CN107533320B - 包括三维磁共振的调节器的计时机芯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种计时器用的振荡调节器，其包括至少两个共振振荡***(20,30)，每一个均包括适于在其振荡期间在振荡***之间交换磁能的至少一个磁性部件(25,35)。至少两个所述振荡***(20,30)的轴(22,32)在它们各自取向方面彼此显著不同。

Description

包括三维磁共振的调节器的计时机芯

技术领域

本发明涉及一种计时器用的振荡调节器以及集成有这样的调节器的计时器组件。因此，本发明还涉及包括这样的调节器的计时器机芯及类似的计时器，特别是涉及例如包括这样的调节器的表，例如手表。

背景技术

常规机械表的精度大大依赖其调节器的运行。该调节器通常采用振荡***的形式，其最常见地包括摆轮/游丝组件或钟摆。这种振荡***具有特定且稳定的运行频率，其用于指示对表进行受控的时间测量。其连接到通过轮系将动力传递给擒纵机构的储能器，例如发条盒。随后，擒纵机构周期性地向振荡***传递脉冲，以在长时间内维持其振荡。用于将动力分配给振荡***的***被设计为维持振荡运动而不中断它们。

然而，现有技术的这种调节器的运行并不完美，因为振荡***和/或与其相关联的动力分配***存在固有缺陷，这些缺陷导致其运行偏离理论的理想运行。此外，调节器还易受重力影响，如果调节器的取向改变，则这种影响可能不同，手表往往会出现这种情况。这样的各种现象导致计时器的时间测量精度丧失。

为了克服部分这些缺陷，某些方案依赖于复杂的机械***。例如，关于减小重力的影响，存在的方案特别地以陀飞轮为基础，其原理为使调节器围绕一个或多个旋转轴运转，从而最终使其整体运动不太依赖其取向。这些复杂的方案非常昂贵，并且基于振荡***提高调节器的精度只能通过开发复杂的机械***来实现，这并不简单易做。

已经提出了通过基于振荡***的调节器提高测量时间的精度的其它方案，例如在文献EP1640821中通过举例的方式描述的方案。该文献描述了一种计时器机芯，其使用共振运行的多个摆轮。这种原理理论上允许忽略单个摆轮的缺陷并总体上获得改进的时间测量，因为每个摆轮潜在的各种缺陷按照推测由可能不会同时表现出相同缺陷的其它摆轮补偿。因此，一般而言，由共振的摆轮的组合形成的整体调节器会比每个单独的摆轮构成的调节器的运行更准确可靠。这种方案是基于理论方法。然而，其实际应用提出了尚未克服的技术问题。具体地，为了获得各个共振摆轮的稳定运行，这些摆轮需要被赋予相同的振荡性质，即优选在重量、几何形状以及运行调节方面相同，并且要求在任何时间都受到完全相同的外部影响。由于这些条件难以满足，因此共振理论还不能为现有技术中的时间测量提供预期结果。

文献WO2014180767由此基于共振运行的多个摆轮提出了简化的、更有效的方案。实际上，实现摆轮之间的共振并获得这种方案能够提供的理论优点仍然是复杂的。

因此，本发明的大体目的是提出不包括现有技术的方案的任何或一些缺陷的用于计时器的时间测量方案。

更具体地，本发明的第一目的是提出允许实现高精度水平的时间测量方案，特别是用在手表内，特别是使重力对表的等时性的有害影响大大降低或甚至不存在。

本发明的第二目的是提出与在表、特别是在手表内的使用相兼容的简洁的时间测量方案。

发明内容

为此，本发明是基于计时器用的振荡调节器，其包括计时器用的振荡调节器，其中，该振荡调节器包括至少两个共振振荡***，每个共振振荡***包括适于在其振荡期间交换磁能的至少一个磁性部件，并且其中至少两个振荡***的轴线具有不同的取向。

术语“磁性部件”被理解为是指对磁场敏感的部件：其可以为被称为磁化部件的部件，例如永磁体或非永磁体，即产生基本适当的磁场的部件；或者可以为被称为可磁化部件的部件，即在激发之后几乎不保持适当磁场的部件，即,例如被称为软铁磁材料的材料往往会出现这种情况。

计时器用的振荡调节器可以包括主振荡***，该主振荡***将磁力施加于至少一个其他副振荡***，每个副振荡***都使两个副振荡***不对彼此(或几乎不对彼此)施加磁力。

