一種以彈簧為動力的計時器的製作方法
2023-10-18 05:39:14
專利名稱：一種以彈簧為動力的計時器的製作方法
技術領域：
本發明設計一種以彈簧為動力的計時器，更具體地講，涉及一種能量累積結構。以彈簧為動力的計時器包括一種機械計時器，其利用彈簧的機械能量使支撐在輪系的指針移動，和電子控制式機械計時器。電子控制式機械計時器如日本專利JP-A-2000-2773中所介紹的計時器，其中，支撐於輪系的指針通過彈簧展開的機械能轉換成電能，並通過上述電能操縱旋轉控制單元來控制流到發電機線圈的電流值進行移動。
在現有技術的能量累積結構中，當彈簧通過棘輪1纏繞時，中間行星齒輪5a像行星機構的固定齒輪一樣工作，棘輪1的轉動通過包括行星機構的轉動傳遞機構傳遞到能量累積輪9。能量累積輪9以預定方向轉動，並設有能量累積指針10，可表示出彈簧的累積量正在增加。彈簧進行纏繞的旋轉傳遞路線從棘輪1經過行星傳遞輪3、第二中心齒輪4、第一行星齒輪6a、第二行星齒輪6b、中心齒輪7和中間能量累積齒輪8延伸到能量累積輪9。
另一方面，當圓筒件2轉動使彈簧展開時，第二中心齒輪4像行星機構的固定齒輪一樣工作，圓筒件2的旋轉通過旋轉傳遞機構傳遞到能量累積輪9。能量累積輪9以與上述預定方向相反的方向轉動，並使累積能量指針10表示出彈簧的累積能量正在減少。彈簧展開的旋轉傳遞路線是從圓筒件2經過中間行星齒輪5、行星齒輪6、中心齒輪7和中間能量累積齒輪8延伸到能量累積輪9。在這個過程中，行星輪繞其軸線旋轉，同時行星輪6圍繞中心輪7作軌道旋轉。
因此，在現有技術的以彈簧為動力的計時器中，能量累積結構使用包括行星機構的旋轉傳遞機構，因而具有非常複雜的結構。因此，計時器有相當多的零件，需要很大的空間。本發明要解決的問題是提出一種具有能量累積結構的以彈簧為動力的計時器，不使用複雜的行星機構。
更具體地講，根據本發明的以彈簧為動力的計時器解決了上述問題，其設置了一種能量累積機構，其包括棘輪，用於纏繞作為所述計時器動力的彈簧；圓筒件，與所述棘輪固定在同一軸上，根據彈簧展開的情況進行轉動；外螺紋輪，具有外螺紋部分和齒輪部分，所述外螺紋輪的所述齒輪部分與所述棘輪嚙合；內螺紋輪，具有可與所述外螺紋輪的外螺紋部分嚙合的內螺紋部分，齒輪部分和圓錐部分；所述內螺紋輪的所述齒輪部分可與所述圓筒件嚙合；能量累積輪，具有固定其上的累積能量指針，鎖定臂部，臂部可與內螺紋輪的圓錐部分接合；和彈簧件，可朝所述內螺紋輪的圓錐部分推動能量累積輪的鎖定臂。
根據本發明的以彈簧為動力的計時器中，螺紋機構包括外螺紋輪和內螺紋輪，當彈簧進行纏繞時，可將一定量的棘輪旋轉轉換成內螺紋輪的正交向下直線運動；當彈簧展開時，可將圓筒件的旋轉運動轉換成一定量的內螺紋輪正交向上直線運動。
內螺紋輪的圓錐表面和能量累積輪的鎖定臂構成了可將一定量的直線運動轉換成旋轉運動的機構。鎖定臂與內螺紋輪的圓錐表面接合點和外螺紋輪的軸線之間距離根據內螺紋輪的垂直直線運動的數量成比例地進行變化。即，內螺紋輪的一定垂直直線運動轉換成鎖定臂與內螺紋輪的圓錐表面接合點的水平直線運動。鎖定臂連接能量累積輪。因此，當鎖定臂在水平方向上直線運動時，能量累積輪與鎖定臂的上述直線運動成比例地進行轉動。因此，鎖定臂與內螺紋輪的圓錐表面接合點的一定量水平直線運動轉換成能量累積輪的一定量旋轉運動。
內螺紋輪的圓錐部分的表面是光滑表面，能量累積輪的鎖定臂的自由端通過摩擦與內螺紋輪的圓錐部分的表面接合。
在根據本發明的以彈簧為動力的計時器中，內螺紋輪的圓錐部分的表面設置了螺旋槽，能量累積輪的鎖定臂的自由端與能量累積輪的圓錐部分的表面的螺旋槽接合。
