Заводной барабан, включающий в себя дополнительные упругие средства накопления энергии

Заводной барабан, включающий в себя дополнительные упругие средства накопления энергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к заводному барабану, включающему в себя устройство для увеличения крутящего момента, а более конкретно к барабану такого типа, включающему в себя дополнительные упругие средства накопления энергии.

Уровень техники

Известные заводные барабаны 1 (фиг.1) обычно образованы коробкой 3 (так называемым «барабаном»), которая вмещает поворотную ось 5 и пружину 7. Спиральная пружина 7 имеет длину L, высоту Н и толщину Е. Пружина 7 установлена между внутренней стенкой коробки 3 и внешней стенкой поворотной оси 5. Коробка 3 обычно закрыта крышкой 9. Таким образом, пружина 7 может быть скручена для накопления механической энергии, которая обеспечивает ход часового механизма, в который она встроена. Недостатком конструкции известных пружин является то, что в ходе их разрядки создаваемый крутящий момент получается непостоянным, в результате чего амплитуда колебаний балансира варьируется, что ухудшает точность хода часового механизма.

Кроме того, трудно привести в соответствие форму известных по существу S-образных пружин, находящихся в расслабленном состоянии, и необходимое для них пространство с процессом изготовлении «позитивным» способом, то есть фотолитографией с последующей электроформовкой, или «негативным» способом, то есть фотолитографией с последующим травлением. Действительно, используемые подложки достаточно малы и/или на одной подложке получается выполнить недостаточное количество пружин, что делает производственные издержки неприемлемыми.

Раскрытие изобретения

Цель настоящего изобретения - устранить полностью или частично вышеуказанные недостатки, предложив заводной барабан, пружина которого более компактна в расслабленном состоянии, а крутящий момент меньше зависит от степени закрученности пружины.

Таким образом, настоящее изобретение относится к заводному барабану, включающему в себя коробку для вмещения поворотной оси и, по меньшей мере, одной пружины, при этом указанная, по меньшей мере, одна спиральная пружина установлена между внутренней стенкой коробки и внешней стенкой поворотной оси и может быть закручена для накопления механической энергии, причем указанный барабан отличается тем, что он включает в себя и устройство для увеличения крутящего момента указанной, по меньшей мере, одной пружины, включающее в себя дополнительные упругие средства накопления энергии, которые предусмотрены в дополнение к спиральной форме указанной, по меньшей мере, одной пружины, причем указанные упругие средства присоединены к указанной, по меньшей, одной пружине, чтобы крутящий момент заводного барабана можно было индивидуализировать в соответствии с натяжением витков указанной, по меньшей мере, одной пружины.

Таким образом, очевидно, что количество материала пружины, который «работает», то есть может деформироваться, запасая энергию, существенно возрастает, благодаря чему заводной барабан может обеспечивать крутящий момент, который по существу аналогичен или превышает крутящие моменты, обеспечиваемые барабанами, включающими в себя известные S-образные пружины.

Это позволяет также индивидуализировать крутящий момент барабана, к примеру, за счет повышения его стабильности, что, в свою очередь, повышает изохронность часового механизма. Действительно, компактность пружины по настоящему изобретению лучше приспособлена к указанным «позитивным» и/или «негативным» способам изготовления, поэтому можно серийно выпускать асимметричные пружины, которые позволяют индивидуализировать крутящий момент барабана в соответствии с натяжением витков указанных пружин.

В соответствии с другими предпочтительными признаками настоящего изобретения:

- дополнительные упругие средства накопления энергии образованы упругими отростками, которые отходят от всех или, по меньшей мере, некоторых витков указанной, по меньшей мере, одной пружины;

- по меньшей мере, один отросток имеет одинаковое или разное сечение;

- по меньшей мере, один отросток имеет одинаковую или разную кривизну;

- по меньшей мере, два отростка примыкают друг к другу;

- по меньшей мере, один отросток продолжается от указанной, по меньшей мере, одной пружины в направлении указанной оси или от указанной, по меньшей мере, одной пружины в направлении внутренней стенки указанной коробки;

- дополнительные упругие средства накопления энергии выполнены заодно целое с указанной, по меньшей мере, одной пружиной;

- указанная, по меньшей мере, одна пружина и/или дополнительные упругие средства накопления энергии выполнены из подложки, материалом которой служит кремний или металл или металлический сплав;

- барабан включает в себя несколько одновременно действующих пружин, которые расположены друг над другом.

