JP5925388B2 - 可撓性多重安定要素を作る方法 - Google Patents

Description

本発明は、可撓性双安定細長片を作る２つの方法に関する。

本発明は、計時器用機構、特に、エスケープ機構の分野に関する。

機械的な腕時計の設計者は、可能な限り大きなパワー残量が残るように努力しており、最も困難な使用条件においても、規則性、精度及びセキュリティを確保しつつ、常に、効率を改善しようとしている。規制アセンブリーとエスケープ機構は、この課題の主役である。

具体的には、機械的な腕時計では、エスケープはいくつかの安全基準を満たさなければならない。安全装置の１つである反トリップ機構は、バランスの角度的な拡大によって正常な回転角度が超えられることを防ぐように設計されている。

Ｍｏｎｔｒｅｓ Ｂｒｅｇｕｅｔ ＳＡ名義の欧州特許ＥＰ１８０１６６８Ｂ１は、機構の構造がバランススタッフにマウントされたピニオンを有するような機構を提案している。このピニオンが歯車と噛み合い、その少なくとも１つのスポークは、バランスがその正常な回転角度を超えて駆動する場合に固定止めに当接する。しかし、この機構はバランスの慣性に影響し、その振動を妨げることがある。また、機構を形成するギアには摩擦があり、これも規制機構を妨げる。

Ｍｏｎｔｒｅｓ Ｂｒｅｇｕｅｔ ＳＡ名義の欧州特許出願ＥＰ１６６６９９０Ａ２は、バランスばねの伸びに基づいた別の反トリップ機構を開示しており、これにおいて、バランスばねの外側コイルに固定されるロッキングアームが、バランスと一体化されたフィンガーと、バランス棒と一体化された２つのカラムの間に挿入されている。その正常な作動角度を超えてバランスばねが過度に伸びる場合にのみロックが発生する。この機構は、回転角度を一方の回転方向に制限するのみである。

Ｎｉｖａｒｏｘ名義の欧州特許出願ＥＰ２４５０７５６Ａ１は、エスケープ機構用の反トリップデバイスであって、バランスと一体化されたカムパス内を運動するフィンガーを支えるピボット回転する車セットを有するものを開示している。このピボット回転する車セットは、双安定のレバー、特に、弾性的な双安定のレバーを備えたアームを有することがある。

Ｅｎｚｌｅｒ−Ｖｏｎ−Ｇｕｎｔｅｎ名義の欧州特許出願ＥＰ２０３７３３５Ａ２は、パレット石及びパレットフォークが設けられた２つのアームを有するパレットレバーを開示しており、このアセンブリーは、２つの可撓性を有する固定用アームと単一片で作られており、この固定用アームは、パレットレバーの仮想的なピボット軸を定め、パレットレバーが曲がる際にピボット回転することを可能にし、これらの２つの細長片の中央の軸は、仮想軸線上で交差している。

ＥＴＡ名義の国際特許出願ＷＯ２００７／０００２７１は、厚いアモルファス材料、特に、厚みが５０ｎｍ以上の層における二酸化ケイ素で覆われたケイ素コアを備えた強化されたマイクロ機械部品を開示している。

Ｒｏｌｅｘ名義の欧州特許出願ＥＰ２４０７８３１Ａ１は、少なくとも１つのコイルの全長にわたって、ブリッジと互い違いのカットアウトを備えたケイ素又は石英のバランスばねを開示している。具体的には、ケイ素コアがアモルファス二酸化ケイ素の層で覆われている。

ＳＴ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ＳＡ名義の欧州特許出願ＥＰ５６２２０７Ａ１は、この場合は膜である可撓性多重安定要素を作る方法を開示しており、これは、冷却の後に膜の双安定性を与える内部の圧縮応力がある窒化ケイ素層を堆積させるステップを有する。

まとめると、既知の安全装置は、それぞれ以下のような再現することができる課題を少なくとも１つ有する。すなわち、規制メンバーの慣性が変わることによって振動が妨げられること、摩擦の影響の下で効率に悪影響を及ぼすこと、あるいは回転角度が一方の回転方向のみに制限されることである。

本発明は、腕時計の効率を改善し、バランスの振動をほとんど妨げず、効率の低下が無視できる程度又はゼロであり、バランスの角度的な移動を両方の回転方向において制限するようにして、前記課題を克服することを目的とする。

本発明は、さらに、可撓性多重安定要素を作る方法であって、
− ビームがビームよりも少なくとも１０倍大きい断面を有する剛質量体の２つの端を接続するように、ケイ素部材をエッチングするステップと、
− ビーム上で、第１のケイ素コアの断面に対するＳｉＯ₂の第１の周部層の断面の第１の比が１よりも大きく、質量体上で、第２のケイ素コアの断面に対するＳｉＯ₂の第２の周部層の断面の第２の比が第１の比の１００分の１未満であるように持続時間が調整される、１１００℃でＳｉＯ₂を成長させるステップと、
− 質量体がビームよりも大きく冷却され収縮する際に、座屈形成によってビームを変形するために、周囲温度まで冷却するステップと
を有するものに関する。

具体的には、可撓性多重安定細長片を作る第１の方法は、
− ケイ素部材Ｓをエッチングするステップであって、
これにおいて、小さな断面の細いビームが前記小さな断面よりも少なくとも１０倍大きい大きな断面の少なくとも１つの質量体の２つの端の間の接続を形成し、
前記少なくとも１つの質量体は、剛フレームを形成するステップと、
− 炉において数時間１１００℃の温度を維持することによって、前記部品に既知の二酸化ケイ素ＳｉＯ₂成長法を適用するステップと、
− ビーム上で、第１の周部層で覆われた第１のケイ素コアを得て、前記質量体上で、第２の周部層で覆われた第２のケイ素コアを得るように、前記持続時間を調整するステップであって、
これによって、ケイ素で作られたビームの前記第１のコアの断面に対する二酸化ケイ素ＳｉＯ₂で作られた前記ビームの前記第１の周部層の断面の第１の比が１よりも大きくなり、また、
− これによって、ケイ素で作られた前記質量体の前記第２のコアの断面に対する二酸化ケイ素ＳｉＯ₂で作られた前記質量体の前記第２の周部層の断面の第２の比が、前記第１の比の１００分の１未満となるステップと、
− 冷却時の収縮が前記ビームの収縮よりも大きいような前記少なくとも１つの質量体の冷却時に座屈形成によって前記ビームＰを変形するために、約２０℃の周囲温度まで冷却するステップと
の一連の動作によって達成される。

