Регулятор скорости вращения узла колеса часового или ударного механизма

Регулятор скорости вращения узла колеса часового или ударного механизма

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение.

Предметом настоящего изобретения является регулятор скорости узла колеса или ударного колеса часов, предназначенный для регулирования скорости вращения зубчатого колеса, установленного на оси первого штифта, и поддержания ее на уровне расчетного значения, в котором вышеуказанный узел колеса приводится в действие, с помощью передаточного устройства, источником энергии, создающим механический момент; указанный узел колеса содержит, по меньшей мере, один инерционный блок, шарнирно установленный на основном штифте на оси второго штифта, параллельной вышеупомянутой оси первого штифта, на расстоянии от нее.

Предметом настоящего изобретения является также пружина, содержащая центробежный регулятор для регулирования скорости вращения узла колеса относительно оси первого штифта и поддержания ее на уровне расчетного значения; указанный узел зубчатого колеса в котором приводится в действие, с помощью передаточного устройства, источником энергии, создающим изменяемый крутящий момент при различных значениях угловой скорости; вышеуказанный узел колеса содержит основной штифт или вал на указанной оси первого штифта; вышеуказанный узел колеса содержит, по меньшей мере, один инерционный блок, шарнирно установленный на основном штифте на оси второго штифта, параллельной указанной оси первого штифта и находящейся на расстоянии от нее; а также указанный инерционный блок содержит дополнительный штифт, определяющий ось третьего шарнира, параллельную вышеуказанным осям первого и второго штифтов.

Кроме того, предметом настоящего изобретения является также музыкальный или ударный механизм для часов или музыкальной шкатулки, содержащий источник энергии или пружину, а также устройство для передачи механического момента от указанного источника энергии или пружины к узлу колеса для генерирования музыки или к колесу ударного механизма.

Предметом настоящего изобретения является также часовой механизм или музыкальная шкатулка, содержащая узел колеса для генерирования музыки или колеса ударного механизма.

Настоящее изобретение относится к области регулирования механической частоты вращения вращающихся узлов.

В частности, оно относится к области часового дела, или точнее, к часовым механизмам, содержащим ударный или музыкальный механизм, таким как часы с боем, музыкальные шкатулки, и т.п.

Уровень техники

Производство часовых механизмов или музыкальных шкатулок, включающих сложные музыкальные движущиеся и/или ударные механизмы, требует использования механизма, обладающего постоянством работы надлежащего качества относительно движения часового механизма, в котором они установлены, по меньшей мере, на протяжении музыкального или ударного цикла, где, несмотря на то, что задача обеспечения постоянной продолжительности цикла не ставится, соблюдение музыкального ритма и ударной последовательности является обязательным. Действительно, любой дефект здесь слышим и неприятен для пользователя, особенно если часовой механизм является дорогостоящим.

Источник энергии, роль которого обычно выполняет бочкообразная пружина ударного механизма, обычно обеспечивает энергию для поднятия одного или нескольких молотков, чтобы ударять в гонги, резонаторы или звонки, или даже в звуковую коробку, если говорить о музыкальной шкатулке. Вибрация этих гонгов или аналогичных устройств передается на среднюю часть, безели и кристалл часового механизма, которые распространяют звуковые волны в воздухе. Запрос о подаче энергии обычно осуществляется с помощью кулачкового или зубчатого устройства, такого как простой или многократный узел шестерен ударного механизма, приводимый в действие рычагом или триггерным устройством, управляемым за счет перемещения часового механизма или пользователем, как, например, в случае функции будильника. Количество энергии, используемое для завода кулачка, является очень большим по сравнению с количеством энергии, необходимым для работы часового механизма. Кроме того, размеры источника энергии ударного механизма, как правило, бочкообразной пружины, необходимо задавать таким образом, чтобы пользователю не нужно было подзаводить или подзаряжать устройство слишком часто, в зависимости от того, какой источник энергии используется, механический, электрический, или какой-либо другой.

Используемая ударным механизмом энергия отличается мгновенными пиками потребления, что также приводит к необходимости увеличения габаритов источника энергии для обеспечения требуемой усталостной прочности.

