遊隙補償移動齒輪組件及其應用的製作方法
2023-10-06 09:09:04
專利名稱：遊隙補償移動齒輪組件及其應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種特別是用於計時器的精密齒輪組件的齒隙補償帶齒移動部件，其中所述齒具有至少一個在所述移動部件的穿過所述齒尖端的半徑的任何一側對稱延伸的部分，並且所述部分被彈性連接至所述移動部件，以在這個移動部件的平面上提供一個移動自由度。本發明還涉及齒輪組件，以及這種齒輪組件的應用。
每個齒輪組件通常都具有一些齒隙以允許齒輪組件轉動，因為不可能找到在沒有齒隙的情況下能夠進行運轉的齒廓。然而，這種齒隙的存在具有不能提供連控軌道式(desmodromic type)傳動的不足。這在時間設定齒輪裝置中是特別不方便的，因為走針齒輪組件(motion work gearassembly)的齒隙通常在設定時間後被補償，結果分針沒有被驅動，直到齒隙被補償。這樣就很難相對於由錶盤承載的小時、分鐘刻度而使分針和秒針同步。
在間接的秒顯示機構，如計時器中，由於計時器指針沒有位於恆定張力下的齒輪裝置的運動鏈系中，齒輪裝置位於驅動發條盒和擒縱機構之間，所以必須提供制動器來防止計時器的秒針抖動。
齒隙問題也在所有具有模擬顯示的電子表中遇到，其中指示針齒輪裝置是沒有處於張力作用下。
此外，在機械錶中，雖然傳遞驅動力至擒縱機構的齒輪裝置是使其部件恆定地處於張力下、由此接合齒隙的問題不發生，但是這種齒輪裝置的運動是不連續的，停停動動的，並由擒縱輪的每一步中加速之前的許多的突然停止來標記，它本身由錨定裝置和遊絲/擺輪調節器的擺動來控制。這些加速度分布圖能通過齒輪組件的配對移動部件之間存在的彈性元件而被修改，這沒有與處於張力下的齒輪裝置，如精加工齒輪裝置中的齒隙補償相聯繫起來。
JP 59-019768已經提出了每個齒具有徑向槽的齒輪或小齒輪，使得能夠增加齒的寬度，以利用與它接合的帶齒移動部件，消除接合齒隙。利用兩個半齒的彈性優勢，徑向槽的存在使得能夠改變與這種帶齒移動部件的齒的嚙合齒寬，並能夠補償正常地接合所需的齒隙。這種解決方案可被用在相對大的齒連接中，但不能用在與手錶機構中齒輪的大小相同的齒輪上，手錶機構中齒的厚度大約是0.2mm，其中齒被切割的輪板的厚度在0.1至0.5mm之間，齒的高度大約0.3mm。
FR 2379736提出了具有裂口或含有切口的齒的多種方案，這樣他們可被變形以補償任何偏心、任何齒距誤差、或任何類似不足。這個文件提出的上述方案都是用來補償注射模製的塑料齒輪中引入的誤差，其中所述誤差是冷卻過程中塑料材料的難於控制收縮的結果。
還存在很多方案，被尤其應用在印刷領域中，其中接合齒隙被去除的方法是利用兩個同樣的由彈簧相互連接的同軸齒輪，所述彈簧在兩個齒輪之間產生扭矩，該扭矩大於被傳遞的扭矩，從而消除接合齒隙。這個方案僅適用在計時器機構中，代價是增加整體尺寸。
因此，可以說現在對具有小尺寸的齒輪組件，諸如如計時器的齒輪組件，尤其是手錶中的齒隙補償問題，沒有令人滿意的方案。
本發明的目的是提供一種適合於這種齒輪組件所面臨的特定問題的方案，尤其是對於其尺寸，該方案中的齒輪能夠以工業規模生產。本發明的另一個目的是修改不連續傳動齒輪裝置，如精加工齒輪裝置(finishingwheelwork)中的加速度分布圖(acceleration profile)。
為了這一點，本發明涉及一種用於精密齒輪組件(特別是計時器)的齒隙補償帶齒移動部件，如權利要求1所要求權利的一樣。本發明還涉及如權利要求8所要求權利的用於精密機構的齒輪組件，以及這種齒輪組件的應用，如權利要求9所要求權利的一樣。
附圖示意地通過實例說明了形成本發明主題的齒隙補償帶齒移動部件和齒輪組件的各種實施例和他們的變體。在附圖中