本発明は、さらに、可撓性多重安定細長片を作る別の方法に関し、これは、
− ケイ素部材をエッチングするステップであって、
これにおいて、小さな断面の細いビームが前記小さな断面より少なくとも１０倍大きい大きな断面の少なくとも２つの質量体の２つの端の間の接続を形成し、前記少なくとも２つの質量体は、剛フレームを形成するステップと、
− 炉において数時間１１００℃の温度を維持することによって、前記部品に既知の二酸化ケイ素ＳｉＯ₂成長法を適用するステップと、
− ビーム上で、第１の周部層で覆われた第１のケイ素コアを得て、前記質量体それぞれの上で、第２の周部層で覆われた第２のケイ素コアを得るように、前記持続時間を調整するステップであって、
これによって、ケイ素で作られたビームの前記第１のコアの断面に対する二酸化ケイ素ＳｉＯ₂で作られた前記ビームの前記第１の周部層の断面の第１の比が１よりも大きくなり、また、
− これによって、ケイ素で作られた前記第２の質量体の前記第２のコアそれぞれの断面に対する二酸化ケイ素ＳｉＯ₂で作られた前記質量体の前記第２の周部層それぞれの断面の第２の比が、前記第１の比の１００分の１未満となるステップと、
− 冷却時の収縮が前記ビームの収縮よりも大きいような前記少なくとも２つの質量体の冷却時に座屈形成によって前記ビームを変形するために、約２０℃の周囲温度まで冷却するステップと
の一連の動作によって達成される。

添付図面を参照しながら下記の詳細な説明を読むことで、本発明の他の特徴及び利点がわかるであろう。

本発明に係る計時器用リミッター又は伝達機構の概略正面図を示す。これは、本発明に係る反トリップ機構の形態で作られており、ムーブメントの構造に固定され、この図においては２つのアームであるいくつかのアームの１つを介して交互に連係しており、バランスのピンを備えている。 図１と同様な機構の同様な図であるが、緩衝機構が加わっている。 組み込まれたビームの３つの状態についての概略図を示す。すなわち、図３Ａは安静モード、図３ＢはＣ字形座屈の第１のモード、図３ＣはＳないしＺ字形座屈の第２のモードを示す。 可撓性ピボットの作用の下で図３Ｃの第２のモードで座屈が発生している、組み込まれ予応力を与えられたビームの概略正面図を示す。 単一片の実施形態において、ビームが中心がずれたねじによって予応力を与えられ座屈が発生するような図４の原理による本発明の実施形態の概略正面図を示す。 図６は、予応力の付与がケイ素フレームにおける酸化ケイ素製のポケット状部によって達成された図５の変種を示す。図６Ａ、６Ｂは、ケイ素の酸化の前後の断面の大きな差がある領域の詳細を示しており、二酸化ケイ素が形成された後には大きく変更されており、小さな断面のまっすぐなビームが座屈応力を与えられている。 図７は、並列の酸化されたケイ素ビームのネットワークと、単一の予応力を与えられた座屈が発生しているビームの間の座屈抵抗の差を使用する別の予応力を与える原理を示す。図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃは、ビームを酸化させて座屈を発生させる方法の連続ステップを示す。 可撓性緩衝領域を有する反トリップ止めアームを有する変種を示す。 本発明に係る反トリップデバイスを備えたムーブメントを有する腕時計の形態の計時器についての部分的な概略図を示す。 反トリップ機構の仮想的な双安定ピボットが移動することができる構成を示す。 バランスピンの平面において反トリップシステムのアームを保持するために少なくとも２つの高さレベルを有する反トリップ機構の詳細を示す。すなわち、アームが前記ピンと連係する上側の第１のレベルと、ガードピンがバランスの切り欠きと連係する、より低い第２のレベルである。 図７Ａの構造の変種において、ケイ素の酸化によって変形することができる構造を示す。 本発明に係る方法と同様な方法に従って反トリップ機構を作るための単結晶石英構造の断面図を示す。 点線に沿った断面で垂直方向の向きに位置する磁石によって行われる反トリップ機構のバランスピンとアームの間の反発機能を有する本発明の機構を示す。 磁場の平面を向いている同様な実施形態を示す。 図１０と同様な概略図であるが、ムーブメントが任意の種類であって双安定である、より一般的な場合を示す図である。 図１７Ａ及び図１７Ｂは、コイルにおいて酸化物の成長との遭遇（の前及び後に）によって発生する予応力を示す。 図１８Ａ及び図１８Ｂ（及び図１９Ａ及び図１９Ｂにおけるその詳細）は、酸化ケイ素成長時（の前及び後）にジグザグ輪郭の頂角を開くことによって得られた予応力を示す。 図１９Ａ及び図１９Ｂは、図１８Ａ及び図１８Ｂの詳細図である。 図２０Ａ及び図２０Ｂは、非常に低い曲率半径の領域における酸化された壁の曲率半径を変えること（の前及び後）によって得られた角度変化を示す。 単一の質量体の両端と連係する可撓性双安定細長片についての概略図である。 計時器用リミッター又は伝達機構がバランスとエスケープ車の間のパレットレバー機構である別のアプリケーションの平面図を示す。 図７と同様な形態の図であって、図２３Ａ、図２３Ｂ、図２３Ｃにおいて、それぞれ処置の前、二酸化ケイ素を形成する加熱時、周囲温度まで冷却した後の３つの連続する図を示しており、大きな断面の同じ質量体の２つの端の間、及び同じく大きな断面の別個の２つの質量体の間、の小さな断面のビームを備えた可撓性多重安定要素を製造する方法を示している。 図７と同様な形態の図であって、図２４Ａ、図２４Ｂ、図２４Ｃにおいて、それぞれ処置の前、二酸化ケイ素を形成する加熱時、周囲温度まで冷却した後の３つの連続する図を示しており、大きな断面の同じ質量体の２つの端の間、及び同じく大きな断面の別個の２つの質量体の間、の小さな断面のビームを備えた可撓性多重安定要素を製造する方法を示している。