Кроме того, достаточно часто ударный механизм может испытывать ускорение при совместном воздействии, с одной стороны, резкого выпуска большого количества энергии, имеющегося в наличии у источника энергии, а с другой стороны, инерции. Последствия этого являются пагубными, в частности, в отношении природы последующего боя, который может быть неправильным. Или же последующий бой может происходить в неправильное время, что является более серьезным.

Для того чтобы избежать ускорения хода маятников и часов, принято использовать балансир, тормозящий вращение посредством трения о воздух. Для установки данных устройств необходимо пространство, и их невозможно правильно интегрировать в конструкцию часов.

Регулирование темпа боя или мелодии в случае необходимости осуществляется с помощью регулятора, который стабилизирует скорость отпускания используемой для боя пружины, роль которой может выполнять заводная пружина, или отдельная пружина, как это бывает в случае маятников.

Принцип действия известных регуляторов ударных механизмов, таким образом, основан на трении или на ударах. Иногда их бывает трудно сконструировать, они могут быть неточными по скорости, и часто обладать высоким уровнем шума, что является неприемлемым для дорогостоящих музыкальных или крупных ударных часовых механизмов.

Любое регулирование этой скорости, если оно присутствует, выполняется обычно с помощью системы рычагов или механического регулятора с инерционными блоками типа описанных в патенте КНР №34, выданном на имя Барбеза-Бэйло, которые используют довольно много энергии и могут иметь крупные габариты. Известные регуляторы неточны и не в состоянии точно ограничивать отклонение угловой скорости.

Наиболее компактным является рычажный регулятор, который также просто изготовлять и настраивать, используя при этом простой стопорный штифт. Как правило, регулятор данного типа работает на высоких скоростях, приблизительно от 100 до 150 колебаний в секунду, что соответствует значению от 200 до 300 ударов в секунду. Эти удары создают вибрацию, которая передается на среднюю часть, безели и кристалл, распространяющие звуковые колебания в воздухе, как колокольный звон, с шумом, создающим помехи колокольному звону.

Кроме того, вышеупомянутые основанные на ударах или трении регуляторы трудно изготовлять, их точность регулирования скорости низка, а уровень шума часто бывает высоким.

Короче говоря, в часовом механизме, содержащем ударный механизм или музыкальную шкатулку, в частности, в музыкальных часах или часах с репетицией минут изменение темпа тесно связано с кривой отпускания бочкообразной пружины.

Следовательно, во многих случаях, перезвон или музыка часового механизма замедляются в конце завода, что является неприятным для пользователя. Известные регуляторы требуют большого пространства и/или обладают высоким уровнем шума.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение предназначено для устранения указанных выше недостатков и создания регулятора для часов, содержащего ударный механизм или музыкальную шкатулку, например, для музыкальных часов или часов с репетицией минут, позволяющего получить постоянную скорость вращения при поглощении разности по крутящему моменту в регулировочной цепи и обеспечивающего абсолютную тишину во время работы.

Таким образом, настоящее изобретение предлагает новое решение проблемы ускорения хода, в частности, для часовых механизмов.

Коротко говоря, часть энергии, высвобождаемой во время ударного цикла, используется для предотвращения ускорения хода.

Данное изобретение предлагает новаторский способ решения вышеуказанной проблемы, заключающийся в интеграции механизма, использующего эту энергию. Следовательно, данное изобретение относится к регулировочному устройству для ударного механизма часов, предназначенному для регулирования потребления энергии именно в том объеме, который является абсолютно правильным для ударного механизма, и содержащему с этой целью устройство для рассеяния энергии.

Предметом настоящего изобретения, таким образом, является регулятор скорости узла колеса или ударного колеса часов, предназначенный для регулирования скорости вращения узла колеса относительно оси первого штифта и поддержания ее на уровне расчетного значения, в котором вышеуказанный узел колеса приводится в действие, с помощью передаточного устройства, источником энергии, создающим механический момент; указанный узел колеса содержит, по меньшей мере, один инерционный блок, шарнирно установленный на основном штифте на оси второго штифта, параллельной вышеупомянутой оси первого штифта, на расстоянии от нее.