Настоящее изобретение относится также к часовому механизму, который отличается тем, что включает в себя заводной барабан по любому из вышеуказанных вариантов.

Краткое описание чертежей

Другие признаки и преимущества будут полностью очевидны из нижеследующего описания, которое приведено в качестве неограничительного примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

- фиг.1 - вид известного заводного барабана;

- фиг.2 и 3 - виды сверху устройств для увеличения крутящего момента по настоящему изобретению, размещенных в соответствии с различными возможными вариантами;

- фиг.4-7 - возможные варианты дополнительных упругих средств накопления энергии, соответствующих настоящему изобретению.

Осуществление изобретения

Как сказано выше, цель настоящего изобретения - предложить заводной барабан, крутящий момент которого меньше зависит от степени закрученности пружины, причем указанный крутящий момент по существу больше или равен прежнему, что позволяет обеспечить или улучшить автономность хода часового механизма, в котором установлен заводной барабан.

В соответствии с настоящим изобретением наряду с обычной пружиной заводной барабан включает в себя устройство для увеличения крутящего момента указанной пружины, включающее в себя дополнительные упругие средства накопления энергии, которые предусмотрены в дополнение к спиральной форме указанной, по меньшей мере, одной пружины, причем указанные упругие средства присоединены к указанной пружине, чтобы крутящий момент барабана мог быть индивидуализирован в соответствии с натяжением витков указанной, по меньшей мере, одной пружины. Предпочтительно, чтобы в соответствии с настоящим изобретением дополнительные упругие средства накопления энергии были образованы упругими отростками, которые выступают вдоль, по меньшей мере, части витков указанной пружины. Когда витки закручены, отростки ориентированы вдоль спирали, то есть зажаты между коробкой и/или остальной частью пружины и/или поворотной осью, как обычная пружина.

Фиг.2 и 3 иллюстрируют неограничительные примеры размещения устройств 12, 22, 22' для увеличения крутящего момента заводного барабана 11, 21. На фиг.3 устройство 12 для увеличения крутящего момента заводного барабана 11 включает в себя одиночный ряд дополнительных упругих средств 14 накопления энергии, образованных серией упругих отростков 16, которые распределены вдоль всей длины L пружины 17 и продолжаются от пружины 17 в направлении внутренней стенки коробки 13.

На фиг.2 каждое из устройств 22, 22' для увеличения крутящего момента барабана 21 включает в себя набор соответствующих дополнительных упругих средств 24, 24' накопления энергии, которые образованы сериями упругих отростков 26, 26', каждая из которых расположена вдоль части длины L пружины 27. Таким образом, дистальная серия 24 первого устройства 22 размещена вдоль крайнего витка или внутреннего витка пружины 27 и включает в себя упругие отростки 26, которые продолжаются от пружины 27 в направлении поворотной оси 25. Кроме того, проксимальная серия 24' второго устройства 22' размещена вдоль внутреннего витка пружины 27 и включает в себя упругие отростки 26', которые продолжаются от пружины 27 в направлении внутренней стенки коробки 23.

Таким образом, очевидно, что барабан по настоящему изобретению может включать в себя одно или несколько устройств для увеличения крутящего момента, расположенных вдоль одного участка или по всей длине пружины, поэтому количество материала пружины, который «работает», то есть может деформироваться, запасая энергию, существенно возрастает, благодаря чему такая пружина может обеспечивать по существу постоянный крутящий момент, эквивалентный крутящему моменту известных S-образных пружин, будучи при этом намного компактнее в расслабленном состоянии.

К примеру, известная S-образная пружина в расслабленном состоянии, то есть до помещения в заводной барабан диаметром 1,2 см, занимает площадь примерно 6 на 15 см. Преимуществом настоящего изобретения является то, что площадь, занимаемая пружиной в расслабленном состоянии, соответствует диаметру 1-5 см, при этом шаг между витками равен 0,1-5 мм.

Разумеется, можно также предусмотреть, чтобы на фиг.2 одно устройство включало в себя две серии дополнительных упругих средств накопления энергии, расположенных по всей длине пружины, при этом первая серия может включать в себя упругие отростки, которые продолжаются от пружины в направлении поворотной оси, а вторая серия может включать в себя упругие отростки, которые продолжаются от пружины в направлении внутренней стенки коробки.