主振荡***可以包括至少一个磁性部件，所述至少一个磁性部件包括磁化部件，特别是磁体，并且所述至少一个副振荡***可以包括由可磁化材料制成的磁性部件。

计时器用的振荡调节器可以包括具有不同取向的3个或大于3的奇数个共振振荡***。

所有振荡***都围绕中心轴线均匀分布。

振荡调节器可以包括将所有振荡***彼此连接的至少一个平台。

每个振荡***的旋转轴可以安装在同一个平台上，从而使每个振荡***都只能够相对于该平台旋转运动。

振荡***可以均为相同类型，特别是均为摆轮/游丝或钟摆型。

振荡***可以为摆轮/游丝型，并且其中磁性部件可以为：

-紧固到摆轮/游丝的外轮的锤，特别是通过被驱动到位或通过粘接、焊接、铆接或栓接来紧固；和/或

-摆轮/游丝的磁化或可磁化部件。

振荡调节器的每个振荡***的旋转轴可以以相对于中心轴线小于或等于60度的角度取向，或者振荡调节器的每个振荡***的旋转轴可以安装在立方体的邻接面上。

本发明还涉及计时器机芯，其中，该计时器机芯包括如上所述的振荡调节器。

计时器机芯可以包括动力源和用于将动力从动力源传递到单一主振荡***的轮系，单一主振荡***的磁性部件将磁力施加于调节器的其他每个副振荡***。

振荡调节器的副振荡***可能不对彼此施加磁力，或者几乎不对彼此施加磁力。

本发明还涉及计时器，特别是表或手表，其中，该计时器包括如上所述的振荡调节器或如上所述的计时器机芯。

计时器可以包括刻度盘，并且振荡调节器的振荡***可以围绕与刻度盘大致垂直的中心轴线均匀分布。

本发明还涉及表，其包括通过一个或多个轮系连接到振荡调节器的单一主振荡***的单一动力源。

本发明还涉及基于振荡调节器来测量时间的方法，其中，所述方法包括下述步骤：

-将动力从动力源传递到振荡调节器的主振荡***；以及

-将磁能从主振荡***传递到至少一个副振荡***。

附图说明

在下面对参照附图提供的一个具体实施方式的非限制性描述中，将详细描述本发明的这些目的、特征和优点，在附图中：

图1表示根据本发明的一个实施方式的振荡调节器的简化立体图；

图2表示根据本发明的该实施方式的振荡调节器的仰视图；

图3表示根据本发明的该实施方式的振荡调节器的侧视图。

具体实施方式

为了得到简单地适于用作具有三维共振的调节器的调节器方案，下面描述的实施方式中实现的原理依赖于使用通过相互交换磁能的共振运行的多个摆轮和使用具有不同取向的至少两个摆轮。

由此，图1示出了根据一个实施方式的三维共振的振荡调节器，其包括形成棱锥体的平台1，在本实施方式中该平台1上设置有摆轮/游丝型的共振运行的三个振荡***20、30、40。平台1相对于承载计时器机芯的其他部件的板固定。

平台1采取立方体或立方体的一部分的形式，其彼此垂直的三个相邻的面分别形成承载三个相同振荡***的表面2、3、4。

在本实施方式中，每个振荡***20、30、40均为摆轮/游丝型。第一摆轮/游丝围绕垂直于表面2安装的旋转轴22设置。该振荡***另外以已知的方式包括摆轮，该摆轮包括用作飞轮的外轮23并且通过简称为游丝24的螺旋弹簧围绕旋转轴22可旋转地安装。摆轮/游丝常用于计时器制造领域，因此在此不进行更详细地描述。同样地，摆轮/游丝型的另外两个组件围绕分别设置在平台1的表面3、4上的旋转轴32、42设置，并且形成调节器的另外两个振荡***。

因此，在本实施方式中，振荡调节器由三个互补的振荡***组成，这三个振荡***均具有不同的取向。在所提出的实施方式中，这些取向彼此垂直。

作为变型，振荡***可以安装在具有非垂直面的非立方棱锥体的三个面上。该棱锥体可以具有中心轴线，并且三个振荡***可以定位在棱锥体的围绕该中心轴线均匀地分布的三个平面上。根据上述有利的变型，三个振荡***设置在立方体的三个邻接面上，即表面2、3、4彼此垂直且与立方体的三个面重合。作为另一个变型，这些表面可能与规则但不一定为立方形的多面体的某些表面重合。

应注意，由于多个振荡***的使用以及它们在三个空间尺寸上的设置，这种三维共振的振荡调节器的构造的一个技术问题为其需要必要的体积。为此，一个技术方案在于使调节器的整体高度最小化。为了实现这一点，表面2、3、4可以相对于彼此略微倾斜，即振荡***的旋转轴22、32、42优选具有小于或等于60度或者甚至小于或等于50度的角度。

