CN106662839A - 等时钟表谐振器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种等时钟表振荡器机构(1)，其包括支承横向件(4)的固定支承件(2)，所述横向件承载各自都包括由固定在所述横向件(4)上的旋转柔性轴承(20)承载的重锤(5)的N个主谐振器(10)。每个主谐振器(10)都具有质心(CM)，所述质心在静止时位于所述主谐振器的旋转柔性轴承(20)的虚拟枢转轴线(APV)上并且设置成在围绕所述虚拟枢转轴线(APV)的旋转中振荡，所述主谐振器(10)围绕平行于虚拟枢转轴线(APV)的主轴线(AP)以N阶旋转对称的方式设置，并且任何两个主谐振器(10)的振荡运动以它们各自的虚拟枢转轴线(APV)关于主轴线(AP)形成的中心角度的值发生相移。本发明还涉及包括这种等时振荡器机构(1)的钟表机芯(100)及包括这种机芯(100)的手表(200)。

Description

等时钟表谐振器

技术领域

本发明涉及一种等时钟表振荡器机构，其包括支承横向件的固定支承件，所述横向件承载多个、即N个主谐振器，每个主谐振器都包括由固定在所述横向件上的旋转整体式铰接结构或柔性轴承承载的至少一个重锤。

本发明还涉及一种包括至少一个上述等时振荡器机构的钟表机芯。

本发明还涉及一种包括至少一个上述类型机芯的手表。

本发明涉及用于钟表、特别是用于机械机芯的振荡器和调节机构的领域。

背景技术

在常规机械表中，摆轮上的空气摩擦、枢轴在它们的轴承中的摩擦和游丝外桩的反作用力限制了谐振器的品质因数。希望消除附接点处的枢轴摩擦和反作用力。

在手表中，手表机芯在空间中的所有位置都必须具有最佳等时性，这包括设计能够补偿重力对它们的构件的影响的机芯。

现有技术文献描述了包括关于彼此设置成使得它们的误差被平均的具有柔性分支的多个主谐振器的振荡器。

已知形式为U形音叉的与主谐振器联接的第一类型的振荡器，其中各分支由主谐振器形成；然而，该***对空间中的位置变化非常敏感。

Ebauches SA名下的瑞士专利451021因此描述了具有以音叉模式振动的两个柔性分支的对称的U形振荡器，每个所述柔性分支都与形成平衡重的刚性臂连接，并且每个由此形成的主谐振器设置成使得瞬时旋转中心与重心一致，使得当重心位置改变时振荡频率几乎不变。变更为具有伸出的分支的U形设计被证明要优于现有技术的U形。然而，瞬时旋转中心在各主谐振器的振荡期间连续移动。

同样在Ebauches SA名下的瑞士专利46203是前述专利的一个变型，其包括将两个谐振器的其中一个的振荡运动转换为计数轮的旋转运动的计数装置；该计数装置附接在其中一个刚性臂上，使得计数装置不受加速度且特别是冲击的影响。

SEIKO名下的英国专利1293159研发了一种基于质心相对于旋转角的位移导数对日差率规律性的影响的理论，并且试图获得各主谐振器的质心的直线位移，以优化对日差率的影响。为此，质心位于沿用于该***中的弹性条带的路径的三分之二处，以便理论上抵消在竖直位置对日差率的影响。然而，质心大幅移动，并且该***仍对冲击敏感。此外，该理论基于几何近似法，因为事实上柔性条带的挠曲形状不再真正是圆弧，并且未确认质心的假设的直线位移。

发明内容

本发明提出克服等时性的问题以及获得最佳可能的品质因数的问题。在一方面，这涉及组合使用游丝摆轮组件或具有平行条带的音叉作为谐振器的已知机构特有的相应优点，所述游丝摆轮组件在其最先进的开发方案和布置结构中具有比较低的对空间位置的变化的敏感度，但其品质因数在很大程度上受枢轴和各种损失的限制，所述音叉通过免除枢轴而具有优于游丝摆轮的品质因数，但对空间位置非常敏感。

为此，本发明涉及根据权利要求1所述的等时钟表振荡器机构。

本发明还涉及一种包括至少一个这样的等时振荡器机构的钟表机芯。

本发明还涉及一种包括至少一个该类型的机芯的手表。

附图说明

在阅读下文参照附图的详细说明后，本发明的其它特征和优点将显现，在附图中：

-图1示出音叉型的根据本发明的等时钟表振荡器机构的示意性平面图，所述振荡器机构包括固定式支承件，该支承件经由主弹性连接件支承承载两个扁平主谐振器的横向件，所述扁平主谐振器关于对称平面对称并且各自都包括由柔弹性条带承载的重锤，所述柔弹性条带设置成通过弯曲工作并且固定地附接在横向件上。

