TW201234147A - Balance with inertia adjustment with no inserts - Google Patents

Description

201234147 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關具有用以調整慣性和/或平衡和/或振盪 頻率等之性調整機構之時計平衡輪，包含：轂，配置來與 繞垂直於平衡平面之平衡桿樞轉之心軸協作；以及連續或 不連續周邊輪緣，藉至少一連結表面連接至該轂。 本發明亦有關倂設此種平衡輪之彈性平衡輪。 本發明亦有關倂設此種彈性平衡輪或平衡輪之時計。 本發明係有關用於時計之調節構件，更具體而言，平 衡輪彈性或平衡輪。 【先前技術】 口徑的精密度依其調節構件之品質而定，且若構思特 別是有關平衡輪之適當調節構件，即可能僅獲得相較於一 般2.5至4 Hz的頻率，例如10Hz的極高振盪頻率。 事實上，被提供來維持振盪而形式爲彈性平衡彈簧力 矩的能量與一方面是繞樞軸之平衡慣性和另一方面係頻率 平方的乘積成正比。因此，例如，就相同能量而言，從 4Hz至10Hz之頻率變化造成慣性大約除以6。就4Hz之頻率 而言，12 mg.cm2的平衡慣性被視爲是好的，此乃因爲這 種平衡輪傳統上具有9至10毫米之直徑。因此，於10 Hz下 使用之平衡輪必須有低慣性値，尤其是小於2 mg· cm2。 爲達到最佳操作，於1 0Hz下使用之平衡輪亦須有最小 質量，尤其是小於30毫克，以減少軸承中的摩擦，以避免 201234147 在使用之各個不同位置的等時性干擾。 雖具有低質量和慣性，筒頻振Μ器之平衡輪也必須容 許不平衡之靜態和動態的調整和完美平衡，且其構造必須 使設定和/或調整可行。因此，不可能使用習知技術，或 具有較輕平衡輪之解決方案，像是輪緣具有在以 Straumann爲名之法國專利第1 275 3 5 7號或法國專利第1 3 0 1 93 8號中所揭示之輪輻之平衡輪。事實上，這些平衡 輪減少的質量甚至不提供夠低的慣性。同樣地，根據以 MONTRES BREGUET SA爲名之歐洲專利第1 562 087號且 設有鈦輪緣、臂和縮小部分之鈦平衡輪的質量和慣性仍大 於最佳操作所需。 以JAEGER ETS爲名之法國專利第998 79 1 A號揭示一 種具有可調慣性之平衡輪，其包含可螺入特定位置之可撓 輪緣臂。以NIVAROX SA爲名之歐洲專利第2 1 04 008 A1 號揭示一體矽彈性平衡輪單元。以LANGENDORF WATCH CO爲名之專利號碼第471 41 0A亦揭示具有可使用螺絲調整 之撓性輪緣之平衡輪》 亦尋求級數500之Q函數，並因此其遠大於習知振盪器 ，爲良好品質的錶，Q函數接近220至280。Q函數亦可藉 由結合矽或類似平衡輪彈簧與滿足以上條件之平衡輪獲得 。除了獲得高Q函數，結合設定和調整之可行性外，亦須 省略指針組裝。 而且，由於該單元的質量有限，因此，最小之可能組 件數量應較佳" -6 - 201234147 然而，在理論上可作成有限尺寸，具有非常精確公差 之微加工材料，如矽和石英，不易隨後加工。 因此，爲調整由此等材料製成之構件或倂設此種材料 製成之至少一個組件，須有頻率和/或慣性調整的可能性 ，惟藉由避免加工和優先設定可能性。 