本発明は、計時器用機構のための可撓性多重安定細長片、特に、可撓性双安定細長片を作る方法に関する。

図２１及び図２３Ａ、図２３Ｂ、図２３Ｃに示す第１の変種において、可撓性双安定細長片５は、少なくとも１つの質量体、特に、単一の質量体ＭＵ、の両端Ｅ１、Ｅ２と連係する。本方法は、次の一連の動作を行う。
− ケイ素部材Ｓをエッチングするステップであって、これにおいて、小さな断面の細いビームＰが大きな断面の少なくとも１つの質量体ＭＵの２つの端Ｅ１、Ｅ２の間の接続（前記小さな断面より少なくとも１０倍大きい）を形成し、前記少なくとも１つの質量体ＭＵは剛フレームＣを形成する。
− この部品Ｓには、炉内において数時間１１００℃の温度を維持することによって、既知の二酸化ケイ素ＳｉＯ₂成長法が適用される。
− この数時間の持続時間は、ビームＰ上で、第１の周部層ＣＰ１で覆われた第１のケイ素コアＡ１を得て、質量体ＭＵ上で、第２の周部層ＣＰ２で覆われた第２のケイ素コアＡ２を得るように調整される。これによって、ケイ素で作られたビームＰの第１のコアＡ１の断面に対する二酸化ケイ素ＳｉＯ₂で形成されたビームＰの第１の周部層ＣＰ１の断面の第１の比ＲＡが１よりも大きいようにされる。
− これによって、ケイ素で作られた質量体ＭＵの第２のコアＡ２の断面に対する二酸化ケイ素ＳｉＯ₂で作られた質量体ＭＵの第２の周部層ＣＰ２の断面の第２の比ＲＢが第１の比ＲＡの１００分の１未満であるようにされる。
− 約２０℃の周囲温度まで冷却され、ビームＰが変形する。これは、冷却時の収縮がビームＰの収縮よりも大きいような少なくとも１つの質量体ＭＵの冷却時に座屈形成によって行われる。

図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ及び図２４Ａ、図２４Ｂ、図２４Ｃは、少なくとも２つの質量体を伴う可撓性双安定細長片を作る方法の第２の変種実装例を示す。この方法は、次の一連の動作を行う。
− ケイ素部材Ｓがエッチングされる。これにおいて、小さな断面の細いビームＰが、それぞれが小さな断面より少なくとも１０倍大きい大きな断面を有する少なくとも２つの質量体Ｍ１、Ｍ２の間の接続を形成する。前記２つの質量体Ｍ１、Ｍ２は、これらどうしで又は他の構造要素とともに、剛フレームＣを形成する。
− この部品Ｓには、炉において、数時間１１００℃の温度を維持することによって、既知の二酸化ケイ素ＳｉＯ₂成長法が適用される。
− この数時間の持続時間は、ビームＰ上で、第１の周部層ＣＰ１で覆われた第１のケイ素コアＡ１を得て、各質量体Ｍ１、Ｍ２上で、第２の周部層ＣＰ２で覆われた第２のケイ素コアＡ２を得るように調整される。これによって、ケイ素で作られたビームＰの第１のコアＡ１の断面に対する二酸化ケイ素ＳｉＯ₂で作られたビームＰの第１の周部層ＣＰ１の断面の第１の比ＲＡが、１を超えるようにされる。
− 、これによって、ケイ素で作られた第２の質量体Ｍ１、Ｍ２の第２のコアＡ２それぞれの断面に対する二酸化ケイ素ＳｉＯ₂で作られた質量体Ｍ１、Ｍ２の第２の周部層ＣＰ２それぞれの断面の第２の比ＲＢが、第１の比ＲＡの１００分の１未満であるようにされる。
− 約２０℃の周囲温度まで冷却され、冷却時の収縮がビームＰの収縮よりも大きい２つの質量体Ｍ１及びＭ２の冷却時にビームＰが座屈形成するようにされる。

本発明の似た変種において、反トリップ機構１の構造は、単結晶石英で作られている。図１３に示すように、中央の単結晶石英コアの上面及び下面は、石英の係数α_x,yよりも低い係数αを有する周囲温度よりも高温で作られた堆積物で覆われる。この石英係数α_x,yは、７．５ｐｐｍ／℃である。

好ましいアプリケーションにおいて、可撓性多重安定要素を作る本方法は、計時器用ムーブメント１０の車セット２０００の角度的な移動を制限又は伝達する計時器用リミッター又は伝達機構１０００に適用され、これにおいて、前記車セット２０００は、少なくとも１つの突起ピン又は歯４０００、特に、放射状に突出する歯５００１又は軸方向に突起するピン４を有するものに関する。本発明によると、この計時器用リミッター又は伝達機構１０００は、制限又は伝達手段６０００を有し、これらは、少なくとも１つの可撓性多重安定要素、特に、双安定要素５を介して、ムーブメント１０の別の部品又はムーブメント１０の剛構造要素７に固定される。

特定のアプリケーションにおいて、この計時器用リミッター又は伝達機構１０００は、反トリップ機構１であり、これは、計時器用バランス２が空転することを防ぐように意図されている。計時器用バランス２は、スタッフ３及びピン４、又は前記スタッフ３から突出する同様な要素を有する。

本発明によると、反トリップ機構１は、少なくとも１つの単一片の双安定可撓性要素を有し、これは、以下において、反トリップ止めメンバー６を支える「双安定可撓性要素５」と呼ぶ。また、可撓性で弾性的な接続要素を介して、計時器用ムーブメント１０の底板、棒などの剛構造要素７に固定されている。この計時器用ムーブメント１０には、バランス２を有する規制メンバーが一体化されている。