圖1是第一個實施例的部分透視圖；圖2是圖1的變體的部分透視圖3是圖1的第二個變體的部分透視圖；圖4是圖1的第三個變體的部分透視圖；圖5是圖1的第四個變體的部分透視圖；圖6是第二個實施例的部分透視圖；圖7是圖6的變體的部分透視圖；圖8是圖6的另一個變體的部分透視圖；圖9是圖6的第三個變體的部分透視圖；圖10是圖6的第四個變體的部分透視圖；圖11是第三個實施例的部分透視圖；圖12是圖11的變體的部分透視圖；圖13是圖11的第二個變體的部分透視圖；圖14是第四個實施例的部分透視圖；圖15是圖14的變體的部分透視圖；圖16是第五個實施例的部分透視圖；圖17是作為帶齒移動部件的旋轉角的函數被測量的帶齒移動部件的軸上的反扭矩圖；以及圖18是形成本發明主題的齒輪組件的實施例的視圖。
應通過前言被指出的是，本發明解決了非常小的機構，尤其是計時器機構，更尤其是鐘錶機構，特別是手錶機構中的精密齒輪組件中的齒隙補償問題。
這種類型的機構中齒的尺寸在下述範圍內變動齒輪輪板的高度(或他們的厚度)在0.1至0.5mm之間。沿節圓直徑測量的齒的厚度e典型地在0.05至0.3mm之間變動，高度(就是說他們的徑向尺寸)在0.15至0.6mm之間變動。
給定上述尺寸，可以清楚地了解到，應當使用適當的技術製造這種具有一個或兩個彈性部分的齒。特別地，這些技術可以是電鑄、用在微電子學中的等離子幹蝕刻、化學加工或蝕刻、放電加工(使用電線或成形電極)、和雷射切割。
根據尺寸和使用的材料，注射模塑、燒結或水噴射切割可以被使用。
例如，如果使用電鑄過程，材料可以是Ni、NiP、NiCo，如果使用等離子幹蝕刻，材料可以是矽，化學加工採用矽或合成金剛石，如果是放電加工的情況，材料可以是金屬，注射模塑採用塑料，燒結採用金屬或陶瓷粉體，雷射切割採用金屬矽或陶瓷，水噴射切割可以採用任何材料。
考慮到這一點，現在根據本發明的多種齒隙補償帶齒移動部件的實施例和變體的描述將被給出。
圖1的實施例顯示了帶齒移動部件2的三個齒1。每個齒1具有兩個彈性彎曲部分3a、3b，它們相對於帶齒移動部件2的穿過每個齒尖端的半徑r對稱。利用中心在半徑r的鐘形開口4，彈性部分3a、3b的彈力被施加給他們。兩個部分3a、3b終止於中心在半徑r的徑向槽5所分隔的兩個更寬的部分。這個徑向槽5的寬度基本上對應將被補償的接合齒隙。
在齒隙補償的情況下，彈性彎曲部分之一彎曲，直到槽5閉合，從而使得界定槽5的兩個表面6和7組成限制彈性彎曲部分3a、3b位移的止動裝置。當兩部分3a、3b鄰接時，他們的彎曲力矩合併，並且他們可定尺寸為當他們合併時，他們提供對將在兩個移動部件之間傳遞的扭矩的更大阻力。
圖2顯示了圖1的變體，其中徑向槽5的任何一側上的兩個表面6、7不是光滑的，而是被成形為防止在它們鄰接時，彼此相對滑動，一旦接合齒隙被補償後，這樣就提高了齒的剛度。
圖3顯示了圖1的另一個變體，其中槽5被各自具有不同寬度的兩個槽5a、5b替代。較窄的槽5a被形成在兩個半圓柱狀的表面8a、8b之間，兩個表面8a、8b在另兩個界定槽5b的表面9a、9b之前先相互鄰接，從而引起部分3a、3b在他們中心部分處彎曲。
在圖4的變體中，部分3a、3b的彈性彎曲部分被延伸，並比齒間空間的底面10更深的進入移動部件2。
圖5涉及一種變體，其中附加安全停止件11被形成在開口4的中心，使得能夠在槽5閉合後，限制部分3a、3b的彎曲。
在圖6的實施例中，兩個彈性彎曲部分13a、13b通過兩個槽15a、15b形成在中心止動芯14的周圍，所述中心止動芯14用作部分13a、13b的停止件。在這個實施例中，止動裝置不再主要位於彈性彎曲部分13a、13b上，而是專門通過芯14形成，芯14的表面基本平行於靜止時的彈性彎曲部分13a、13b的外表面，而形成齒12的外表面。
由圖7顯示的圖6實施例的變體構成了圖4顯示的圖1的變體的相似物。