【發明內容】 進步性在於產生平衡輪結構之條件，包含轂、輪緣和 這兩組件之間的連接，其盡可能輕，盡可能從轂移動密度 高於該結構的任何塊体，且於該結構中倂設調整機構，其 用來進行設定和調整而不必退回來加工。 因此，本發明係有關一種時計平衡輪，具有用以其調 整慣性及/或平衡及/或振動頻率之可調整慣性，其包含： 轂，配置來與繞垂直於平衡平面之平衡桿樞轉之心軸協作 ;以及連續或不連續周邊輪緣，藉至少一連結表面連接至 該轂’其特徵在於，該平衡輪與該連結表面作成一體，且 該轂由可微加工之材料，或矽，或石英，或其混合物，或 來自MEMS技術之合金，或藉由“LIGA”方法獲得之合金， 並在於，該輪緣包含至少一第一彈性臂，其包含有耦合機 構’配置來於各個不同耦合位置，直接與該輪緣所含互補 性耦合機構合作’以在該耦合位置，形成閉合迴路，其相 對於該平衡桿之慣性可因該耦合位置而異，且其中，該平 衡輪與該耦合機構和該互補性耦合機構成爲一體。 本發明又有關倂設至少一個此種平衡輪之彈性平衡輪 201234147 本發明亦有關倂設至少一個此種彈性平衡輪或至少一 個平衡輪之時計。 藉由矽的較佳使用，獲得一種平衡輪結構’其既輕又 堅硬，且可在轂與輪緣間的接頭區域成蜂窩狀。儘管平衡 輪之總質量非常低，將可設有螺絲之嵌件轉移至周邊卻有 助於獲得適當大小之慣性。這保證且有助於調整和平衡功 能。 這種平衡輪完全適合在10Hz和高於10Hz的頻率良好地 操作。 參閱以下參考附圖所作說明，本發明之其他特點和優 點將可瞭然。 【實施方式】 較佳實施例之詳細說明 本發明係有關用以調整時計用構件，更具體而言，平 衡輪或彈性平衡輪。 更具體而言，本發明係指10Hz或更高之高振盪頻率之 平衡輪的生產。 於圖式中顯示絲毫不受限制之替代實施例。 本發明係有關時計平衡輪1，具有用來調整其慣性和/ 或平衡和/或振盪頻率之慣性調整機構。 這種平衡輪1包含：轂2，用來與繞著垂直於平衡平面 4之平衡桿3樞轉之心軸合作；以及周邊之連續或不連續輪 201234147 緣5。爲了使平衡輪更輕’這輪緣5事實上可不連續。如於 第3圖中所示，連續輪緣5提供良好剛性和良好空氣動力的 優點，並限制因防止平衡輪1翹曲而發生的任何局部彎曲 〇 這輪緣5藉至少一個連結表面6連接到轂2，該連結表 面6可由數個臂20而形成穿孔或不穿孔圓盤之連續表面。 於提供良好三角測量之橫向構件間形成特別是切出部，可 或無法透過切割之穿孔連結表面6進一步減低平衡輪的質 量。 較佳係根據本發明，在下述所有實施例的所有變化例 中’爲了獲得在10Hz或更高之振盪頻率下有更高性能之平 衡輪’輪緣5以可微加工材料，或矽，或石英，或其混合

I 物，或產生自MEMS技術的合金，或從LLGA“的程序中獲 得的合金，與連結表面6和轂2製成一體。 矽的選擇提供特佳效果，且是較佳解決方案。 根據本發明，輪緣5包含至少第一彈性臂40。這彈性 臂4 0包含耦合機構41，其配置來於各個耦合位置與輪緣5 所包含之互補耦合機構42合作，以在耦合位置形成閉合迴 路，其慣性可相對於平衡桿3，隨該等在耦合位置變化。 耦合機構4 1和互補耦合機構42可作成包含周期性溝槽 之任一類型的互補性配置，以容許在複數個不同位置相互 耦合。 顯然，輪緣5之幾何變形導致平衡輪1之慣性變化。 本發明之一顯著優點在於，這種慣性變化可重現，且 -9- 201234147 可以很容易記億，只要耦合機構41和互補性耦合機構4 2佔 用離散位置即可’這可極容易記憶來重作特別設定。 較佳地，如於第1和2圖中可見，輪緣5周邊包含若干 個此種彈性臂40。