Согласно изобретению, данный регулятор содержит устройство для возвращения указанного, по меньшей мере, одного инерционного блока к оси первого штифта, а указанный, по меньшей мере, один инерционный блок сконструирован таким образом, что когда узел колеса вращается со скоростью меньше или равной заданной частоты вращения, указанный, по меньшей мере, один инерционный блок остается внутри первого внутреннего объема вращения относительно оси первого шарнира, а когда узел колеса вращается со скоростью выше заданной частоты вращения, как минимум, один инерционный блок, по меньшей мере, его периферийная часть входит во второй объем вращения вокруг оси первого штифта, расположенный рядом и являющийся внешним относительно первого объема вращения; вышеуказанная периферийная часть взаимодействует во втором объеме вращения с регулировочным устройством, служащим для торможения узла колеса и возврата его скорости вращения к заданному значению, а также рассеяния избыточной энергии.

Согласно отличительному признаку изобретения, указанный регулятор узла колеса или ударного колеса часового механизма содержит тормозное устройство, вступающее в работу, когда вышеуказанная периферийная часть инерционных блоков переходит из указанного первого объема в указанный второй объем; данное тормозное устройство включает в себя либо воздушное тормозное устройство (или аэродинамический тормоз), включающееся в момент превышения заданной частоты вращения, либо сухое тормозное устройство (фрикционный тормоз), поверхность которого создает тормозной момент на указанной выше периферийной части инерционных блоков и сконструированного таким образом, что прилагаемый тормозной момент пересекает радиус от оси первого штифта.

Согласно отличительному признаку изобретения, указанная периферийная часть является электропроводной, а вышеуказанное регулировочное устройство выполнено по принципу генерирования, по меньшей мере, одного переменного магнитного поля, содержащего силовые линии, ориентированные таким образом, что в результате взаимодействия между указанной периферийной частью и указанным магнитным полем образуются вихревые токи, тормозящие вышеуказанный узел колеса, оказывая сопротивление его вращению.

Согласно отличительному признаку изобретения, когда указанный узел колеса вращается со скоростью меньше или равной указанной заданной частоте вращения, указанное возвратное устройство спроектировано таким образом, чтобы удерживать, по меньшей мере, один инерционный блок в первом внутреннем объеме вращения, а также, когда указанный узел колеса вращается со скоростью выше заданной частоты вращения, позволять указанному, по меньшей мере, одному инерционному блоку входить, по меньшей мере, своей периферийной частью в указанный второй объем вращения.

Согласно отличительному признаку изобретения, указанное возвратное устройство является механическим и оказывает возвращающее усилие, направленное в сторону оси первого штифта, на второй штифт, входящий в состав, по меньшей мере, одного инерционного блока и определяющий ось третьего штифта, параллельную вышеуказанным осям первого и второго штифтов.

Согласно отличительному признаку изобретения, указанное возвратное устройство является упругим возвратным устройством и содержит втулку первого штифта вокруг основного штифта или вала, входящую в состав упомянутого узла колеса, установленного на оси первого штифта, а также, по меньшей мере, одну втулку второго штифта вокруг указанного вспомогательного штифта, входящего в состав указанного, по меньшей мере, одного инерционного блока на указанной оси третьего штифта.

Согласно отличительному признаку изобретения, указанный узел колеса включает несколько указанных инерционных блоков, равноудаленных от указанной оси первого штифта, а указанное упругое возвратное устройство включает в себя втулку первого штифта вокруг основного штифта или вала, входящего в состав указанного узла колеса, установленного на оси первого штифта, а также втулку второго штифта, установленную на указанном вспомогательном штифте, входящем в состав каждого указанного инерционного блока на указанной оси третьего штифта данного инерционного блока.

Согласно отличительному признаку изобретения, указанное упругое возвратное устройство содержит, по меньшей мере, одну пружину.

