CN105814495B - 用于表或音乐盒的打点机构 - Google Patents

Abstract

时计(500)、表(100)或音乐盒(200)包括带有振动板(1)的打点机构(50)，该振动板(1)具有优化的致动能量，包括多个悬臂簧片(2)，该簧片(2)每一个由满足不等式的杨氏模量E和密度ρ的材料制成，并且该簧片(2)每一个满足关系式： ${\mathrm{\δ}}_{f,b,20\mathrm{\μW}}\left(L\right)={\left(\frac{8U}{b}\right)}^{\frac{1}{2}}{\left(\frac{3.515}{4\mathrm{\πf}}\right)}^{\frac{3}{2}}{\left[\frac{E}{{\left(3\mathrm{\ρ}\right)}^3}\right]}^{\frac{1}{4}}{L}^{-\frac{3}{2}}$ 其中b是簧片(2)的宽度，L是簧片(2)的长度，δ是簧片(2)的行程，f是簧片(2)的频率，以及U是簧片(2)的致动动力，U大于或等于20微瓦，以及簧片(2)被设置成在800Hz与4000Hz之间振动。

Description

用于表或音乐盒的打点机构

技术领域

本发明涉及用于表或音乐盒的打点机构，该打点机构包括具有优化的致动能量的至少一个振动板，该至少一个振动板包括多个悬臂簧片(strip)。

本发明同样涉及由包括至少一个这种机构的表或音乐盒形成的时计。

本发明涉及包括打点机构的时计(特别是表和音乐盒)的领域。

背景技术

音乐表或音乐盒的打点机构通常由振动板和致动振动板的簧片的系统形成。致动系统可以是旋转圆筒或旋转盘，或诸如此类。

到现在为止，主要基于可制造性与耐磨损性和耐疲劳性来选择振动板的材料。这是因为振动板的簧片经受反复的弹性力，并且在簧片表面和致动销之间的摩擦可导致表面的磨损或捻缝(calking)。与此同时，到现在为止，打点的表或音乐盒的制造商已经一直试图尽可能多地增加簧片的致动动力，这要求非常高的弹性力，特别是对与最高音调的声音对应的最短的簧片。

以MONTRES BREGUET SA名义的EP专利申请N°2482275A1描述了用于以表的形式的音乐盒的振动板，该振动板由一组平行簧片对组成，在其一端处连接到跟部，每一对簧片对形成音叉，其中可通过音乐机芯的销将该簧片对中的一个簧片设定成在振动，并且振动经由纵波传播到该对的另一个簧片。在特定的变型中，振动板由贵金属、金或金属玻璃制成。

发明内容

本发明提出了用于打点机构的优化的振动板的引入，该振动板由具有特定弹性属性的材料制成，以特别确保通过外部零件的最优声音辐射，并且具有用于在最小整体尺寸中存储最大量的能量的特定几何形状。

用于打点机构的振动板的积极研究，承担克服优化辐射的这种问题，凸显了这样的事实，即致动动力必须超过略微取决于外部的表零件的限定阈值(大约20微瓦)，以允许有效辐射并获得在声级上的显著改善(在该阈值附近超过约10dB的改善)，但是进一步增加超出该阈值的致动动力则不存在显著优点。事实上，超过该阈值，该改善变为线性的，这意味着可用动力必须加倍以增加所产生的声级仅3dB。

同时，现今用于涂覆和硬化材料的技术可减少对时计部件的磨损和疲劳的风险，并且使得用于打点机构振动板功能的相对柔性材料的使用可行。

这意味着，可基于能量(全部簧片必须具有大于20微瓦的致动能量)和部件的整体尺寸的标准来选择振动板的材料。

因此，本发明通过限定具有比常规使用的钢振动板更低的弹性模量和更高的密度二者的优化的打点机构振动板，提出了与行业惯例相反的不寻常的解决方案：根据本发明的优化的振动板的这种系列的主要示例是由金或金合金制成的振动板。