大致橫切輪緣5之臂的周邊配置導致有 相當長度，這造成會因最小角變形而有相當大的偏差。 在第1至3圖所示較佳實施例中，第一彈性臂4 〇包含至 少於第一端44之與輪緣5間之彈性連接。這種彈性連接可 利用輪緣5之材料，特別是矽的彈性性質’藉如同第1和3 圖中之輪緣中的長槽60，或者更簡單地’藉如同第2圖中 輪緣5之縮小部來實現。第一彈性臂40較佳地包含位於其 和第一端44相對之第二端45之耦合機構41。 如於第4圖中所示，該第一彈性臂40之實施例並不排 除其他例子，其中，彈性臂40可藉由輪緣5中所含二長槽 60和60A間之變形移動。在這第四變化例中，彈性臂40載 裝夾持耦合機構41之第一突出部61，該第一突出部61在各 個耦合位置與輪緣5之互補耦合機構42合作。其亦保持夾 持耦合機構41A之第二突出部61A，該第二突出部61A在不 同耦合位置與輪緣5之互補耦合機構42合作。 在第1至3圖所示之較佳實施中，該互補耦合機構42配 置在輪緣5所含第二彈性臂43上。在第1至3圖所示之較佳 實施中，第二彈性臂43於至少第一端46包含與輪緣5間的 彈性連接。這種彈性連接可利用輪緣5之材料，特別是矽 的彈性性質，藉如同第1和3圖中之輪緣中的長槽62，或者 更簡單地，藉如同第2圖中輪緣5之縮小部來實現。第二彈

-10- S 201234147 性臂43較佳地在和第一端46相對之第二端47包含互補耦合 機構42。 在第3圖所示之特定實施中，該第二彈性臂43於第三 端48，在與第一端46和第二端47隔一距離處，包含與輪緣 5間之至少一彈性連接。 較佳地，在第3圖之該第三變化例中，第二彈性臂43 又於第四端49，在與第一端46和第二端47隔一距離處，包 含與輪緣5間之至少一彈性連接。第二彈性臂43又於第五 端5 0，在與第一端46和第二端47隔一距離處’包含與輪緣 5間之至少一彈性連接。第二彈性臂43又於第六端5 1包含 另一互補耦合機構52，其配置來與另一第一彈性臂40 A中 所含耦合機構41 A合作，該第一彈性臂40A異於與互補耦 合機構42合作者。 總之，在第3圖之該第三變化例中形成懸浮塊63，其 於特定和非限制情況下，可於輪緣5內部’四個彈性唇之 間活動。耦合機構4 1和互補耦合機構42被封入輪緣5中。 該懸浮塊63載裝互補耦合機構42和互補性耦合機構52 ’此 等機構分別與彈性臂40之耦合機構4 1以及另一第一彈性臂 40A之耦合機構41A合作。此實施例提供類似於整合在輪 緣5中之按鈕的簡單調整。該解決方案亦特別堅硬。 上述第4圖之第四變化例顯示一種接近的態樣，其中 ，耦合機構41和互補性耦合機構42完全集積在輪緣5中’ 但不能動。 在如第1、3和4圖所示之一實施例中’耦合機構4 1和 -11 - 201234147 互補性耦合機構42可相對於平衡桿3彼此徑向移動。耦合 機構的彼此徑向相對移動結果造成輪緣5倂設該機構之部 分之慣性中心的徑向位移。 於第2圖所示另一實施例中，耦合機構41和互補耦合 機構42在相對於輪緣5的橫切方向中彼此相對移動。在第2 圖中顯示兩個不同的耦合位置，一條係實線，另一條係虛 線。圖式清楚顯示第一彈性臂4 0與第二彈性臂4 3間之連接 所形成迴路中的形狀、並因此慣性之相異。此二彈性臂之 彼此相對之橫切可動性造成該二臂之慣性中心的徑向位移 。臂相對於平衡桿3之對稱運作之採用以及相對於該桿之 相同慣性調整之對稱進行容許平衡輪1之總慣性改變，而 不改變須與平衡桿3合倂之慣性主軸。