-图2以示意性方式模拟：

重力对经由柔性条带朝顶部悬置的第一重锤的影响，以及特定值的走慢日差的日差率图，

重力对经由等同的柔性条带朝底部悬置的第二等同重锤的影响，和与特定值的走快日差对应的日差率图，

重力对组合了两个上述机构的根据本发明的机构的影响，和几乎无误差的日差率图。

-图3示出称为“H形音叉”的本发明的第一实施例的简化形式的示意性平面图。

-图4示出图5所示的H形音叉的一个更先进的变型的分解示意性透视图。

-图6示出不具有心轴的采用与图4和5相似的构型的H形音叉的包括局部细节的分解图，并且图7A至7H表示图6的H形音叉的构件和组装。

-图8和9示出称为“山羊角形音叉”的本发明的第二实施例的简化形式的示意性平面图。

-图10示出山羊角形音叉的一个更先进的变型的包括局部细节的示意性透视图。

-图11示出不具有心轴的采用与图10相似的构型的山羊角形音叉的分解图，并且图12A至12H表示图11的H形音叉的构件和组装。

-图13和14示出包括音叉臂的扭转音叉的透视图和平面图，每个音叉臂都在其远端处设置有重锤，该重锤在平行平面中振荡并且关于与这两个平面平行的轴线对称。

-图15示出具有两个谐振器的另一个音叉变型，每个谐振器都包括在第一端处固定地附接在共同的横向件上的游丝并且在第二远端处包括重锤，这两个谐振器在两个平行平面中延伸并且在这些平面的其中一个上的投影中关于垂直于所述两个平面的对称平面对称。

-图16示出与图8的山羊角形音叉相似的机构的示意性平面图，所述音叉在横向件的每一端处包括一对游丝，两个游丝均在它们的内圈处与同一相应重锤连接，并且在所述重锤的任一侧附接在相应横向件上。

-图17和18是示出在偏移(dérive)的情况下利用摩擦配合的表面的示意图；在图18的情况下该摩擦随振幅增加。

-图19示出四个谐振器的示例性应用中横向件形成包围主谐振器的框架的一种变型的包括局部细节的示意性透视图。

-图20示出在具有直条带的振荡器中由框架形成的另一横向件变型的示意性平面图，所述框架是H形音叉的对等/互补部分。

-图21示出具有游丝的振荡器中由框架形成的另一横向件变型的示意性平面图，所述框架是山羊角形音叉的互补部分。

-图22是表示包括结合了根据本发明的等时振荡器机构的机芯的手表的方框图。

-图23示出包括呈星形安装的三个主谐振器的振荡器的示意性平面图。

-图24示出包括关于彼此完全对称地安装的四个等同主谐振器的振荡器的示意性平面图。

-图25示出交叉的扁平柔性轴承的细节的示意性平面图。

-图26示出具有设置在两个不同平行平面中的两个交叉条带的柔性轴承的细节的示意性平面图。

具体实施方式

本发明提出制造具有尽可能最小的能量损失的谐振器机构，其具有尽可能最低的对其在重力场中的取向的精密时计敏感度。

本发明争取减少尤其归咎于枢轴摩擦和附接点移动的能量损失。

创造性在于免除了常规枢轴，同时使质心的移动和支承件的反作用力最小化。

机械谐振器必定包括至少一个弹性元件和一个惯性元件。

有利的是使用弹性元件来确保引导功能。该弹性元件于是有利地比诸如游丝等普通弹性元件更高、更厚且刚度更大，这于是引起柔性条带的优选使用。

有利的是使用质心与旋转中心重合的旋转谐振器，这降低了重力和在平移方向上的冲击对谐振器的精度的影响。

对高品质因数的期望促使音叉型结构的使用。

然而，必须使损失最小化：事实上，在具有柔性条带的谐振器的运转期间，品质因数在来回运动中良好，但附接点处的转矩反作用力导致损失。

因此，创造性在于制造等时音叉谐振器，其中多个主谐振器关于轴线呈对称的几何形状配置，并且共同形成音叉。

多个主谐振器的使用减小了附接点处的阻力，并且平均了误差。

为了取得与现有技术相比的另外的数量级改善，在对空间位置的不敏感性方面，本发明力争实现各主谐振器的质心的尽可能小的移动，这也提供了非常好的抗冲击性。为了进一步改善，本发明提出一种设计有补偿施加至振荡器的附接点的任何应力的对称性的结构；为此，现有技术中公知的U形被展开以形成大致H形的结构是有利的。

以下采用具有关于对称平面对称的两个主谐振器的音叉的优选形式以非限制性的方式更具体地描述本发明，所述音叉由于其简单而构成特别有利的情形。然而，本发明适用于任意数目N的主谐振器：三个、四个或更多个，只要它们的布置结构的对称性和它们的相对时间相移可补偿附接点处的反作用转矩的影响。

