动轮7自由安装在所述心轴6上。这些设计变型可以是仅由于必须为钟表机芯的其它轮副保留的空间而采取的。
现在参照图4和5说明第二实施例，第二实施例与前文所述实施例的不同之处在于联接装置10的设置。因此，相同的结构细节不再进一步说明并将使用相同的参考标号。
从图4可见，锁定臂12的足部14不再在驱动轮5内枢转，但是其枢转点14b可在导向凸轮21的边缘上移动，该导向凸轮由例如通过两个销23固定在驱动轮5上的机板形成。弹簧20连接头部16和凸轮21以保持靠接点16a与凹槽11的壁2接触。凸轮21的轮廓设计成可最大限度减少“死角”，即驱动轮5在驱动从动轮7之前必须经过的角度。对于根据本发明的联接装置，该死角减小到小于2°的值，而在现有技术的换向机构中其大约为26°。
凸轮的曲率例如为指数类型，但是本领域技术人员还可想到其它选择。下文在说明此第二实施例的第一变型之后，将说明此联接机构的操作。
图6是第二实施例的第一变型的简化图。从图中可见，锁定臂12的头部16在与弹簧20的接头相对地延伸出导向延伸部13，该导向延伸部在凹槽11的壁2上形成第三靠接点13a以便更好地控制锁定靠接点16a的定位。下文还将再次使用此变型以便更好地说明根据本发明的换向机构的操作。
图7是第二变型的简化图，其与前面的变型的不同之处在于导向延伸部13不再由凹槽11的壁2引导，而是由位于凹槽11内的导向板26引导，该导向板26在驱动轮5下方并且例如通过销28固定在驱动轮上。
图8是第三变型的简化图，该变型还可结合前面两个变型中的一个或另一个。在此变型中，设置安全装置以防止当驱动轮5经过大的行程时枢转点14b离开凸轮21。在所示的示例中，此安全装置由喙部15形成，该喙部从锁定臂12的足部14形成，该喙部与形成凸轮21的机板的延伸部内形成的凹部25配合。当然本领域技术人员可以设想此安全装置的其它设置而不会背离本发明的范围。
图9是第四变型的简化图，该变型也可结合前面的变型。已知希望使运动部件的重心与其旋转轴线重合，以防止出现对装置的输出有害的不平衡。在刚刚说明的结构中，很清楚，形成联接装置10的组件的重心不能与心轴6重合。此第四变型通过设置至少一个平衡延伸部17来克服这一缺陷，该平衡延伸部的几何结构设计成使得联接装置的重心与心轴6的中心重合。根据锁定臂12的形状，还可设置多于一个的平衡延伸部。
刚才说明的根据任何一个实施例的联接装置是整体性装置，由于弹簧20(的原因)，该装置由必须具有一定弹性的材料制成。该联接装置可通过已知的微加工方法-例如激光切割、金属丝电腐蚀(wire electroerosion)-或通过用于制造MEMs的方法-例如LIGA技术-用金属或合金制造。所使用的材料还可以是非金属的，例如硅、二氧化硅、玻璃或其它硅化合物、石英或钻石，使用例如掩模和蚀刻方法以获得所希望的轮廓。这些制造方法对于本领域技术人员是公知的并且将不再进一步说明。
现在将参照图10、11和12说明前面在图6的变型中所述的换向装置的操作。
图10示出在导向凸轮21已通过销23固定在驱动轮5上之后、但是在被最终设定在从动轮7的凹槽11内的适当位置之前的联接装置10。可以看到，臂12的足部14没有与凸轮21接触，并且头部16和导向延伸部13的端部延伸到凹槽11的内壁2以外。当最终安装时，弹簧20将迫使头部16和导向延伸部13紧靠凹槽11的内壁11a。
为了有助于在装配之前进行操纵并且为了避免联接装置10变形到平面以外，在制造期间如图10所示可在足部14和凸轮21之间形成材料桥18，然后就在最后装配之前破坏所述桥18。
图11示出在装配之后的同一联接装置，该联接装置正被驱动沿“自由方向”旋转，即，驱动轮5正沿由中心的箭头指示的顺时针方向旋转而不会驱动从动轮7。实际上，由锁定臂12的头部16以及导向延伸部13在凹槽11的内壁2上施加的压力(由小箭头表示)不足够并且仅使接触点沿所述内壁2滑动。