當然，差動調整仍 然可行，惟僅在額外塊加到平衡輪1才有利。 較佳地，如於第1至4圖中所示，耦合機構4 1和互補耦 合機構42由相反之扇形齒輪形成。 在較佳實施例中，這些扇形齒輪各包含斜齒，以便在 無任何嚙合動作時，保持相互嚙合。 當然，耦合機構4 1和互補耦合機構42可藉任何類型之 互補輪廓製成，並包含周期性節距，以容許在複數個不同 位置相互耦合。例如，這些輪廓亦可由筆直凹口等形成。 如於這些不同變化例中所示，本發明提供使用無嵌件 之一體平衡輪1的可能性，這減少組件之數量。藉適當大 小之輪緣5獲得充足的慣性。於要求甚至更高慣性時，亦 可在不悖離本發明範疇下，不變地和不移地在輪緣5周圍 -12- 201234147 獲得具有已知和較佳地施加慣性之由重金 額外塊體。例如，這些額外塊體可以鉚釘 第3圖之懸浮塊63，或固定於具有大截面5 ，例如在具有連結表面6或臂20之接頭。 以上所載平衡輪之不同變化例之複雜 等平衡輪由可微加工之材料或較佳地矽製 ，此乃因爲極容易實施之方法容許以極高 輪廓，具有非常高尺寸精密度，並可實現 使用特別是矽之材料的彈性性質。 因此，本發明可形成能以特別是高於 高頻振盪，並容許可逆並可重現之微細設 平衡輪1。 本發明又有關根據任何實施例和任何 設至少一個此種平衡輪1之彈性平衡輪。 本發明亦有關倂設至少一個此種平横 此種彈性平衡輪之時計。 矽的使用容許遠大於可藉具有相同慣 平衡輪的直徑尺寸。矽之高度彈性對本發 造特別有利。 矽的選擇特別容許彈性保持機構作成 性唇之形式。同樣地，點擊形式之止動機 與形成於矽輪緣之彈簧結合。 這種矽或產生自MEMS技術之合金或丨 得的合金因成形期間優異的解決而確保月 屬或金等製成之 等之形式固定於 1輪緣5之區域中 幾何形狀僅在該 成情況下方可行 精密度實現此種 彈性帶，並因此 或等於到10Hz之 定或調整操作的 上述變化例之倂 f輪1或至少一個 性之習知構造之 明之彈性臂的製 輪緣，特別是彈 構可與此種帶或 瘡由LIGA程序獲 j於輪緣5之非常 -13- 201234147 精密幾何，從而防止任何可能產生振動並負面影響振盪器 適當運作之遊隙。 而且，矽的選擇容許蝕刻和裝飾施加入平衡輪中以及 實現表面結構。 根據本發明之新平衡輪之一體平衡輪之設計意指可省 略任何時針組裝。 根據本發明之一體平衡輪之設計容許整合於其中之彈 性平衡輪之振盪頻率的非常精密調整。平衡輪之設定和調 整非常精密，並使平衡輪可用在10Hz或更高之高頻率振盪 器中。 從而，完美地實現本發明打算實現之目的。 【圖式簡單說明】 第1圖示意且以垂直於平衡桿和平行於平衡平面之剖 面顯示根據本發明的第一平衡輪變化例； 第2圖示意且以垂直於平衡桿和平行於平衡平面之剖 面顯示根據本發明的第二平衡輪變化例； 第3圖示意且以垂.直於平衡桿和平行於平衡平面之剖 面顯示根據本發明的第三平衡輪變化例； 第4圖示意且以垂直於平衡桿和平行於平衡平面之剖 面顯示根據本發明的第四平衡輪變化例。 【主要元件符號說明】 1 :平衡輪

-14- 201234147 2 :轂 3 :平衡桿 4 :平衡平面 5 :輪緣 6 :連結表面 20 :臂 40 :第一彈性臂 40A :第一彈性臂 4 1 .親合機構 4 1 A :耦合機構 42 :互補耦合機構 42A :互補耦合機構 43 :第二彈性臂 44 :第一端 45 :第二端 46 :第一端 47 :第二端 48 :第三端 49 :第四端 5 0 :第五端 5 1 :第六端 52 :互補耦合機構 60 :長槽 60A :長槽 201234147 6 1 :第一突出部 61 A :第二突出部 62 :長槽 6 3 :懸浮塊