这些主谐振器安装成具有至少一种等同的谐振模式，并且使得固定附接点处的力和转矩之和为零。

因此，本发明涉及音叉型的等时钟表振荡器机构1，其包括支承横向件4的固定支承件2，横向件4承载多个、即N个主谐振器10。

各主谐振器10包括由固定在横向件4上的旋转柔性轴承20承载的至少一个重锤5。

这些主谐振器10相当于常规音叉的音叉臂，并且横向件4相当于音叉臂从其伸出的音叉的共同部分。

根据本发明，各主谐振器10具有质心CM，质心CM在静止时位于主谐振器10中所包括的旋转柔性轴承20的虚拟枢转轴线APV上。

各主谐振器10设置成在围绕虚拟枢转轴线APV的旋转运动中振荡。

N个主谐振器10围绕平行于彼此平行的全部虚拟枢转轴线APV的主轴线AP以N阶旋转对称的方式设置。

而且，振荡器机构1的任何两个主谐振器10的振荡移动以由它们各自的虚拟枢转轴线APV关于主轴线AP形成的中心角度的值发生相移。

在一个特定实施例中，各旋转柔性轴承20在垂直于主轴线AP的平面上的投影中关于从所述旋转柔性轴承20的虚拟枢转轴线APV通过的对称平面PS对称。

更具体地，各对称平面PS从主轴线AP通过。

图24示出包括关于彼此完全对称地安装的四个等同的主谐振器10的示例性振荡器1。

有利地，各旋转柔性轴承20设置成关于所述旋转柔性轴承20的虚拟枢转轴线APV产生与重锤5或在多于一个的情况下多个重锤5的旋转角度成比例的复位转矩。

旋转柔性轴承的使用可以在例如急加速或冲击的情况下将各主谐振器10的质心CM保持在所述旋转柔性轴承20的虚拟枢转轴线APV上，或紧邻所述虚拟枢转轴线。

旋转的主谐振器10包围横向件4，并具有至少一种同等的谐振模式，并且设置成以它们之间的值为2π/N的相位偏移振动。它们在空间中的对称布置使得由主谐振器10施加至横向件4的力和转矩之和为零。

各旋转柔性轴承20形成设置成通过弯曲工作的弹性回复装置，并且限定出基本上固定不动的虚拟枢转轴线APV。

在一个有利实施例中，全部主谐振器10都彼此等同。

在一个特定实施例中，横向件4利用刚度比各旋转柔性轴承20的刚度大的弹性主连接件3固定在固定支承件2上。此特征确保了主谐振器10之间的联接。而且，更具体地，该弹性主连接件3的刚度比等时振荡器机构1中所包括的全部旋转柔性轴承20的总刚度大。在一个特定实施例中，各主谐振器10设置成围绕中性轴线AN在平面中振荡。有利地，弹性主连接件3的阻尼大于各旋转柔性轴承20的阻尼，并且更具体地，弹性主连接件3的阻尼大于主谐振器10中所包括的全部旋转柔性轴承20的总阻尼。

更具体地，并且特别是当数目N为奇数时，全部中性轴线AN在单个点处相交或在全都位于离主轴线AP的相同距离处的交点处成对相交，如在图23中所见，其中振荡器1包括呈星形安装的三个主谐振器10，其各自都具有关于源自主轴线AP的径向线倾斜的中性轴线。

更具体地，全部中性轴线AN以值为2π/N的角度移位。

更具体地，并且特别是当数目N为偶数时，全部中性轴线AN彼此平行或重合。

在一个特定实施例中，各柔性轴承20关于它所属的主谐振器10的中性轴线AN对称。

在一个特定实施例中，主谐振器10的数目为偶数或该数目为2。

在一个特定实施例中，柔性轴承20包括至少一个柔弹性条带6且其虚拟枢转轴线APV处于柔弹性条带6的中间，即柔性条带6在横向件4上的附接点和在至少一个重锤5上的附接点之间的中途/中间。

在一个特定实施例中，柔性轴承20至少包括如在图23至25中所见的在同一平面中或如在图26中所见在投影中交叉的条带。

在一个特定实施例中，柔性轴承20包括至少一个窄截面的颈部部分，如在图3中所见的。

在一个特定实施例中，主谐振器10的数目为偶数或该数目为2，并且各柔性轴承20包括围绕位于它所属的主谐振器10的中性轴线AN上的虚拟枢转轴线APV卷绕的至少一个螺旋。更具体地，为了确保操作的对称性，这些主谐振器10的弹簧以镜像布置结构成对配置。

在一个特定实施例中，至少柔性轴承20由可微加工的材料或硅和/或氧化硅或石英或类金刚石(DLC)特别是呈一体式构件(尤其在柔性轴承20基本上扁平时)的形式制成。该一体式构件还可包括用于附接更具体地由密度更高的材料制成的一个或多个重锤5的支承件。该一体式构件也可与横向件4或与其弹性主连接件3或与固定支承件2一体化。

在一个有利变型中，各主谐振器10至少在柔性轴承20上包括温度补偿装置。优选地，各重锤5被设计成使得质心CM对温度变化保持不变。

更具体地，这些温度补偿装置包括由铁镍铬合金(埃林瓦合金，élinvar)或硅和氧化硅制成的至少一个构件。

在一个有利变型中，至少一个主谐振器10包括间隙限制装置，其设置成在冲击的情况下与包括在结构2和/或横向件4中的互补间隙限制装置抵接地接合。例如，重锤5包括在主谐振器10的振荡期间在固定支承件2的长形沟槽中移动(或反之亦然)指形件。

在一种特定应用中，至少两个主谐振器10通过擒纵轮至少间歇地彼此联接。例如，各主谐振器10在重锤5上承载一臂，该臂的远端设置成与擒纵轮的齿部协作。

在一个特定实施例中，主谐振器10各自都设置成以介于1Hz与100Hz之间的频率振荡。

图1至17示出具有两个主谐振器的示例，图19示出具有四个主谐振器的示例。

主谐振器10在空间中设置成使得它们由于重力而导致的日差率误差之和为零。

优选地，主谐振器10是旋转谐振器，这使得根据本发明的等时振荡器1对重力几乎不敏感。

因此，各主谐振器10形成旋转谐振器，其质心位于在旋转期间发生最低限度的平移并且力求在正常运转中实现零平移的位置处。这是为了使质心在重力场中或由于冲击而引起的位移最小化，并由此提高***的计时精度。

横向件4与固定支承件2之间的弹性主连接件3优选由弹性条带形成；其在等时振荡器机构1以音叉模式振荡时几乎不移动。事实上，由主谐振器10形成的音叉的分支经横向件4交换运动能量，但横向件4的运动是微小的。

