專利名稱：適用于手表的用于擺動錘驅動發(fā)電機的防震傳動機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在便攜式裝置中用于擺動錘驅動發(fā)電機轉子的防震傳動機構，其包括一中心軸和一中間齒輪，中心軸和中間齒輪的其中一個由擺動錘的運動驅動而旋轉，另一個通過運動連接和發(fā)電機轉子連接在一起，中心軸和中間齒輪具有共同的旋轉軸；一螺旋形彈簧，其內(nèi)端部與中心軸相連，外端部與中間齒輪相連。本發(fā)明還涉及一種手表，其包括擺動錘通過這種防震傳動機構來驅動的發(fā)電機。
這種機構在發(fā)生沖擊時可能會損壞，例如在裝置意外地掉落使擺動錘產(chǎn)生非常高的加速度時。盡管轉子和第二級傳動機構的質量很小，但由于傳動比很高，它們的慣性會產(chǎn)生一個不能忽略的反扭矩。這種沖擊還可能永久損壞傳動機構或發(fā)電機。這就是為這種類型的傳動提出了多種防震傳動機構的原因。
歐洲專利第0 326 312號中提出了一種位于擺動錘和發(fā)電機轉子之間的摩擦傳動機構。經(jīng)過摩擦力大小的計算，使得當所傳遞的扭矩超過允許值時，中間齒輪和小齒輪在其軸上滑動。然而，這種摩擦傳動機構的極限扭矩值的變化很大，一方面是因為在大批量生產(chǎn)中很難得到具有恒定值的摩擦傳動，另一方面是因為在使用中摩擦條件不可避免會有變化。
歐洲專利第0 791 867號中提出了一種前言所述形式的傳動機構。在附

圖16到18所述的實施例中，螺旋形彈簧片的內(nèi)端部剛性地固定在擺動錘驅動的中心軸上，而其外端部剛性地固定在和發(fā)電機轉子的小齒輪相嚙合的中間齒輪上。彈簧具有足夠的剛性，在正常操作中實際上不發(fā)生變形。當擺動錘稍稍超過了正常范圍，例如當戴在手腕上的手表突然移動時，彈簧能發(fā)生足夠的變形以避免損壞齒輪。當擺動錘的加速度非常大時，例如手表掉在地上時，螺旋彈簧的緊固件可以抵抗這個加速度。然而，螺旋彈簧自身所受的應力很可能會引起彈簧或其連接件發(fā)生不可回復的變形或破裂。
因此本發(fā)明涉及一種在便攜式裝置中用于通過擺動錘驅動發(fā)電機轉子的防震傳動機構，包括中心軸和中間齒輪，中心軸和中間齒輪的其中一個可由所述擺動錘的運動驅動而旋轉，另一個通過運動連接連接到所述發(fā)電機轉子中，中心軸和中間齒輪具有共同的旋轉軸；螺旋彈簧，其具有連接在中心軸上的內(nèi)端部，以及連接在中間齒輪上的外端部，其特征在于，中心軸包括多個分布在其圓周上的凹槽，彈簧內(nèi)端通過彈簧的彈力可以和任何一個所述凹槽相接合，當受到在機構至少一個旋轉方向上的足夠大的作用力時，彈簧內(nèi)端部可以從凹槽中脫離。
因此，彈簧內(nèi)端部可以通過棘輪機構連接到中心軸上，當軸在一個方向上旋轉并將彈簧各圈充分地向外推動時，由于彈簧自身的彈力，此棘輪機構可以從中心軸上脫開，使得彈簧內(nèi)端部不再處于所接合的凹槽中。一旦條件允許，形成一種棘輪的內(nèi)端部就從凹槽中跳出并和下一個凹槽接合。為了便于脫開彈簧端部，每一凹槽最好包括一個傾斜面，彈簧內(nèi)端部包括一個向內(nèi)伸出的部分，此部分靠在傾斜面上，可以承受所述作用力并在傾斜面上滑動，直到所述作用力超過限值為止。