特定の変種において、この剛構造要素７は、バランス２のスタッフとの自律アライメントのシステムを有する。

この双安定可撓性要素５は、少なくとも１つの反トリップ止めメンバー６を支えており、その一端６３又は６４は、バランス２の角度的な位置に応じて、バランス２がその通常の角度的な移動から逸脱する場合に、ピン４の軌道と干渉して、止めメンバーの機能を行うことがある。

図１は、特定の好ましいアプリケーション（これに限定されない）において、フロー図をもたらす。これにおいて、双安定可撓性要素５及び少なくとも１つの反トリップ止めメンバー６はともに、モノリシックな部品を形成する。この例（これに限定されない）において、反トリップ止めメンバー６は、２つのアーム６１、６２を有し、その対応する端６３、６４はそれぞれ、バランス２の位置に応じて、バランス２がその通常の角度的な移動から逸脱する場合に、ピン４の軌道と干渉し、止めメンバーの機能を行う。２つのアームを備えたこの実施形態は、図示したように、前記バランスの両方の回転方向においてバランス２の回転角度を制限する。図１は、バランス２に対する干渉の位置を点線で示す。この干渉によって、バランス２の角度的な移動が制限される。

双安定可撓性要素５は、ここにおいて、これらの可撓性を有し弾性的な接続要素を有するものとして図示しており、これは、少なくとも２つの薄い細長片５１、５２で形成されており、そのそれぞれは、剛構造要素７に第１の端において固定されており、第２の端を介して可撓性要素の本体に接続されている。図１の特定の場合において、２つの薄い細長片５１、５２は、その第２の端を介してＶ字形の可撓性要素の本体に接続され、仮想ピボット５０の定めて、これを中心に反トリップ止めメンバー６がピボット回転することができる。したがって、図１及び２の場合には、本発明に係る双安定可撓性要素５は、可撓性双安定ピボットを与える。この実施形態は排他的ではなく、図１０は、反トリップ止めメンバー６が移動することができるような場合の図である。図１６は、ムーブメントが任意の種類であってもよく双安定であるような、より一般的な場合を示す。

好ましくは、少なくとも２つの可撓性アーム５１、９１、５２、９２は、剛構造要素７に対して、あるいは双安定可撓性要素５に備えられたフレーム５６に対して予応力を与えられてマウントされ、座屈が発生する。

細長片５１、５２のそれぞれは、与えられる応力に応じて、いくつかの状態を占めることができる。これらの細長片のそれぞれは、座屈によって働くように構成が計算され、図３に示すように、座屈モードに応じて、いくつかの幾何学的構成を採ってもよい。すなわち、図３Ａでは安静モード、図３Ｂでは凹面又は凸面形状において第１の座屈モード、図３ＣではＳないしＺ字形の座屈モードのようにである。双安定可撓性要素５は、本発明の範囲から逸脱せずに、ここで図示した可撓性細長片５１、５２とは形が異なる可撓性要素を有することができる。

また、双安定可撓性要素５は、特定の実施形態において、剛構造要素７と単一片で作ることができる。

図８に示す特定の実施形態において、過度な衝撃を防ぐために、反トリップ機構１の止めメンバー６のアーム６１、６２に可撓性要素６５、６６を設けることができる。

この双安定可撓性要素５は、シリコン技術、「ＬＩＧＡ」、ＭＥＭＳなどで作ることができ、バランス２の慣性と比べて非常に低い慣性を有し、その作動はバランス２の振動をわずかにのみ妨げる程度である。

図２は、双安定可撓性要素５の可撓性細長片５１、５２を保護する緩衝機構を示す。この機構は、反トリップ止めメンバー６がバランス２の振幅を制限しなければならない場合に有用ないし必要である。その目的は、アーム６１、６２と当接して連係する緩衝止めメンバー８１、８２における衝撃を吸収することであり、これらの衝撃を可撓性アーム５１、５２に伝達しないようにして前記アームを折らないようにすることである。図５は、可撓性ピボットと共軸の緩衝止めメンバー８３を示す。この例の実施形態において、緩衝止めメンバー８１及び８２は、実質的に円筒状の突起を有し、これらは、アーム６１、６２内の実質的に相補的な形の溝と連係する。

可撓性双安定ピボット５は、いくつかの法則に従って作ることができる。図３は、この特定の場合において考えられた双安定状態の原理を紹介するものである。応力が与えられたビーム９の固有座屈モードを使用する。具体的には、図３Ｃに示す第２のモードを使用する。

図４に示すように、好ましい一実施形態において、ビーム９が第２のモードで座屈が発生するために、ピボット９０は、ビーム９にその中間（追加されるピボットの回転中心）でノードをもたせる。これによって、双安定ピボット５の回転中心５０は、追加されるピボット９０の回転中心となる。

図５は、この原理に従って作られた完全な反トリップ機構１を示す。可撓性双安定ピボット５は、ビーム９がＳないしＺ字の形をとるような第２のモードで座屈を発生させる少なくとも１つの予応力を与えられたビーム９を有し、ピボット９０は、前記ビーム９に、好ましくはその中間における中央領域においてノードをもたせる。好ましくは、図５の場合には、可撓性双安定ピボット５は、２つの予応力を与えられたビーム９１、９２（これらは双方でビーム９を形成する）を、ここで２つの中心がずれたねじ９４及び９５を使用して応力を与えることによって、座屈を発生させることによって作られる。構造７に又は双安定可撓性要素５のフレーム５６に固定された第３のビーム９３は、ビーム９１、９２で形成されたビーム９に第２のモードで変形させて、第３のビーム９３は、図４のピボット９０の役割を果たす。緩衝止めメンバー８３は、可撓性双安定ピボット５の回転中心５０に位置する。

図１１は、反トリップシステムのアーム６２、６１をバランスピン４の平面において保持する少なくとも２つの高さレベルを有する反トリップ止めメンバー６を示す。すなわち、ピン４と連係するアーム６１、６２がある上側の第１のレベルと、バランス２の切り欠き２１と連係するガードピン６７がある、より低い第２のレベルである。