根据本实施方式的调节器包括被称为主运行***的特定振荡***30，其在计时器机芯(未示出)中与常见的动力分配***相关联，常见的动力分配***例如允许以已知的方式通过例如锚固件向单一擒纵轮7传递能量脉冲，以维持其振荡。

该主振荡***30设置有磁性部件35，该磁性部件可以在图2中更具体地看到。在所示的实施方式中，两个小磁性锤以关于轴32呈180度的方式紧固到外轮33上，以便为外轮提供动态平衡。同样地，被称为副振荡***的另外两个振荡***也设置有磁性部件25、45。在本实施方式中，这些磁性部件同样为均匀分布在摆轮的外轮23、43上的两个磁性锤。因此，三个(一个主的和两个副的)振荡***具有相同的结构，包括适于交换磁能的磁性部件。

现在将参照图3来描述该调节器的运行，图3示出了框图。主振荡***30由计时器机芯的驱动器(例如主发条)以常规方式驱动。应注意，这种驱动器形成动力源5。计时器机芯有利地包括单一动力源，例如包括单一发条盒。在主振荡***的振荡运动中，其磁性部件35在重复的路径上行进。在该路径上，它们分别对两个副振荡***20、40的磁性部件25、45施加切向斥力。这种施加的磁力的作用是向这些副振荡***周期性传递脉冲，从而使它们借助于主振荡***30传递的磁能并间接地通过计时器机芯的单一动力源5进行稳定振荡。图3概括了这种运行，同样描述了计时器机芯调节器的运行方法：

-在第一步骤E1中，动力源5将脉冲传递到主振荡***30；并且

-在第二步骤E2中，主振荡***30将磁能传递到两个副振荡***20、40。

这样的结果是单一动力源直接地以及间接地使沿三个空间轴取向的三个振荡***运转。

应注意，副振荡***20、40彼此独立。特别地，它们的磁性部件25、45不对彼此施加力(或施加可忽略的力)。为了实现这一点，主振荡***30的磁性部件35为永磁体，更简单地称为磁体，而副振荡***20、40的磁性部件25、45为简单的可磁化元件，它们对主振荡***的磁体施加的磁场敏感，但几乎不对彼此施加力。

作为变型，副振荡***的磁性部件25、45被定位为在它们各自的外轮23、43上偏离90度，从而使得在它们由于共振现象(将在下面描述)而同相振荡期间，当其中的一个磁性部件位于距另一个副振荡器的外轮可能最近的位置时，该另一外轮的磁性部件位于远离该磁性部件的与该位置成90度的位置，优选位于距该磁性部件最远的位置。

当然，已经通过非限制性示例描述了实施方式，并且每个振荡***的磁性部件存在许多可能变型。特别地，作为变型，可以每个外轮只具有一个磁性锤，或者根据另一变型，可以具有至少三个磁性锤。优选地，这些锤均匀分布在振荡***上。

副振荡***的每个磁性部件可以由铁磁型的可磁化材料制成，例如涂覆有耐腐蚀层(例如镍)的软铁盘。

每个磁性部件可以采取磁性柱体的形状，其紧固在振荡***的外轮中形成的孔中。作为变型，磁性部件可以采取另一种形式。

其可以通过被驱动到位或通过粘接、焊接或铆接到内桩内而被紧固到振荡***。该内桩可以可移动地安装在振荡***上，特别是借助于形成在其边缘中的螺纹拧紧。作为变型，磁性部件可以包括螺纹区域，使得其可以通过旋入振荡***的对应的螺纹开口中而被紧固。应注意，在螺纹紧固的情况下，可以通过改变螺旋圈数而对振荡***进行微调。

在所示的实施方式中，每个柱状磁性部件沿垂直于振荡***的旋转轴的方向延伸。作为变型，磁性部件可以紧固成另一取向，例如平行于该旋转轴。

作为变型，振荡***的全部或部分直接以磁化材料形成，使得其不再需要增加额外的磁体，例如上述锤。因此，磁性部件可以直接通过振荡***本身的部件形成，例如外轮的一部分或整体。

在所述的实施方式中，磁性部件对彼此施加斥力，以便将磁能从主振荡***传送到另外的副振荡***。作为变型(未示出)，该力可能为磁引力。

该实施方式的三个振荡***20、30、40具有相同的性质，具有相同的振荡几何形状。通过现有技术中称为共振的现象，它们自然趋向于同相的协调振荡。通过如上所述的磁能的传递，主振荡***30将与两个副振荡***20共享其接收到的能量的一部分，并且这种构造将自动引起三个振荡器20、30、40通过共振现象而同相振荡。