由于使用该材料，或者满足相同物理条件的其它材料，可标准化所演奏音符的声级，同时保持在降低的整体尺寸内：为获得该最优系统，必须使用良好限定且适宜的几何形状，其在下面的描述中详细列明。

为此，根据权利要求1，本发明涉及用于表或音乐盒的打点机构，该打点机构包括具有优化的致动动力的至少一个振动板，该至少一个振动板包括多个悬臂簧片。

根据本发明的另一特定特征，所述簧片每一个以包含在70GPa与120GPa之间的杨氏模量的材料制成，或者所述簧片每一个具有包含在14与22之间的密度。

根据本发明的另一特定特征，所述簧片每一个以包含在70GPa与120GPa之间的杨氏模量的材料制成，并且所述簧片每一个具有包含在14与22之间的密度。

更具体地，所述振动板由包含在70GPa与120GPa之间的杨氏模量的材料制成，并且所述振动板具有包含在14与22之间的密度。

根据本发明的特定特征，所述簧片中的至少一个由包括金的合金制成。

本发明同样涉及由包括至少一个这种机构的表或音乐盒形成的时计。

附图说明

参考附图，本发明的其它特征和优点将在阅读下面的详细描述时显而易见，其中：

-图1示出对于根据本发明的750金振动板(E＝110GPa，ρ＝15100kg/m³)，具有在800Hz处的基本弯曲模式的簧片的致动动力(以微瓦为单位)分布的示意图，该分布作为对于0.4mm的簧片宽度，在x轴上的簧片长度和在y轴上的簧片升程(lift)的函数；

-图2示出对于现有技术的钢振动板的示意图，该钢振动板具有在x轴上的簧片长度，和在y轴上的簧片的总竖直尺寸，即其高度和双倍的其行程的总数，其被评估为获得20毫瓦的致动能量；并且该图示出在某些频率处的振动板的响应(对于在4000Hz处的簧片位于左侧上以及对于在800Hz处的簧片位于右侧上)，与具有总竖直尺寸的响应对应的每一条实线曲线，以及与单个行程对应的每一条虚线曲线，以及其中簧片的最大整体长度和总竖直尺寸、操作限制的特征由阴影区域表示；

-图3以与图2类似的方式示出与根据本发明的振动板对应的图，该振动板由具有110GPa的杨氏模量和15.1的密度的第一750金合金制成；

-图4以与图2类似的方式示出与根据本发明的振动板对应的图，该振动板由具有120GPa的杨氏模量和14.0的密度的第二金合金制成；

-图5是根据本发明的振动板的示意性透视图。

具体实施方式

本发明涉及包括打点机构的时计(特别是表和音乐盒)的领域。

更具体地，本发明涉及用于表或音乐盒的打点机构的振动板1，该振动板1具有优化的致动能量，包括多个悬臂簧片2。

将簧片2中的每一个簧片设定尺寸以在确定的频率处振动。将整个振动板1设计为确保生成用于在可听频率的特定范围中的辐射的振动。更具体地但非限制性地，该范围涉及从800Hz到4000Hz的频率；下面阐明的概念思想适用于该频率范围的全部其它限定值。

有利地，根据本发明，振动板1的每一个簧片2以其中的材料制成。

在本发明的变型中，这些簧片2每一个由包含在70GPa与120GPa之间的杨氏模量的材料M制成。

在另一个变型中，至少一个簧片2由铂或铂合金制成，并且然后具有大于120GPa的杨氏模量。

在本发明的变型中，这些簧片2每一个具有比14更高的密度，并且尤其被包含在14与22之间。

更具体地，这些簧片2每一个由包含在70GPa与120GPa之间的杨氏模量的材料制成，或者簧片2每一个具有包含在14与22之间的密度。

更具体地，这些簧片2每一个由包含在70GPa与120GPa之间的杨氏模量的材料制成，并且簧片2每一个具有包含在14与22之间的密度。

更具体地，振动板由包含在70GPa与120GPa之间的杨氏模量的材料制成，或者振动板具有包含在14与22之间的密度。

更具体地，振动板由包含在70GPa与120GPa之间的杨氏模量的材料制成，并且振动板具有包含在14与22之间的密度。

但应注意的是，“密度”在这里是指关于水的相对密度；因此，值为“λ”的密度与λ.10³kg/m³的质量密度对应。正常的金和金合金不同的细微差别(shade)，特别是18克拉“750”金满足该标准。

