ХОДОВАЯ ПРУЖИНА, СОДЕРЖАЩАЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ИЗГИБЫ ДЛЯ НАКОПЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ Российский патент 2016 года по МПК G04B1/14 F16F1/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к часовому барабану, включающему в себя устройство для повышения крутящего момента и, более конкретно, к часовому барабану этого типа, чья пружина содержит дополнительные изгибы для накопления энергии.

Уровень техники

Современные часовые барабаны 1, как иллюстрировано на фигуре 1, обычно выполнены с помощью корпуса 3, который называется "барабаном", который предназначен для приема поворотного вала 5 и пружины 7. Спиральная пружина имеет длину L, высоту Н и толщину Е. Пружина 7 установлена между внутренней стенкой корпуса 3 и внешней стенкой поворотного вала 5. Корпус 3 обычно закрывается крышкой 9. Таким образом, пружину 7 можно заводить для накопления механической энергии, обеспечивающей ход часов, в которые она встроена.

Проблема, которая возникает в этой конфигурации существующих пружин, состоит в том, что постоянный крутящий момент не обеспечивается на всем протяжении отпускания упомянутых пружин, что приводит к изменению амплитуды баланса, негативно влияющего на точность часового механизма.

Более того, трудно согласовать форму современных, по существу, S-образных пружин, находящихся в состоянии покоя, и пространство, требуемое в связи с этим при изготовлении позитивным способом, то есть с использованием фотолитографии с последующей электроформовкой, или при изготовлении негативным способом, то есть с использованием фотолитографии с последующим травлением. Действительно, используемые подложки не являются достаточно большими, и/или на одной подложке изготавливается недостаточное количество пружин, что приводит к неприемлемо высокой себестоимости продукции.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы преодолеть все из вышеупомянутой части недостатков за счет предложения часового барабана, чья пружина является более компактной в состоянии покоя и чей крутящий момент меньше зависит от степени завода пружины.

Таким образом, настоящее изобретение относится к часовому барабану, включающему в себя корпус для приема поворотного вала и, по меньшей мере, одной пружины, где упомянутая, по меньшей мере, одна спиральная пружина устанавливается между внутренней стенкой корпуса и внешней стенкой поворотного вала, и ее можно заводить для накопления механической энергии, который характеризуется тем, что часовой барабан дополнительно включает в себя устройство для увеличения крутящего момента упомянутой, по меньшей мере, одной пружины, содержащей дополнительные изгибы для накопления энергии в дополнение к спиральной форме упомянутой, по меньшей мере, одной пружины, причем изгибы, по существу, прямоугольные в поперечном сечении, образуют периодические изменения по отношению к упомянутой спиральной траектории на протяжении, по меньшей мере, одного участка витков упомянутой, по меньшей мере, одной пружины таким образом, чтобы крутящий момент часового барабана соответствовал требованиям потребителей с точки зрения напряженного состояния завода упомянутой, по меньшей мере, одной пружины.

Таким образом, ясно, что количество материала пружины, которая "работает", то есть, которая может деформироваться для сохранения энергии, будет существенно увеличиваться, что позволяет пружине поддерживать, по существу, эквивалентный или более высокий крутящий момент, по сравнению с часовыми барабанами, включающими в себя существующие S-образные пружины.

Кроме того, это позволяет обеспечить такой крутящий момент часового барабана, который будет соответствовать требованиям потребителей, и, например, сделать его более постоянным с целью улучшения изохронности часов. Действительно, поскольку компактность пружины согласно изобретению более пригодна для упомянутых позитивных и/или негативных способов изготовления, можно серийно производить ассиметричные пружины, которые позволяют удовлетворить требования потребителей, касающиеся крутящего момента цилиндра с точки зрения напряженного состояния завода упомянутых пружин.