圖8是圖6所示實施例的變體，其中兩部分13a、13b被結合，以形成單一部分13。在這個變體中，基本的不同在於在齒12的齒側發生的部分13的任何彈性變形，引起另外齒側的變形。給定這一事實，可以想像具有這樣的帶齒移動部件，其中兩個齒中僅一個是齒隙補償齒12，另一個齒12a是實心齒，如圖9的變體顯示。
圖10的變體回到具有兩個相對於移動部件12的半徑r對稱設置的部分13a、13b的齒12的構思上。然而，在這種變體中，兩個部分13a、13b通過連接部分16被連接至中心止動芯14上，其中槽15a、15b從連接部分16的任一側開始。相反，彈性彎曲部分13a、13b在他們鄰近齒12底部的端部處是自由的。
圖11涉及一個實施例，其中齒17通過形成在帶齒移動部件18的板內側的彎曲腹板(bending web)19連接至帶齒移動部件18的板。使凹部21中留有間隙的、更厚的中間部分20用作具有凹部21側壁的止動裝置。在中間部分20任何一側的齒17的基底17a平行於板18的邊部。齒17的位移基本上是垂直半徑r的平移運動。
圖12顯示的變體的基本區別在於，止動裝置包括設在齒隙補償齒17的齒根的任何一側的兩個邊沿18a。在這裡，柔性腹板19沿齒輪18的板中的切口22的中心延伸，並且延伸進入形成在齒17中的、中心在穿過齒17尖端的半徑r上的切口23中。
圖13涉及組合了圖11所示實施例的構思和圖9所示實施例的構思的實施例。齒24具有相對於半徑r對稱的外部部分25，所述外部部分25通過兩個彈性彎曲腹板27a、27b連接至移動部件26的板，所述兩個彈性彎曲腹板27a、27b延伸進入在移動部件26的板中具有徑向取向的兩個切口28a、28b。位於外部部分25內部的芯29組成了限制外部部分25位移的止動裝置。
在此實施例中，像圖11和12中的一樣，還可以構思製造兩個齒中僅一個齒是齒隙補償齒，另一個齒是固定齒的帶齒移動部件。
在圖14和15的實施例中，齒30分別通過彈性彎曲舌狀件32和33被連接至帶齒移動部件31的板，所述彈性彎曲舌狀件32和33被設計允許齒30傾斜移動，而不平移運動。在此實施例中，齒30的傾斜運動過程中，是齒30的基底34和35分別抵碰各齒輪3 1的板上的相應鄰近表面31a和31b。
在圖16顯示的實施例中，在穿過鄰近齒尖端的半徑r任何一側的對稱部分結合在一起，從而形成了通過徑向舌狀件38、39連接至具有齒輪形狀的帶齒移動部件37的板的帶齒環形元件36，其中所述徑向舌狀件38、39分別設在每個齒的尖端和每個齒的底部。止動裝置通過帶齒移動部件的板37的齒形芯40的橫向齒側形成。
圖17的圖表表示了執行的仿真結果，該仿真利用了球在與驅動齒輪的節圓對應的圓形路徑上的運動而被進行。這個球靠在彈性連接至移動部件的齒部分上。接著，移動部件的轉動軸上的反扭矩作為其旋轉角的函數被測量出來。可以看到從～0.2°至0.3°的轉動開始，齒的剛性增加了。可以看出，對止動裝置由實體芯形成的實施例，例如圖9的實施例，這種效果是非常明顯的。
通過調整幾何圖形，通過調整彈性區域的厚度，通過調整槽的尺寸，以及通過調整彈性部分和剛性部分之間形成的空隙，可以選擇大的自由度，並且反扭矩的斜率和斜率變化角為位移角的函數。
圖8、11至16所示的實施例中的齒輪組件沒有任何外部接觸區域(catching region)，因此當他們在製造過程中被處理，或他們被安裝時更不易損壞。
圖18顯示的實施例涉及一種齒輪組件，其中配對移動部件41中的一個具有齒42，所述齒42每個含有槽43，槽43的形狀使得對這些齒的接觸表面42a中的一個比他們其它接觸表面分給更高程度的彈力。結果，更多彈性接觸表面42a在它接觸其它配對移動部件44的齒45時，能夠彎曲。與較少彈性接觸表面42b一體的齒42的其它部分可用作更多彈性接觸表面42a的限位器。
當這種齒輪組件被用於補償齒輪組件的配對移動部件41、44之間的齒隙時，沿齒隙補償配對移動部件41的節圓直徑測量的、這些配對移動部件41、44的齒42、45的兩個線性厚度e1、e2的和至少等於此齒隙補償配對移動部件的節距。
