專利名稱：游隙補(bǔ)償移動(dòng)齒輪組件及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特別是用于計(jì)時(shí)器的精密齒輪組件的齒隙補(bǔ)償帶齒移動(dòng)部件，其中所述齒具有至少一個(gè)在所述移動(dòng)部件的穿過所述齒尖端的半徑的任何一側(cè)對(duì)稱延伸的部分，并且所述部分被彈性連接至所述移動(dòng)部件，以在這個(gè)移動(dòng)部件的平面上提供一個(gè)移動(dòng)自由度。本發(fā)明還涉及齒輪組件，以及這種齒輪組件的應(yīng)用。
每個(gè)齒輪組件通常都具有一些齒隙以允許齒輪組件轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)椴豢赡苷业皆跊]有齒隙的情況下能夠進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)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(dòng)的不足。這在時(shí)間設(shè)定齒輪裝置中是特別不方便的，因?yàn)樽哚橗X輪組件(motion work gearassembly)的齒隙通常在設(shè)定時(shí)間后被補(bǔ)償，結(jié)果分針沒有被驅(qū)動(dòng)，直到齒隙被補(bǔ)償。這樣就很難相對(duì)于由表盤承載的小時(shí)、分鐘刻度而使分針和秒針同步。
在間接的秒顯示機(jī)構(gòu)，如計(jì)時(shí)器中，由于計(jì)時(shí)器指針沒有位于恒定張力下的齒輪裝置的運(yùn)動(dòng)鏈系中，齒輪裝置位于驅(qū)動(dòng)發(fā)條盒和擒縱機(jī)構(gòu)之間，所以必須提供制動(dòng)器來防止計(jì)時(shí)器的秒針抖動(dòng)。
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于張力作用下。
此外，在機(jī)械表中，雖然傳遞驅(qū)動(dòng)力至擒縱機(jī)構(gòu)的齒輪裝置是使其部件恒定地處于張力下、由此接合齒隙的問題不發(fā)生，但是這種齒輪裝置的運(yùn)動(dòng)是不連續(xù)的，停停動(dòng)動(dòng)的，并由擒縱輪的每一步中加速之前的許多的突然停止來標(biāo)記，它本身由錨定裝置和游絲/擺輪調(diào)節(jié)器的擺動(dòng)來控制。這些加速度分布圖能通過齒輪組件的配對(duì)移動(dòng)部件之間存在的彈性元件而被修改，這沒有與處于張力下的齒輪裝置，如精加工齒輪裝置中的齒隙補(bǔ)償相聯(lián)系起來。
JP 59-019768已經(jīng)提出了每個(gè)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(dòng)部件，消除接合齒隙。利用兩個(gè)半齒的彈性優(yōu)勢，徑向槽的存在使得能夠改變與這種帶齒移動(dòng)部件的齒的嚙合齒寬，并能夠補(bǔ)償正常地接合所需的齒隙。這種解決方案可被用在相對(duì)大的齒連接中，但不能用在與手表機(jī)構(gòu)中齒輪的大小相同的齒輪上，手表機(jī)構(gòu)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(bǔ)償任何偏心、任何齒距誤差、或任何類似不足。這個(gè)文件提出的上述方案都是用來補(bǔ)償注射模制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于控制收縮的結(jié)果。
還存在很多方案，被尤其應(yīng)用在印刷領(lǐng)域中，其中接合齒隙被去除的方法是利用兩個(gè)同樣的由彈簧相互連接的同軸齒輪，所述彈簧在兩個(gè)齒輪之間產(chǎn)生扭矩，該扭矩大于被傳遞的扭矩，從而消除接合齒隙。這個(gè)方案僅適用在計(jì)時(shí)器機(jī)構(gòu)中，代價(jià)是增加整體尺寸。
因此，可以說現(xiàn)在對(duì)具有小尺寸的齒輪組件，諸如如計(jì)時(shí)器的齒輪組件，尤其是手表中的齒隙補(bǔ)償問題，沒有令人滿意的方案。