В соответствии с другими преимущественными особенностями изобретения:

- дополнительные изгибы для накопления энергии образуют периодические изменения по отношению к упомянутой спиральной траектории на протяжении всех или части витков упомянутой пружины;

- по меньшей мере, один из изгибов имеет поперечное сечение, которое является постоянным или непостоянным;

- по меньшей мере, один из изгибов имеет симметричную или несимметричную траекторию по отношению к упомянутой спиральной траектории;

- дополнительные изгибы для накопления энергии выполнены как единое целое с упомянутой, по меньшей мере, одной пружиной;

- упомянутая, по меньшей мере, одна пружина и/или дополнительные изгибы для накопления энергии выполнены из кремниевого основания или основания из металла или сплава металлов;

- часовой барабан включает в себя несколько установленных в стопку пружин, работающих параллельно.

Изобретение также относится к часовому механизму, который характеризуется тем, что он включает в себя часовой барабан согласно любому из предыдущих вариантов.

Краткое описание чертежей

Другие характерные признаки и преимущества будут ясно видны из нижеследующего описания, приведенного посредством неограничивающей иллюстрации со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фигура 1 - вид существующего часового барабана;

фигуры 2 и 3 - виды сверху возможных распределений устройств повышения крутящего момента согласно изобретению;

фигура 4 - чертеж в увеличенном масштабе частичного вида фигуры 2.

Осуществление изобретения

Как объяснено выше, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить часовой барабан, где обеспеченный крутящий момент меньше бы зависел от степени завода пружины, но также где крутящий момент был по существу эквивалентен или увеличен для поддержания или повышения периода автономной работы часового механизма, в котором установлен часовой барабан.

Согласно изобретению в дополнение к обычной пружине часовой барабан включает в себя устройство для увеличения крутящего момента упомянутой пружины, содержащее дополнительные изгибы для накопления упругой энергии, изготовленные на упомянутой пружине таким образом, чтобы крутящий момент часового барабана соответствовал требованиям потребителей с точки зрения напряженного состояния завода упомянутой, по меньшей мере, одной пружины. Предпочтительно, согласно изобретению, дополнительные изгибы для накопления энергии образуют периодические изменения по отношению к упомянутой спиральной траектории на протяжении, по меньшей мере, одного участка витков упомянутой пружины. В своем заведенном состоянии изгибы имеют тенденцию следовать траектории спирали, то есть под механическим напряжением они, по существу, уравновешиваются и заклиниваются между корпусом и/или оставшейся частью пружины и/или поворотного вала наподобие обычной пружины.

Неисчерпывающие примеры распределения устройств 12, 12′, 22′ для повышения крутящего момента часового барабана 11, 21 показаны на фигурах 2 и 3. На фигуре 3 показано, что устройство 22 для повышения крутящего момента часового барабана 21 включает в себя один ряд дополнительных изгибов 24 для накопления энергии, образованных с помощью множества периодических изменений 26, которые распределены по всей длине L пружин 27, и которые продолжаются с периодическими изменениями от каждой стороны теоретической траектории спирали.

На фигуре 2 показано, что устройства 12, 12′ для повышения крутящего момента цилиндра 11 включают по отдельности ряд дополнительных изгибов 14, 14′ для накопления энергии, образованных множеством периодических изменений, которые распределены по отдельности на протяжении одной части длиной L пружины 17. Таким образом, дистальный ряд первого устройства 12 размещен на протяжении промежуточного витка спирали 17 и включает в себя периодические изменения 16 на каждой чередующейся стороне теоретической траектории спирали. Более того, проксимальный ряд 14′ второго устройства 12′ размещен на протяжении внутренним витком пружины 17 и включает в себя периодические изменения 16′ на каждой чередующейся стороне теоретической траектории спирали.

Предпочтительно поперечное сечение периодических изменений 16, 16′, 26 является, по существу, прямоугольным, то есть толщина и высота упомянутых периодических изменений являются, по существу, прямолинейными и перпендикулярными друг к другу. Однако это не препятствует тому, что толщина и, между прочим, поперечное сечение изгибов является постоянным или непостоянным, как будет описано ниже.

Таким образом, ясно, что часовой барабан согласно изобретению может включать в себя одно или несколько устройств для повышения крутящего момента, распределенных на протяжении одного участка или по всей длине пружины таким образом, чтобы количество материала пружины, которая находится в "рабочем" состоянии, то есть, которая может деформироваться для сохранения энергии, очень, по существу, увеличивается, что позволяет часовому барабану поддерживать, по существу, постоянным эквивалентный крутящий момент по сравнению с существующими S-образными пружинами, оставаясь при этом гораздо более компактными в состоянии покоя.