Согласно отличительному признаку изобретения, данная пружина находится в состоянии предварительной нагрузки, соответствующей радиальному перемещению своей втулки второго штифта в радиальном направлении относительно указанной оси первого штифта, когда данная пружина перемещается указанной первой втулкой главного штифта из отсоединенного положения в соединенное положение данной пружины на указанном вспомогательном штифте указанного инерционного блока, когда указанный узел колеса и указанный инерциальный блок находятся в положении останова, и вышеупомянутая предварительная нагрузка в соединенном состоянии указанной пружины тянет упомянутый вспомогательный штифт указанного инерциального блока радиально к вышеупомянутой оси первого штифта.

Согласно отличительному признаку изобретения, жесткость пружины выбирается так, чтобы величина радиальной силы, приложенной к указанному инерционному блоку, возвращаемому к указанному второму штифту, фактически линейно зависела от углового положения указанного инерционного блока относительно указанного основного штифта на указанной оси второго штифта относительно положения останова указанного инерционного блока, и для которого нулевое значение указанной радиальной силы соответствует (по абсолютной величине) указанному перемещению предварительной нагрузки.

Согласно отличительному признаку изобретения, указанная пружина изготовляется из микрообрабатываемого материала, или силикона, или кварца, или их соединения, или сплава, полученного по технологии МЭМС (технологии микроэлектромеханических систем), или сплава, полученного с помощью технологии глубокого реактивного ионного травления (DRIE) или технологии получения объемных микродеталей методами рентгенолитографии, гальваностегии и формовки (LIGA), или же изготовляются, по меньшей мере, из частично аморфного материала.

Согласно отличительному признаку изобретения, указанные инерционные блоки изготовляются из электропроводного материала или золота, из меди или серебра, или включают в себя, в той части, которая подвергается воздействию вышеуказанного магнитного поля в указанной камере, участок, выполненный из электропроводного материала или золота, или из серебра или меди, в направлении, параллельном вышеуказанной оси первого штифта.

Предметом настоящего изобретения является также пружина для инерционного регулятора, служащего для поддержания скорости вращения узла колеса относительно оси первого штифта на уровне заданной величины, указанный узел колеса которого приводится, с помощью передаточного устройства, источником энергии, обеспечивающим крутящий момент, изменяемый в зависимости от изменения угловой скорости; указанный узел колеса содержит главный штифт или вал, расположенный на оси главного штифта; указанный узел колеса содержит, по меньшей мере, один инерционный блок, шарнирно установленный на главном штифте, расположенном на оси второго штифта, параллельной упомянутой оси первого штифта и на расстоянии от нее; вышеупомянутый инерционный блок включает в себя вспомогательный штифт, определяющий ось третьего штифта, параллельную упомянутой оси первого штифта, и указанную ось второго штифта, отличающуюся тем, что конструкция вышеуказанной пружины выполнена таким образом, чтобы оказывать на указанный вспомогательный штифт возвращающее усилие в направлении к указанной оси первого штифта и возвращать вышеупомянутый, по меньшей мере, один инерционный блок к вышеуказанной оси первого штифта, а также отличающуюся тем, что вышеупомянутая пружина содержит втулку первого штифта вокруг указанного главного штифта и, по меньшей мере, одну втулку второго штифта вокруг вышеупомянутого вспомогательного штифта, по меньшей мере, одного вышеуказанного инерционного блока.

Предметом настоящего изобретения является также музыкальный или ударный механизм для часов или музыкальной шкатулки, содержащий источник энергии или пружину, а также устройство для передачи механического момента от вышеуказанного источника энергии или пружины к узлу колеса для генерирования музыки или боя, отличающегося тем, что указанное передаточное устройство приводит, по меньшей мере, один указанный узел колеса, входящий в состав вышеуказанного регулятора узла колеса часового или ударного механизма.

Предметом настоящего изобретения является также часовой механизм или музыкальная шкатулка, содержащая узел колеса для генерирования музыки или боя, отличающийся тем, что данный часовой механизм или музыкальная шкатулка включают в себя музыкальный или ударный механизм данного типа, и/или регулятор узла колеса часового механизма или узла ударного колеса данного типа.