主谐振器10的质心CM可移动的方向称为纵向X。横向Y基本上垂直于该纵向X。方向Z形成直三面形。

在图1至17中示出的变型中，横向件4是直的并沿纵向X延伸。

在与附图所示的变型对应的有利但非限制性的实施例中，等时振荡器机构1的全部或一部分关于平行于横向Y延伸的对称平面PSY对称地设置。

优选但非必要地，弹性主连接件3沿主方向Y延伸，如在图1至17的示例中所见的。

在一个特定实施例中，连接柔弹性条带6在横向件4上的附接点与相应主谐振器10的质心CM的主方向在主谐振器静止时平行于纵向X。

图1示出属于音叉型的根据本发明的等时钟表振荡器机构1的简化实施例，该等时钟表振荡器机构1包括固定支承件2，该固定支承件2经由呈柔性条带的形式制成的弹性主连接件3支承承载两个扁平主谐振器10A、10B的横向件4，所述两个扁平谐振器关于对称平面PSY对称，并且各自都包括由柔弹性条带6A、6B承载的重锤5A、5B，所述柔弹性条带形成所述主谐振器10的柔性轴承20，该柔性轴承设置成通过弯曲而工作并且以关于对称平面PSY对称的方式固定地附接在横向件4上。

选择几何设计对称会使得更容易调节。然而，这种等时振荡器机构1也可使用非对称的主谐振器制成并且仍正确地运转。

在图1、3、6、8至11所示的本发明的非限制性的变型中，形成等时振荡器机构1的各主谐振器10的主方向平行于纵向X或与纵向X重合。

为使效率最高，柔性轴承20、尤其是柔弹性条带6设置成使得给定的主谐振器10的各质心CM的位移在不提供补偿的横向Y上最小，并且使得给定主谐振器10的各质心CM的位移在纵向X上彼此补偿：如果如附图的情况，等时振荡器机构1包括背对背地配置在横向件4的任一侧的两个主谐振器10A和10B，则它们各自的质心CMA和CMB本质上沿纵向X移位，其中，位移值相同但方向相反。

根据本发明的布置结构的优点在于弹性条带在几乎纯弯曲下工作，这使得可以获得等时谐振器。转矩与对应的重锤5枢转的角度α成比例。频率因此不依赖于振荡的幅度。

优选地，柔弹性条带6在横向件4中的固定附接点与质心CM之间的距离等于质心CM与柔弹性条带6在相关的重锤5中的固定附接点之间的距离，如图1中所见。质心CM因此保持在轴线X上或紧邻轴线X，即相隔数微米的距离。

在特别是通过利用MEMS、LIGA或类似工艺实施可微加工的材料而容许经济制造的一个特定实施例中，各主谐振器10设置成在平面中振荡。

在一个特定实施例中，各主谐振器10是整体式的。

在一个特定实施例中，主谐振器10的横向件4和柔性轴承20、尤其是柔弹性条带6形成整体式组件。

在一个特定实施例中，主谐振器10的固定支承件2、弹性主连接件3、横向件4和柔性轴承20、尤其是柔弹性条带6形成整体式组件。

这种实施例可提供柔性轴承20，尤其是所谓的“高板片(high sheet)”弹性条带6，其相对于厚度具有很大的高度，具体地其高度为厚度的至少5倍，并且更具体地其高度为厚度的至少10倍。这种高板片条带使得可以确保引导功能，并免除常规枢轴，这允许品质因数的大幅提高。

根据本发明的音叉设计补偿固定附接点处的任何反作用力，这也极大地提高了品质因数。

在附图所示的实施例中，主谐振器10的重锤5、51、52实质上发生枢转运动。对应的柔性轴承20、特别是对应的柔弹性条带6确保了旋转支承件的功能。

这里在变型中说明本发明，其中，单个柔弹性条带6分别相对于横向件4保持相应的重锤5。可设想其它变型，其中，条带6的数目加倍或成倍增加以确保更加好的支承。然而，单个条带的优点在于它在纯弯曲中工作，这消除了影响等时性的剪应力或横向力，这解释了为何优选单个柔性条带6，因此确保了结合有根据本发明的振荡器1的手表的提高的计时精度。

在如附图所示的变型的情况下，其中，各主谐振器10设置成在平面中振荡，全部主谐振器10都设置成在彼此平行的平面中或同一平面中振荡。

更具体地，例如在图1至12所示的实施例中，全部这些主谐振器10都设置成在同一平面中振荡。

在特定实施例中，如图13至16中所见的，这些主谐振器10各自都在单独的平面中延伸。

然而，可以使用在空间中以不同方式布置的主谐振器10来实施本发明。

图1至12示出等时振荡器机构1，其主谐振器10全都等同且数量为偶数，并且关于平行于横向Y延伸的对称平面PSY对称地设置，所述横向Y是弹性主连接件3的横向并且垂直于纵向X，所述主谐振器10的质心CM可沿该纵向X移动。

在每一对主谐振器内，主谐振器10反相振荡，这确保了对质心CM在纵向X上的移动的补偿。

优选地，弹性主连接件3是直的。

在图1至8的变型中，根据以下详述的第一实施例，柔弹性条带6在纵向X上是直的。所述主谐振器10的质心CM在静止时对齐。这种布置结构确保了根据本发明的等时振荡器机构1不受在空间中的位置的影响，这与在结合在手表中的情况下对在空间中的位置极其敏感并且仅适合于时钟的具有平行音叉臂的常规音叉不一样。

