CN114355750A - 用于钟表的间歇显示机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于钟表(1000)的间歇显示机构(100)，该钟表包括运动的可动部件(1)，并包括用于向与光导(4)耦合的发光源(3)供能的能量供应装置(2)，以及发光控制装置(5)，该发光控制装置(5)包括柔性体(6)，该柔性体承载涂覆在电绝缘壳(8)内的柔性压电薄膜或涂层(7)并附接到固定结构(9)，并且包括相对于固定结构(9)悬伸的远侧区域(60)，该远侧区域布置成在可动部件的行进期间周期性地或随机地与可动部件(1)机械地干涉并因此在柔性体(6)和压电薄膜或涂层(7)开始振动之前离开其休止位置，该压电薄膜或涂层构成能量源(2)，以将可动部件(1)提供的机械能转换为提供给发光源(3)的电能。

Description

用于钟表的间歇显示机构
技术领域
本发明涉及用于钟表的间歇显示机构，该钟表包括至少一个在所述钟表运转期间运动的可动部件，所述间歇显示机构包括用于向所述间歇显示机构所包括的至少一个发光源供能的能量供应装置，该至少一个发光源与至少一个光导耦合，并且所述间歇显示机构还包括发光控制装置。
本发明还涉及钟表，特别是手表，该钟表包括至少一个在该钟表运转期间运动的可动部件，并且包括至少一个这样的间歇显示机构。
本发明涉及钟表显示机构领域。
背景技术
随着时间的推移，天文学激发了许多手表模型的灵感。例如，月相是机械表中非常流行的机构。其他模型参考了星座、行星、黄道十二宫等。因此，在制表业中，对天文学的参考被分类为多种形式，既是装饰性的，也是功能性的。
在手表中尚未设计出能显示诸如流星之类转瞬即逝的现象的装置。
发明内容
本发明旨在通过使用由手表机构驱动的独立装置在手表中产生特定的视觉效果，尤其是发光的流星或北极光的视觉效果，而不需要电池或类似物提供能量。使用压电装置有利地获得流星或北极光的这种视觉效果。
为此，本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于钟表的间歇显示机构。
本发明还涉及一种钟表，特别是手表，该钟表包括至少一个在该钟表运转期间运动的可动部件，并且包括至少一个这样的间歇显示机构。
附图说明
本发明的其他特征和优点将通过参考附图阅读以下详细描述而显现，其中：
-图1示意性地示出根据本发明的用于钟表的间歇显示机构，在本发明的特定且非限制性实施例中，该钟表具有可动部件，这里是凸轮，该可动部件使柔性体变形，该柔性体包括光导和柔性压电涂层；光纤在前面对准由LED形成的发光源，以实现光耦合，该LED与柔性压电薄膜电连接；该柔性体处于与凸轮端部接触的接触位置，刚好在其脱接之前；柔性体沿点划线所示的曲线方向延伸，并远离虚线所示的其直线空闲位置；
-图2示意性地示出了在左侧部分的机械振荡器元件(弹簧、惯性质量块和减震器)与在该图的右侧部分的电振荡器元件(电容器、线圈、电阻，如由柔性压电体形成)之间的众所周知的类比；
-图3是曲线图，示出了在由凸轮施加机械变形并释放后，在柔性体振荡期间，电压随时间变化的过程；
-图4与图1类似，示出刚好在凸轮释放柔性体之后的相同机构；LED是直接极化的并可以发光，光在光纤内部耦合，并从光纤的自由端出来，其中，快速振荡与同时的光发射和观察者的视觉暂留的结合使得可以产生流星的效果；
-图5部分地示出可选实施例，其中，柔性体在两端附接到结构，并且包括布置成与能量供应可动部件干涉的中间区域；
-图6部分地示出另一可选实施例，其中，用户具有控制装置来触发击打件的运动以击打柔性体，并产生类似的效果；
-图7示意性地示出钟表，特别是手表，该钟表包括机芯和用于例如在闹钟机构中或在整点变化时致动凸轮的击打机构，以击打柔性体，并产生类似的效果。