在本发明的变型中，至少一个簧片2由包括金的合金制成。

在本发明的变型中，至少一个簧片2是由包括至少75％的金的“750”金制成。

其它材料满足所要求的条件，并且可为制造根据本发明的振动板而设，所述其它材料单独地，或与金结合，或至少与金结合，或彼此结合，或与这种材料中的至少两个结合来使用。

因此，在变型中，振动板1包括来自由以下元素形成的组中的至少一种元素：

·钨

·铱

·铂

·钯

·银

·铜

·青铜

·某些铸铁

·玻璃

·水晶

·铍

·铬

·锰

·钼

·和类似元素

·各种碳化物

·氧化锆

·蓝宝石，

该至少一种元素单独地，或与金结合，或至少与金结合，或与该组的另一种元素结合，或在该组的至少两种元素之间结合来使用。

更具体地，钨、铱、铂、钯和银可单独使用。

每次应该检查E和ρ的值遵守为本发明定义的各种标准。

在特定的实施例中，如在图5中可见，形成振动板1的全部簧片2与台板(tabel)3形成单件式组件，经由该台板3缚住振动板1。该台板3形成每一个簧片2的锚跟(anchorheel)，类似于在一端处锚定并且在悬臂布置中安装的振动梁。在未示出的其它变型中，振动板1可与簧片2一起形成，该簧片2全部符合根据本发明的杨氏模量和密度值范围，并且每一个在同样优选符合相同的值范围的台板3中被锚定。

在本描述中，为了简化起见，每一个簧片2为实心平行六面体棱柱。在实践中，同样的推理适用于不同形状和截面的实心的或空心的簧片2。

在该特定的示例中，对于具有杨氏模量E和密度ρ的每一个特定材料M，使用相应限定振动板簧片(建模为在一端处被锚定的薄梁)的频率和弯曲能量的两个等式，在数学上获得簧片2的适当几何形状(由簧片的最小长度、最大长度、高度h和宽度b限定)：

对于给定的材料和频率，簧片2的高度h由其长度L确定：

通过将关系式(3)代入(2)中，可获得作为其长度L和其行程δ的函数(对于固定的宽度b)的每一个簧片2的致动能量(具有基本弯曲模式S)：

图1示出对于750金振动板(E＝110GPa，ρ＝15100kg/m³)具有在800Hz处的基本弯曲模式的簧片的致动动力(以微瓦为单位)，该致动动力作为对于b＝0.4mm的簧片宽度，簧片的长度L和行程δ的函数。

对于给定的材料、频率、簧片宽度和致动能量，由簧片长度L确定获得致动动力U＝20微瓦所需的扫程(sweep)(以KO为单位)：

如果在z处的最大尺寸由2δ+h＜H_max确定，并且在由其主轴线限定的方向中的簧片的最大尺寸由L＜L_max确定，则等式(4)可明确地确定最优配置。

对于数字实施方式，使用簧片宽度b＝0.4mm，并且打点机构振动板的典型限制频率考虑为：f_min＝800Hz且f_max＝4000Hz。

对于由E＝185GPa和密度8000kg/m³的钢制成的振动板，等式(4)产生在图2中示出的曲线，该曲线示出获得致动能量U＝20微瓦所需的行程δ，以及作为簧片长度的函数的用于在800Hz处的簧片和在4000Hz处的簧片的总竖直尺寸(由簧片高度加上两倍行程的总和h+2δ所限定)。在簧片长度中的最大尺寸和总竖直尺寸由阴影区域表示。图形C1和C2表示分别采用总竖直尺寸h+2δ或仅仅采用行程δ的4000Hz的频率。图形C3和C4是在800Hz的频率处的相对应的图形。