裝置1以傳統(tǒng)的方式建造。其中心軸承座6通過球軸承11支撐了齒輪10，并通過螺釘7和管狀螺母8固定在板3上。半圓形擺動錘2通過環(huán)12固定在齒輪10上，并能繞手表的中心軸線13旋轉。
發(fā)電機的轉子4包括一個固定在軸15上的永久磁鐵14，軸15上還設有一小齒輪16。軸15端部的樞軸通過兩個寶石軸承17和18分別安裝在板3和橋接件19上，而橋接件19通過支腳21固定在發(fā)電機的定子20上。轉子磁鐵14在定子的凹槽22中轉動。
傳動機構5包括中心軸24，中心軸上設有和齒輪10的齒26相嚙合的小齒輪25；中間齒輪，其由發(fā)條盒27形成，并具有可與轉子4的小齒輪16相嚙合的外齒28；以及螺旋彈簧30，其通過彈性可旋轉地連接軸24和發(fā)條盒27。軸24通過兩個分開的寶石軸承31，32可旋轉地安裝在板3和橋接件19上，可以繞軸線33旋轉。
結合圖2到6對發(fā)條盒27進行更詳細地說明。圖3顯示了螺旋彈簧30在安裝到發(fā)條盒27之前處于松開狀態(tài)的形狀。其內(nèi)端部有一彎曲部分34，和彈簧第一內(nèi)圈36上的鄰近部分形成了約135°的鈍角35。彎曲部分34具有自由端37。彈簧外端部38焊接在固定板39上。在此實施例中，彈簧30是由截面為0.04mm×0.5mm的帶鋼形成，處于松開狀態(tài)時彈簧兩端部之間有8.5圈，每圈之間以間隙相互隔開。彈簧內(nèi)圈36的直徑約為1.3mm，而外圈40的直徑約為3.4mm。應注意這種形式的螺旋彈簧通常都以三個一組的方式制造，以便松開的每圈之間得到所需的間隙。將三塊帶鋼繞在具有三個用于夾持彈簧內(nèi)端部的卡爪的卡盤上，然后通過熱處理去除內(nèi)應力，就可使彈簧成型。這種方法可以在每一彈簧的端部自動地形成彎曲部分34，即無須其它的操作來得到這個端部形狀。
參考圖2和4，可以看到發(fā)條盒27包括一具有圓柱形筒41的模制的塑料部分，可繞軸24的圓柱形臺肩43樞軸轉動的平底42，位于圓筒41圓周上的齒28，和用于固定組成了發(fā)條盒上表面的發(fā)條盒蓋45的三個支腳44。發(fā)條盒蓋45能繞軸24的圓柱形臺肩46樞軸轉動。在圖5和6中略去了發(fā)條盒蓋，以便看清發(fā)條盒的內(nèi)部結構。彈簧30的固定板39鎖定在圓筒41的凹腔47中。
在發(fā)條盒27中，中心軸24具有一個直徑增大部分50，其圓周上分布了多個凹槽51。在此實施例中有4個凹槽51，在正交于軸24的平面上凹槽為基本V形的非對稱形狀，其長邊為傾斜面52(圖5)，而另一邊53近似徑向地延伸到凹槽的面54上。彈簧30可以安放在凹槽51之間的弧形支承面55上，其側邊具有兩個可以引導彈簧的凸緣56(圖2)。臺肩55形成的直徑稍大于彈簧松開時第一圈36的直徑，因此，彈簧的彈力就會使其彎曲部分34進入到任何一個凹槽51中，并將第一圈36稍稍地夾緊在軸的支承面55上。
