CN102339009B - 具有不带插件的惯量调节的摆轮 - Google Patents
具有不带插件的惯量调节的摆轮 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及具有不带插件的惯量调节的摆轮,具体涉及一种具有惯量调节的钟表摆轮(1),包括围绕摆轮心轴(3)枢转的轮毂(2)以及通过连接面(6)连接至所述轮毂(2)的轮缘(5)。其特征在于所述轮缘(5)与所述连接面(6)和所述轮毂(2)的由可微机械加工材料或硅或石英或其化合物或由MEMS技术制得的合金或通过“LIGA”方法获得的合金制成为单个元件,并且还在于所述轮缘(5)包括至少一个第一弹性臂(40),所述第一弹性臂(40)包括啮合装置(41),被设置用于在不同的啮合位置与包括在所述轮缘(5)内的互补啮合装置(42)相配合,从而在啮合位置形成闭环,摆轮相对于所述摆轮心轴(3)的惯量根据所述的啮合位置是可变的。本发明还涉及一种游丝摆轮或一种装有该类型摆轮的钟表。
Description
技术领域
本发明涉及一种钟表摆轮,具有用于调节其惯量和/或平衡和/或振荡频率的惯量调节,包括被设置用于与围绕垂直于摆轮平面的摆轮心轴枢转的心轴相配合的轮毂,以及通过至少一个连接面连接至所述轮毂的连续或非连续的外轮缘。
本发明还涉及一种装有该类型摆轮的游丝摆轮。
本发明还涉及一种装有该类型游丝摆轮或摆轮的钟表。
本发明涉及用于钟表的调节元件领域,并且更具体地涉及摆轮或游丝摆轮。
背景技术
钟表机心尺寸的准确度取决于其调节元件的质量,并且只有采用合适的调节元件特别是摆轮时,才能够获得与2.5到4Hz的普通频率相比非常高的例如10Hz的振荡频率。
实际上,以弹性摆轮游丝转矩的形式提供的用于维持振荡的能量在一方面与摆轮相对于枢转轴的惯量积成正比,并且在另一方面与频率的平方成正比。因此,例如对于同样的能量,频率从4Hz改变为10Hz就会导致惯量除以大约6。对于4Hz的频率,12mg.cm2的摆轮惯量就被视为良好,原因在于这种类型的摆轮通常具有9到10mm的直径。因此用于在10Hz下使用的摆轮必须具有低惯量值,具体地要小于2mg.cm2。
为了最优操作,用于在10Hz下使用的摆轮还必须具有明显小于30mg的最小质量以减小轴承内的摩擦,从而避免不同使用位置中的等时性干扰。
尽管高频振荡器中的摆轮具有低质量和低惯量,但是其还必须要允许静态和动态地调节不平衡和完美的平衡,并且其结构必须使得可以进行设置和/或调节操作。因此不可以使用较轻摆轮所用的常规技术或解决方案例如在Straumann名下的第1275357号法国专利或者在LIP名下的第1301938号法国专利中公开的其中轮缘具有轮辐的摆轮。实际上,即使是这些减轻了质量的摆轮也不能提供足够低的惯量。类似地,根据MONTRES BREGUET SA名下的第1562087号EP专利所述并且设计为具有钛轮缘和臂部以及缩径段的钛摆轮的质量和惯量仍然比最优操作所需的更大。
JAEGER ETS名下的第998791A号法国专利公开了一种具有可调节惯量的摆轮,包括能够被螺接到特定位置内的挠性轮缘臂。NIVAROX SA名下的第2104008A1号EP专利公开了一种单件式的硅游丝摆轮单元。LANGENDORF WATCH CO名下的第471410A号CH专利也公开了一种摆轮,具有能够利用螺钉进行调节的挠性轮缘。
还想要有500数量级的品质因数,因此这对于高品质手表来说要明显高于常规振荡器接近于220到280的品质因数。只有通过将硅或类似的游丝摆轮与满足上述条件的摆轮相组合才能够获得这样的品质因数。除了要获得高品质因数以及设置和调节的可行性以外,还必须要省略指针组件。
而且,由于单元质量受限,因此可能的部件数量最少应该是优选的。