本發(fā)明的目的是提供一種適合于這種齒輪組件所面臨的特定問題的方案，尤其是對(duì)于其尺寸，該方案中的齒輪能夠以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是修改不連續(xù)傳動(dòng)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(diǎn)，本發(fā)明涉及一種用于精密齒輪組件(特別是計(jì)時(shí)器)的齒隙補(bǔ)償帶齒移動(dòng)部件，如權(quán)利要求1所要求權(quán)利的一樣。本發(fā)明還涉及如權(quán)利要求8所要求權(quán)利的用于精密機(jī)構(gòu)的齒輪組件，以及這種齒輪組件的應(yīng)用，如權(quán)利要求9所要求權(quán)利的一樣。
附圖示意地通過實(shí)例說明了形成本發(fā)明主題的齒隙補(bǔ)償帶齒移動(dòng)部件和齒輪組件的各種實(shí)施例和他們的變體。在附圖中

圖1是第一個(gè)實(shí)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(gè)變體的部分透視圖；圖4是圖1的第三個(gè)變體的部分透視圖；圖5是圖1的第四個(gè)變體的部分透視圖；圖6是第二個(gè)實(shí)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(gè)變體的部分透視圖；圖9是圖6的第三個(gè)變體的部分透視圖；圖10是圖6的第四個(gè)變體的部分透視圖；圖11是第三個(gè)實(shí)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(gè)變體的部分透視圖；圖14是第四個(gè)實(shí)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(gè)實(shí)施例的部分透視圖；圖17是作為帶齒移動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)角的函數(shù)被測量的帶齒移動(dòng)部件的軸上的反扭矩圖；以及圖18是形成本發(fā)明主題的齒輪組件的實(shí)施例的視圖。
應(yīng)通過前言被指出的是，本發(fā)明解決了非常小的機(jī)構(gòu)，尤其是計(jì)時(shí)器機(jī)構(gòu)，更尤其是鐘表機(jī)構(gòu)，特別是手表機(jī)構(gòu)中的精密齒輪組件中的齒隙補(bǔ)償問題。
這種類型的機(jī)構(gòu)中齒的尺寸在下述范圍內(nèi)變動(dòng)齒輪輪板的高度(或他們的厚度)在0.1至0.5mm之間。沿節(jié)圓直徑測量的齒的厚度e典型地在0.05至0.3mm之間變動(dòng)，高度(就是說他們的徑向尺寸)在0.15至0.6mm之間變動(dòng)。
給定上述尺寸，可以清楚地了解到，應(yīng)當(dāng)使用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)制造這種具有一個(gè)或兩個(gè)彈性部分的齒。特別地，這些技術(shù)可以是電鑄、用在微電子學(xué)中的等離子干蝕刻、化學(xué)加工或蝕刻、放電加工(使用電線或成形電極)、和激光切割。
根據(jù)尺寸和使用的材料，注射模塑、燒結(jié)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，如果使用等離子干蝕刻，材料可以是硅，化學(xué)加工采用硅或合成金剛石，如果是放電加工的情況，材料可以是金屬，注射模塑采用塑料，燒結(jié)采用金屬或陶瓷粉體，激光切割采用金屬硅或陶瓷，水噴射切割可以采用任何材料。
考慮到這一點(diǎn)，現(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明的多種齒隙補(bǔ)償帶齒移動(dòng)部件的實(shí)施例和變體的描述將被給出。
圖1的實(shí)施例顯示了帶齒移動(dòng)部件2的三個(gè)齒1。每個(gè)齒1具有兩個(gè)彈性彎曲部分3a、3b，它們相對(duì)于帶齒移動(dòng)部件2的穿過每個(gè)齒尖端的半徑r對(duì)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(gè)部分3a、3b終止于中心在半徑r的徑向槽5所分隔的兩個(gè)更寬的部分。這個(gè)徑向槽5的寬度基本上對(duì)應(yīng)將被補(bǔ)償?shù)慕雍淆X隙。