图2是具有获得20微瓦的致动能量所计算的行程的图，并且示出在某些频率处的振动板的响应(对于在4000Hz处的簧片位于左侧上和对于在800Hz处的簧片位于右侧上)，与具有总竖直尺寸的响应对应的每一条实线曲线，以及仅仅与行程对应的每一条虚线曲线。簧片的长度的最大尺寸和总竖直尺寸、操作限制的特征由阴影区域表示。在该区域外侧，不能将振动板并入到常规的手表中。

因此图2示出，在最大容许整体尺寸(在此L小于或等于12mm，并且总的最大整体尺寸小于或等于1.5mm)内，可采用所需(或更大)的动力在4000Hz处致动簧片：几个几何形状允许该结果，例如长度L＝7.5mm和采用行程δ＝0.2mm致动的高度h＝0.25mm的簧片，对应于在频率4000Hz的实线图形C2上的点A。然而，对于该振动板的材料不可在容许的总尺寸内采用所需的最小动力来致动在800Hz处的簧片，因为具有最大整体尺寸的与800Hz的频率对应的曲线C3(连续的曲线)不穿过特定于振动板的最大整体尺寸的区域。可看出，在800Hz处振动并且具有相同的总竖直尺寸(即在图形C3上的点B处)的簧片将需要17.4mm的长度L。

总之，在表的常规整体尺寸内，钢振动板不能因此在全部频率处采用足够的能量来致动簧片以获得最优声辐射。

对于根据本发明的振动板，并且特别是由750金制成的振动板(采用E＝110GPa，并且ρ＝15100kg/m³)，等式(4)生成在图3中所示的曲线，其涉及根据本发明的由具有与图2的那些图形类似的图形的750金制成的振动板1。可看出，在这种情况下，同样可采用足够的动力致动在800Hz处的簧片，同时保持处于所需的整体尺寸界限内。因此，可采用相同的能量致动全部的簧片：在与图形C3上的点C对应的可能配置的一个配置中，在800Hz处的簧片具有长度L＝12mm以及采用行程δ＝0.5mm致动的高度h＝0.3mm，即1.3mm的最大总的整体尺寸，而在与4000Hz的频率对应的图形C1的点D处，对应的簧片2具有长度L＝6mm和采用行程δ＝0.15mm致动的高度h＝0.35mm，即0.65mm的最大总的整体尺寸。

具有由本发明限定的物理特性，采用以约0.07mm的间隙成对分开的15个簧片2的振动板1(E包含在70GPa与120GPa之间，并且密度包含在14000kg/m³与20000kg/m³之间)仍然可在被限制为(12mm×7mm×1.5mm)的整体尺寸(振动板的活动长度×振动板的宽度×竖直高度)内采用大于20微瓦的能量来致动全部的簧片2。

图4示出对于机械参数(E＝120GPa，ρ＝14000kg/m³)的界限值(并且因此是最关键的值)限定行程和竖直整体尺寸的曲线。即使在这种情况下，振动板的最优尺寸是可能的：图形C3穿过阴影区域，并且在图形C3上的点E处，长度L＝11.5mm并且具有1.45mm的最大整体高度尺寸的簧片适于800Hz的频率，同时不难确保在4000Hz的频率处的声音辐射。

简而言之，相比于钢振动板的改进可通过以下事实变为可能，即根据本发明的簧片2的频率和致动动力具有取决于参数的不同函数相关性；并且特别是由具有相同致动能量的以下事实变为可能：

其中，c＝c(b,f)是仅取决于簧片的宽度和频率的函数，并且不取决于簧片2的长度或行程。

更具体地，δ²L³与(E/ρ³)^1/2成正比。

对于比钢的密度更高的密度和/或比钢的弹性模量更低的弹性模量，因此可减少所需的行程，或簧片2的长度L，或同步减少两种尺寸。

在本发明的变型中，至少一个簧片2包括表面涂层。

在本发明的变型中，至少一个簧片2包括相对于其机芯的硬化的表面。

通过实施本发明所提供的优点是显著的：

-在1kHz与4kHz之间的频带中由表或音乐盒辐射的声音的声级上的增加；

-在旋律期间感受到的声级的增加的均匀性；

-在声音产生部件(振动板和盘)的整体尺寸上的减小。

本发明同样涉及用于包括至少一个这种振动板1的表或音乐盒的打点机构。

本发明同样涉及时计500，其由包括至少一个这种机构和/或至少一个这种振动板1的表或音乐盒形成。

Claims (19)