На фиг.4-7 показаны неограничительные варианты упругих отростков 36, 46, 56, 76. На данных фигурах дополнительные упругие средства накопления энергии, то есть упругие отростки 36, 46, 56, 76 выполнены за одно целое с пружиной 37, 47, 57, 77. Однако будут ли дополнительные упругие средства накопления энергии выполнены за одно целое с пружиной или нет - не принципиально. Их можно, к примеру, изготовить отдельно, соединить между собой и поместить в барабан.

В качестве первого варианта (фиг.4) отросток 36 выполнен заодно целое с пружиной 37, образуя выступающий участок, который продолжается вдоль кривой C₂, при этом указанная кривая может представлять собой дугу, которая образует острый угол α₁ с линией кривизны пружины 37. Наконец, отросток 36 имеет толщину E₁, которая может быть равна толщине Е пружины 37 или отличаться от нее.

В качестве второго варианта (фиг.5) отросток 46 выполнен за одно целое с пружиной 47, образуя выступающий участок, который продолжается вдоль кривой С₂, при этом указанная кривая может представлять собой дугу, которая образует тупой угол α₁ с линией кривизны пружины 47. Наконец, отросток 46 имеет толщину Е₂, которая может быть равна толщине Е пружины 47 или отличаться от нее.

В качестве третьего варианта (фиг.6) отросток 56 выполнен за одно целое с пружиной 57, образуя выступающий участок, который продолжается вдоль несимметричной кривой С₃, образующей по отношению к линии кривизны пружины 57 острый начальный угол α₃. Наконец, отросток 56 имеет разную толщину, при этом минимальная его толщина - Е³, а максимальная - Е₃', и каждая из них может быть равна толщине Е пружины 57 или отличаться от нее.

Наконец, в качестве четвертого варианта (фиг.7) два выступающих участка сходятся между собой с образованием отростка 76, который выполнен за одно целое с пружиной 77 на одной области, образующей основание. Отросток 76 имеет по существу Y-образную форму, при этом обе его ветви отходят от указанного основания, продолжаясь вдоль кривых С₅, С₆, которые могут представлять собой дуги, образующие с линией кривизны пружины 77 острый угол α₅ и тупой угол α₆ соответственно. Наконец, ветви отростка 76 имеют соответствующие толщины E₅, Е₆, каждая из которых может быть равна толщине Е пружины 77 или отличаться от нее.

Таким образом, очевидно, что, по меньшей мере, один отросток 16, 26, 36, 46, 56, 76 дополнительных упругих средств накопления энергии может иметь одинаковое или разное сечение, которое содержится в плоскости, включающей в себя толщину и высоту отростка, и/или кривизну, которая может быть одинаковой или разной. Кроме того, по меньшей мере, два таких отростка 16, 26, 36, 46, 56, 76 могут примыкать друг к другу. Наконец, они могут быть распределены как симметрично, так и несимметрично вдоль всей пружины 17, 27, 37, 47, 57, 77 или ее части.

В свете вышесказанного предпочтительно, чтобы пружина и/или дополнительные упругие средства накопления энергии были выполнены способами удаления материала, то есть «негативного» типа, к примеру путем глубокого реактивного ионного травления пластины монокристаллического кремния, или наоборот - способами добавления материала, то есть «позитивного» типа, к примеру путем электроформовки, включающей в себя, по меньшей мере, одну операцию фотолитографии и, по меньшей мере, одну операцию гальванопластики.

В другом случае пружина и/или дополнительные упругие средства накопления энергии могут быть выполнены путем комбинации «позитивных» и «негативных» способов, к примеру путем травления подложки, в протравленные участки которой помещают, по меньшей мере, частично аморфный материал методом горячего формования, к примеру металл или металлический сплав.

Таким образом, благодаря высокой точности «позитивного» и/или «негативного»способов изготовления можно серийно выпускать асимметричные пружины, благодаря которым крутящий момент барабана можно индивидуализировать в соответствии с натяжением витков указанных пружин. Поэтому можно вполне разработать пружину, которая, к примеру, независимо от натяжения витков дает по существу постоянный крутящий момент.

Однако использование подобной технологии может ограничить толщину изготовляемой детали, поэтому предлагается, чтобы барабан содержал несколько пружин, которые расположены друг над другом и действуют одновременно, что позволяет получить, к примеру, высоту Н, аналогичную высоте известных S-образных пружин.