在齒隙補(bǔ)償?shù)那闆r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(gè)表面6和7組成限制彈性彎曲部分3a、3b位移的止動(dòng)裝置。當(dāng)兩部分3a、3b鄰接時(shí)，他們的彎曲力矩合并，并且他們可定尺寸為當(dāng)他們合并時(shí)，他們提供對(duì)將在兩個(gè)移動(dòng)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(cè)上的兩個(gè)表面6、7不是光滑的，而是被成形為防止在它們鄰接時(shí)，彼此相對(duì)滑動(dòng)，一旦接合齒隙被補(bǔ)償后，這樣就提高了齒的剛度。
圖3顯示了圖1的另一個(gè)變體，其中槽5被各自具有不同寬度的兩個(gè)槽5a、5b替代。較窄的槽5a被形成在兩個(gè)半圓柱狀的表面8a、8b之間，兩個(gè)表面8a、8b在另兩個(gè)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，并比齒間空間的底面10更深的進(jìn)入移動(dòng)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閉合后，限制部分3a、3b的彎曲。
在圖6的實(shí)施例中，兩個(gè)彈性彎曲部分13a、13b通過兩個(gè)槽15a、15b形成在中心止動(dòng)芯14的周圍，所述中心止動(dòng)芯14用作部分13a、13b的停止件。在這個(gè)實(shí)施例中，止動(dòng)裝置不再主要位于彈性彎曲部分13a、13b上，而是專門通過芯14形成，芯14的表面基本平行于靜止時(shí)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(shí)施例的變體構(gòu)成了圖4顯示的圖1的變體的相似物。
圖8是圖6所示實(shí)施例的變體，其中兩部分13a、13b被結(jié)合，以形成單一部分13。在這個(gè)變體中，基本的不同在于在齒12的齒側(cè)發(fā)生的部分13的任何彈性變形，引起另外齒側(cè)的變形。給定這一事實(shí)，可以想象具有這樣的帶齒移動(dòng)部件，其中兩個(gè)齒中僅一個(gè)是齒隙補(bǔ)償齒12，另一個(gè)齒12a是實(shí)心齒，如圖9的變體顯示。
圖10的變體回到具有兩個(gè)相對(duì)于移動(dòng)部件12的半徑r對(duì)稱設(shè)置的部分13a、13b的齒12的構(gòu)思上。然而，在這種變體中，兩個(gè)部分13a、13b通過連接部分16被連接至中心止動(dòng)芯14上，其中槽15a、15b從連接部分16的任一側(cè)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(gè)實(shí)施例，其中齒17通過形成在帶齒移動(dòng)部件18的板內(nèi)側(cè)的彎曲腹板(bending web)19連接至帶齒移動(dòng)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(cè)壁的止動(dòng)裝置。在中間部分20任何一側(cè)的齒17的基底17a平行于板18的邊部。齒17的位移基本上是垂直半徑r的平移運(yùn)動(dòng)。
圖12顯示的變體的基本區(qū)別在于，止動(dòng)裝置包括設(shè)在齒隙補(bǔ)償齒17的齒根的任何一側(cè)的兩個(gè)邊沿18a。在這里，柔性腹板19沿齒輪18的板中的切口22的中心延伸，并且延伸進(jìn)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(shí)施例的構(gòu)思和圖9所示實(shí)施例的構(gòu)思的實(shí)施例。齒24具有相對(duì)于半徑r對(duì)稱的外部部分25，所述外部部分25通過兩個(gè)彈性彎曲腹板27a、27b連接至移動(dòng)部件26的板，所述兩個(gè)彈性彎曲腹板27a、27b延伸進(jìn)入在移動(dòng)部件26的板中具有徑向取向的兩個(gè)切口28a、28b。位于外部部分25內(nèi)部的芯29組成了限制外部部分25位移的止動(dòng)裝置。
在此實(shí)施例中，像圖11和12中的一樣，還可以構(gòu)思制造兩個(gè)齒中僅一個(gè)齒是齒隙補(bǔ)償齒，另一個(gè)齒是固定齒的帶齒移動(dòng)部件。
在圖14和15的實(shí)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(dòng)部件31的板，所述彈性彎曲舌狀件32和33被設(shè)計(jì)允許齒30傾斜移動(dòng)，而不平移運(yùn)動(dòng)。在此實(shí)施例中，齒30的傾斜運(yùn)動(dòng)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(yīng)鄰近表面31a和31b。
