CN112711180B - 旋转谐振器机构的柔性引导件和一组叠置的柔性引导件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于尤其用于钟表机芯的旋转谐振器机构的柔性引导件，引导件(1，10，30，40，50)包括第一支撑件(2，11)、可相对于第一支撑件移动的元件(3，13)、将第一支撑件连接到可动元件的第一对柔性条带(14，15)，使得通过使条带围绕旋转中心(6，18)以圆周运动弯曲，可动元件(3，13)可相对于第一支撑件移位，柔性引导件大致布置在一平面内，其特征在于，引导件包括预加应力装置(7，27，37，47)，预加应力装置被构造成通过使第一支撑件(2，11)更靠近可动元件(3，13)来施加用于使柔性条带(14，15)屈曲的力，使得柔性引导件包括可相对于可动元件(3，13)移动的元件的两个稳定位置(28，29)，对于稳定位置返回力矩为零，两个稳定位置(28，29)之间具有预定的旋转角度(2α)。

Description

旋转谐振器机构的柔性引导件和一组叠置的柔性引导件

技术领域

本发明涉及一种用于旋转谐振器机构的柔性引导件。本发明还涉及用于旋转谐振器机构的一组叠置的柔性引导件。本发明还涉及一种钟表机芯，该钟表机芯设置有这种柔性引导件或者设置有这种组的叠置的柔性引导件。

背景技术

大多数当今的机械手表设置有游丝和瑞士杆式擒纵机构。游丝构成手表的时基。它也被称为谐振器。

擒纵机构又实现两个主要功能：

-保持谐振器的来回运动；

-对这些来回运动进行计数。

瑞士杠杆擒纵机构具有低的能量效率(大约30%)。这种低效率是由如下事实导致的：擒纵机构的运动是急动的，存在下降或损失路径以适应加工误差，以及还由于几个部件经由彼此摩擦的斜面来将它们的运动传递到彼此。

为了构成机械谐振器，需要惯性元件、引导件和弹性返回元件。传统上，螺旋弹簧用作用于摆轮所构成的惯性元件的弹性返回元件。该摆轮通过在红宝石滑动轴承中旋转的枢轴引导旋转。这引起摩擦，并因此引起能量损失和操作干扰，这取决于位置，并且人们试图消除这种情况。

还存在围绕旋转轴线枢转并受到马达转矩的旋转谐振器，其执行围绕轴线的连续旋转运动。

申请EP 17194636.1描述了这样一种谐振器机构，其包括多个惯性元件，这些惯性元件可相对于谐振器的中心运动主体移动，并通过弹性返回装置朝其旋转轴线返回。当旋转时，谐振器部署在垂直于谐振器的旋转轴线的平面中。

另一申请EP17183211.6示出了一种旋转谐振器，其包括至少一个惯性元件，该惯性元件布置成相对于中心运动主体围绕垂直于中心运动主体的轴线的第二轴线枢转。在旋转时，谐振器部署在包含谐振器的旋转轴线的平面中。

在这些应用中，在特定实施例中存在包括作为惯性元件的弹性返回装置的柔性条带引导件的旋转谐振器。柔性虚拟枢轴引导件允许显著地改进时计谐振器的性能。最简单的是交叉条带枢轴，其由具有彼此交叉（通常是垂直的）的笔直条带的两个引导装置组成。但是，还存在RCC (远距离中心顺应性)型非交叉条带枢轴，其旋转中心在枢轴结构的外部，并且具有彼此不交叉的笔直条带。

可以优化用于谐振器的三维条带引导件，以试图使其与操作同步，而与其在重力场中的取向无关。在现有技术中描述的旋转谐振器的情况下，寻求获得具有正弦形状的柔性引导件的弹性返回力矩。对于现有技术中描述的旋转谐振器的一些情况，允许实现完美等时性的返回力矩遵循以下定律：

M = -ksin (2θ)，其中θ是引导件变形角度，k是弹簧常数。因此，返回力矩增大到引导件的变形角度，例如45°，然后减小到另一角度，例如90°。

然而，现有技术中描述的柔性引导旋转谐振器不满足这个要求，使得它们不能实现足够的等时性以达到高效。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于旋转谐振器机构的柔性引导件，其避免了上述问题。

为此，本发明涉及一种用于旋转谐振器机构的柔性引导件，尤其是钟表机芯的柔性引导件，该引导件包括第一支撑件、可相对于第一支撑件移动的元件、将第一支撑件连接到可动元件的第一对柔性条带，从而通过将条带以围绕旋转中心的圆周运动弯曲，可动元件可相对于第一支撑件移位，柔性引导件大致设置在一个平面中。