Таким образом, очевидно, что пружина и/или дополнительные упругие средства накопления энергии могут быть выполнены из кремния, к примеру монокристаллического кремния, карбида, нитрида или оксида кремния, которые могут быть как кристаллическими, так и некристаллическими, или аморфного или неаморфного металлического материала, такого как никель или сплав никеля с фосфором, и др.

Конечно, настоящее изобретение не ограничено проиллюстрированным примером и допускает различные варианты и модификации, которые будут очевидны специалистам в данной области техники. В частности, формы отростков 16, 26, 36, 46, 56, 76 дополнительных упругих средств накопления энергии, изображенных на фиг.2-7, могут различаться, чтобы крутящий момент, вырабатываемый барабаном, был стабильнее и выше.

Кроме того, настоящее изобретение относится не только к заводному барабану часового механизма, но и к источнику механической энергии в целом.

1. Заводной барабан (11, 21), включающий в себя коробку (13, 23) для вмещения поворотной оси (15, 25) и, по меньшей мере, одной пружины (17, 27, 37, 47, 57, 77), при этом указанная, по меньшей мере, одна спиральная пружина установлена между внутренней стенкой коробки (13, 23) и внешней стенкой поворотной оси (15, 25) и может быть закручена для накопления механической энергии, отличающийся тем, что он включает в себя также устройство (12, 22, 22′) для увеличения крутящего момента указанной, по меньшей мере, одной пружины, включающее в себя дополнительные упругие средства (14, 24, 24′) накопления энергии, которые предусмотрены в дополнение к спиральной форме указанной, по меньшей мере, одной пружины, причем указанные упругие средства присоединены к указанной, по меньшей мере, одной пружине и формируются упругими отростками (16, 26, 36, 46, 56, 76), выступающими вдоль, по меньшей мере, одной части витков указанной, по меньшей мере, одной пружины, чтобы крутящий момент барабана (11, 21) мог быть индивидуализирован в соответствии с натяжением витков указанной, по меньшей мере, одной пружины.

2. Барабан (11, 21) по п. 1, отличающийся тем, что упругие отростки (16, 26, 36, 46, 56, 76) выступают вдоль нескольких витков указанной, по меньшей мере, одной пружины.

3. Барабан (11, 21) по п. 2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один отросток (16, 26, 36, 46, 56, 76) имеет одинаковое сечение.

4. Барабан (11, 21) по п. 2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один отросток (16, 26, 36, 46, 56, 76) имеет неодинаковое сечение.

5. Барабан (11, 21) по п. 2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один отросток (16, 26, 36, 46, 56, 76) имеет одинаковую кривизну (С₁, С₂, С₃, С₄, С₅, С₆).

6. Барабан (11, 21) по п. 2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один отросток (16, 26, 36, 46, 56, 76) имеет неодинаковую кривизну (C₁, С₂, С₃, С₄, С₅, С₆).

7. Барабан (11, 21) по п. 2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, два отростка (16, 26, 36, 46, 56, 76) примыкают друг к другу.

8. Барабан (11, 21) по п. 2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один отросток (16, 26, 36, 46, 56, 76) продолжается от указанной, по меньшей мере, одной пружины в направлении указанной оси.

9. Барабан (11, 21) по п. 2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один отросток (16, 26, 36, 46, 56, 76) продолжается от указанной, по меньшей мере, одной пружины в направлении внутренней стенки указанной коробки.

10. Барабан (11, 21) по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные упругие средства (14, 24, 24′) накопления энергии выполнены заодно целое с указанной, по меньшей мере, одной пружиной.

11. Барабан (11, 21) по п. 1, отличающийся тем, что указанная, по меньшей мере, одна пружина (17, 27, 37, 47, 57, 77) и/или дополнительные упругие средства (14, 24, 24′) накопления энергии выполнены из кремниевой подложки.

12. Барабан (11, 21) по п. 1, отличающийся тем, что указанная, по меньшей мере, одна пружина (17, 27, 37, 47, 57, 77) и/или дополнительные упругие средства (14, 24, 24′) накопления энергии выполнены из подложки, материалом которой служит металл или металлический сплав.

13. Барабан (11, 21) по п. 1, отличающийся тем, что он включает в себя несколько одновременно действующих пружин, которые расположены друг над другом.

14. Часовой механизм, отличающийся тем, что он включает в себя заводной барабан (11, 21) по любому из пп. 1-13.