在圖16顯示的實(shí)施例中，在穿過鄰近齒尖端的半徑r任何一側(cè)的對(duì)稱部分結(jié)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(dòng)部件37的板的帶齒環(huán)形元件36，其中所述徑向舌狀件38、39分別設(shè)在每個(gè)齒的尖端和每個(gè)齒的底部。止動(dòng)裝置通過帶齒移動(dòng)部件的板37的齒形芯40的橫向齒側(cè)形成。
圖17的圖表表示了執(zhí)行的仿真結(jié)果，該仿真利用了球在與驅(qū)動(dòng)齒輪的節(jié)圓對(duì)應(yīng)的圓形路徑上的運(yùn)動(dòng)而被進(jìn)行。這個(gè)球靠在彈性連接至移動(dòng)部件的齒部分上。接著，移動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的反扭矩作為其旋轉(zhuǎn)角的函數(shù)被測量出來?？梢钥吹綇摹?.2°至0.3°的轉(zhuǎn)動(dòng)開始，齒的剛性增加了?？梢钥闯觯瑢?duì)止動(dòng)裝置由實(shí)體芯形成的實(shí)施例，例如圖9的實(shí)施例，這種效果是非常明顯的。
通過調(diào)整幾何圖形，通過調(diào)整彈性區(qū)域的厚度，通過調(diào)整槽的尺寸，以及通過調(diào)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，并且反扭矩的斜率和斜率變化角為位移角的函數(shù)。
圖8、11至16所示的實(shí)施例中的齒輪組件沒有任何外部接觸區(qū)域(catching region)，因此當(dāng)他們?cè)谥圃爝^程中被處理，或他們被安裝時(shí)更不易損壞。
圖18顯示的實(shí)施例涉及一種齒輪組件，其中配對(duì)移動(dòng)部件41中的一個(gè)具有齒42，所述齒42每個(gè)含有槽43，槽43的形狀使得對(duì)這些齒的接觸表面42a中的一個(gè)比他們其它接觸表面分給更高程度的彈力。結(jié)果，更多彈性接觸表面42a在它接觸其它配對(duì)移動(dòng)部件44的齒45時(shí)，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(dāng)這種齒輪組件被用于補(bǔ)償齒輪組件的配對(duì)移動(dòng)部件41、44之間的齒隙時(shí)，沿齒隙補(bǔ)償配對(duì)移動(dòng)部件41的節(jié)圓直徑測量的、這些配對(duì)移動(dòng)部件41、44的齒42、45的兩個(gè)線性厚度e1、e2的和至少等于此齒隙補(bǔ)償配對(duì)移動(dòng)部件的節(jié)距。
齒輪連接的節(jié)距對(duì)應(yīng)于該齒輪連接的齒的點(diǎn)p和相同齒輪連接的鄰近齒的類似點(diǎn)p’之間的弧的長度。
權(quán)利要求
1.一種用于精密齒輪組件，特別是計(jì)時(shí)器的齒隙補(bǔ)償移動(dòng)部件，其中每個(gè)齒隙補(bǔ)償齒具有至少一個(gè)在所述移動(dòng)部件的穿過所述齒尖端的半徑的任何一側(cè)對(duì)稱延伸的部分，并且所述部分被彈性連接至所述移動(dòng)部件，以在這個(gè)移動(dòng)部件的平面上給所述齒提供一個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，其特征在于兩個(gè)齒中的至少一個(gè)齒是齒隙補(bǔ)償齒，并且這些齒隙補(bǔ)償齒具有止動(dòng)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(bǔ)償?shù)慕雍淆X隙的函數(shù)的所述運(yùn)動(dòng)自由度的幅度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶齒移動(dòng)部件，其中，每個(gè)齒隙補(bǔ)償齒的外形是利用通槽(5；15a、15b)從所述齒剩余部分分隔出的所述對(duì)稱延伸部分的外形，它的外形是平行于所述齒的外形，并且其寬度基本對(duì)應(yīng)于待補(bǔ)償?shù)凝X隙，所述齒隙補(bǔ)償齒的所述剩余部分形成所述止動(dòng)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的齒移動(dòng)部件，其中，每個(gè)齒隙補(bǔ)償齒(12)的所述對(duì)稱延伸部分被中心在所述齒隙補(bǔ)償齒尖端的槽分隔成兩半。