但是,可微机械加工材料例如理论上以非常精确的公差制成为限定尺寸的硅和石英不容易进行后续的机械加工。
因此,对于由这种材料制成或者装有由此类材料制成的至少一种部件的调节元件来说,有必要具备频率和/或惯量调节的可能性,但是要通过避免机械加工并通过优先设置各种可能性来实现。
发明内容
本发明的步骤在于为摆轮结构创造条件,摆轮结构包括轮毂、轮缘以及这两个部件之间的连接件,该摆轮结构尽可能轻,将密度高于所述结构的任何质量块尽量移动远离轮毂,并且在所述结构中装入调节装置用于进行设置和调节而无需返回进行机械加工。
本发明因此涉及一种钟表摆轮,具有用于调节其惯量和/或平衡和/或振荡频率的可调惯量,包括被设置用于与围绕垂直于摆轮平面的摆轮心轴枢转的心轴相配合的轮毂,以及通过至少一个连接面连接至所述轮毂的连续或非连续的外轮缘,其特征在于所述轮缘与所述连接面制成单一元件,并且所述轮毂由可微机械加工材料或硅或石英或其化合物或由MEMS技术制得的合金或通过“LIGA”工艺获得的合金制成,并且还在于所述轮缘包括至少一个第一弹性臂,第一弹性臂包括啮合装置,啮合装置被设置用于在不同的啮合位置与包括在所述轮缘内的互补啮合装置相配合,目的是为了在啮合位置形成闭环,摆轮相对于所述摆轮心轴的惯量根据所述的啮合位置是可变的。
本发明进一步涉及一种装有至少一个这种摆轮的游丝摆轮。
本发明还涉及一种装有至少一个这种游丝摆轮或至少一个这种摆轮的钟表。
通过优选使用硅,可以获得既非常轻又非常刚性的摆轮结构,并且这种摆轮结构在轮毂和轮缘之间的连接区域内可以是蜂窝状。尽管摆轮的总质量非常低,但是设置为螺钉的插件移动到外周有助于获得合适的选定大小的惯量。调节和平衡功能得以确保和促进。
这种类型的摆轮可以极佳地适用于在10Hz的频率以及高于10Hz的频率下的良好工作。
附图说明
本发明其他的特征和优点通过参照附图阅读以下的说明就将是显而易见的,在附图中:
- 图1示意性地并且在垂直于摆轮心轴和平行于摆轮平面的截面内示出了根据本发明的第一种摆轮变形;
- 图2示意性地并且在垂直于摆轮心轴和平行于摆轮平面的截面内示出了本发明的第二种变形;
- 图3示意性地并且在垂直于摆轮心轴和平行于摆轮平面的截面内示出了本发明的第三种变形;
- 图4示意性地并且在垂直于摆轮心轴和平行于摆轮平面的截面内示出了本发明的第四种变形。
具体实施方式
本发明涉及用于钟表的调节元件领域,并且更具体地涉及摆轮或游丝摆轮。
本发明更具体地涉及制造用于10Hz或更高的高振荡频率的摆轮。
附图中示出了绝非限制性的可选实施例。
本发明涉及实现一种钟表摆轮1,具有用于调节其惯量和/或平衡和/或振荡频率的惯量调节。
该摆轮1包括被设置用于与围绕垂直于摆轮平面4的摆轮心轴3枢转的心轴相配合的轮毂2,以及连续或非连续的外周轮缘5。为了将摆轮制作的更轻,该轮缘5实际上可以是非连续的。如图3中所示的连续的轮缘5提供了硬度高和空气动力性能良好的优点,并且通过阻止摆轮1翘曲而限制任何的局部弯曲。
该轮缘5通过至少一个连接面6被连接至轮毂2,连接面6可以由连续表面例如穿孔或未穿孔的圆盘构成,或者也可以由几个臂20构成。在提供良好三角剖分的侧部元件之间加工出明显具有切除部分的穿孔连接面6,切除部分可以是也可以不是通透的切口,进一步减轻了摆轮的质量。
优选地,根据本发明,在以下介绍的所有实施例的所有变形中,为了在10Hz或更高的振荡频率下获得具有高性能的摆轮,用可微机械加工的材料或硅或石英或其化合物或由MEMS技术制得的合金或通过“LIGA”工艺获得的合金将轮缘5与连接面6和轮毂2制成单个元件。
选择硅可以给出特别好的结果并且是优选的解决方案。
根据本发明,轮缘5包括至少一个第一弹性臂40。该弹性臂40包括啮合装置41,被设置用于在不同的啮合位置与包括在轮缘5内的互补啮合装置42相配合以在啮合位置形成闭环,闭环相对于摆轮心轴3的惯量根据所述的啮合位置是可变的。