具体实施方式
流星现象是由在太空中循环的物质碎片被地球引力吸引而穿过大气层坠落产生的。由于非常高的速度以及与大气中分子的摩擦，物质在坠落时燃烧并分解，在天空中产生一道光迹。这些现象在行星周围不断发生，特别是在夜晚变得清晰可见。在一年中的某些时候，地球会穿过碎片浓度较高的太空区域，从而增加了这种现象的发生频率。
然而，流星的出现仍然是一个不可预测的、随机的和本身短暂的事件。因此，这种现象令人着迷，而且非常罕见，以至于每当我们碰巧看到一次流星时，根据流行的传统，我们都会许愿。这种观察流星的浪漫方面非常符合制表传统，这是在手表中产生这种效果的动力。
为此，本发明涉及一种能够周期性地或随机地产生瞬时且短暂的发光效果的装置。
本发明更具体地涉及一种便携式装置，其包括与光纤耦合的至少一个压电部件，在用户对按钮进行操作后，或在接收到例如电话等信号时，或在压电部件与该便携式装置的另一个可动部件之间的编程的或随机的冲击后，该至少一个压电部件触发诸如闪光的视觉效果。
更具体地，本发明因此涉及一种用于钟表1000的间歇显示机构100，该钟表1000包括在该钟表1000的运转期间运动的至少一个可动部件1。
该可动部件1可以是机芯的任何可动部件：指针、杠杆、陀飞轮框架、跳簧或其他部件，冲击可选地是周期性的或非周期性的。
该间歇显示机构100包括能量供应装置2，用于向该间歇显示机构100所包括的至少一个发光源3供能，该至少一个发光源3与至少一个光导4耦合，并且该间歇显示机构100包括发光控制装置5。
根据本发明，这些能量供应装置2包括以下部件或由以下部件组成：
-微型发电机，其由钟表的可动控制件或发条盒致动，并设置为通过脉冲或击打装置同时致动柔性体6的运动，
-或柔性压电薄膜或涂层7，其由柔性体6承载并被涂覆在电绝缘壳8内，并且布置成将由可动部件1提供的机械能转换成电能并将该电能提供给至少一个发光源3。
在附图所示的可选方案中，这些发光控制装置5包括至少一个这样的柔性体6，其承载涂覆在电绝缘壳8内的柔性压电薄膜或涂层7。
该柔性体6附接到间歇显示机构100所包括的固定结构9，并且包括至少一个相对于固定结构9悬伸的远侧区域60。
该远侧区域60布置成在至少一个上述可动部件1的行进期间与该可动部件1周期性地或随机地机械地干涉，并因此在使柔性体6和形成能量供应装置2的压电薄膜或涂层7开始振动之前离开其休止位置，以便将可动部件1提供的机械能转化为电能并将该电能提供给至少一个发光源3。
更具体地，柔性体6承载至少一个光导4或由至少一个光导4组成。甚至更具体地，至少一个光导4是光纤。甚至更具体地，光纤涂覆有柔性压电涂层7，该压电涂层涂覆在电绝缘壳8内。
在可选实施例中，光纤布置成在其远端传输点状光。因此可以获得光斑的效果，其快速运动类似于流星。
在可选实施例中，光纤布置成沿着其全部或部分长度漫射光。
在可选实施例中，光纤覆盖有荧光材料以发射不同颜色的光，并与至少一个紫外发光源3耦合。
更具体地，至少一个发光源3是LED。
因此，通过沿着光纤的整个长度提取光，可以通过结合运动和这种特殊的光漫射来获得北极光效果。
更具体地，间歇显示机构100包括半透明的(semi-transparent)或半透过的(translucent)屏，以对用户隐藏柔性体6，同时允许由发光源3发射并由至少一个光导4传输的光通过。
更具体地，间歇显示机构100包括控制装置11，该控制装置11是用户可接近的或由钟表1000控制，以使至少一个击打件12运动离开休止位置以击打至少一个柔性体6，并且间歇显示机构100包括弹性复位装置13，以控制击打件12从其击打位置返回至其休止位置。该击打件12特别是且非限制性地是一种专用件，旨在例如用于演示目的由使用者通过按钮或其他方式移动。