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒移動(dòng)部件，其中，每個(gè)齒隙補(bǔ)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(duì)稱地相對(duì)于齒(17)基底處的所述切口開口，所述齒隙補(bǔ)償齒通過徑向彎曲腹板(19)被連接至所述移動(dòng)部件，所述徑向彎曲腹板(19)各個(gè)端部被連接至所述移動(dòng)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(jù)所述的待補(bǔ)償?shù)凝X隙向所述齒隙補(bǔ)償齒(17)提供傾斜度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒移動(dòng)部件，其中，每個(gè)所述齒隙補(bǔ)償齒(24)的外形是與位于穿過所述齒尖端的半徑任何一側(cè)的兩個(gè)對(duì)稱部分(25)一體的，每個(gè)所述部分(25)均通過平行于所述半徑r的彈性腹板(27a、27b)連接至所述移動(dòng)部件(26)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒移動(dòng)部件，其中，每個(gè)所述齒隙補(bǔ)償齒(1)的外形是與位于穿過所述齒(1)尖端的半徑的任何一側(cè)的兩個(gè)對(duì)稱部分(3a、3b)一體的，每個(gè)所述部分鄰近所述齒端部的部分具有平行于穿過所述齒中心的半徑r的止動(dòng)表面(6、7)，而每個(gè)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(dòng)部件(2)的每一個(gè)至所述部分(2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的移動(dòng)部件，其中，所述止動(dòng)表面(6、7)被成形為在他們相互接觸時(shí)，能夠防止徑向滑動(dòng)。
8.一種用于精密機(jī)構(gòu)的齒輪組件，其特征在于，所述齒輪組件的配對(duì)移動(dòng)部件中的一個(gè)(41)的齒(42)均具有槽(43)，所述槽被成形為對(duì)這些齒的接觸表面(42a)中的一個(gè)比他們的其它接觸面分給更高程度的彈力。
9.一種對(duì)權(quán)利要求8所述的齒輪組件的應(yīng)用，其中，所述配對(duì)移動(dòng)部件(41)的齒的每個(gè)具有槽(43)，用于補(bǔ)償所述齒輪組件的配對(duì)移動(dòng)部件(41、44)之間的齒隙，其中沿所述齒隙補(bǔ)償配對(duì)移動(dòng)部件(41)的節(jié)圓直徑測量的所述配對(duì)移動(dòng)部件(41，44)的齒的兩個(gè)厚度e1、e2的和至少等于此齒隙補(bǔ)償移動(dòng)部件(41)的節(jié)距。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于精密齒輪組件，特別是計(jì)時(shí)器的游隙補(bǔ)償移動(dòng)齒，其中游隙補(bǔ)償齒的每個(gè)具有一個(gè)在所述移動(dòng)部件的穿過所述齒尖端的半徑的兩側(cè)對(duì)稱延伸的部分，并且所述部分被彈性連接至所述移動(dòng)部件，以在這個(gè)移動(dòng)部件的平面上提供一個(gè)自由度，至少兩個(gè)齒中的一個(gè)是游隙補(bǔ)償齒，包括止動(dòng)裝置(6、7；8a、8b、9a、9b；14；17a；18a；29；31a；34；31b；35；40)，所述止動(dòng)裝置被設(shè)置用以將運(yùn)動(dòng)自由度限制作為齒輪組件中將被補(bǔ)償?shù)挠蜗兜暮瘮?shù)。
文檔編號(hào)G04B35/00GK1910524SQ200580002263
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2005年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月13日
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