Краткое описание чертежей

Другие отличительные признаки и преимущества данного изобретения станут видны после ознакомления с приведенным ниже описанием со ссылками на прилагаемые чертежи, а именно:

- Фиг.1 - схематический вертикальный разрез регулятора узла колеса часового/ударного механизма согласно настоящему изобретению.

- Фиг.2 - схематический вертикальный разрез, проходящий через ось первого штифта, для первого варианта осуществления регулятора узла колеса часового/ударного механизма настоящего изобретения, интегрированного в показанный частично ударный механизм, интегрированный в частично показанный часовой механизм.

- Фиг.3 - схематический вид сверху части показанного на Фиг.2 регулятора, и перемещающегося инерционного блока, входящего в состав данного регулятора (сплошные линии - в сложенном положении, пунктирные линии - в развернутом положении).

- Фиг.4 - схематический вид сверху регулятора первого варианта осуществления изобретения с инерционными блоками, двигающимися в кольцевой камере.

- Фиг.5 - изображение в разобранном виде регулятора, показанного на Фиг.4.

- Фиг.6 - изображение в разобранном виде представленного на Фиг.4 регулятора, оснащенного упругими устройствами возврата инерционных блоков в соответствии с первым вариантом исполнения настоящего изобретения.

- Фиг.7 - частичный схематичный вид сверху представленного на Фиг.4 регулятора, оснащенного упругими устройствами возврата инерционных блоков в соответствии со вторым вариантом исполнения настоящего изобретения.

- Фиг.8 - частичный схематичный вид сверху представленного на Фиг.4 регулятора, оснащенного упругими устройствами возврата инерционных блоков в соответствии с третьим вариантом исполнения настоящего изобретения.

- Фиг.9 - частичный схематичный вид сверху представленного на Фиг.6 регулятора с другим количеством инерционных блоков.

- Фиг.10 - схематический разрез варианта исполнения регулятора с несколькими расположенными один над другим узлами колес.

- Фиг.11 - частичный схематичный вид сверху представленного на Фиг.8 регулятора, оснащенного упругими устройствами возврата инерционных блоков по второму варианту осуществления изобретения, в предпочтительном исполнении указанных возвратных устройств, показанных в разъединенном состоянии, когда они не соединены с инерционными блоками, возвращение которых является их функцией.

- Фиг.12 - механизм, представленный на Фиг.11, возвратные устройства которого показаны соединенными с инерционными блоками, когда узел колеса остановлен.

- Фиг.13 - механизм, представленный на Фиг.11, возвратные устройства которого показаны соединенными с инерционными блоками, когда узел колеса вращается, а инерционные блоки раскрыты.

- Фиг.14 - схематичный разрез по оси первого шарнира узла колеса, с включенными различными объемами вращения инерционных блоков.

- Фиг.15 - кривая, показывающая зависимость тормозного момента от угловой скорости вращения для двух разных типов регуляторов.

- Фиг.16 - вид кривых тормозного момента С в зависимости от угловой скорости вращения ω для двух различных характеристик регулирования.

- Фиг.17 - кривая, показывающая изменение радиальной возвращающей силы в зависимости от угла α, характеризующем изменение, относительно исходного положения, в положении вала подсоединения устройства возврата инерционного блока, входящего, согласно настоящему изобретению, в состав регулятора, относительно оси штифта данного инерционного блока.

- Фиг.18 - схематичное перспективное изображение усовершенствованной версии настоящего изобретения.

- Фиг.19 - кривая, показывающая изменение токовихревых потерь в зависимости от углового положения инерционных блоков на своих соответствующих штифтах, для варианта осуществления изобретения, показанного на Фиг.18.

- Фиг.20 - кривая, показывающая изменение токовихревых потерь, при равенстве всех остальных параметров, в зависимости от углового смещения ряда верхних магнитов относительно ряда нижних магнитов, согласно изобретению, совместно генерирующих магнитное поле для регулирования угловой скорости вращения.

Осуществление изобретения

Настоящее изобретение относится к области регулирования механической частоты вращения вращающихся узлов.