いずれの接触もなくし又はいずれの接触圧力も減少させるために、本発明に係る反トリップ機構１は、好ましいことにさらに、反トリップ機構１のバランス２とアーム６１、６２の間で反発力又はトルクを発生させる手段をもたせることができる。

図１４は、この反発機能がピン４及びアーム６１、６２の端６３、６４上で垂直方向に位置する磁石によって行われる場合を示す。図１５は、同様な実施形態であって磁場の平面を向いているものを示す。これらの磁石のＮ極及びＳ極を示した。

同様な場所で、磁石の代わりに、又は磁石に加えて、これらの反発力を働かせるためにエレクトレットを使用することができる（静電荷を使用する）。

これは、反トリップ機構１の効率を増加させて、バランス２の動作の妨げを可能な限り小さくするためである。反トリップ機構１の動作は、以下のとおりである。
− 第１段階において傾く際に、バランス２は双安定可撓性要素５にエネルギーを運ぶ。
− 第２の段階において一旦平衡点を過ぎると、機構はエネルギーの一部をバランス２に戻して、小さなインパルスを作る。

機構は、スイス式レバーのホーンと同様な方法で作動する。すなわち、リリースがあり、次に、インパルスがある。

特定の実施形態では、バランス２及び／又は反トリップ止めメンバー６の少なくともアーム６１、６２、又は好ましい一実施形態において単一片である場合の反トリップ機構１全体は、酸化ケイ素を成長されるかさせないかにかかわらず、シリコン技術でシリコンウェハーから作られ、場合に応じて、一方では、磁石又は磁性粒子を、他方では、エレクトレットを含有する表面層を有する。この特定の層は、直流電気の方法、陰極スパッタ、又は他の適切なマイクロ技術的構造化方法によって達成することができる。

双安定可撓性要素５がシリコン技術で作られる好ましい場合においては、ビーム９１、９２を形成する細長片における応力の発生が、ケイ素の酸化を介して発生することがある。実際に、図６に示すように、ケイ素から成長させる場合、酸化ケイ素は大きな体積を占める、この場合は、ＳｉＯ₂のポケット５４、５５がシリコンフレーム５６において作られるからである。図５又は図６の例は、このフレーム５６が、任意の通常の機械的な締着技術によって非常に単純な手法で、剛構造要素７を形成したり、これに接続したりすることができることを示している。

図６Ａ、図６Ｂは、ケイ素の酸化の前後の断面に大きな違いがある領域の詳細を示しており、その断面は、ビームが延長部分を作っている頭Ｔよりも小さな断面のまっすぐなビームＰが座屈応力を与えられるように、二酸化ケイ素が作られた後に大きく変更されている。

図７に示すように、これらの細長片において座屈応力を達成する別の手段は、特定形状のケイ素構造の酸化による。ケイ素の酸化は、酸化されたビームの長さを増加させる効果がある表面の応力を作る。図７は、並列の酸化ケイ素製ビームのネットワークと、単一の予応力を与えられた座屈ビームとの間で、座屈抵抗差を利用する別の予応力を利用した原理を示しており、左側部分において、並列の構造９４が、並列ビーム９５の群を有しており、これは、酸化の後に（点線で示すように）座屈を発生させて曲がらせるような単純な機構を示しており、右側部分において、応力を与えられる可撓性要素９を示している。この可撓性要素９は、この場合はビーム９、９１、９２などであり、変形することを必要とされ、並列の構造９４の座屈抵抗は、応力を与えられる可撓性要素９６よりもはるかに大きい。図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃは、フレームＣにおける２つの開口Ｆ１、Ｆ２の間で配置されたビームＰを酸化して座屈を発生させる方法の連続ステップを示す。図７Ａは、炉に置かれた時におけるケイ素エッチング形状形成に起因する基本構造を示す。図７Ｂは、既知の方法で数時間１１００℃で構造を維持することによる開口Ｆ１及びＦ２内の酸化ケイ素ＳｉＯ₂の成長、したがって、ビームＰの成長を示している。これにおいて、二酸化ケイ素ＳｉＯ₂の成長が、部品の外部に向かって、ケイ素の部分的な消費によって生じており、結果的に、薄いビームＰにおいて、この１１００℃の処置時に時間とともにケイ素の割合が減少すると、二酸化ケイ素ＳｉＯ₂の割合が増加する。図７Ｃは、約２０℃までの周囲温度まで冷やした後の構造の縮みを示している。ビームＰと並列のフレームＣの横方向のメンバーＭ１、Ｍ２は、ケイ素と少量の二酸化ケイ素で実質的に形成されており、ビームＰよりも多く縮む。このビームＰは、ケイ素よりも膨脹係数が低い二酸化ケイ素から実質的に作られる。結果的に、ビームＰは座屈応力を与えられ、双安定状態をとる。

図１２は、別の変種を示している。

また、図１７Ａ及び１７Ｂは、コイルにおける酸化物成長に伴って発生する予応力を示す。

図１８Ａ及び１８Ｂ（及び図１９Ａ及び１９Ｂにおけるその詳細）は、同じ原理に従ってジグザグ輪郭の頂角を開くことによって得られる予応力を示しており、酸化ケイ素の成長によって、これらの頂角を開かせ、ムーブメントは、この構造のＺ字状ないしジグザグな幾何学的構成によって増幅される。図２０Ａ及び２０Ｂは、曲率半径が非常に小さい領域における酸化された壁の曲率半径を変えることによって得られた角度変動を示している。