相反地，如图12所示，当驱动轮5沿由中心的箭头指示的逆时针方向旋转时，由头部16施加的压力足以导致阻滞以及驱动从动轮7。可以看到，导向延伸部的端部稍微从凹槽11的壁2移开，间隙在图12内被放大。类似地，足部14的接触点在与驱动轮5的旋转方向相反的方向上沿凸轮21稍微移动以增加锁定效果。
现在参照图13到16，说明涉及“双向”换向机构的第三和第四实施例，该换向机构主要在于联接第一单向换向机构和第二单向换向机构，第一单向换向机构的参考标号带有字母“a”，第二单向换向机构的参考标号带有字母“b”。
根据图13和14所示的第三实施例，两个换向机构位于同一平面内，驱动轮5a、5b均与驱动小齿轮3啮合，从动轮7a、7b相互啮合，并且联接装置10a、10b设置在各自的凹槽11a、11b内以具有相反的作用。在此构造中，联接装置10a、10b彼此互为镜像。很清楚，可采取其它设置而不会背离本发明的范围，例如使用中间轮，该中间轮使两个换向机构以平面方式或重叠方式设置，则联接装置10a、10b具有相同的取向。
在图13中，实心箭头代表当驱动小齿轮3的半个周期沿顺时针方向进行时轮副的旋转方向，而双线箭头代表当该小齿轮的半个周期沿相反方向进行时轮副的旋转方向。
当半个周期沿顺时针方向进行时，小齿轮3驱动驱动轮5b，该驱动轮继而通过锁定驱动从动轮7b，该从动轮本身沿顺时针方向驱动运动链系的第一小齿轮1。从动轮7a也与从动轮7b啮合，并且由于可自由旋转，其旋转实际上不会被也由驱动小齿轮3驱动的驱动轮5a干扰，但是沿与驱动轮5b相反的方向旋转。
当驱动小齿轮3沿逆时针方向执行相反的半个周期时，可以看到运动链系的第一轮副1仍由从动轮7b沿相同方向驱动，该从动轮7b本身被从动轮7a驱动，该从动轮7a本身由驱动轮5a通过锁定驱动，第二机构10b的驱动轮5b可相对于从动轮7b自由旋转。
图15和16描述了第四实施例，该第四实施例也可作为前面的实施例在两个联接机构重叠时的变型。可以看到，驱动小齿轮3与第一联接机构的驱动轮5a啮合，并且经由中间轮4与第二联接机构的驱动轮5b啮合。此第四实施例的特征在于从动轮7a和7b形成接合板9，在该接合板的每一侧上形成凹槽11a和11b以接纳机构10a和10b，这些机构在此情况下具有相同取向，但是由于中间轮4而具有相反作用。由于对第四实施例的说明基本与第三实施例相同所以将不再说明其工作。
这种类型的换向机构可用于任何小型便携式设备以便为其机械源或电源提供动力，例如在驱动小齿轮由摆锤驱动的情况下的手表。还可发现其它应用，例如通过设置圆锥形小齿轮而用于上条柄轴。
本发明并不局限于刚刚说明的实施例，因为本领域技术人员可根据需要修改这些实施例，例如以用于特定的手表口径或用于非钟表应用场合。

Claims (19)

1.一种用于运动链系的第一轮副(1)的单向驱动的单向换向机构，包括与安装在心轴(6)上的驱动轮(5)啮合的进行摆动运动的驱动小齿轮(3)，该驱动轮(5)位于安装在同一心轴(6)上的从动轮(7)上方，该从动轮(7)直接或间接地与该运动链系的所述第一轮副(1)啮合，并且包括朝向该驱动轮(5)开口以容纳联接装置(10)的凹槽(11)，该联接装置(10)由弹性材料制成以便根据驱动小齿轮(3)的旋转方向使两个轮(5，7)联接/脱离联接，其特征在于，所述联接装置(10)包括至少一个锁定臂(12)，该锁定臂的一端(14)具有在驱动轮(5)上的枢转点(14a，14b)，该锁定臂的另一端(16)具有靠接点(16a)，该靠接点经由弹簧(20)的作用紧靠该从动轮(7)的凹槽(11)的内壁(2)。
2.根据权利要求1的换向机构，其特征在于，弹簧(20)和锁定臂(12)制成单个部件。
3.根据权利要求1的换向机构，其特征在于，该枢转点(14a)由固定在该驱动轮(5)内的心轴(24a)形成，该锁定臂(12)可围绕该心轴移动。