为了优化这种共振及其效率，有意选择具有以不同取向共振的至少两个振荡***，从而使它们更有可能抵抗有害的外部影响。特别地，这种构造使调节器不太依赖重力的影响并且运行不太依赖其取向，这在手表壳体内的实施中特别有利。具体地，当调节器的第一振荡***的轴沿不利的方向取向时，增大对其自然振荡的摩擦力和阻力，特别是例如在其摆轮位于垂直方向(即，其旋转轴是水平)时，至少一个另外的振荡***不会处于该不利方向。这个另外的振荡***对第一振荡***的影响将抵消重力的有害影响，并且在调节器的输出处得到的结果将比只存在第一振荡***的情况既更准确又更稳定，因为其不太依赖调节器的取向。例如，在所选的实施方式中，当摆轮处于重力通常扰乱其理想运行的垂直位置时，至少一个另外的摆轮会处于非垂直位置，并且优选接近水平位置，以便从不太受或甚至根本不受重力干扰的运行受益。在任何情况下，当重力改变其中一个摆轮的运行时，其将不以相同的方式改变其他摆轮的运行：因此，由各个摆轮之间的共振引起的平均结果对重力相对不敏感。因此，所使用的调节器通过选择共振运行且具有不同取向的至少两个振荡***实现了三维共振方案。这种三维共振可以实现比现有技术中先前尝试的任何其他共振方案都令人惊奇地更精确的结果。

在所示的实施方式中，调节器包括三个振荡***。其他实施方式可以通过选择任何其他数量的振荡***来得到，如上所述，只要存在至少两个振荡***。然而，如所看到的，振荡***中的至少两个应该具有不同取向。优选地，所有振荡***都具有不同取向并且在空间上均匀地分布，以便优化它们对调节器的取向的不依赖性。例如，它们的旋转轴可以围绕中心轴线均匀分布。互补地，振荡***的主要部件(例如，摆轮、游丝、钟摆等)也可以围绕该相同轴线均匀分布。然而，提供代表了性能与简便性之间的最佳权衡的奇数个振荡***(例如3个或甚至5个)也会是有利的。不论振荡***的数量如何，将存在单一主***，其他所有***都是副的，它们从主***接收磁能并且相互独立。

作为变型的实施方式，可以具有不止一个主***，例如两个或更多个主***。

在所述实施方式中选择的振荡***为摆轮/游丝型。当然，作为变型，可以使用任何其他振荡***，例如钟摆式振荡***。每个振荡***都可调整，以便确定对它们的共振运行的理想调整。

振荡***通过一个平台彼此连接，或者作为变型，通过两个平台彼此连接，在该平台上安装有它们的一个或多个轴的端部。在本实施方式中，所有摆轮都具有摆轮桥(夹板)，摆轮桥设置有允许游丝中的每个都被独立地调整的指针***(index system)。因此，这些平台和振荡***然后可以形成紧凑且刚性机械连接的组件，除了上述磁能的传递之外，还允许在振荡***之间传递机械能，有利于这些不同***之间的共振。调节器组件具有其自己的振荡性质、适当的振荡频率，其被称为共振频率。

因此，有利的是使用采取单一整片部件的形式并且提供各个振荡***之间的距离不是相当大的设置的平台。此外，平台将有利地以具有良好振动性质的材料制成，例如黄铜、贵金属等。作为变型，平台可以由彼此紧固的独立的部分组成。振荡***的某些端部可以连接到平台上，而其他端部可能保持自由。不是调节器的所有振荡***都必须与同一个平台连接。最后，在本实施方式中提供了特定的专用平台。然而，作为变型，平台的功能可以由计时器的诸如板、刻度盘、桥等部件实现。当然，振荡***可以定位在独立且不相关的平台上，或者以任何靠近彼此的方式安装，磁性部件足以使它们共振。足够的是，在它们的振荡中，磁性部件运行特定的轨迹，使得它们靠近通过，以便根据需要对彼此施加对副振荡***的振荡运动足够的脉冲。

有利地，除了磁性部件之外，形成计时器机芯的其他元件的一部分或甚至全部都由对磁场较不敏感的材料制成。

显而易见的是，特别是与陀飞轮型的复杂***相比，所选的方案极其简便。在上述实施方式中，相对于表的剩下部件，特别是相对于与其连接的表的一个或多个平台，每个振荡***都可单独地围绕其旋转轴旋转移动。因此，每个振荡***的旋转轴都相对于计时器机芯或表固定。