Настоящее изобретение относится к области часового дела, и в частности, к часовым механизмам, содержащим ударный механизм, и будет более подробно описано для данного предпочтительного применения. Однако настоящее изобретение может быть использовано для регулирования скорости вращения любого вращающегося узла, независимо от его габаритов.

В данном описании предпочтительного использования настоящее изобретение относится к регулировочному механизму 1 для узла зубчатого колеса или ударного механизма для часового механизма или музыкальной шкатулки, которые далее будут обозначаться общим термином "часовой механизм".

Данный регулятор 1 скорости вращения узла зубчатого/ударного колеса часового механизма предназначен для регулирования работы механизма, в частности, как описано в конкретном примере и поясняется посредством приведенных чертежей, музыкального или ударного механизма 10. Термин "регулятор 1 узла зубчатого колеса или ударного механизма" здесь и далее обозначает регулятор для узла часового механизма, в частности, для узла ударного механизма или музыкального колеса, а термин "ударный механизм 10" означает музыкальный или ударный механизм. Специалисты в данной области техники, несомненно, знают, каким образом использовать настоящее изобретение для регулирования других узлов часовых механизмов.

Пример применения данного изобретения для ударного механизма учитывает специфические ограничения, присущие регулированию, которое должно быть очень точным, предпочтительно, с погрешностью не более 3%, поскольку любое отклонение является слышимым и неприятным для пользователя, а также из-за уровня шума, который должен оставаться очень низким относительно акустической громкости перезвона. Таким образом, данное изобретение сочетает в себе точность регулирования и тишину.

Данный ударный механизм 10, как обычно, содержит источник энергии или пружину, и устройство 3 для передачи вращающего момента от источника энергии или пружины к узлу колеса для генерирования мелодии или боя, включающего в себя молоточки, рычаги и т.п. Данный источник энергии, пружина, и т.п. обычно создает крутящий момент, величина которого изменяется в зависимости от степени ослабления пружины. Естественно, регулятор 1, в соответствии с настоящим изобретением, которое будет описано ниже, может также использоваться с источником энергии, подающим крутящий момент, который, как можно предположить, является постоянным при постоянной скорости вращения, с единственной целью гарантировать точность регулирования скорости, и предупреждения опасности возникновения скачков или чего-либо подобного.

Ослабление пружины связано со значительным снижением крутящего момента по времени, например, приблизительно в четыре раза. Изменение кривой остаточного крутящего момента на узле зубчатого колеса регулятора происходит вследствие изменения нагрузки на пружину. Высокочастотные пики крутящего момента могут быть связаны с загрузкой музыкальных лопаток. Вследствие их краткой природы и инерции системы, эти высокочастотные изменения крутящего момента могут оказывать лишь незначительное влияние на уровень скорости, и ими, следовательно, можно пренебречь.

Количество энергии, получаемое в качестве крутящего момента на узле колеса пользователя, в данном случае, на узле ударного колеса, может сильно изменяться. Пользовательский узел колеса получает максимально возможную регулярную энергию, стабилизирующую скорость вращения узла колеса, с одной стороны, и использует избыток энергии в начале ослабления пружины, с другой стороны.

Характерными особенностями желаемого регулятора скорости для конкретного применения являются низкое изменение скорости (3% от номинального значения скорости) и высокое рассеяние мощности (>6 мВт). В идеале, при скорости ниже номинальной, тормозной момент, создаваемый регулятором, должен быть равен нулю. При скорости выше номинальной, тормозной момент в зависимости от скорости должен резко возрастать. Чем выше наклон данной характеристики, тем ниже будет изменение скорости. На Фиг.15 показана типичная кривая крутящего момента регулятора частоты вращения. Кривая пунктиром показывает характеристику для регулятора с высоким изменением частоты вращения. Наоборот, кривая сплошной линией показывает меньшее изменение частоты вращения, а ее угол наклона меньше, что говорит о меньшей чувствительности частоты вращения к изменению крутящего момента, и что предлагается настоящим изобретением.

Мы стремились получить характеристику рассеяния энергии в зависимости от времени в форме уравнения для мощности Р=f(ωⁿ), где n>2, значение n=2 соответствует мощности, соответствующей квадрату крутящего момента, и, следовательно, пропорциональной квадрату угловой скорости. Настоящее изобретение, таким образом, предлагает максимально усовершенствовать данное рассеяние.