當手表處于靜止狀態(tài)時，擺動錘2停止運動，除了相對于定子20的磁鐵14有很小的定位扭矩外，傳動機構5不傳遞任何扭矩給發(fā)電機轉子4。于是裝置5處于圖4所示的平衡位置。當給手表施加一個運動時，擺動錘2開始在任意方向上轉動，通過齒26和小齒輪25驅動軸24旋轉。然后彈簧30繃緊，將扭矩傳給發(fā)條盒27，接著發(fā)條盒27也開始轉動，并通過齒28和小齒輪16驅動轉子4高速旋轉。
當軸24沿圖5，7，8中箭頭A所示的第一方向傳遞扭矩給彈簧30時，如果發(fā)電機反扭矩足夠的話，彈簧圈的直徑增大，直到彈簧各圈依次靠在發(fā)條盒的圓筒41上。實際上，圖5所示的彈簧端部位置只有在擺動錘2產(chǎn)生非常高的加速度時，例如手表受到?jīng)_擊時才能達到，此時彈簧除第一圈外其它各圈都靠在圓筒41上。這個位置相應于彈簧30在方向A上能傳遞的最大扭矩。彈簧的自由端37緊靠在凹槽51的傾斜面52上。
如果軸24所施加的扭矩仍進一步增大，機構到達圖7所示的位置，傾斜面52沿基本正交于邊52的方向在彈簧的端部37上施加力F。如果力F超過了一定的限定值從而向外推動自由端37，自由端就在傾斜面52上向外滑動，并從圖8所示的位置滑出凹槽，因此，彈簧和發(fā)條盒就比軸的轉速慢很多。由于彈簧的彈力，彈簧端部37就會自動地與后面一個凹槽51相接合并保持在其中，當動力條件允許時可以再次傳遞扭矩給彈簧。一旦扭矩達到超過彈簧在發(fā)條盒內(nèi)擴大變形的能力的限值時，就得到了能自動脫離的傳動機構，其不僅可以避免損壞彈簧30，而且可以避免損壞各個齒輪和小齒輪的齒和軸承。而且，此機構可以自動地重新實現(xiàn)連接并在此后能正常操作。
當擺動錘2在另一方向上轉動時，它沿圖6所示的箭頭B驅動軸24，因此，所傳遞的扭矩可依次地將彈簧各圈夾緊在軸的擴大部分50上。這種夾緊使彈簧的彎曲部分34保持在其所嚙合的凹槽51中。彈簧的彎角35靠在凹槽的面54上。
圖6顯示了一種情況，即軸24沿方向B傳遞給彈簧的扭矩值太大，以致于除了外圈的端部外彈簧的其余各圈都緊靠在軸上。這個扭矩的絕對值應基本等于圖5所示情況的扭矩值，但是在彈簧外端部38和固定板39之間產(chǎn)生的力只是產(chǎn)生軸表面55相等扭矩的力的一部分，這是因為它的杠桿力臂更大。因此，無須擔心件38和39之間的焊接會因為傳遞這樣大的扭矩而破裂。然而，如果有人確實想預防彈簧外固定端破裂的危險，那么可以采用用于驅動機械表機芯的發(fā)條盒的那類制動彈簧，其形式已眾所周知。
如果需要的話，另外一個預防圖6所示破裂危險的方法是在擺動錘2和傳動機構5之間插入一個單向運動機構，其只沿圖5所示方向A驅動軸24。然而，這樣會使機構更復雜且體積更大。
本發(fā)明的應用領域并不限于手表，還可以擴展到尤其是帶有發(fā)電機的所有便攜式裝置中，例如手提電話、測量儀器或醫(yī)療器械。
權利要求
1.一種在便攜式裝置中用于通過擺動錘(2)驅動發(fā)電機轉子(4)的防震傳動機構，包括中心軸(24)和中間齒輪(28)，所述中心軸和中間齒輪的其中一個可由所述擺動錘的運動驅動而旋轉，另一個通過運動連接連接到所述發(fā)電機轉子中，所述中心軸和中間齒輪具有共同的旋轉軸(33)；螺旋彈簧(30)，其具有連接在所述中心軸上的內(nèi)端部，以及連接在所述中間齒輪上的外端部；其特征在于，所述中心軸(24)包括多個分布在其圓周上的凹槽(51)，所述彈簧的內(nèi)端部通過所述彈簧的彈力可以和任何一個所述凹槽(51)相接合，當所述彈簧受到在所述機構至少一個旋轉方向(A)上足夠大的作用力時，所述彈簧內(nèi)端部可以從所述凹槽中脫離。