柔性引导件的显著之处在于，其包括预加应力装置，预加应力装置被构造成通过使第一支撑件更靠近可动元件来施加用于使柔性条带屈曲的力，使得柔性引导件包括可相对于第一支撑件移动的元件的两个稳定位置，对于所述两个稳定位置，返回力矩为零，所述两个稳定位置之间具有预定的旋转角度。

由于本发明，获得了一种柔性条带引导件，其可以在两个稳定位置之间移动，并且其性能接近于旋转谐振器的理想引导件。这种柔性引导件保证了等时性和与重力场无关的操作。实际上，条带的屈曲力允许将在没有约束的情况下柔性引导件的线性返回力矩转换成双稳态返回力矩，该返回力矩在可动元件的两个稳定角度位置之间具有大致正弦形状。

根据有利的实施例，柔性引导件的返回力矩在两个稳定角度位置之间具有大致正弦形状。

根据有利的实施例，可动元件具有轴对称和旋转中心，柔性条带朝向旋转中心定向。

根据有利的实施例，预加应力装置包括连接可动元件和第一支撑件的弹簧。

根据有利的实施例，柔性引导件包括第二支撑件和将第二支撑件连接到可动元件的第二对柔性条带，第二支撑件和第二对条带与第一支撑件和第一对柔性条带相对于可动元件对称地布置，两对柔性条带在其旋转中心处在每一侧上将第一和第二支撑件连接到可动元件。

根据有利的实施例，预加应力装置包括保持部件，该保持部件包括两个臂，每个臂固定到支撑件，以便将屈曲力朝向一个支撑件施加在另一支撑件上。

根据有利的实施例，保持部件包括布置在臂上以与每个支撑件接触的弹性结构。

根据有利的实施例，可动元件在旋转中心处是可部分变形的。

根据有利的实施例，保持部件的每个臂包括可变形部分。

本发明还涉及一组叠置的柔性引导件，其包括至少两个根据本发明的柔性引导件，第二柔性引导件的支撑件固定到第一柔性引导件的可动元件。

根据有利的实施例，该组包括叠置在第二柔性引导件上的第三柔性引导件，第三柔性引导件的支撑件固定到第二柔性引导件的可动元件。

本发明还涉及钟表机芯的旋转谐振器机构，该机构包括设置成围绕中心轴线枢转的中心运动主体和设置成相对于中心运动主体围绕第二轴线枢转的至少两个惯性元件。该机构包括两个柔性引导件，每个柔性引导件将惯性元件连接到中心运动主体。

本发明还涉及钟表机芯的旋转谐振器机构，该机构包括设置成围绕中心轴线枢转的中心运动主体和设置成相对于中心运动主体围绕第二轴线枢转的至少两个惯性元件。该机构包括两组叠置的柔性引导件，每组将惯性元件连接到中心运动主体。

附图说明

本发明的其他特征和优点在参考附图阅读仅以非限制性示例的方式给出的多个实施例后将变得显而易见，在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明第一实施例的柔性引导件的俯视图，

图2示意性地示出了根据本发明第二实施例的柔性引导件，

图3是示出了作为旋转角度的函数的柔性引导件的弹性返回力矩的曲线图，

图4示意性地示出了图2的柔性引导件在没有预应力的情况下的俯视图，

图5示意性地示出了部分拆卸的第一实施例的柔性引导件的立体图，预加应力装置与引导件的其余部分分离，

图6示意性地示出了根据第一实施例的第一变型的柔性引导件的俯视图，

图7示意性地示出了根据第一实施例的第二变型的柔性引导件的俯视图，

图8示意性地示出了根据第一实施例的第三变型的柔性引导件的俯视图，

图9示意性地示出了根据本发明一个实施例的一组柔性引导件的俯视图，以及

图10示意性地示出了图9的该组柔性引导件的立体图。

具体实施方式

图1示出了柔性引导件1，其包括支撑件2、可相对于支撑件2移动的元件3、以及将可动元件3连接到支撑件2的两个不交叉柔性条带4、5。可动元件3具有圆弧形状，条带4、5布置在圆弧的内侧上。条带4、5具有相同的长度，并对称地设置以连接支撑件2。在没有预应力的情况下，条带4、5沿两个方向定向，这两个方向在支撑件2的点6处彼此相交，点6限定可动元件3的旋转中心。通过弯曲柔性条带4、5，可动元件3可相对于支撑件2移位。柔性引导件1大致设置在一个平面中。