ここで図示した反トリップ機構１は、バランスの回転方向を両方の回転方向において制限し、バランス２の振動を非常にわずかしか妨げない。

本発明は、反トリップ機構がない腕時計用機構においても使用することができる。

別の特定のアプリケーションでは、この計時器用リミッター又は伝達機構１０００は、具体的には、エスケープ機構用のパレットレバー機構３０００であり、バランス２及びエスケープ車５０００と連係する同じ原理のスイス式レバーである（これに限定されない）。このパレットレバー３０００は、少なくとも１つの多重安定可撓性要素、特に、双安定要素５を有する。パレットレバー３０００は、本願と同一出願人の欧州特許出願ＥＰ１２１８３５５９．９に従って一定の力を有する可撓性レバーの実施形態によって作ることができる。バランス２とのこのパレットレバー３０００の連係は、上記の反トリップ止めメンバー６のアーム６１、６２の端６３、６４と同様なホーン３００１によって達成される。これらのホーン３００１は、パレットレバー３０００の第１の部分３１００によって支えられており、少なくとも１つの可撓性多重安定細長片、具体的には、双安定細長片５によって、固定構造７、又は好ましくはエスケープ車５０００の歯５００１と連係するパレット石３００２を有するパレットレバーの第２の部分３２００に接続される。同様に、これらのパレット石３００２は、好ましいことに、アーム６１、６２と同様な方法で形成され、少なくとも１つの可撓性の多重安定細長片、特に、双安定細長片５に、固定構造７又は好ましくはホーン３００１を有するパレットレバーの第１の部分３１００に接続されている。

特定の好ましい手法において割合と効率を改善するために、一方におけるホーン３００１とバランス２の間の相互作用と、及び／又は他方におけるパレット石３００２とエスケープ車５０００の間の相互作用は、非接触、又は少ない接触で達成される。この目的のために、ホーン３００１及び／又はパレット石３００２の影響を受けた表面は、バランス及び／又はエスケープ車の対向面との反発力で連係するように磁化又は帯電される。その対向面は、適切な材料で作られており、及び／又は、好ましいことに相補的な手法で磁化又は帯電される。Ｓｗａｔｃｈ Ｇｒｏｕｐ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｌｔｄ名義の国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５７５７８は、この種の非接触ないし減衰した接触伝達を開示している。その可撓性の多重安定細長片を有する機構、特にパレットレバーとの組み合わせによって、必要な利点を与えることができる。

本発明は、さらに、バランス２を有する少なくとも１つの規制メンバーを有する計時器用ムーブメント１０に関し、これは、本発明に係る計時器用リミッター又は伝達機構１０００を少なくとも１つ有する。この場合には、ムーブメント１０は、前記計時器用リミッター又は伝達機構１０００の双安定可撓性要素５が固定される構造７を有するか、あるいは前記双安定可撓性要素５が実際にこの構造７を形成するかである。

本発明は、さらに、特に腕時計である計時器１００であって、この種のムーブメント１０を少なくとも１つ有するもの、あるいはこの種の計時器用リミッター又は伝達機構１０００を少なくとも１つ有するものに関する。

可撓性双安定ピボットに対応する従来のピボット及びばねに基づく均等な機構も、本発明の一部を形成すると考えられる。

本デバイスを作るために用いられる技術は、シリコン技術に限定されず、「ＬＩＧＡ」、「ＭＥＭＳ」及び他のミクロ製造方法をも含む。

Claims (18)