图2的示意图说明了重力的影响：

在顶部示意图中，在经由柔性条带朝顶部悬置的第一重锤中，日差率图说明了特定值R的走慢日差，

在中间示意图中，在经由等同的柔性条带朝底部悬置的第二等同重锤上，日差率图与同一值R的走快日差对应，

在底部示意图中，在组合了两个上述机构的根据本发明的机构上，对应的日差率图显示了由于在相反方向上的对齐而接近零的走快或走慢的日差，这通过平均形成机构的两个谐振器的走快/走慢而实现平衡，由此使该机构对在空间中的位置不敏感。

在补偿质心在方向X上的移动之后的残留缺陷具有很低的值，其数量级与由于质心在方向Y上的移动而引起的缺陷相同，对于长1毫米的条带而言所述缺陷被限制在3或4微米，累积缺陷因此保持在每天6秒以下。

通过根据本发明的等时振荡器机构1的几何形状实现的补偿特别是在完全对称的实施例中因此强化了通过主谐振器10的旋转操作获得的对重力的不敏感性。对称因此补偿了任何残留的日差率误差。

此外，固定附接点处的力和转矩的补偿使得主谐振器10能够在不减振/减幅的情况下振荡很长时间。

在该第一实施例的一个特定变型中，主谐振器10中所包括的柔弹性条带6是直的并且成对对齐。

在根据以下详述的第二实施例的图9至12的变型中，柔性轴承20由卷绕在所述主谐振器10的质心CM周围的成螺旋的柔弹性条带6形成。

图13和14所示的变型表示包括音叉臂51和52的扭转音叉，每个音叉臂都在其远端处设置有重锤，并且在平行的平面P1和P2中并关于平行于这两个平面P1和P2的轴线A对称地振荡。

图15所示的另一个音叉变型包括两个谐振器，每个谐振器都包括在第一端处附接在共同的横向件上的游丝并且在第二远端处包括重锤，这两个谐振器在两个平行平面中延伸并且在这些平面的其中一个上的投影中关于垂直于所述两个平面的对称平面对称。在横向件4上的附接点处合成转矩为零。

应理解，本发明允许各种各样的几何设计。

这并非不存在实际困难，因为难以确保主谐振器10的质心CM在横向Y上的有限位移。

此外，各机构必须能用于手表中，并且加入安全装置，特别是抗冲击装置。

以下呈现几何上截然不同但两者都符合本发明的逻辑的两个特定实施例：第一H形音叉实施例，和第二山羊角形音叉实施例。

第一H形音叉实施例在图1至7中示出。主谐振器10的固定支承件2、弹性主连接件3、横向件4和柔弹性条带6共同形成由硅或氧化硅或石英或DLC或类似物制成的扁平整体式结构，其在等时振荡器机构1的静止位置关于对称平面PS对称，并且包括沿垂直于弹性主连接件3的纵向X延伸的细长横向件4，弹性主连接件3沿横向Y延伸并且将横向件4保持在固定支承件2上。

该横向件4承载附图标记为51和52的一对重锤5，所述一对重锤对称地安装在固定支承件2和第一弹性连接件3的任一侧。

这些重锤51、52大致沿横向Y延伸，从而形成H形的侧棒，其横向件4形成水平棒。优选地，各重锤包括在其中间与对应的柔性条带6连接的臂，该臂基本上沿横向Y平行地延伸，并且是如图3中的实心臂，或者是在其相对两端处或在如图1中的基本上隔离的部位或如图2和4至7中所见呈环形部段的形式的包括惯性块的臂。

这些重锤51、52中的每一个都安装成围绕关于横向件确定位置的虚拟枢转轴线振荡并通过附图标记分别为61、62的柔弹性条带6回位，柔弹性条带6形成弹性回复装置并与横向件4的端部41、42一体化，两个端部41和42相对并位于横向件4的任一侧。这些柔性条带61、62优选在横向件4的延伸部分中在任一侧直线地延伸。

在等时振荡器机构1的静止位置，各虚拟枢转轴线与相应重锤51、52的质心CM1、CM2重合。

这些柔弹性条带61、62设置成将质心CM1、CM2的移动限制为关于横向件4的在横向Y上尽可能减小的横向行程和在纵向X上大于所述横向行程的纵向行程。

由于对称性和对齐性，柔弹性条带61、62的纵向布置可补偿关于对称平面PS对称地移动的质心CM1和CM2的最大位移的方向。

根据本发明的等时振荡器机构1有利地包括旋转止挡部，和/或在方向X和Y上的平移限制止挡部，和/或在方向Z上的平移限制止挡部。这些行程限制装置可以是一体的，形成一体式结构的一部分，和/或是附加的。

重锤51、52有利地包括附图标记为71、72的止挡装置7，其设置成与横向件4中包括的互补止挡装置73、74协作，并且在冲击或类似加速的情况下限制柔弹性条带61、62关于横向件4的位移。

如果重锤5不是直接由柔性条带6承载，则后者在横向件4的主体的另一侧包括端板45，其设置成直接或间接地接纳所述重锤5。例如，图4和5的实施例与图11和12的第二实施例的变型相似，其包括设置成增设在这种端板45上并接纳重锤51或52的端部部分53、54。图6和7的第一实施例的变型包括设置成执行相同功能的套管55。