根据本发明，柔性引导件1包括预加应力装置7，其被构造成通过使可动元件3更靠近支撑件2来施加用于使柔性条带4、5屈曲的力。为此，预加应力装置7包括例如弹簧，该弹簧一方面固定到支撑件2，另一方面固定到可动元件3。优选地，该弹簧大致固定在可动元件3的质心处。

弹簧施加使可动元件3更靠近支撑件2的张力。因此，屈曲力约束条带弯曲以将可动元件3置于稳定位置，对于该稳定位置，返回力矩为零。在图1中，可动元件朝向图1的左侧移位到稳定位置中。在没有预应力的情况下，可动元件3以轴线A为中心，而在预应力引起的稳定位置中，可动元件3以轴线B为中心。轴线B与轴线A形成角度α。

存在第二稳定位置，其在图1中未示出，其中可动元件3可以相对于支撑件定位，并且对于该第二稳定位置，返回力矩为零。第二位置与第一位置相对于轴线A对称，可动元件向右移位从而与轴线A形成角度-α。因此，在两个稳定位置之间，角度等于2α。此外，柔性引导件1的返回力矩具有大致正弦形状。由于预加应力装置7，可动元件3可以根据推动它的力从一个稳定位置转换到另一稳定位置。

在旋转谐振器机构的应用中，例如在前序部分中提到的应用中描述的那些中，两个柔性引导件用于代替在这些应用中描述的那些。支撑件固定到中心元件，而可动元件各自固定到惯性元件。

图2和5示出了根据本发明的柔性引导件10的第二实施例。为了理解，图4还示出了没有预加应力装置的相同柔性引导件10。柔性引导件10包括：第一支撑件11和第二支撑件12；相对于支撑件11、12的可动元件13；允许可动元件13相对于支撑件11、12移动的两对不交叉柔性条带14、15、16、17。柔性引导件10大致布置在一个平面中。每对条带14、15、16、17将支撑件11、12中的一个连接到可动元件13。一对条带14、15、16、17在可动元件13的旋转中心18处连接可动元件。支撑件11、12具有设置有后块19、21的平行六面体形状。条带14、15、16、17从支撑件11、12的两个相对端部开始朝向可动元件13的中间。柔性引导件10大致布置在一个平面中。

可动元件13包括纵向部分22以及在纵向部分22的每个端部处的U形结构23、24。每个端部连接到结构23、24的U形的底部中心。因此，可动元件13具有沿其纵向部分22的轴对称。纵向部分的中间形成可动元件14的旋转中心18。

如图4所示，在没有预加应力装置的情况下，一对条带14、15、16、17和支撑件11、12具有等腰三角形的形状，其主顶点布置在可动元件13的中间。柔性引导件10具有两个垂直的对称轴线X、Y。第一轴线X纵向地穿过纵向部分22的轴线，第二轴线Y穿过支撑件23、24，以将它们分成两个相等的部分。两个轴线X、Y也穿过柔性引导件10的旋转中心18。因此，同一对的两个条带14、15、16、17相对于第二轴线Y对称。两个U形结构也相对于第二对称轴线Y对称。两个支撑件11、12相对于第一对称轴线X对称。

由于条带14、15、16、17的柔性，可动元件22被构造成能够围绕旋转中心18旋转。旋转中心18大致设置在其质心处。根据引导件10的致动，可动元件13在柔性引导件10的平面内旋转。在没有预应力的情况下，弹性返回力矩取决于相对于机构的平衡位置的旋转角度是线性的。此外，在这种情况下，仅存在与可动元件的静止位置相对应的一个稳定位置。可动元件沿着第一对称轴线X定向，如图4所示。

根据本发明，柔性引导件10包括预加应力装置27，其被构造成通过使每个支撑件11、12更靠近可动元件13来施加用于使柔性条带14、15、16、17屈曲的力F。为此，柔性引导件10设置有用于保持所述支撑件11、12的保持部件，该保持部件形成所述预加应力装置27。该保持部件具有U形主体25，该U形主体的大致平行的两个臂26、28各自靠在支撑件11、12中的一个上。两个臂之间的距离小于在没有预应力的情况下两个支撑件11、12之间的距离。因此，臂26、28通过施加力F而压在支撑件11、12上，这允许柔性条带14、15、16、17屈曲以使每个支撑件11、12更靠近可动元件13。屈曲力F沿着柔性引导件10的第二对称轴线Y定向。因此，两对柔性条带14、15、16、17是大致弯曲的。作为响应，可动元件13以确定的角度α旋转移位以到达第一稳定位置。角度α相对于第一对称轴线X被限定，第一稳定位置在图2中向上定向。此外，柔性引导件10具有图中未示出的第二稳定角度位置，可动元件13以确定的角度-α向下旋转移位。这两个角度位置相对于第一对称轴线X被限定，并形成等于2α的角度。第二位置与第一位置相对于柔性引导件10的第一对称轴线X对称。稳定位置的角度值取决于由预加应力装置施加的力。