以彈簧為動力的計時器設置了能量累積結構，其包括棘輪，用於纏繞作為計時器動力的彈簧；圓筒件，與所述棘輪固定在同一軸上，可根據所述彈簧展開的情況進行轉動；外螺紋輪，具有外螺紋部分、齒輪部分和止動表面，支撐於輪系容納件和板上，可使所述齒輪部分與所述棘輪互相嚙合；內螺紋輪，具有可與所述外螺紋輪的外螺紋部分嚙合的內螺紋部分、齒輪部分和圓錐部分；所述齒輪部分與所述圓筒件嚙合；能量累積輪，具有固定其上的累積能量指針和鎖定臂，臂部可與所述內螺紋輪的圓錐部分接合；和彈簧件，可朝所述內螺紋輪的所述圓錐部分推動所述能量累積輪的鎖定臂。所述計時器的所述內螺紋輪的向前和向後直線運動分別受到在外螺紋輪上形成的止動表面和在內螺紋輪上形成的止動表面的限制。
所述外螺紋輪與所述棘輪的傳動比，和所述內螺紋輪與所述圓筒件的傳動比相等。這是實現螺紋機構的構件和將直線運動轉換成旋轉運動的機構的構件小型化的條件和減少零件數目的條件。
棘輪1用於纏繞作為計時器動力的彈簧。圓筒件2與棘輪1固定在同一軸上，可隨彈簧的展開而轉動，以驅動計時器的輪系。
構成螺紋機構的外螺紋輪13支撐於板12和輪系容納件16上，具有外螺紋部分13a，其長度近似等於板12和輪系容納件16之間的距離；與棘輪1、外螺紋部分13a和齒輪13b嚙合的齒輪13b。
如圖3的平面圖A、剖面圖B、和透視圖C所示，構成螺紋機構的外螺紋輪14基本上是圓錐，具有可與外螺紋輪13的外螺紋部分13a嚙合的的內螺紋部分14a、與圓筒件2的齒輪嚙合的齒輪14b、和與能量累積輪9接合的圓錐部分14c。內螺紋輪14的軸向長度大約為外螺紋輪13長度的一半，在計時器的設計階段確定。
能量累積輪9的結構，其構成本發明的能量累積結構的一部分，與現有技術的同一部分不同。即，如
圖1剖面圖和圖2平面圖所示，能量累積結構9具有構成轉換機構的臂部9a，可將直線運動轉換成旋轉運動。能量累積輪9可使臂部9a的鎖定表面與內螺紋輪14的圓錐部分14c接合。彈簧件15圍繞能量累積輪9纏繞，成為可朝內螺紋輪14的圓錐部分14c的錐面連續推動臂9a的鎖定面的機構。
外螺紋輪13和棘輪1的傳動比與內螺紋輪14和圓筒件2的傳動比相同。使這兩個傳動比相同的原因在於可減小螺紋機構的構件和將直線運動轉換為旋轉運動的機構的構件尺寸，並減少零件數量。
在上述結構的計時器的能量累積結構中，當彈簧通過棘輪1進行纏繞時，棘輪1的旋轉通過旋轉傳遞機構傳遞到能量累積輪9，該傳遞機構將一定量直線運動轉換到旋轉運動，能量累積輪9以預定方向轉動，並使累積能量指針10表示出彈簧的累積能量正在增加。當彈簧進行纏繞時的旋轉傳遞路線從棘輪1經過外螺紋輪13和內螺紋輪14延伸到能量累計輪9。即，在彈簧纏繞期間，棘輪1的轉動傳遞到外螺紋輪13，外螺紋輪13的轉動使內螺紋輪14沿嚙合軸線下降。內螺紋輪14一定的向下運動正比於棘輪1的旋轉。能量累積輪9的臂9a與內螺紋輪14的圓錐部分14c接合，從而使能量累積輪9對應於內螺紋輪14向下運動的數量進行轉動。因此，固定在能量累積輪9的累積能量指針10當彈簧的累積能量增加時沿方向F移動，表示出彈簧累積能量的剩餘水平。
在另一方面，當圓筒件2轉動使彈簧展開時，圓筒件2的轉動通過上述轉動傳遞機構傳遞到能量累積輪9，能量累積輪9沿與上述預定方向相反的方向轉動使累積能量指針10表示出彈簧的累積能量正在減少。當彈簧展開時的旋轉傳遞路線從圓筒件2通過內螺紋輪14延伸到能量累積輪9。即，在彈簧展開時，圓筒件2的旋轉直接傳遞到內螺紋輪14，內螺紋輪14轉動並沿外螺紋輪的嚙合軸線向上移動。內螺紋輪14的向上移動的數量正比於圓筒件2的旋轉量。能量累積輪9的臂9a與內螺紋輪14的圓錐部分14c接合。所以能量累積輪9對應於內螺紋輪14的向上運動的數量進行轉動。因此，固定在能量累積輪9的累積能量指針10當彈簧的累積能量減少時沿方向E移動，表示出彈簧的累積能量的剩餘水平。