Посредством примера современная S-образная пружина, находящаяся в состоянии покоя, то есть перед установкой в корпус часового барабана, который имеет диаметр 1,2 см, имеет необходимую прямоугольное пространство, равное приблизительно 6 см на 15 см. Преимущественно, согласно изобретению, необходимая площадь пружины в состоянии покоя согласно изобретению уменьшается до диаметра между 1 и 5 см с шагом между 0,1 и 5 мм между витками.

Конечно, на фигуре 2 можно также увидеть также, что одно устройство по всей длине пружины также содержит два ряда дополнительных изгибов для накопления энергии, первый ряд которых будет дистальным, и второй - проксимальным.

Неисчерпывающий вариант периодических изменений 16 показан на фигуре 4. На этой фигуре дополнительные изгибы 14 для накопления энергии, то есть периодические изменения 16, выполнены как единое целое с пружиной 17. Однако для дополнительных изгибов для накопления энергии несущественно, чтобы они были выполнены как одно или единое целое с пружиной. Посредством примера, их можно изготовить отдельно, затем соединить вместе и окончательно выполнить как одно целое в часовом барабане.

В варианте, иллюстрированном на фигуре 4, изгибы 14 для накопления энергии выполнены как одно целое с пружиной 17 и образуют периодические изменения 16 на каждой чередующейся стороне теоретической траектории Т спирали. Следует отметить, что на фигурах 2 и 4 изгибы 14, 14′ предпочтительно чередуются с частями пружины 14, не имеющими изгибы для предотвращения каких-либо стыков между двумя рядами изгибов. Окончательно периодические изменения 16 имеют толщину Е₂, которая может быть равна или отличаться от толщины E₁ пружины 17.

Ясно, что, по меньшей мере, одно периодическое изменение 16, 16′, 26 дополнительных изгибов 14, 14′, 24 для накопления энергии может иметь постоянное или непостоянное поперечное сечение, то есть поперечное сечение, которое заключено в пределах плоскости, включающей в себя толщину и высоту пружины 17, 27. По меньшей мере, одно периодическое изменение 16, 16′, 26 дополнительных изгибов 14, 14′, 24 для накопления энергии может также иметь постоянную и непостоянную симметрию по отношению к спиральной траектории Т. Посредством примера симметричная симметрия может включать в себя синусоиду и/или синусоидальные изгибы по отношению к спиральной траектории Т. И, наконец, их можно распределить симметрично или не симметрично по всей или части пружины.

В свете вышеупомянутых объяснений пружину и/или дополнительные изгибы для накопления энергии можно преимущественно сформировать с помощью методов удаления материала, то есть негативного типа, такого как глубокое реактивное ионное травление монокристаллической кремниевой подложки или, напротив, с помощью методов добавления материала, то есть положительного типа, таких как электроформовка, объединяющая, по меньшей мере, один этап фотолитографии и, по меньшей мере, один этап гальванопластики.

Альтернативно, пружину и/или дополнительные изгибы для накопления энергии можно также сформировать с помощью гибридных позитивных и негативных методов, таких как травленая подложка, где травление предназначено для приема, по меньшей мере, частично аморфного материала путем горячей формовки, например, металла или сплава металлов.

Таким образом, благодаря точности позитивных и/или негативных методов, можно запускать в серийное производство ассиметричные пружины, которые позволят обеспечить крутящий момент часового барабана, соответствующий требованиям потребителей с точки зрения напряженного состояния завода упомянутых пружин. Таким образом, вполне возможно разработать пружину, которая посредством примера, несмотря на напряженное состояние завода, позволит обеспечить, по существу, постоянный крутящий момент часового барабана.

Однако, поскольку тип метода может ограничить толщину изготовленной части, предложено, чтобы часовой барабан включал в себя несколько уложенных в стопу пружин, которые работают параллельно, для того, чтобы получить высоту Н аналогично существующим S-образным пружинам.