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Claims (1)

1. 201234147 七、申請專利範圍： 1. 一種時計平衡輪，具有用以調整其慣性及/或平衡 及/或振動頻率之慣性調整機構，其包含：轂，配置來與 繞垂直於平衡平面之平衡桿樞轉之心軸協作；以及連續或 不連續周邊輪緣，藉至少一連結表面連接至該轂，其中， 該平衡輪不具箝件，且該輪緣以可微加工之材料、或矽、 或石英 '或其混合物、或來自MEMS技術之合金、或藉由 “LIGA”方法獲得之合金，與該連結表面和該轂製成爲一體 ，且其中，該輪緣包含至少一第一彈性臂，其包含有耦合 機構，配置來於各個不同耦合位置.，直接與該輪緣所含互 補性耦合機構合作，以在該耦合位置，形成閉合迴路，其 相對於該平衡桿之慣性可因該耦合位置而異，且其中，該 平衡輪與該耦合機構和該互補性耦合機構成爲一體。 2 .如申請專利範圍第1項之時計平衡輪，其中，該第 一彈性臂包含於至少第一端對該輪緣之彈性連接，以及於 和I該第一端相對之第二端之該耦合機構。 3 .如申請專利範圍第1項之時計平衡輪，其中，該互 補性耦合機構配置於該輪緣中所含之第二彈性臂上。 4_如申請專利範圍第3項之時計平衡輪，其中，該第 =彈性臂包含於至少第一端對該輪緣之彈性連接，以及於 和該第一端相對之第二端之該互補性耦合機構。 5 .如申請專利範圍第4項之時計平衡輪，其中，該第 =彈性臂亦包含於遠離該第一端和該第二端之第三端，與 該輪緣間之至少一彈性連接。 -17- 201234147 6.如申請專利範圍第4項之時 二彈性臂亦包含於遠離該第一端和 該輪緣間之至少一彈性連接。 7 ·如申請專利範圍第4項之時 二彈性臂亦包含於遠離該第一端和 該輪緣間之至少一彈性連接。 8 ·如申請專利範圍第7項之時 二彈性臂亦於第六端包含另一互補 另一第一彈性臂所含之耦合機構合 該互補性耦合機構合作者。 9 ·如申請專利範圍第1項之時 合機構與該互補性耦合機構沿相對 相對互動。 10.如申請專利範圍第1項之時 合機構與該互補性耦合機構沿相對 此相對互動。 1 1.如申請專利範圍第1項之時 合機構與該互補性耦合機構圍封於 12.如申請專利範圍第1項之時 合機構與該互補性耦合機構由多數 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之I 等齒部各包含傾斜齒，以保转 unmeshing)動作中相互嚙合。 14.一種彈性平衡輪，係倂設功 計平衡輪，其中，該第 該第二端之第四端’與 計平衡輪，其中’該第 該第二端之第五端，與 計平衡輪，其中，該第 性耦合機構，配置來與 作，該耦合機構異於和 計平衡輪，其中，該耦 於該平衡桿之徑向彼此 計平衡輪，其中，該耦 於該輪緣之橫切方向彼 計平衡輪，其中，該耦 該輪緣中。 計平衡輪，其中，該耦 個拮抗齒部形成。 時計平衡輪，其中，該 幸在無任何去嚙合（ □申請專利範圍第1項之 -18- 201234147 至少一平衡輪。 1 5 . —種時計，係倂設如申請專利範圍第1項之至少一 平衡輪。 -19-