如上面說明清楚地表示，螺紋機構是用來將一定量的旋轉運動轉換成直線運動的機構，即，當彈簧進行纏繞時，將一定量的棘輪1的旋轉運動轉換成內螺紋輪14的直線垂直向下運動；當彈簧展開時，將一定量的圓筒件2的旋轉運動轉換成內螺紋輪14的直線垂直向上運動。
內螺紋輪14的圓錐部分14c和能量累積輪9的鎖定臂構成了將上述數量的直線運動轉換成旋轉運動的機構。鎖定臂9a與圓錐部分14c的接合點到外螺紋輪13的軸線中心的距離正比於內螺紋輪14的垂直直線運動的數量進行變化。即，一定量的內螺紋輪14的垂直直線運動轉換成鎖定臂9a與圓錐部分14c的接合點的水平直線運動。鎖定臂9a固定到能量累積輪9。因此，當鎖定臂9a沿水平方向作直線運動時，能量累積輪9根據鎖定臂9a的移動進行成比例的轉動。因此，鎖定臂9a與圓錐部分14c的接合點的一定量的水平直線運動轉換成能量累積輪9的旋轉。
如從上面介紹可了解到，內螺紋輪14的圓錐部分14c可線性地將內螺紋輪14的垂直直線運動轉換成水平直線運動。因此，如果需要的話，圓錐部分14c的斜面可以設置成非線性的，如圖3所示非線性部分，可將一定量的內螺紋輪14的垂直直線運動不成比例地轉換成水平直線運動，因此，使得能量累積輪9不成比例地轉動。這樣可使彈簧展開接近結束時的指針運動顯示的更詳細。
將一定量的直線運動轉換成旋轉運動的機構是由內螺紋輪14的圓錐部分14c和能量累積輪9的的鎖定臂9a構成。內螺紋輪14的圓錐部分14c的表面是平滑的，能量累積輪9的鎖定臂9a的自由端與圓錐部分14c的表面摩擦接合。內螺紋輪14的圓錐部分14c的表面設置了螺旋槽，能量累積輪9的鎖定臂9a的自由端與螺旋槽接合。第二實施模式本發明的第二實施模式的計時器是以彈簧為動力的計時器，設置了能量累積結構，其包括棘輪，用於纏繞作為計時器動力的彈簧；圓筒件，與棘輪固定在同一軸上，隨彈簧展開進行轉動；外螺紋輪，具有外螺紋部分和齒輪部分，可在所述齒輪部分與棘輪互相嚙合；內螺紋輪，具有可與外螺紋輪的外螺紋部分嚙合的內螺紋部分，齒輪部分和圓錐部分；在齒輪部分與所述圓筒件嚙合；能量累積輪，具有固定其上的累積能量指針和鎖定臂，鎖定臂可與內螺紋輪的圓錐部分接合；和彈簧件，可朝內螺紋輪的圓錐部分推動能量累積輪的鎖定臂。還分別設置了限制計時器的內螺紋輪向前和向後直線運動的止動器。止動器是在外螺紋輪13上形成的止動表面13c，在彈簧展開時使用；和在板12上形成的止動表面12a，在彈簧纏繞時使用。
彈簧展開時使用的止動表面13c的形成是通過將外螺紋部分13a和齒輪部分13b之間的圓柱直徑設定為大於外螺紋部分13a的直徑，且小於內螺紋輪14的上端面的直徑。換句話，當彈簧展開時使用的止動表面13c是在外螺紋部分13a和大直徑圓柱部分之間邊界上形成的環狀止動部分。此環狀止動表面13c的功能是容納內螺紋輪14的環狀上端面，即作為當彈簧展開時使用的止動器。
止動表面12a相當於板12的外螺紋輪支撐部分的圓周面，在板12的上表面部分形成，其相對內螺紋輪14的環狀下端面。在板12上形成的止動表面12a成為可容納構成螺紋機構的內螺紋輪14的環狀下端面的止動器，即，成為當彈簧展開時使用的止動器。在根據本發明的計時器中，設置了圓筒件，其內表面和彈簧的最遠端互相固定，還設置了當彈簧纏繞時使用的止動器。在使用具有上述結構的彈簧作動力的計時器中，彈簧固定在圓筒件2上，且未設置外固定件，能量累積結構的形成利用了包括簡單螺紋機構的旋轉傳遞機構，用作旋轉轉換直線機構的螺紋機構中的內螺紋輪14的向前和向後運動的數量受到各個止動器的限制。因此，與現有技術的計時器作比較，其中將帶有外固定件的圓筒件上固定的彈簧用作動力，彈簧可以用作動力主要是靠作為彈簧有效圈數的對應於外固定件所佔據空間尺寸的圈數。因此，在使用彈簧作動力的機械計時器的情況下，可實現增加6到7小時的持續時間。