2.根據(jù)權利要求1所述機構，其特征在于，每一所述凹槽(51)包括一傾斜面(52)，所述彈簧內(nèi)端部包括一向內(nèi)伸出的部分(34)，其靠在所述傾斜面上并承受所述作用力，當所述作用力超過限定值時，所述部分可以在所述傾斜面上滑動。
3.根據(jù)權利要求2所述機構，其特征在于，所述彈簧的伸出部分由一彎曲部分(34)形成，其具有可以靠在所述傾斜面上的自由端(37)。
4.根據(jù)權利要求3所述機構，其特征在于，所述彎曲部分(34)和所述彈簧的鄰近部分形成一個鈍角(35)，所述角度部分的內(nèi)表面靠在所述凹槽的面(54)上。
5.根據(jù)權利要求2所述機構，其特征在于，每一所述凹槽(51)在正交于所述軸的平面上具有基本為V形的非對稱形狀，其長邊為所述傾斜面(52)。
6.根據(jù)權利要求1到5任何一項所述機構，其特征在于，所述中心軸設有和所述擺動錘嚙合相連的小齒輪(25)，所述中間齒輪(28)與所述發(fā)電機轉子嚙合相連。
7.根據(jù)權利要求6所述機構，其特征在于，所述彈簧(30)置于發(fā)條盒(27)中，所述發(fā)條盒包括帶有底板和蓋的圓筒(41)，所述彈簧的外端部(38)固定在所述圓筒上，所述中間齒輪是由所述圓筒上的外部齒(28)形成的。
8.根據(jù)權利要求7所述機構，其特征在于，所述中心軸(24)在所述發(fā)條盒內(nèi)包括一直徑增大部分(50)，所述凹槽(51)即位于所述增大部分上，所述中心軸還包括位于所述凹槽之間用于支撐所述彈簧的弧形支承表面(55)。
9.根據(jù)權利要求8所述機構，其特征在于，當所述彈簧處于松開狀態(tài)和沒有安裝到所述中心軸上時，所述彈簧的第一內(nèi)圈(36)的直徑比所述支承表面(55)形成的直徑小。
10.根據(jù)權利要求1到9中任何一項所述機構，其特征在于，所述擺動錘可以在兩個方向(A)和(B)上驅動所述中心軸。
11.手表，其具有所述擺動錘通過根據(jù)權利要求1到10中任何一項所述傳動機構(5)驅動的發(fā)電機。
全文摘要
提出了一種插入到轉動的擺動錘和微型發(fā)電機之間的傳動機構,其可以通過擺動錘增大轉速來驅動發(fā)電機轉子。傳動機構的中間齒輪和小齒輪包括發(fā)條盒(27),其中心軸(24)通過螺旋彈簧(30)連接到發(fā)條盒的圓筒(41)上。彈簧內(nèi)端部有一彎曲部分(34),其可通過彈力和軸上任何一個凹槽(51)相接合。當軸在給定的旋轉方向上施加的扭矩太大時,彈簧內(nèi)端部可以在傾斜面(52)上滑動并從凹槽中脫開。此機構沒有采用摩擦系統(tǒng),可以避免沖擊帶來的損壞,尤其是在應用于手表的情況下。
文檔編號G04B5/08GK1357804SQ0114353
公開日2002年7月10日 申請日期2001年12月6日 優(yōu)先權日2000年12月7日
發(fā)明者J·P·雷貝奧德, D·布爾德特 申請人:Eta草圖制造公司