平台1的几何形状已经通过非限制性示例进行了描述。当然，其可以采取任何其他形状，由不一定是平面的而是弯曲的多个表面形成，或者甚至由单个弯曲表面形成，只要其允许至少两个振荡***以不同取向组装。因此，垂直于各个振荡***的轴线的平面可以形成不规则多面体的一部分，即不规则多面体的某些表面可以垂直于调节器的振荡***的旋转轴。

上述调节器在手表内运行地特别好。当然，对于在任何计时器用的任何计时器机芯内的任何实施，其也具有更广泛的用途。

另外，振荡***之间的不存在机械连接有利于调节器的调整，因此提高了调节器的精度。

此外，具有三维共振的调节器的原理与允许提高调节器的精度的其它方法相兼容。因此，例如可以将其与陀飞轮型的方案进行组合。最后，具有三维共振的调节器可以使重力的有害影响大大降低或甚至不存在，从而更普遍地使振荡***的各种缺陷对表的等时性的有害影响大大降低或甚至不存在。

Claims (19)

1.一种计时器用的振荡调节器，其中，所述振荡调节器包括至少两个共振振荡***，每个共振振荡***包括适于在其振荡期间交换磁能的至少一个磁性部件，并且其中，至少两个振荡***的轴具有不同的取向，

并且其中，所述至少两个共振振荡***中的一个是主振荡***，并且所述至少两个共振振荡***中的至少一个是副振荡***，所述主振荡***将磁力施加于至少一个副振荡***，所述至少一个副振荡***为其不对另一个副振荡***施加磁力。

2.根据权利要求1所述的计时器用的振荡调节器，其中，主振荡***包括至少一个磁性部件，所述至少一个磁性部件包括磁体，并且其中所述至少一个副振荡***包括由可磁化材料制成的磁性部件。

3.根据权利要求1或2所述的计时器用的振荡调节器，其中，振荡调节器包括具有不同取向的、3个或大于3的奇数个共振振荡***。

4.根据权利要求1或2所述的计时器用的振荡调节器，其中，振荡调节器的所有振荡***都围绕中心轴线均匀分布。

5.根据权利要求1或2所述的计时器用的振荡调节器，其中，振荡调节器包括将所有振荡***彼此连接的至少一个平台。

6.根据权利要求1或2所述的计时器用的振荡调节器，其中，每个振荡***的旋转轴安装在同一个平台上，从而使每个振荡***都只能够相对于该平台旋转运动。

7.根据权利要求1或2所述的计时器用的振荡调节器，其中，振荡***均为相同类型。

8.根据权利要求1或2所述的计时器用的振荡调节器，其中，振荡***为摆轮/游丝型，并且其中磁性部件为：

-紧固到摆轮/游丝的外轮的锤；和/或

-摆轮/游丝的磁化或可磁化部件。

9.根据权利要求1或2所述的计时器用的振荡调节器，其中，所述振荡调节器的每个振荡***的旋转轴以相对于中心轴线小于或等于60度的角度取向，或者其中振荡调节器的每个振荡***的旋转轴安装在立方体的邻接面上。

10.根据权利要求7所述的计时器用的振荡调节器，其中，振荡***均为摆轮/游丝或钟摆型。

11.根据权利要求8所述的计时器用的振荡调节器，其中，锤通过被驱动到位或通过粘接、焊接、铆接或栓接来紧固。

12.一种计时器机芯，其中，计时器机芯包括根据权利要求1-11中任一项所述的振荡调节器。

13.根据权利要求12所述的计时器机芯，其中，计时器机芯包括动力源和用于将动力从动力源传递到单一主振荡***的轮系，单一主振荡***的磁性部件将磁力施加于调节器的其他每个副振荡***。

14.根据权利要求13所述的计时器机芯，其中，振荡调节器的副振荡***不对彼此施加磁力。

15.一种计时器，其中，计时器包括根据权利要求1至11中任一项所述的振荡调节器或根据权利要求12至14中任一项所述的计时器机芯。

16.根据权利要求15所述的计时器，其中，计时器包括刻度盘，并且其中振荡调节器的振荡***围绕与刻度盘大致垂直的中心轴线均匀分布。

17.根据权利要求15或16所述的计时器，其中，计时器包括通过一个或多个轮系连接到振荡调节器的单一主振荡***的单一动力源。

18.根据权利要求15所述的计时器，其中，所述计时器是表或手表。

19.一种用于基于振荡调节器来测量时间的方法，所述振荡调节器为根据权利要求1至11中任一项所述的振荡调节器，其中，所述方法包括下述步骤：

-将动力从动力源传递到振荡调节器的主振荡***；以及

-将磁能从主振荡***传递到至少一个副振荡***。

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