Таким образом, ясно, что пружину и/или дополнительные изгибы для накопления энергии можно сформировать из кремния, например, не ограничивающим образом, монокристаллический кремний, карбид, нитрид или оксид кремния, которые могут находиться в кристаллической или некристаллической форме, или представлять собой аморфный или неаморфный металлический материал, такой как, но не исключительно, никель или сплав на основе никеля и фосфора.

Конечно, настоящее изобретение не ограничивается иллюстрированным примером, но возможны различные варианты и изменения, которые будут очевидны специалистам в данной области техники. В частности, формы периодических изменений 16, 16′, 26 дополнительных изгибов для накопления энергии, показанных на фигурах 2-4, могут отличаться для того, чтобы получить крутящий момент, обеспечиваемый часовым барабаном, более постоянным или более высоким.

Более того, настоящее изобретение предназначено, в общем, для источника механической энергии и, в частности, для часового барабана часового механизма.

Группа изобретений относится к области машиностроения. Часовой барабан (21) содержит корпус (23) для приема поворотного вала (25) и, по меньшей мере, одной пружины (27). Спиральная пружина установлена между внутренней стенкой корпуса и внешней стенкой поворотного вала. Устройство (22) для увеличения крутящего момента, по меньшей мере, одной пружины, содержит дополнительные изгибы (24) для накопления энергии. Изгибы выполнены как единое целое с упомянутой, по меньшей мере, одной пружиной и в дополнение к спиральной форме пружины. Изгибы выполнены прямоугольными в поперечном сечения и образуют периодические изменения по отношению к спиральной траектории. Часовой механизм содержит часовой барабан. Достигается увеличение энергоемкости пружины. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Часовой барабан (11, 21), содержащий корпус (13, 23) для приема поворотного вала (15, 25) и, по меньшей мере, одной пружины (17, 27), где упомянутая, по меньшей мере, одна спиральная пружина установлена между внутренней стенкой корпуса (13, 23) и внешней стенкой поворотного вала (15, 25), и ее можно заводить для накопления механической энергии, отличающийся тем, что часовой барабан (11, 21) дополнительно включает в себя устройство (12, 12′, 22) для увеличения крутящего момента упомянутой, по меньшей мере, одной пружины, включающей в себя дополнительные изгибы (14, 14′, 24) для накопления энергии, которые выполнены как единое целое с упомянутой, по меньшей мере, одной пружиной и в дополнение к спиральной форме упомянутой, по меньшей мере, одной пружины, причем упомянутые изгибы, по существу, прямоугольные в поперечном сечения (Е, Н), образуют периодические изменения по отношению к упомянутой спиральной траектории (Т) на протяжении, по меньшей мере, одной части витков упомянутой, по меньшей мере, одной пружины таким образом, чтобы крутящий момент часового барабана (11, 21) соответствовал требованиям потребителей с точки зрения напряженного состояния завода упомянутой, по меньшей мере, одной пружины.

2. Часовой барабан (11, 21) по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные изгибы (14, 14′, 24) для накопления энергии образуют периодические изменения по отношению к упомянутой спиральной траектории на протяжении витков упомянутой, по меньшей мере, одной пружины.

3. Часовой барабан (11, 21) по п. 1, отличающийся тем, что поперечное сечение, по меньшей мере, одного из изгибов (14, 14′, 24) является постоянным.

4. Часовой барабан (11, 21) по п. 1, отличающийся тем, что поперечное сечение, по меньшей мере, одного из изгибов (14, 14′, 24) является непостоянным.

5. Часовой барабан (11, 21) по п. 1, отличающийся тем, что упомянутая, по меньшей мере, одна пружина (17, 27) и/или дополнительные изгибы (14, 14′, 24) для накопления энергии выполнены из кремниевого основания.

6. Часовой барабан (11, 21) по п. 1, отличающийся тем, что упомянутая, по меньшей мере, одна пружина (17, 27) и/или дополнительные изгибы (14, 14′, 24) для накопления энергии сформированы из металлического основания или основания из сплава металлов.

7. Часовой барабан (11, 21) по п. 1, отличающийся тем, что он включает несколько расположенных в стопу пружин, работающих параллельно.

8. Часовой механизм, отличающийся тем, что он содержит часовой барабан (11, 21) по любому из пп. 1-7.