在图4和5的第一实施例的变型中，横向件4的端部各自都包括两个靠接面42，其各自都设置成止挡包括在端板45中的倾斜面74，以便限制柔性条带6可关于其在横向件4上的固定附接点所采取的变形角度α(在图1中确定)，并因此形成旋转止挡。横向件4的相应端部还包括容纳部79，这里尤其为内孔，其设置成用作用于大致圆形端板45的外周48的限位止挡部，以限制在方向X和Y上的平移。限制在方向X和Y上的平移的这些各种止挡部使得限制可能的冲击作用，以保护柔性条带6，以及使柔性条带6免受任何过度的变形。当然，质心CM的可能的位移也被限制。

在方向Z上的止挡部主要在使用端部部分53、54、套管55或类似物时提供；例如，图5示出端部部分53、54，其包括与由板承载的耳轴56对齐的内孔，或包括与板中的内孔对齐的肩部；由此形成的轴承在通常操作中是无接触的，并且设置成在冲击的情况下吸收尤其沿方向Z的力。

图6的细节对于包括套管55的变型而言呈现出在止挡部方面相似的布置结构。端板45还包括突耳，该突耳具有设置成与横向件4的互补表面78靠接协作以限制平移的止挡面76。套管55具有被挤压到端板45上的围挡部57，但套管55的外周59保持与横向件4的内孔79相距一定距离并因此通过限制方向X和Y上的平移运动来与其一起确保安全性。

方向Z上的肩部也可设置在某些表面上以在方向Z上形成限位止挡面。

自然地，这些用于止挡和限制柔性条带6的行程的布置结构——与抗冲击装置相似——可在不具有中间部分的变型中实现；并且特别是在固定支承件2、弹性主连接件3、横向件4和包括重锤5的主谐振器1形成整体式组件的情况下实现。

在不存在诸如冲击的意外加速的情况下，互补止挡面必定不会彼此接触，以防止不利于品质因数的任何不必要的摩擦。

一些行程限制装置可用于实现衰减非期望的振动模式的功能。

第一和第二实施例的图示因此代表仅通过弹性主连接件3周围的窄沟槽30——这里称为“蜂蜜(honey)沟槽”——分隔的固定支承件2和横向件4，所述弹性主连接件设计成允许在音叉模式下的联接。沟槽30使得可以限制横向件4的任何角向移动，该角向移动在正常模式下不明显，但在冲击的情况下可能发生。有利地，该沟槽填充有粘性或浆状制品，其在过度位移的情况下可耗散能量。

这特别是为了防止或至少限制所谓的“雨刷”模式下的操作的持续时间，在所述模式下，主谐振器10不是反相而是同相振荡，因为显然在该同相振荡模式下不再确保质心移动的补偿，这也意味着振荡器不再是等时的。

替换地或附加地，可以增加利用固体或粘性或浆性摩擦在方向Z上协作的表面，所述摩擦优选地随速度和/或振幅增加，例如对于圆锥形或角表面，如图17和18的示意图中所见。

优选地，大致沿纵向X延伸的柔弹性条带61、62是短条带，即长度比它们的高度的4倍或它们的厚度的30倍之间的最小值要短。短条带的该特征使得可以限制所述质心CM的移动。

在正常运转中，不存在摩擦。平移振荡模式和在冲击的情况下的位移由心轴或类似物机械地限制。

在此构型中，各主谐振器10的质心CM几乎不沿横向Y移动：它围绕位于平行于纵向X的平均轴线上的一个点在该平均轴线的任一侧进行折返移动。

为了补偿质心CM沿X的该位移，使得根据本发明，柔弹性条带61和62优选地对齐，这些条带优选是直的。

山羊角音叉的第二实施例在图8至12中示出。主谐振器10的固定支承件2、弹性主连接件3、横向件4、柔弹性条带6和端板45共同形成由硅或氧化硅或石英或DLC或类似物制成的扁平整体式结构，其在等时振荡器机构1的静止位置关于对称平面PS对称，并且包括沿垂直于弹性主连接件3的纵向X延伸的细长横向件4，主连接件3沿横向Y延伸并且将横向件4保持在固定支承件2上。

以与第一实施例相似的方式，该横向件4承载对称地安装在固定支承件2和第一弹性连接件3的任一侧的附图标记为51和52的一对重锤5。这些重锤51、52中的每一个都安装成振荡并通过附图标记分别为61、62的柔弹性条带6复位，所述柔弹性条带是附图标记分别为81、82的游丝8，或游丝组件。第一游丝81和第二游丝82各自都在其内圈处与端板45连接，端板45旨在接纳重锤51、52并通过外圈附接在横向件4的相应端部41、42上。

重锤51和52各自都围绕关于横向件4确定位置的虚拟枢转轴线枢转。

在等时振荡器机构1的静止位置，各虚拟枢转轴线与相应重锤51、52的质心CM1、CM2重合。

以与第一实施例相同的方式，重锤51、52基本上沿横向Y延伸。优选地，各重锤包括在其中间与对应的柔性条带6连接的臂，该臂基本上沿横向Y平行地延伸，并且是如图3中的实心臂，或者是在其相对两端处或在如图8中的基本上隔离的部位或如图9至12中所见呈环形部段的形式的包括惯性块的臂。

为了将质心CM1、CM2的位移限制为在横向Y上尽可能小的关于横向件4的横向行程和大于所述横向行程的在纵向X上的纵向行程，每个游丝81、82都沿其展开长度具有可变截面或曲率。