如上所詳細介紹，以彈簧作動力的計時器是一種具有能量累積結構的計時器，能量累積結構，在彈簧纏繞時，可通過包括外螺紋輪13和內螺紋輪14的螺紋機構將棘輪的轉動轉換成向前的直線運動；當彈簧展開時，可通過相同的螺紋機構將圓筒件2的旋轉轉換成向後的直線運動，再通過直線轉換旋轉機構將直線運動轉換到旋轉運動，從而驅動累積能量指針10表示出彈簧的累積能量的數量。
儘管在本發明的各實施模式中的螺紋機構包括外螺紋輪13和內螺紋輪14，外螺紋輪13支撐於板12和輪系容納件16，內螺紋輪14與外螺紋輪13的外螺紋部分13a嚙合，但可以進行各種改進。例如，可設置圖1所示的錐形內螺紋輪14，其直徑較大部分位於上側而直徑較小部分位於下側。可以將這種錐形輪顛倒放置。然而，在這種情況下，能量累積輪9的旋轉方向與圖1所示能量累積輪相比，其方向相反。在圖1所示的實施例中，外螺紋輪13可以嚙合棘輪1，內螺紋輪14與圓筒件2嚙合，形成螺紋機構。這些輪13和14如果需要的話，可以倒過來設置。即，本發明還可以採用一種結構，其中外螺紋輪13可與圓筒件2嚙合，而內螺紋輪14與棘輪1嚙合。
通過本發明，可以提供一種具有能量累積結構的計時器，所使用的旋轉傳遞機構不包括複雜的行星機構而是簡單的螺紋機構。當本發明的包括螺紋機構的能量累積結構與現有技術的包括行星機構的能量累積機構相比較，可以證明前者結構簡單，有利於零件生產，和減少以彈簧為動力的計時器的零件數目和成本。
另外，根據本發明的以彈簧為動力的計時器中，彈簧固定在圓筒件上，不需要在圓筒件上設置外固定件。因此，在圓筒上纏繞和展開的彈簧的有效圈數可以得到最大的利用。
即，由於彈簧最遠端附近的圓筒件上的彈簧外固定件佔據的空間減少，該空間可可安裝更多的彈簧圈數。因此，可將彈簧的持續時間提高達6到7小時。
根據本發明的以彈簧為動力的計時器，在彈簧的展開側設置了止動器，可使累積能量指針的位置位於錶盤上，不至於偏離指示零點的位置。
使用包括上述行星機構的旋轉傳遞機構並設置了現有技術的能量累積結構的計時器一般在指針超過位於側面的刻度(空白)時停止，這表示彈簧的最大展開量。因此，計時器的顯示存在不確定的持續時間。
設置在圓筒件彈簧最遠端附近的用於自動纏繞結構的滑動附件和用於手動纏繞結構的外固定件是防止部件損壞的必要零件，可使圓筒件上彈簧的有效圈數減少。在計時器設置自動纏繞的滑動附件時，減少的有效圈數損失了大約12到14小時的持續時間；在計時器設置手動纏繞結構的外固定件時，減少的有效圈數損失了大約6到7小時的持續時間。根據本發明，由於設置了止動器而使有效圈數不會減少，故可將現有技術計時器中損失的時間增加到本發明的計時器的持續時間中。
權利要求
1.一種以彈簧為動力的計時器，包括能量累積結構，所述能量累積結構，當彈簧纏繞時，通過包括外螺紋輪和內螺紋輪的螺紋機構將棘輪一定量的旋轉運動轉換成向前的線性運動；當彈簧展開時，通過同一螺紋機構將圓筒件一定量的旋轉運動轉換成反向的直線運動；還通過一可轉換直線運動到旋轉運動的機構將一定量的直線運動轉換成旋轉運動，從而驅動所述能量累積指針表示出所述彈簧的累積能量的數量。