1. 可撓性多重安定細長片（５）を作る方法であって、
   − 単一部品のケイ素部材（Ｓ）のブランク（Ｅ）を作るステップであって、
   このブランク（Ｅ）は、２つの端（Ｅ１、Ｅ２）の間で可撓性多重安定細長片を形成するように意図された少なくとも１つの可撓性ビーム（Ｐ）と、及び前記可撓性ビーム（Ｐ）のいずれの質量体よりも大きい質量を有し、すべての点において前記可撓性ビーム（Ｐ）のいずれよりも大きな断面を有する少なくとも１つの剛質量体（Ｍ、Ｍ１、Ｍ２）を有し、
   この剛質量体（Ｍ、Ｍ１、Ｍ２）のいずれも前記可撓性多重安定細長片のいずれよりも剛性が高い構造を形成するように意図されており、
   これによって、初期曲線長さ（ＬＩ）を有する前記可撓性ビーム（Ｐ）の少なくとも１つは、前記２つの端のうちの第１の端（Ｅ１）における前記剛質量体のうちの第１の剛質量体（Ｍ１）と、前記端のうちの第２の端（Ｅ２）における前記剛質量体のうちの第２の剛質量体（Ｍ２）との間で延在し、
   前記第１及び第２の端（Ｅ１、Ｅ２）は、前記剛質量体（Ｍ、Ｍ１、Ｍ２）の最大の断面の領域との前記可撓性ビーム（Ｓ）の最も小さな断面の領域の境界によって形成されており、かつ、前記初期曲線長さ（Ｌｌ）以下の初期距離（Ｄｌ）で分離されており、
   前記第１の剛質量体（Ｍ１）及び前記第２の剛質量体（Ｍ２）どうしで、剛質量体（Ｍ）である剛フレーム（Ｃ）を形成するステップと、
   − 炉において数時間１１００℃の温度を維持することによって、前記部品（Ｓ）に既知の二酸化ケイ素ＳｉＯ₂成長法を適用するステップと、
   − 前記剛質量体（Ｍ、Ｍ１、Ｍ２）のいずれの上においても前記可撓性ビーム（Ｐ）のいずれの断面よりも大きい二酸化ケイ素ＳｉＯ₂の断面を得るように、前記数時間の持続時間を調整するステップと、
   − 冷却時の収縮が前記ビーム（Ｐ）の収縮よりも大きい前記第１の剛質量体（Ｍ１）及び前記第２の剛質量体（Ｍ２）の冷却の間に、初期曲線長さ（Ｌｌ）を有する少なくとも前記可撓性ビーム（Ｐ）を座屈形成によって変形するように、約２０℃の周囲温度まで冷却するステップであって、
   これによって、前記第１及び第２の端（Ｅ１、Ｅ２）の間の最終距離（ＤＦ）は、初期曲線長さ（Ｌｌ）を有する前記可撓性ビーム（Ｐ）の最終曲線長さ（ＬＦ）よりも厳密に小さく、また、前記最終曲線長さ（ＬＦ）は、前記初期曲線長さ（Ｌｌ）以上とするステップと
   を有することを特徴とする方法。
2. 前記二酸化ケイ素ＳｉＯ₂成長の相の前記持続時間は、ケイ素の断面に対する二酸化ケイ素ＳｉＯ₂の断面の比が、前記可撓性細長片（Ｐ）のいずれにおいても、前記剛質量体（Ｍ、Ｍ１、Ｍ２） のいずれよりも高いように調整される
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 可撓性多重安定細長片（５）を作る方法であって、
   − ケイ素部材（Ｓ）をエッチングするステップであって、
   これにおいて、小さな断面の細いビーム（Ｐ）が前記小さな断面よりも少なくとも１０倍大きい大きな断面の少なくとも１つの剛質量体（ＭＵ）の２つの端（Ｅ１、Ｅ２）の間の接続を形成し、
   前記少なくとも１つの剛質量体（ＭＵ）は、剛フレーム（Ｃ）を形成するステップと、
   − 炉において数時間１１００℃の温度を維持することによって、前記部品（Ｓ）に既知の二酸化ケイ素ＳｉＯ₂成長法を適用するステップと、
   − ビーム（Ｐ）上で、第１の周部層（ＣＰ１）で覆われた第１のケイ素コア（Ａ１）を得て、前記剛質量体（ＭＵ）上で、第２の周部層（ＣＰ２）で覆われた第２のケイ素コア（Ａ２）を得るように、前記数時間の持続時間を調整するステップであって、
   これによって、ケイ素で作られたビーム（Ｐ）の前記第１のコア（Ａ１）の断面に対する二酸化ケイ素ＳｉＯ₂で作られた前記ビーム（Ｐ）の前記第１の周部層（ＣＰ１）の断面の第１の比（ＲＡ）が１よりも大きくなり、また、
   − これによって、ケイ素で作られた前記剛質量体（ＭＵ）の前記第２のコア（Ａ２）の断面に対する二酸化ケイ素ＳｉＯ₂で作られた前記剛質量体（ＭＵ）の前記第２の周部層（ＣＰ２）の断面の第２の比（ＲＢ）が、前記第１の比（ＲＡ）の１００分の１未満とするステップと、
   − 冷却時の収縮が前記ビーム（Ｐ）の収縮よりも大きいような前記少なくとも１つの剛質量体（ＭＵ）の冷却時に座屈形成によって前記ビーム（Ｐ）を変形するために、約２０℃の周囲温度まで冷却するステップと
   を有することを特徴とする方法。
4. 可撓性多重安定細長片（５）を作る方法であって、
   − ケイ素部材（Ｓ）をエッチングするステップであって、
   これにおいて、小さな断面の細いビーム（Ｐ）が前記小さな断面より少なくとも１０倍大きい大きな断面の少なくとも２つの剛質量体（Ｍ１、Ｍ２）の２つの端（Ｅ１、Ｅ２）の間の接続を形成し、前記少なくとも２つの剛質量体（Ｍ１、Ｍ２）は、剛フレーム（Ｃ）を形成するステップと、
   − 炉において数時間１１００℃の温度を維持することによって、前記部品（Ｓ）に既知の二酸化ケイ素ＳｉＯ₂成長法を適用するステップと、
   − ビーム（Ｐ）上で、第１の周部層（ＣＰ１）で覆われた第１のケイ素コア（Ａ１）を得て、前記剛質量体（Ｍ１、Ｍ２）それぞれの上で、第２の周部層（ＣＰ２）で覆われた第２のケイ素コア（Ａ２）を得るように、前記数時間の持続時間を調整するステップであって、
   これによって、ケイ素で作られたビーム（Ｐ）の前記第１のコア（Ａ１）の断面に対する二酸化ケイ素ＳｉＯ₂で作られた前記ビーム（Ｐ）の前記第１の周部層（ＣＰ１）の断面の第１の比（ＲＡ）が１よりも大きくなり、また、
   − これによって、ケイ素で作られた前記第２の剛質量体（Ｍ１、Ｍ２）の前記第２のコア（Ａ２）それぞれの断面に対する二酸化ケイ素ＳｉＯ₂で作られた前記剛質量体（Ｍ１、Ｍ２）の前記第２の周部層（ＣＰ２）それぞれの断面の第２の比（ＲＢ）が、前記第１の比（ＲＡ）の１００分の１未満とするステップと、
   − 冷却時の収縮が前記ビーム（Ｐ）の収縮よりも大きいような前記少なくとも２つの剛質量体（Ｍ１、Ｍ２）の冷却時に座屈形成によって前記ビーム（Ｐ）を変形するために、約２０℃の周囲温度まで冷却するステップと
   を有することを特徴とする方法。
5. 前記可撓性多重安定要素（５）は、第１の剛性を有する耐変形性の構造体（５６）と、及び前記構造体（５６）と単一部品であるようにされ、前記第１の剛性の１０分の１未満の第２の剛性を有する可撓性弾性接続要素（５００）とを有し、
   前記接続要素（５００）は、少なくとも２つの薄い細長片（５１、９１、５２、９２）によって形成されており、
   これらの薄い細長片（５１、９１、５２、９２）は、それぞれ、第１の端において前記構造体（５６）に固定され、第２の端によって前記可撓性要素（５）の本体（６）に接続されており、ともに、前記本体（６）がピボット回転することができる仮想ピボット軸（５０）を前記本体（６）上の先端が定めるようなＶ字形を形成する
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の可撓性多重安定要素（５）を製造する方法。