Для того чтобы добиться этого в оптимальном виде, в первом варианте осуществления, данное изобретение использует инерционные блоки, которые могут поворачиваться на оси относительно узла зубчатого колеса, приводимые в действие источником энергии с помощью передаточного устройства и/или возвратного устройства, например, упругого возвратного устройства. Во втором варианте осуществления, настоящее изобретение использует вихревые токи, возникающие в результате взаимодействия вышеупомянутых инерционных блоков и переменного магнитного поля, что позволяет использовать избыточную энергию, с выделением тепла, однако, без использования большего количества энергии, чем требуется.

Предпочтительно, настоящее изобретение сочетает в себе использование вышеупомянутых поворотных инерционных блоков, возвращаемых возвратными устройствами, и вихревых токов, создаваемых в результате взаимодействия между инерционными блоками и переменным магнитным полем.

Таким образом, данное изобретение создает пассивно-регулируемое торможение, являющееся эффективным, несмотря на ограничения в связи с малым располагаемым объемом в часовом механизме.

Еще в одном варианте осуществления изобретения использование поворотных инерционных блоков сочетается с применением устройства для компенсации центробежной силы и тормозного устройства.

Регулятор 1 узла зубчатого колеса или ударного механизма служит для регулирования частоты вращения ω узла колеса 3 относительно первой оси D1 и поддержания ее на уровне заданной частоты вращения ωс. Данный узел колеса 3 приводится, с помощью устройства привода 2, от источника энергии, создающего механический крутящий момент. Данный узел колеса 3 содержит, по меньшей мере, один инерционный блок 4, шарнирно установленный на основном штифте 6 на второй оси вращения D2, параллельной первой оси вращения D1 и расположенной на расстоянии от нее.

В соответствии с настоящим изобретением, регулятор 1 включает в себя устройство 6 для возвращения инерционного блока 4 к первой оси вращения D1. Указанный инерционный блок 4 устроен таким образом, что:

- с одной стороны, когда колесо 3 вращается со скоростью, ниже или равной заданной частоте вращения ωc, инерционный блок 4 остается ограниченным в пределах первого объема вращения VI относительно первой оси вращения D1;

- и, с другой стороны, когда скорость вращения узла колеса 3 превышает заданную частоту вращения ωс, задевается данный инерционный блок 4, по меньшей мере, его периферийная часть 30, во втором объеме вращения VE относительно первой оси вращения D1, прилегающем к первому объему вращения VI.

В первой конфигурации, показанной на Фиг.14, второй объем вращения VE является внешним по отношению к первому объему VI.

Во второй конфигурации, не представленной на чертежах, второй объем вращения VE является внутренним по отношению к первому объему VI.

Разумеется, возможны и другие конфигурации, с несколькими расположенными рядом объемами, каждый из которых обладает характерными свойствами для обеспечения или предотвращения взаимодействия с инерционным блоком 4.

Периферийная часть 30 во втором объеме вращения VE взаимодействует с регулирующими устройствами, предусмотренными для обеспечения торможения узла колеса 3 и возврата его скорости вращения ω к заданному значению ωc, и рассеяния избыточной энергии.

Чрезвычайно выигрышным образом, характерным для данного изобретения, когда узел колеса 3 вращается со скоростью меньше или равной заданной частоте вращения ωc, конструкция возвратного устройства 7 обеспечивает удержание, по меньшей мере, одного инерционного блока 4 в первом внутреннем объеме вращения VI, а также, когда узел колеса 3 вращается со скоростью выше заданной частоты вращения ωс, позволяет указанному инерционному блоку 4 входить, по меньшей мере, своей периферийной частью 30, во второй объем вращения VE.

Предпочтительно, возвратное устройство 7 является механическим и оказывает возвращающее усилие, направленное в сторону первой оси вращения D1, на второй штифт 72, входящий в состав, по меньшей мере, одного инерционного блока 4 и определяющий третью ось вращения D3, параллельную указанным первой оси вращения D1 и второй оси вращения D2.