附图所示的形式是被优化成用以限制质心CM的位移的、具有可变厚度的变型。振荡的重锤5优选通过比游丝的其余部分厚的线圈悬置。

优选地，游丝的展开部分大于1圈，并且尤其大于1.5圈，这使得更容易使质心的移动最小化。例如，在270°上匀称地减小厚度接着增加厚度可将质心CM的移动限制为在方向Y上的3微米和在方向X上的4微米。基本极面刚度有利地从极值——例如两个最大值之间的一个最小值或反之——通过。

令人满意的模拟还包括在游丝的向外超出质心的部分89中为游丝提供比在其介于两个质心CM1和CM2之间的部分88中大的刚度。

因此应注意，质心CM在方向X上的移动在包括游丝的该第二实施例中比在包括直条带的第一实施例中小。

当然，可以针对高度而不是厚度以获得可变截面：可变厚度的选择使MEMS研发更容易。

简言之，可在这种具有可变特性的游丝与游丝摆轮组件的游丝的Breguet或Grossmann端子曲线之间进行类推。

一旦质心的移动已最小化，关于对称平面PS的对称安装便提供优良等时性。

在正常运转中，不存在摩擦：平移振荡模式和在冲击的情况下的位移优选地通过心轴或通过端部部分53、54或套管55机械地限制。

优选地，第一游丝81和第二游丝82在等时振荡器机构1的静止位置附接在与它们各自的虚拟枢转轴线对齐的端部41、42上。

图16示出本发明的另一类似实施例，其中，第二实施例的该图是通过如下方式推得的：将各重锤不是从单个游丝而是从附接在横向件4上的成对游丝81、810或82、820悬置在质心在方向Y上的任一侧。然而，这种很可靠的实施例比本发明的原理更接近交叉柔性条带的***。

图19示出横向件4在四个谐振器10A、10B、10C、10D的示例性应用中形成包围主谐振器10的框架的变型。应理解，这种与前面的示例相反的结构也可用于在以上阐述的全部变型中实施本发明，并且因此这里不进一步详述。

图20示出由框架形成的横向件4的该变型中的等同H形的音叉。横向件4承载对称地安装在横向件4内的一对51、52重锤5，所述横向件形成通过第一弹性连接件3从固定结构2悬置的框架，重锤51、52基本上沿横向Y延伸。各重锤51、52安装成围绕关于横向件4确定的位置的虚拟枢转轴线振荡，并通过在一侧与形成框架的横向件4成一体的附图标记分别为61、62的柔弹性条带6复位，柔性条带61、62在框架内线性地延伸。

同样，图21示出由框架形成的横向件4的该变型中的等同山羊角形的音叉。横向件4承载对称地安装在横向件4——该横向件形成通过第一弹性连接件3从固定结构2悬置的框架——内并且基本上在垂直于主谐振器10的质心CM可移动的纵向X的横向Y上的一对51、52重锤5。各重锤51、52安装成围绕关于横向件4确定的位置的虚拟枢转轴线振荡，并通过在一侧与形成横向件4的框架成一体的附图标记分别为81、82的游丝8复位，这些游丝81、82在框架内延伸。

在图示的实施例中，重锤5、5A、5B、51、52形成摆轮。

有利地，在每个实施例中，出于摆轮设定、惯性设定和振荡频率调节的目的，重锤51、52优选在离横向件4的端部41、42最远的区域中包括惯性块91、92和/或用于接纳这些惯性块的壳体93。这些惯性块有利地包括例如由铂制成的偏心插件，以有利于通过使该插件枢转而进行调节。自然地，这些重锤5的特定区域可被预留用于激光烧蚀，或相反地等离子体、喷墨或类似加载，以执行这些调节。

本发明还涉及一种钟表机芯100，特别是机械机芯，其包括至少一个这样的等时振荡器机构1。

本发明还涉及包括这样的机械机芯100的手表200。

简言之，在其完全对称的形式中，根据本发明的振荡器包括由安装在横向件上的具有挠曲条带的两个优选旋转的谐振器组成的音叉，所述横向件优选粘弹性地与机板连接。

各主谐振器10的弹性元件被设计成使质心CM在音叉的对称平面PSY的横向Y上的移动最小化。

该音叉的对称平面PSY被选择成使得由于在垂直于横向Y上的纵向X上的位置而引起的日差率误差通过由位于横向件4的任一侧的主谐振器10形成的音叉的两个分支抵消。

旋转主谐振器的利用可以限制平移加速度(重力场中的冲击和定向)对谐振器的日差率的影响。

该音叉结构使得可以限制固定附接点处的反作用力的影响。

为了使手表机芯对位置不敏感，本发明使各主谐振器10的质心CM的位移最小化。

对于本发明的第二实施例而言，其称为山羊角式音叉，优点在于：

处于纯弯曲模式下的条带，因此具备等时性：

音叉结构，因此固定附接点处的零反作用力，和因此更好的品质因数；

由柔性条带形成的弹性元件也实现引导功能，因此不需要枢轴，因此不存在摩擦，并且因此获得更好的品质因数；

线圈形状的条带的可变和优化的厚度，使得限制质心在方向Y上的非期望移动，因此在手表的竖直位置的低日差率误差：

条带定向成使得残留日差率误差(归咎于在纵向X上的竖直位置)通过音叉的两个条带抵消；

一体的行程限制，其提供高可靠性，并且防止条带在冲击的情况下在方向X、Y、Z上或在α处的断裂；

蜂蜜沟槽，用于衰减在冲击的情况下可能发生的任何雨刷振荡模式。

对于本发明的第一实施例，称为H形的音叉，主要特征相似，在以下方面除外：

最小化的条带长度以限制质心在方向X和Y上的非期望移动，其因而提供在竖直位置的低日差率误差，

直线柔性条带沿垂直于音叉的对称平面的轴线定向，使得由于在纵向X上的竖直位置而引起的误差——其大于在这种情况下在横向Y上的误差——通过音叉的两个条带抵消。

简言之，本发明使得可以获得完全等时的振荡器，该振荡器非常紧凑，不需要除重锤的惯性以外的调节，并且非常容易组装。

Claims (21)