6. 前記可撓性細長片（５１、９１、５２、９２）の少なくとも２つは、前記フレーム（５６）に対して予応力を与えられ座屈形成するようにマウントされている
   ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記ビーム（Ｐ）は、まっすぐなビーム（９）の形に形成されており、
   これにおいて、２つの区画（９１、９２）は、前記ビーム（９）がＣ字形の輪郭を有するような第１のモード又は前記ビーム（９）がＳ字形又はＺ字形を有するような第２のモードで座屈形成するようにマウントされ、
   前記ビーム（Ｐ）は、前記ビーム（９）が、中心点でノードを有し、かつ、第２のモードに従って座屈を形成させるようなピボット軸と連係するように構成する中心点の一方の側上にて位置合わせされている
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の方法。
8. 前記ビーム（Ｐ）は、２つの区画（９１、９２）を備えたまっすぐなビーム（９）の形に形成され、
   前記可撓性要素（５）は、前記ビーム（９）がＳ字形又はＺ字形となる第２のモードに前記区画（９１、９２）で形成されたビーム（９）に変形させるように第３のビーム（９３）が前記フレーム（５６）に固定されるように形成される
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の方法。
9. 前記区画（９１、９２）を形成する前記細長片において、
   前記ケイ素フレーム（５６）に作成された二酸化ケイ素ＳｉＯ₂製の袋部（５４、５５）の周辺に、ケイ素の酸化によって応力が付与される
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載の方法。
10. 前記可撓性要素（５）は、他の部分に対して、大きく異なる断面を有し、かつ、幾何学的構成が二酸化ケイ素の形成によって大きく変更されている少なくとも１つの領域を有し、
    この領域は、前記ビーム（Ｐ）が延在するエッジ（Ｂ）又はヘッド（Ｔ）よりも小さな断面を有するビーム（Ｐ）又はまっすぐなビームに、座屈応力を与える
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記可撓性要素（５）は、並列の酸化ケイ素ビームのネットワーク（９４）と、及び第１の端において前記構造体（５６）に接続され第２の端において前記ネットワーク（９４）に接続された単一のビーム（９６）との間の座屈抵抗差を使用して予応力を与えられ、
    前記単一のビーム（９６）には、前記ネットワーク（９６）の酸化の後に座屈による予応力が与えられ、
    前記ネットワーク（９４）の座屈抵抗は、前記単一のビーム（９６）の座屈抵抗よりも大きい
    ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
12. フレーム（Ｃ）の２つの開口部（Ｆ１、Ｆ２）の間に配置されたビーム（Ｐ）は、前記開口部（Ｆ１、Ｆ２）の内部及び前記ビーム（Ｐ）の側面における二酸化ケイ素ＳｉＯ₂の成長によって、酸化され座屈を形成し、
    周囲温度までの冷却の後の前記構造体の収縮の後に、それぞれが前記ビーム（Ｐ）と並列に剛質量体（Ｍ、Ｍ１、Ｍ２）を形成し、かつ、前記ビーム（Ｐ）よりも大きく収縮するような前記フレーム（Ｃ）のサイドポスト（Ｍ１、Ｍ２）の収縮によって、酸化され座屈を形成し、
    これによって、前記ビーム（Ｐ）は、ケイ素よりも実質的に低い膨脹係数を有する二酸化ケイ素で作られ、結果的に座屈応力を与えられて双安定の状態となる
    ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 剛質量体（Ｍ、Ｍ１、Ｍ２）の少なくとも１つは、堅固な細長片（ＬＭ）を有する構造の形態で作られており、
    これらの細長片（ＬＭ）は、お互い実質的に平行で、対を形成するように溝（Ｆ）によって分離され、対を形成するようにエッジ（Ｂ）又はヘッド（Ｔ）によって接続されており、
    二酸化ケイ素ＳｉＯ₂成長の相の前記持続時間は、前記溝（Ｆ）を充填し、かつ、共通の前記エッジ（Ｂ）又は共通の前記ヘッド（Ｔ）に対して少なくとも２つの連続する前記堅固な細長片（ＬＭ）を角度的に分離するように、前記連続する堅固な細長片（ＬＭ）に対する酸化物の成長どうしの衝突及びこれの堆積によって、調整される
    ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記部品は、二酸化ケイ素の成長の前に、１〜１０μｍの前記溝（Ｆ）の初期幅を有するように作られ、
    前記連続する堅固な細長片（ＬＭ）の反対側の表面において、１〜１０μｍであって前記溝（Ｆ）の初期幅の半分よりも大きい厚みを有する酸化物を成長させる
    ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記ビーム（Ｐ）は、アコーディオン状の前記構造における酸化物の成長どうしの衝突によって予応力を与えられ、
    前記ビーム（Ｐ）の末端に位置するアコーディオン状又はコイル状の堅固な細長片（ＬＭ）を有する
    ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の方法。
16. 剛質量体（Ｍ、Ｍ１、Ｍ２）の少なくとも１つは、ジグザグ状又はＺ字形の堅固な細長片（ＬＭ）を有する構造の形態で作られており、これらの細長片（ＬＭ）は、対を形成するようにエッジ（Ｂ）又はヘッド（Ｔ）において接続されており、これらの連続する堅固な細長片どうしは一定の角度を形成し、
    二酸化ケイ素ＳｉＯ₂成長の相の前記持続時間は、前記溝（Ｆ）を充填し、かつ、共通の前記エッジ（Ｂ）又は共通の前記ヘッド（Ｔ）に対して少なくとも２つの連続する前記堅固な細長片（ＬＭ）を角度的に分離するように、前記連続する堅固な細長片（ＬＭ）に対する酸化物の成長どうしの衝突及びこれの堆積によって調整され、
    前記ビーム（Ｐ）は、二酸化ケイ素の成長によって、前記ビーム（Ｐ）の末端に位置する前記ジグザグ状又はＺ字形の構造の頂角を開くことによって、予応力を与えられ、
    前記構造のジグザグ状又はＺ字形の幾何学的構成によって変位が大きくなっている
    ことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 前記二酸化ケイ素ＳｉＯ₂成長の相の前記持続時間は、いずれの前記ビーム（Ｐ）の区画も、最終的に、１０％〜１００％の二酸化ケイ素を含有するように、調整される
    ことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記二酸化ケイ素ＳｉＯ₂成長の相の前記持続時間は、いずれの前記剛質量体（Ｍ、Ｍ１、Ｍ２）の断面が、最終的に、二酸化ケイ素を０．１％〜５０％含有するように調整される
    ことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の方法。

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