图3示出了表示柔性引导件10的返回力矩作为可动元件13的旋转角度的函数的曲线图。在没有预加应力装置的情况下，图4的柔性引导件将是穿过0的直线。由于预加应力装置27，返回力矩描述了两个稳定位置之间的一个周期的大致正弦函数。两个稳定位置28、29对应于零返回力矩并且位于角度±α处。因此，柔性引导件10的弹性返回力矩被改变，从而返回力矩具有两个稳定位置和大致正弦形状。

根据柔性引导件10所遵循的运动，可动元件13可以从一个稳定位置移动到另一稳定位置。特别是在旋转谐振器机构中，其中柔性引导件10遵循围绕该机构的主轴线的旋转运动。可动元件13根据其经受的离心力而定位在适当位置。由于这种柔性引导件10，即使施加到谐振器机构的驱动力变化，谐振器的旋转速度也保持大致恒定。

图6、7和8是上述第二实施例的变型，并且示出了其大部分特征。

在图6所示的柔性引导件30的第二实施例的第一变型中，保持部件包括由弹性材料制成的吸收器38、39。吸收器38、39布置在保持部件的臂26、28上。它们具有例如U形，其壁设有朝向U形的内部折叠的翼片。在操作位置中，翼片布置在后块的每一侧上，从而靠在支撑件11、12的后表面上。因此，当支撑件11、12被柔性条带14、15、16、17推动时，例如当可动元件13改变稳定位置时，翼片可变形。

吸收器38、39设置在壁的端部处，以便与柔性引导件30的支撑件11、12接触，因此，这些吸收器38、39允许改善稳定位置之间的弹性返回力矩的曲率，以便使它们具有更接近正弦函数的形状。

在图7中，第二变型在于，可动元件33的纵向部分42是部分柔性的。纵向部分42被穿透有由两个壁界定的纵向细长通孔。在可动元件从一个稳定位置移动到另一稳定位置的作用下，壁弯曲。与第一变型类似，弹性回复力矩描述了更接近正弦形状的函数。纵向部分42包括在壁的外侧上的***管43、44、45、46，其用于柔性条带14、15、16、17。

图8所示的第三变型包括保持部件，该保持部件在臂34、36的每个端部的上游设有柔性部分48、49。当可动元件改变稳定位置时，这些部分48、49为臂34、36提供柔性。这里，每个柔性部分48、49包括由通孔分开的两个柔性壁51、52、53、54，使得在可动元件23的运动和推动保持部件的条带14、15、16、17的弯曲的作用下，这些壁变形。类似于前两个变型，弹性返回力矩描述了更接近正弦曲线形状的函数。

本发明还涉及一组叠置的柔性引导件60。在图9和10中，组60包括三个柔性引导件61、62、63，例如在第二实施例中描述的那些，区别在于仅第一柔性引导件61包括第二实施例的保持部件2。另外两个柔性引导件62、63具有不同的预加应力装置。第二柔性引导件62的两个支撑件67、68固定到第一柔性引导件61的可动元件64上。第三柔性引导件63的支撑件69、71固定到第二柔性引导件62的可动元件65上。为此，每个支撑件的后块***到下部引导件的可动元件的U形结构中。

为了对上部柔性引导件62、63施加约束，下部运动主体的可动元件64、65的两个U形结构之间的距离小于在没有预应力的情况下上部引导件62、63的两个支撑件67、68、69、71之间的距离。因此，上部柔性引导件62、63的支撑件67、68、69、71保持被压缩在下部引导件61、62的可动元件64、65的两个U形结构之间。柔性条带的屈曲力通过支撑件67、68、69、71的这种互锁而获得。

对于每个柔性引导件61、62、63，两个稳定位置之间的移位角度等于2α，α是具有预应力的可动元件的位置相对于没有预应力的可动元件的位置形成的角度。2α例如包括在20°和40°之间，优选地大致等于30°。因此，通过叠置三个装置，获得90°的全局角度。利用这种全局角度，结果是得到对于在谐振器时计机构中使用而言理想的柔性引导件。

在静止位置中，上部柔性引导件沿形成与可动元件的两个稳定位置之间形成的角度相对应的角度的方向定向。因此，上部柔性引导件的第二对称轴线与上部柔性引导件的第二对称轴线形成例如为30°的角度。