2.一種以彈簧為動力的計時器，包括能量累積結構，其包括棘輪，用於纏繞作為所述計時器動力的彈簧；圓筒件，與所述棘輪固定在同一軸上，根據所述彈簧展開的情況進行轉動；外螺紋輪，具有外螺紋部分和齒輪部分，所述外螺紋輪的所述齒輪部分與所述棘輪嚙合；內螺紋輪，具有可與所述外螺紋輪的外螺紋部分嚙合的內螺紋部分，齒輪部分和圓錐部分；所述內螺紋輪可在所述齒輪部分與所述圓筒件嚙合；能量累積輪，具有固定其上的累積能量指針和鎖定臂部，所述臂部可與所述內螺紋輪的圓錐部分接合；和彈簧件，可朝所述內螺紋輪的所述圓錐部分推動所述能量累積輪的鎖定臂。
3.根據權利要求2所述以彈簧為動力的計時器，其特徵在於，所述內螺紋輪的所述圓錐部分的表面是平滑表面，所述能量累積輪的所述鎖定臂的自由端與所述平滑表面摩擦接合。
4.根據權利要求2所述以彈簧為動力的計時器，其特徵在於，所述內螺紋輪的所述圓錐部分的所述表面設置了螺旋槽，所述能量累積輪的所述鎖定臂的自由端與所述螺旋槽接合。
5.一種以彈簧為動力的計時器，包括能量累積結構，其包括棘輪，用於纏繞作為所述計時器的動力的彈簧；圓筒件，與所述棘輪固定在同一軸上，根據所述彈簧展開的情況進行轉動；外螺紋輪，具有外螺紋部分、齒輪部分和止動表面，支撐於輪系容納件和板上，可使所述齒輪部分與所述棘輪互相嚙合；內螺紋輪，具有可與所述外螺紋輪的外螺紋部分嚙合的內螺紋部分，齒輪部分和圓錐部分；所述齒輪部分與所述圓筒件嚙合；能量累積輪，具有固定其上的累積能量指針和鎖定臂部，所述臂部可與所述內螺紋輪的圓錐部分接合；和彈簧件，可朝所述內螺紋輪的所述圓錐部分推動所述能量累積輪的鎖定臂；所述計時器的所述內螺紋輪的向前和向後直線運動分別受到在所述外螺紋輪上形成的所述止動表面和在所述內螺紋輪上形成的止動表面的限制。
6.一種以彈簧為動力的計時器，包括能量累積結構，其包括棘輪，用於纏繞作為所述計時器的動力的彈簧；圓筒件，與所述棘輪固定在同一軸上，根據所述彈簧展開的情況進行轉動；外螺紋輪，具有外螺紋部分、齒輪部分和止動表面，支撐於輪系容納器和板上，可使所述齒輪部分與所述棘輪嚙合；和內螺紋輪，具有可與所述外螺紋輪的外螺紋部分嚙合的內螺紋部分，齒輪部分、圓錐部分和止動部分；所述齒輪部分可與所述圓筒件嚙合；能量累積輪，具有固定其上的累積能量指針，鎖定臂部，所述臂部可與所述內螺紋輪的圓錐部分接合；和彈簧件，可朝所述內螺紋輪的所述圓錐部分推動所述能量累積輪的鎖定臂；所述計時器的所述內螺紋輪的向前直線運動分別受到在所述內螺紋輪上形成的止動表面和在所述板上形成的止動表面的限制。
7.根據權利要求2所述以彈簧為動力的計時器，其特徵在於，所述外螺紋輪與所述棘輪的傳動比，和所述內螺紋輪與所述圓筒件的傳動比相等。
8.根據權利要求5所述以彈簧為動力的計時器，其特徵在於，所述外螺紋輪與所述棘輪的傳動比，和所述內螺紋輪與所述圓筒件的傳動比相等。
全文摘要
公開了一種結構簡單的能量累積結構，其不使用行星傳動機構，可用於以彈簧為動力的計時器。不使用行星傳動機構的結構簡單的能量累積結構是使用螺紋機構的能量累積結構。使用螺紋機構的能量累積結構包括棘輪1、圓筒件、支撐於板和輪系容納件上的外螺紋輪，其可與棘輪嚙合；內螺紋輪，具有可與外螺紋輪的外螺紋部分嚙合的內螺紋部分、齒輪部分和圓錐部分，其可與圓筒件的齒輪嚙合；帶有累積能量指針的能量累積輪，其設有臂部，可與內螺紋輪的圓錐部分接合，和可朝內螺紋輪的圓錐部分推動能量累積輪的臂部的彈簧件。
文檔編號G04B9/00GK1437079SQ03104360
公開日2003年8月20日 申請日期2003年2月8日 優先權日2002年2月4日
發明者高橋嶽 申請人:精工電子有限公司