[发明专利]具有恒定力矩的齿轮传动轮廓

说明书

技术领域

本发明总体上涉及构成表的轮系的轮(wheel)和小齿轮(pinion)，更特别地涉及这些轮和小齿轮的齿的轮廓。本发明还涉及表的机芯，以及包括根据本发明的轮或小齿轮的钟表。

背景技术

已知在表中游丝摆轮的振荡不会是完全等时的。换句话说，振荡的持续时间不是完全与它们的幅度无关。还已知的是，如果摆轮振荡的总角度超过了极限值，则摆轮圆盘的圆盘钉可能抵靠擒纵叉头的外侧，这会导致在表的机芯中的显著前进。因此，这种情况被称为发生碰撞。从前述内容可以理解，希望摆轮的振荡幅度尽可能地相等。

螺旋摆轮的振荡幅度的变化可能具有多种原因。众所周知的一个原因是，当表从水平位置朝竖直位置移动时摆轮枢轴所受到的摩擦力的强度增加。另一方面，众所周知的是，由擒纵机构传递到摆轮的力的变化同样可引起摆轮振荡幅度的变化。

多种因素可以引起从擒纵机构向摆轮传递的力的变化。首先，发条盒弹簧的张力取决于发条盒弹簧的卷绕程度。这通常导致作为能量存储的函数的由轮系所传递的力的变化。另一方面，在齿轮传动系统中，在齿驱动期间相啮合的两个齿的侧面的轮廓之间的接触点沿径向移动，朝主动齿的齿顶爬升。这种现象在图1中示意性地示出，该图1示出了具有八十二个齿以及节圆半径R1的主动轮10和具有十二个齿以及节圆半径R2的从动轮11之间的啮合。箭头指示转动的方向。被称为啮合线12的接触点的轨迹从点A延伸到点B，并且在连接两个轮的中心的中心线13附近穿过轮的两个节圆。在已知的齿轮传动系统中，当主动轮与从动轮的接触点沿着啮合线行进时，传递的力矩和接收的力矩之间的比率不是恒定的。相反，在齿驱动的过程中，该比率例如如曲线14所示对着图1的竖直中心刻度而变化。

在表的机芯中，由轮系从发条盒向擒纵机构传递力。已知此轮系是增速传动轮系。因此，如果在轮系的下游端擒纵轮常规地每秒前进几步，则在相同时间段内轮系的上游部件几乎不移动。在这种情况下，轮系的上游部分中单独一个齿驱动可能持续相当多数量的摆轮振荡。因而可以理解，在轮系上游的一个齿驱动的过程中传递的力矩的变化通常会持续足以影响摆轮的振荡幅度的时间。

最后，从擒纵机构向摆轮传递的力也可能在一个钟表与另一个钟表之间不同，即使这些钟表在理论上相同也是如此。实际上，由于钟表制造业的高度微型化的特点，表的轮和小齿轮定位的制造公差可能足以显著影响由表的轮系所传递的力。出现这种情况的原因是，在采用已知的齿轮传动轮廓的情况下，一旦两个带齿的轮的旋转轴之间的距离偏离理论值，则在齿轮传动系统中传递的力矩就会发生显著变化。齿轮传动系统的这种对轴心距变化的敏感性的主要弊端在于，为了消除任何碰撞风险，必须在相当长的时间上测量表的机芯的每一个样品的摆轮的振荡幅度。

在钟表制造领域中，已知基于几何曲线例如：摆线，外摆线，内摆线或者圆的渐开线，来确定带齿的轮的齿的轮廓和小齿轮的叶片的轮廓。由此得到的轮和小齿轮具有允许“按比例传递”的特点，或者换句话说，在一个齿驱动的过程中传递的转速保持恒定。此外，具有基于圆的渐开线的轮廓的齿的轮和小齿轮具有允许以相同的传递比率按比例传递的附加特性，即使当两个轮的轴间距偏离理论值时也是如此。

代表具有圆的渐开线的齿轮传动系统的图2A示出了具有二十四个齿的轮1与具有十六个齿的轮2之间的啮合。图2A进一步示出了叠加在两个轮中的每一个上的两个同心圆。这两个圆中较小的一个(分别标记为B1和B2)是渐开线的基圆。较大的圆(分别标记为P1和P2)是节圆。按照定义，轮1的节圆P1与轮2的节圆P2相切。此外，节圆的半径d₁和d₂的比值被选择为等于齿轮传动比。应当指出的是，与节圆的半径d₁和d₂不同，两个基圆B1和B2的半径R₁和R₂不依赖于两个轮的中心间距。然而，根据定义，他们具有与d₁和d₂相同的比例。