啮合装置41和互补啮合装置42可以被制成为任意类型的包括周期的节距的互补轮廓,以允许将彼此啮合在多个不同位置。
显而易见的是改变轮缘5的几何形状即可造成摆轮1惯量的变化。
由于啮合装置41和互补啮合装置42占据的是能够非常容易地记住从而重新建立起特定设置的离散位置,因此本发明的一个明显优点就是这种惯量变化是可再现的,并且能够非常容易地记住。
优选地,如图1和2中可见的那样,轮缘5的外周包括这些弹性臂40中的几个。基本上与轮缘5相切的臂部外周设置使得由此得到的有效长度能够对最小角度的变形造成相当大的偏差。
在一个优选实施例中,如图1至3中所示,第一弹性臂40至少在第一端44包括与轮缘5的弹性连接件。该弹性连接件可以像图1和3中那样通过轮缘内存在的槽60而实现,或者可以更简单地像图2中那样通过利用轮缘5中材料特别是硅的弹性性质而由轮缘5中的缩径段实现。第一弹性臂40优选地在其与第一端44相对的第二端45包括啮合装置41。
第一弹性臂40的该实施例并非唯一,如图4中所示,其中弹性臂40可以通过包括在轮缘5内的两个槽60和60A之间的变形来移动。在该第四变形中,弹性臂40带有固定啮合装置41的第一凸起部分61,啮合装置41在不同的啮合位置与轮缘5中的互补啮合装置42相配合。它还带有固定啮合装置41A的第二凸起部分61A,啮合装置41A在不同的啮合位置与轮缘5中的互补啮合装置42A相配合。
在一个优选实施例中,如图1至3中所示,该互补啮合装置42被设置于包括在轮缘5内的第二弹性臂43上。在一个优选实施例中,如图1至3中所示,第二弹性臂43至少在第一端46包括与轮缘5的弹性连接件。该弹性连接件可以像图1和3中那样通过轮缘内存在的槽62而实现,或者可以更简单地像图2中那样通过利用轮缘5中材料特别是硅的弹性性质而由轮缘5的缩径段实现。第二弹性臂43优选地在其与第一端46相对的第二端47包括互补啮合装置42。
在一个特定的实施例中,如图3中所示,该第二弹性臂43还在与第一端46和第二端47间隔一定距离的第三端48包括与轮缘5的至少一个弹性连接件。
优选地,在图3的该第三变形中,第二弹性臂43还在与第一端46和第二端47间隔一定距离的第四端49进一步包括与轮缘5的至少一个弹性连接件。第二弹性臂43在与第一端46和第二端47间隔一定距离的第五端50进一步包括与轮缘5的至少一个弹性连接件。第二弹性臂43在第六端51进一步包括其他的互补啮合装置52,被设置用于与不同于和互补装置42配合的臂的另一个第一弹性臂40A内包括的啮合装置41A相配合。
简单地说,在图3的该第三变形中,形成了悬垂的质量块63,该质量块在该特定的并且是非限制性的情况下可以在轮缘5内的四个弹性唇缘之间移动。啮合装置41和互补啮合装置42被封闭在轮缘5中。该悬垂的质量块63携带互补啮合装置42和互补啮合装置52,它们分别与弹性臂40的啮合装置41以及另一个第一弹性臂40A的啮合装置41A相配合。该实施例提供了与一体形成在轮缘5内的按钮相类似的简单调节。这种解决方案也是特别刚性的。
上述图4中的第四变形示出了一种封闭式的方案,其中啮合装置41和互补啮合装置42被整体地一体形成到轮缘5内但是不可移动。
在一个实施例中,如图1,3和4中所示,啮合装置41和互补啮合装置42沿着关于摆轮心轴3的径向方向是相对于彼此可移动的。啮合装置相对于彼此的径向移动性即可导致在其中装有所述装置的那部分轮缘5的惯性中心的径向移位。
在另一个实施例中,如图2中所示,啮合装置41和互补啮合装置42沿着关于轮缘5的切向方向是相对于彼此可移动的。图2中示出了两个不同的啮合位置,一种用实线表示,另一种用虚线表示,清楚地示出了在通过将第一弹性臂40与第二弹性臂43连接而形成的环内的形状差异以及由此得到的惯量差异。这两条弹性臂相对于彼此的切向移动性可导致所述两臂惯性中心的径向移位。采用臂相对于摆轮心轴3的对称实施,并且相对于所述心轴对称地执行相同的惯量调节,就允许改变摆轮1的总惯量而无需改变其必须与摆轮心轴3重合的惯性主轴。当然,差动调节也是可行的,但是只有在向摆轮1添加了附加质量块时才是有利的。