1.等时振荡器机构(1)，包括支承横向件(4)的固定支承件(2)，所述横向件承载多个、即N个主谐振器(10)，各所述主谐振器都包括由固定在所述横向件(4)上的旋转柔性轴承(20)承载的至少一个重锤(5)，所述等时振荡器机构的特征在于，每个所述主谐振器(10)都具有在静止时位于其相应柔性轴承(20)的虚拟枢转轴线(APV)上的质心(CM)，并且每个所述主谐振器(10)都设置成在围绕所述虚拟枢转轴线(APV)的旋转运动中振荡，所述N个主谐振器(10)围绕平行于彼此平行的全部所述虚拟枢转轴线(APV)的主轴线(AP)以N阶旋转对称的方式设置，并且所述振荡器机构(1)的所述主谐振器(10)中的任何两个的振荡运动以由其各自的虚拟枢转轴线(APV)关于所述主轴线(AP)形成的中心角度的值发生相移。

2.根据权利要求1所述的等时振荡器机构(1)，其特征在于，每个所述旋转柔性轴承(20)都在垂直于所述主轴线(AP)的平面上的投影中关于从相关的所述旋转柔性轴承(20)的所述虚拟枢转轴线(APV)通过的对称平面(PS)对称。

3.根据权利要求2所述的等时振荡器机构(1)，其特征在于，每个所述对称平面(PS)都从所述主轴线(AP)通过。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的等时振荡器机构(1)，其特征在于，每个所述旋转柔性轴承(20)都设置成产生与所述至少一个重锤(5)关于相关的所述旋转柔性轴承(20)的所述虚拟枢转轴线(APV)的旋转角度成比例的复位转矩。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的等时振荡器机构(1)，其特征在于，所述主谐振器(10)具有至少一种等同的谐振模式。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的等时振荡器机构(1)，其特征在于，全部所述主谐振器(10)都彼此等同。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的等时振荡器机构(1)，其特征在于，所述横向件(4)通过弹性主连接件(3)固定在所述固定支承件(2)上，所述弹性主连接件(3)的刚度大于每个所述旋转柔性轴承(20)的刚度。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的等时振荡器机构(1)，其特征在于，每个所述主谐振器(10)都设置成围绕中性径向轴线(AN)在平面中振荡，并且全部所述中性径向轴线(AN)都在单个点处相交或者在全都位于离所述主轴线(AP)相同的距离处的交点处成对相交。

9.根据权利要求8所述的等时振荡器机构(1)，其特征在于，所述主谐振器(10)的数目为偶数或所述数目为2，并且全部所述中性轴线(AN)成对地彼此平行或重合。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的等时振荡器机构(1)，其特征在于，所述柔性轴承(20)包括至少一个柔弹性条带(6)并且所述虚拟枢转轴线(APV)处于所述柔弹性条带(6)的中间部。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的等时振荡器机构(1)，其特征在于，所述柔性轴承(20)至少包括交叉条带，所述交叉条带在同一平面中交叉，或者所述交叉条带在垂直于所述主轴线(AP)的平面上的投影交叉，并且所述交叉条带的实际交叉或在垂直于所述主轴线(AP)的所述平面上的投影中的交叉限定出所述柔性轴承(20)的所述虚拟枢转轴线(APV)。

12.根据权利要求1至9中任一项所述的等时振荡器机构(1)，其特征在于，所述柔性轴承(20)包括至少一个窄截面的颈部部分。

13.根据权利要求1至9中任一项所述的等时振荡器机构(1)，其特征在于，所述主谐振器(10)的数目为偶数或所述数目为2，并且每个所述主谐振器的所述柔性轴承(20)都包括至少一个游丝，所述主谐振器(10)的所述游丝成对地镜像布置。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的等时振荡器机构(1)，其特征在于，至少所述柔性轴承(20)由可微加工的材料、或由硅和/或二氧化硅、或石英、或DLC制成。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的等时振荡器机构(1)，其特征在于，每个所述主谐振器(10)至少在所述柔性轴承(20)上包括温度补偿装置。

16.根据权利要求15所述的等时振荡器机构(1)，其特征在于，所述温度补偿装置包括由铁镍铬合金、或由硅和二氧化硅制成的至少一个构件。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的等时振荡器机构(1)，其特征在于，至少一个所述主谐振器(10)包括间隙限制装置，所述间隙限制装置设置成在冲击的情况下与包括在所述结构(2)和/或所述横向件(4)中的互补间隙限制装置靠接协作。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的等时振荡器机构(1)，其特征在于，至少两个所述主谐振器(10)通过擒纵轮至少间歇地彼此联接。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的等时振荡器机构(1)，其特征在于，所述主谐振器(10)各自都设置成以介于1Hz与100Hz之间的频率振荡。

20.钟表机芯(100)，包括至少一个根据权利要求1至19中任一项所述的等时振荡器机构(1)。

21.手表(200)，包括至少一个根据前一项权利要求所述的机芯(100)。