4.根据权利要求1的换向机构，其特征在于，该枢转点(14b)由固定在驱动轮(5)内的凸轮(21)形成，枢转点(14b)可沿该凸轮移动。
5.根据权利要求4的换向机构，其特征在于，该凸轮(21)的轮廓对应于指数螺旋线的一部分。
6.根据权利要求4的换向机构，其特征在于，该锁定臂(12)包括与靠接点(16a)相对的导向延伸部(13)，该导向延伸部的端部(13a)与凹槽(11)的壁(2)配合。
7.根据权利要求4的换向机构，其特征在于，该锁定臂(12)包括与靠接点(16a)相对的导向延伸部(13)，该导向延伸部的端部(13a)与固定在驱动轮(5)内的导向板(26)配合。
8.根据权利要求4的换向机构，其特征在于，该换向机构包括限制该枢转点(14b)沿凸轮(24b)的行程的安全装置。
9.根据权利要求8的换向机构，其特征在于，该安全装置包括与凹部(25)配合的喙部(15)，所述喙部(15)和凹部(25)分别从紧靠凸轮(24b)的锁定臂(12)的端部(14)和凸轮(24b)的不工作部分形成，反之亦然。
10.根据权利要求3的换向机构，其特征在于，该锁定臂(12)还包括用于使联接装置的重心与所述轮(5，7)的心轴(6)重合的平衡延伸部(17)。
11.根据权利要求1的换向机构，其特征在于，驱动轮(5)和从动轮(7)均自由安装在心轴(6)上，并且每个轮具有分别与驱动小齿轮(3)和运动链系的第一轮副(1)啮合的齿圈。
12.根据权利要求1的换向机构，其特征在于，一个轮(5或7)自由地安装在心轴上，并具有与驱动小齿轮(3)或运动链系的第一轮副(1)啮合的齿圈，另一个轮(7或5)固定到旋转心轴(6)上，并通过自身的齿圈或通过附加小齿轮(8)与第一轮副(1)或驱动小齿轮(3)啮合，该附加小齿轮也固定在心轴(6)上。
13.根据权利要求1的换向机构，其特征在于，该驱动小齿轮(3)由摆锤设定运动。
14.一种双向换向机构，其特征在于，该双向换向机构包括设置在同一平面内的根据权利要求1的两个单向换向机构，该两个单向换向机构的驱动轮(5a、5b)均与具有摆动运动的驱动小齿轮(3)啮合，该两个单向换向机构的从动轮(7a、7b)相互啮合，并且该两个单向换向机构的联接装置(10a、10b)具有相反的作用。
15.一种双向换向机构，其特征在于，该双向换向机构包括一个设置在另一个之上的根据权利要求1的两个单向换向机构，其中一个驱动轮(5a)与驱动小齿轮(3)直接啮合而另一个驱动轮与中间轮(4)啮合，该中间轮本身与驱动小齿轮(3)啮合，联接装置(10a、10b)具有相反的作用。
16.根据权利要求15的双向换向机构，其特征在于，从动轮(7a、7b)形成单个部件(9)，该单个部件(9)的凹槽(11a、11b)设置在接合板(19)的每一侧上。
17.根据权利要求1的换向机构，其特征在于，该弹性材料选自金属或合金、或者晶体或非晶体材料例如硅和硅衍生物或石英。
18.一种钟表，该钟表包含用于运动链系的第一轮副(1)的单向驱动的换向机构，该换向机构包括与安装在心轴(6)上的驱动轮(5)啮合的具有摆动运动的驱动小齿轮(3)，该驱动轮(5)位于安装在同一心轴(6)上的从动轮(7)上方，该从动轮直接或间接地与该运动链系的所述第一轮副(1)啮合，并且包括朝向该驱动轮(5)开口以容纳联接装置(10)的凹槽(11)，该联接装置由弹性材料制成以便根据驱动小齿轮(3)的旋转方向使这两个轮(5，7)联接/脱离联接，其特征在于，所述联接装置(10)包括至少一个锁定臂(12)，该锁定臂的一端(14)具有在驱动轮(5)上的枢转点(14a，14b)，而锁定臂的另一端(16)具有靠接点(16a)，该靠接点经由弹簧(20)的作用紧靠该从动轮(7)的凹槽(11)的内壁(2)。
19.根据权利要求18的钟表，其特征在于，该运动链系对机械机芯的发条盒自动上条。
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