优选地,如图1至4中所示,啮合装置41和互补啮合装置42是由对抵的有齿部分构成。
在一个优选实施例中,这些有齿部分均包括斜向的边齿以在没有任何非啮合作用的情况下保持彼此啮合。
当然地,啮合装置41和互补啮合装置42可以被制成为具有任何类型的彼此互补的轮廓并且包括周期的节距,从而允许在多个不同位置彼此啮合。例如,这些轮廓也可以由直凹口或类似形状构成。
如这些不同的变形中所示,本发明提供了使用不带插件的单件式摆轮1的可能性,这就减少了部件的数量。通过轮缘5的适当的选定尺寸即可获得足够的惯量。在需要更高惯量的情况下,通过已知的并且优选为外加的惯量将由重金属或黄金或类似材料制成的附加质量块永久性地并且不可移除地固定在轮缘5外周的精确位置,这样做也是可行的而且并不背离本发明的保护范围。例如,这些附加质量块可以用铆钉或类似的形式被固定至图3中的悬垂质量块63或者轮缘5中具有较大截面的区域内例如与连接面6或与臂20的连接位置处。
以上列举的摆轮不同变形中复杂的外观几何形状只有在所述摆轮是由可微机械加工材料制成或优选地由硅制成时才是可行的,原因在于非常容易实施的方法允许用非常高的尺寸精度来实现这样的轮廓,并且使采用弹性条带以及由此利用材料特别是硅的弹性性质成为可能。
本发明因此使得能够形成可以在高频特别是高于或等于10Hz的高频下振荡的摆轮1,并且允许精密的设置或调节操作,而且上述操作是可逆和可再现的。
本发明进一步涉及一种游丝摆轮,装有如以上列举的任意一个实施例和任意一种变形中的至少一个这样的摆轮1。
本发明还涉及一种钟表,装有至少一个这样的游丝摆轮或者至少一个这样的摆轮1。
与用常规结构具有类似惯量的摆轮能够实现的情况相比,硅的使用允许有明显更大的直径选定尺寸。硅的高弹性水平对于制造本发明中的弹性臂特别有利。
选择硅具体地可以允许在轮缘内制成特别是弹性唇缘形式的弹性固定装置。类似地,棘轮形式的止挡装置可以与这样的条带或硅轮缘内制成的游丝相组合。
硅或由MEMS技术制得的合金或通过“LIGA”工艺获得的合金的这种选择确保了用于轮缘5的非常精确的几何形状,原因在于成形期间极佳的分辨度,并且由此避免了容易产生振动并对振荡器的正常操作带来不利影响的任何间隙。
而且,选择硅允许在要完成的摆轮和表面结构中加入蚀刻和装饰。
根据本发明的这种新摆轮的设置和调节的可能性就意味着可以省略任何的指针组件。
根据本发明设计的单件式摆轮允许非常精确地调节一体形成在其中的游丝摆轮的振荡频率。摆轮的设置和调节非常精确,并且使得能够在10Hz或更高频率下的高频振荡器中使用该摆轮。
本发明列举出的目标因此而得以完美地实现。
Claims (17)
1.钟表摆轮(1),具有用于调节其惯量和/或平衡和/或振荡频率的惯量调节装置,钟表摆轮包括被设置用于与围绕垂直于摆轮平面(4)的摆轮心轴(3)枢转的心轴相配合的轮毂(2),以及通过至少一个连接面(6)连接至所述轮毂(2)的连续或非连续的外周轮缘(5),其特征在于所述摆轮(1)不具有插件,并且所述轮缘(5)与所述连接面(6)和所述轮毂(2)由可微机械加工材料或由MEMS技术制得的合金制成为单个元件,并且还在于所述轮缘(5)包括至少一个第一弹性臂(40),所述第一弹性臂(40)包括啮合装置(41),啮合装置(41)被设置用于在不同的啮合位置与包括在所述轮缘(5)内的互补啮合装置(42)直接配合,从而在啮合位置形成闭环,摆轮相对于所述摆轮心轴(3)的惯量根据所述啮合位置是可变的,并且还在于所述摆轮(1)与所述啮合装置(41)和所述互补啮合装置(42)形成单个元件。