Возвратное устройство 7, предпочтительно, является упругим возвратным устройством и содержит втулку первого штифта 74 вокруг основного штифта или вала 15, входящую в состав упомянутого узла колеса 3, установленного на оси D1 первого штифта, а также, по меньшей мере, одну втулку 73 второго штифта вокруг вышеуказанного вспомогательного штифта 72, входящего в состав указанного, по меньшей мере, одного инерционного блока 4 на указанной оси D3 третьего штифта.

Как будет пояснено ниже, данное упругое возвратное устройство 7 предпочтительно содержит, по меньшей мере, одну предварительно нагруженную пружину 71. Прецизионное изготовление вышеуказанных пружин, предварительная нагрузка которых точно рассчитывается по заданной угловой скорости вращения, которую необходимо поддерживать, решает проблемы неточности известных технических решений. Комбинация с рассеянием энергии за счет вихревых токов очень быстро обеспечивает установившуюся скорость вращения, рассеивая большое количество энергии в течение очень короткого времени.

В конкретном варианте осуществления изобретения регулятор 1 узла часового/ударного механизма включает в себя тормозное устройство, срабатывающее в момент, когда периферийная часть 30 инерционного блока 4 переходит из первого объема VI во второй объем VE. Данное тормозное устройство включает в себя либо воздушное тормозное устройство (или аэродинамический тормоз), включающееся в момент превышения заданной частоты вращения ωc, либо сухое тормозное устройство (фрикционный тормоз), поверхность которого создает тормозной момент на указанной выше периферийной части 30 инерционных блоков 4 и сконструированного таким образом, что прилагаемый тормозной момент пересекает радиус от оси D1 первого штифта.

Итак, тормозное устройство срабатывает в момент перехода периферийной части 30 инерционных блоков 4 из первого объема VI во второй объем VE, чтобы приложить тормозной момент к периферийной части 30 инерционных блоков 4 таким образом, чтобы данный тормозной момент пересекался с радиальным положением каждого из вышеуказанных инерционных блоков от оси D1 первого штифта, в центре второго объема VE.

Предпочтительный принцип рассеяния энергии, показанный на чертежах, заключается в потерях энергии от вихревых токов. Электропроводный узел колеса, в частности, диск, вращающийся в изменяющемся или переменном магнитном поле, является местом, где возникают вихревые токи, вызывающие токовихревые потери за счет эффекта Джоуля, в соответствии со следующим выражением:

(2.1) P_{eddy}≈ρ.BC².Ω².e,

где р - удельное электрическое сопротивление вращающегося электропроводного материала, ВС - пик электромагнитной индукции, наблюдаемый в материале, Ω -скорость вращения, и е - толщина вращающегося материала,

а тормозной момент, создаваемый токовихревыми потерями, можно выразить как:

(2.2) M_{eddy}≈p.BC².Ω.e.

В очень простом варианте осуществления данного изобретения рассматриваемый регулятор скорости вращения содержит электропроводный диск или узел колеса, выполненный, например, из серебра, шарнирно установленный и вращающийся в магнитном поле (предпочтительно, в переменном магнитном поле), тормозной момент которого подчиняется выражению 2.2.

Зависимость тормозного момента от частоты вращения данной системы является чисто линейной характеристикой, угол наклона которой зависит от параметров ρ, ВС² и е.

Данная система имеет, однако, тормозной момент при номинальной угловой скорости вращения. Далее, угол наклона вышеупомянутой кривой можно регулировать с помощью вышеперечисленных параметров, но лишь в ограниченном диапазоне. Безусловно, серебро обладает минимальной величиной удельного электрического сопротивления. Величину электромагнитной индукции также невозможно повышать до бесконечности. Таким образом, трудно получить очень крутой наклон характеристики для приемлемых значений, что и приводит к необходимости рассмотрения предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения, показанного на Фиг.4.

Согласно изобретению, регулятор 1 узла колеса часового/ударного механизма служит для регулирования частоты вращения ω, по меньшей мере, одного пользовательского узла колеса относительно оси D1 и поддержания ее