齒輪連接的節距對應於該齒輪連接的齒的點p和相同齒輪連接的鄰近齒的類似點p』之間的弧的長度。
權利要求
1.一種用於精密齒輪組件，特別是計時器的齒隙補償移動部件，其中每個齒隙補償齒具有至少一個在所述移動部件的穿過所述齒尖端的半徑的任何一側對稱延伸的部分，並且所述部分被彈性連接至所述移動部件，以在這個移動部件的平面上給所述齒提供一個運動自由度，其特徵在於兩個齒中的至少一個齒是齒隙補償齒，並且這些齒隙補償齒具有止動裝置(6、7；8a、8b、9a、9b；14；17a；18a；29；31a；34；31b；35；40)以限制作為將被補償的接合齒隙的函數的所述運動自由度的幅度。
2.根據權利要求1所述的帶齒移動部件，其中，每個齒隙補償齒的外形是利用通槽(5；15a、15b)從所述齒剩餘部分分隔出的所述對稱延伸部分的外形，它的外形是平行於所述齒的外形，並且其寬度基本對應於待補償的齒隙，所述齒隙補償齒的所述剩餘部分形成所述止動裝置。
3.根據權利要求2所述的齒移動部件，其中，每個齒隙補償齒(12)的所述對稱延伸部分被中心在所述齒隙補償齒尖端的槽分隔成兩半。
4.根據權利要求1所述的齒移動部件，其中，每個齒隙補償齒具有延伸超過它的全厚度的徑向中心切口(23)，所述切口橫向地、對稱地相對於齒(17)基底處的所述切口開口，所述齒隙補償齒通過徑向彎曲腹板(19)被連接至所述移動部件，所述徑向彎曲腹板(19)各個端部被連接至所述移動部件(18)和所述徑向中心切口的底部，它的長度比所述切口(23)的大，以便根據所述的待補償的齒隙向所述齒隙補償齒(17)提供傾斜度。
5.根據權利要求1所述的齒移動部件，其中，每個所述齒隙補償齒(24)的外形是與位於穿過所述齒尖端的半徑任何一側的兩個對稱部分(25)一體的，每個所述部分(25)均通過平行於所述半徑r的彈性腹板(27a、27b)連接至所述移動部件(26)。
6.根據權利要求1所述的齒移動部件，其中，每個所述齒隙補償齒(1)的外形是與位於穿過所述齒(1)尖端的半徑的任何一側的兩個對稱部分(3a、3b)一體的，每個所述部分鄰近所述齒端部的部分具有平行於穿過所述齒中心的半徑r的止動表面(6、7)，而每個部分鄰近齒(1)基底的部分具有彈性彎曲部分，以連接所述移動部件(2)的每一個至所述部分(2)。
7.根據權利要求6所述的移動部件，其中，所述止動表面(6、7)被成形為在他們相互接觸時，能夠防止徑向滑動。
8.一種用於精密機構的齒輪組件，其特徵在於，所述齒輪組件的配對移動部件中的一個(41)的齒(42)均具有槽(43)，所述槽被成形為對這些齒的接觸表面(42a)中的一個比他們的其它接觸面分給更高程度的彈力。
9.一種對權利要求8所述的齒輪組件的應用，其中，所述配對移動部件(41)的齒的每個具有槽(43)，用於補償所述齒輪組件的配對移動部件(41、44)之間的齒隙，其中沿所述齒隙補償配對移動部件(41)的節圓直徑測量的所述配對移動部件(41，44)的齒的兩個厚度e1、e2的和至少等於此齒隙補償移動部件(41)的節距。
全文摘要
本發明涉及用於精密齒輪組件，特別是計時器的遊隙補償移動齒，其中遊隙補償齒的每個具有一個在所述移動部件的穿過所述齒尖端的半徑的兩側對稱延伸的部分，並且所述部分被彈性連接至所述移動部件，以在這個移動部件的平面上提供一個自由度，至少兩個齒中的一個是遊隙補償齒，包括止動裝置(6、7；8a、8b、9a、9b；14；17a；18a；29；31a；34；31b；35；40)，所述止動裝置被設置用以將運動自由度限制作為齒輪組件中將被補償的遊隙的函數。
文檔編號G04B35/00GK1910524SQ200580002263
公開日2007年2月7日 申請日期2005年1月11日 優先權日2004年1月13日
發明者傑羅姆·都優特 申請人:勞力士有限公司