2.如权利要求1所述的摆轮(1),其特征在于所述第一弹性臂(40)在其第一端(44)处包括与所述轮缘(5)弹性连接的弹性连接件,并且所述第一弹性臂(40)在其与所述第一端(44)相对的第二端(45)处包括所述啮合装置(41)。
3.如权利要求1所述的摆轮(1),其特征在于所述互补啮合装置(42)被设置在包括于所述轮缘(5)内的第二弹性臂(43)上。
4.如权利要求3所述的摆轮(1),其特征在于所述第二弹性臂(43) 在其第一端(46)处包括与所述轮缘(5)弹性连接的弹性连接件,并且所述第二弹性臂(43)在其与所述第一端(46)相对的第二端(47)处包括所述互补啮合装置(42)。
5.如权利要求4所述的摆轮(1),其特征在于具有悬垂的质量块(63),该悬垂的质量块在连续轮缘(5)内的四个弹性唇缘之间移动,其中所述啮合装置(41)和所述互补啮合装置(42)被封闭在轮缘(5)中,该悬垂的质量块(63)携带所述互补啮合装置(42)和其他的互补啮合装置(52),分别与所述第一弹性臂(40)的所述啮合装置(41)和其他的第一弹性臂(40A)的啮合装置(41A)相配合,从而提供了一体形成在轮缘(5)内的按钮。
6.如权利要求5所述的摆轮(1),其特征在于所述第一弹性臂(40)的所述弹性连接件通过轮缘内存在的槽(60)而实现,所述第二弹性臂(43)的所述弹性连接件通过轮缘内存在的槽(62)而实现,所述第二弹性臂(43)还在其与所述第一端(46)和所述第二端(47)间隔开的第三端(48)处包括与所述轮缘(5)弹性连接的至少一个弹性连接件。
7.如权利要求6所述的摆轮(1),其特征在于所述第二弹性臂(43)还在其与所述第一端(46)、所述第二端(47)和第三端(48)间隔开的第四端(49)处包括与所述轮缘(5)弹性连接的至少一个弹性连接件,以及所述第二弹性臂(43)还在其与所述第一端(46)、所述第二端(47)、所述第三端(48)和所述第四端(49)间隔开的第五端(50)处包括与所述轮缘(5)弹性连接的至少一个弹性连接件。
8.如权利要求7所述的摆轮(1),其特征在于所述第二弹性臂(43)还在其与所述第一端(46)、所述第二端(47)、所述第三端(48)、所述第四端(49)和所述第五端(50)间隔开的第六端(51)处包括所述其他的互补啮合装置(52),所述其他的互补啮合装置(52)被设置用于与不同于和所述互补啮合装置(42)相配合的臂的另一个第一弹性臂(40A)内包括的啮合装置(41A)相配合。
9.如权利要求1所述的摆轮(1),其特征在于所述啮合装置(41)和所述互补啮合装置(42)沿着相对于所述摆轮心轴(3)的径向方向相对于彼此可移动。
10.如权利要求1所述的摆轮(1),其特征在于所述啮合装置(41)和所述互补啮合装置(42)沿着相对于所述轮缘(5)的切向方向相对于彼此可移动。
11.如权利要求1所述的摆轮(1),其特征在于所述啮合装置(41)和所述互补啮合装置(42)被封闭在所述轮缘(5)内。
12.如权利要求1所述的摆轮(1),其特征在于所述啮合装置(41)和所述互补啮合装置(42)由对抵的有齿部分构成。
13.如权利要求12所述的摆轮(1),其特征在于所述有齿部分均包括斜向的边齿以在没有任何非啮合作用的情况下保持彼此啮合。
14.如权利要求1所述的摆轮(1),其特征在于可微机械加工材料为硅。
15.如权利要求1所述的摆轮(1),其特征在于可微机械加工材料为石英。
16.游丝摆轮,装有至少一个如权利要求1所述的摆轮(1)。
17.钟表,装有至少一个如前一权利要求所述的游丝摆轮,或者装有至少一个如权利要求1所述的摆轮(1)。
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