1.一种打点机构，用于包括具有优化的致动动力的至少一个振动板(1)的表或音乐盒，所述至少一个振动板(1)包括多个悬臂簧片(2)，其特征在于所述悬臂簧片(2)每一个以满足不等式的杨氏模量E和密度ρ的材料制成，以及其特征在于全部的所述悬臂簧片(2)每一个满足关系式，

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其中b是所述悬臂簧片(2)的宽度，L是所述悬臂簧片(2)的长度，其中δ是所述悬臂簧片的行程，以及f是所述悬臂簧片(2)的频率，以及其中U是大于或等于20微瓦的所述悬臂簧片(2)的致动动力，以及其特征在于所述悬臂簧片(2)被设置成在800Hz与4000Hz之间振动，以及其进一步的特征在于所述振动板(1)的整体尺寸被限制为12mm的所述振动板(1)的活动长度，7mm的所述振动板(1)的宽度，以及1.5mm的所述振动板(1)的竖直高度。

2.根据权利要求1所述的打点机构，其特征在于所述悬臂簧片(2)每一个以包含在70GPa与120GPa之间的杨氏模量的材料制成，或者其特征在于所述悬臂簧片(2)每一个具有包含在14与22之间的密度。

3.根据权利要求1所述的打点机构，其特征在于所述悬臂簧片(2)每一个以包含在70GPa与120GPa之间的杨氏模量的材料制成，并且其特征在于所述悬臂簧片(2)每一个具有包含在14与22之间的密度。

4.根据权利要求2所述的打点机构，其特征在于所述振动板(1)以包含在70GPa与120GPa之间的杨氏模量的材料制成，并且其特征在于所述振动板(1)具有包含在14与22之间的密度。

5.根据权利要求3所述的打点机构，其特征在于所述振动板(1)以包含在70GPa与120GPa之间的杨氏模量的材料制成，或其特征在于所述振动板(1)具有包含在14与22之间的密度。

6.根据权利要求1所述的打点机构，其特征在于所述悬臂簧片(2)中的至少一个由包括金的合金制成。

7.根据权利要求6所述的打点机构，其特征在于所述振动板(1)的每一个所述悬臂簧片(2)由包括金的合金制成。

8.根据权利要求1所述的打点机构，其特征在于所述振动板(1)由单独包括铂或包括至少与金结合的铂的材料制成。

9.根据权利要求1所述的打点机构，其特征在于所述振动板(1)由单独包括钯或包括至少与金结合的钯的材料制成。

10.根据权利要求1所述的打点机构，其特征在于所述悬臂簧片(2)具有采用0.2mm的行程致动的0.25mm的高度。

11.根据权利要求1所述的打点机构，其特征在于所述悬臂簧片(2)具有采用0.15mm的行程致动的0.35mm的高度。

12.根据权利要求1所述的打点机构，其特征在于所述悬臂簧片(2)以0.07mm的间隙成对分开。

13.根据权利要求1所述的打点机构，其特征在于所述悬臂簧片(2)具有0.4mm的宽度。

14.根据权利要求1所述的打点机构，其特征在于至少一个所述悬臂簧片(2)包括表面涂层。

15.根据权利要求1所述的打点机构，其特征在于至少一个所述悬臂簧片(2)包括相对于其机芯的硬化的表面。

16.根据权利要求1所述的打点机构，其特征在于至少一个所述悬臂簧片(2)是空心的。

17.根据权利要求1所述的打点机构，其特征在于形成所述振动板(1)的全部的所述悬臂簧片(2)与所述振动板(1)的台板(3)形成单件式组件。

18.一种表，包括根据权利要求1所述的至少一个打点机构。

19.一种音乐盒，包括根据权利要求1所述的至少一个打点机构。