本发明还涉及一种旋转谐振器式时计机构，其在图中未示出。

在第一变型中，谐振器机构设置有根据第一或第二实施例的柔性引导件。

在第二变型中，谐振器机构设置有根据本发明的一组叠置的柔性引导件。

柔性引导件或该组叠置的柔性引导件具有如下功能：当机构的旋转力较大时允许谐振器机构的可动质量远离旋转中心移动，或者当机构的旋转力较低时允许谐振器机构的可动质量移动得更靠近旋转中心。因此，无论条盒轮弹簧的张力如何，都保持大致恒定的转速。

在前序部分中提到的应用的旋转谐振器机构的示例中，其中描述的柔性引导件由根据本发明的柔性引导件或根据本发明的一组叠置的柔性引导件代替。为此，下部引导件的保持部件固定到轴线上，而上部引导件的支撑件固定到谐振器的可动质量上。通过对称，第二组件以相同的方式组装，以允许谐振器的另一可动质量相对于谐振器的旋转中心移动。

当然，本发明不限于参照附图描述的实施例，并且在不脱离本发明的范围的情况下可以考虑变型。

Claims (11)

1.一种用于旋转谐振器机构的柔性引导件，所述柔性引导件包括第一支撑件、能够相对于所述第一支撑件移动的可动元件、以及将所述第一支撑件连接到所述可动元件的第一对柔性条带(14，15)，使得通过使所述第一对柔性条带(14，15)围绕旋转中心(6，18)以圆周运动弯曲，所述可动元件可相对于所述第一支撑件移位，所述柔性引导件大致布置在一个平面中，其特征在于，所述引导件包括预加应力装置(7，27，37，47)，所述预加应力装置(7，27，37，47)被构造成通过使所述第一支撑件更靠近所述可动元件来施加用于屈曲所述第一对柔性条带(14，15)的力，使得所述柔性引导件包括能够相对于所述第一支撑件移动的所述可动元件的两个稳定位置(28，29)，对于所述两个稳定位置，返回力矩为零，所述两个稳定位置(28，29)之间具有预定的旋转角度(2α)。

2.根据权利要求1所述的柔性引导件，其特征在于，所述柔性引导件是钟表机芯的柔性引导件。

3.根据权利要求1或2所述的柔性引导件，其特征在于，所述柔性引导件的返回力矩在所述两个稳定位置(28，29)之间具有大致正弦形状。

4.根据权利要求1或2所述的柔性引导件，其特征在于，所述可动元件具有轴对称和旋转中心(6，18)，所述第一对柔性条带(14，15)朝向所述旋转中心(6，18)定向。

5.根据权利要求4所述的柔性引导件，其特征在于，所述可动元件是第一可动元件(3)，所述预加应力装置(7)包括连接所述第一可动元件(3)和所述第一支撑件(2)的弹簧。

6.根据权利要求1或2所述的柔性引导件，其特征在于，所述可动元件是第二可动元件(13)，所述柔性引导件包括第二支撑件(12)以及将所述第二支撑件(12)连接到所述第二可动元件(13)的第二对柔性条带(16，17)，所述第二支撑件(12)和所述第二对柔性条带(16，17)与所述第一支撑件(11)和所述第一对柔性条带(14，15)相对于所述第二可动元件(13)对称地布置，所述第二对柔性条带(16，17)在其旋转中心(18)处在每一侧上将所述第一支撑件和所述第二支撑件(11，12)连接到所述第二可动元件(13)。

7.根据权利要求6所述的柔性引导件，其特征在于，所述预加应力装置(27，37)包括保持部件，所述保持部件包括两个臂(26，28，34，36)，每个臂固定到第一和第二支撑件(11，12)中的一个，以便朝向第一和第二支撑件(11，12)中的一个在第一和第二支撑件(11，12)中的另一个上施加屈曲力。

8.根据权利要求7所述的柔性引导件，其特征在于，所述保持部件包括布置在所述臂(26，28)上以便与第一和第二支撑件(11，12)中的每个接触的弹性结构(38，39)。

9.根据权利要求7所述的柔性引导件，其特征在于，所述保持部件的每个臂(34，36)包括可变形部分(48，49)。

10.一种旋转谐振器机构，包括设置成围绕中心轴线枢转的中心运动主体和设置成相对于所述中心运动主体围绕第二轴线枢转的两个惯性元件，其特征在于，所述旋转谐振器机构包括两个根据权利要求1至9中任一项所述的柔性引导件，每个柔性引导件将惯性元件连接至所述中心运动主体。

11.根据权利要求10所述的旋转谐振器机构，其特征在于，所述旋转谐振器机构是用于钟表机芯的旋转谐振器机构。

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