触发的冲击能够产生这样的压电效应，并且本发明适用于另外的可选实施例。
本发明还涉及一种钟表100，特别是手表，该钟表100包括至少一个在该钟表1000的运转期间运动的可动部件1，并包括至少一个这样的间歇显示机构100。
更具体地，该钟表1000包括可以运动离开休止位置以击打至少一个柔性体6的至少一个主击打件15，以及控制主击打件15从击打位置返回到其休止位置的主弹性复位装置16。
更具体地，钟表1000包括主控制装置14，该主控制装置14是用户可接近的或者由钟表1000控制，以使至少一个主击打件15运动。
更具体地，钟表1000包括钟表机芯500或包括报时或闹钟机构600，以控制至少一个主击打件15的运动。
图1示意性地说明了这种装置的主要元件。光纤4和柔性压电薄膜7组装在一起而形成柔性体6，该柔性体6是一体的柔性体。柔性体6连接到一端以形成悬伸杆。压电薄膜涂覆在电绝缘材料内。在其附接点的位置处，光纤4在发光源3、特别是LED的前面对齐，以便能够进行光耦合。该LED3与柔性压电薄膜7电连接。
在没有机械作用的情况下，柔性体6保持在其休止位置，如图1中的虚线所示。在可动部件1(这里是凸轮)由手表1000的机芯驱动而旋转时，可动部件1的端部逐渐使柔性体6变形。该变形通过压电效应在柔性压电薄膜7的表面上产生电荷累积。
变形一直持续，直到可动部件1(特别是凸轮)不再与柔性体6接触。柔性体6于是被释放并开始围绕其休止位置振荡。振荡次数和频率与所用材料的机械特性有关。可动部件1提供的机械能在柔性压电薄膜7中通过压电效应部分转化为电能。图2示出了机械振荡器元件(弹簧、惯性质量块和减震器)和电振荡器元件(电容器、线圈、电阻，如由该压电柔性体6形成)之间的众所周知的类比。机械变形在柔性压电薄膜7的表面上产生电位差dV，该电位差dV与施加在其上的变形成正比。当柔性体6从其休止位置的一侧运动到另一侧时，电位差dV改变符号。
机械变形后自由振荡的柔性体6的典型信号如图3所示，其取自文献“压电纳米发电机的测量技术(Measurement techniques for piezoelectric nanogenerators)，JoeBriscoe、Nimra Jalali、Peter Woolliams、Mark Stewart、Paul M.Weaver、Markys Cainb和Steve Dunn，DOI：10.1039/c3ee41889h”。观察到在几分之一秒内，柔性体6的两极处的电压改变符号数次。在根据本发明的装置中，柔性压电薄膜7直接连接到附图标记为3的LED的极脚，LED像二极管一样电连接。在振荡过程中，当LED 3直接被极化并且电压超过阈值(例如蓝色LED的阈值为2.8V)时，LED3可以发光。光在光纤4内部耦合，并在其自由端射出。光纤4的快速振荡与同时的光发射和观察者的视觉暂留的结合使得可以创造出流星的效果，如图4所示。
使用商用压电装置与商用蓝光LED芯片相结合，可以轻松实现这种效果。使用白光芯片可以获得相同的结果，因为它总体上与蓝光芯片具有相同的电特性。
韩国大学KAIST制作的视频中展示了压电薄膜变形的使用的另一个例子，其中压电纳米发电机用于点亮一排超过一百个蓝光LED，这可以在文章“塑料基板上的高效、柔性压电PZT薄膜纳米发电机(Highly-Efficient,Flexible Piezoelectric PZT Thin FilmNanogenerator on Plastic Substrates)”，先进材料，26,2514,2014)中读到，或可在线查看"http://www.you tube.com/watch？v＝G_Fny7Xb9ig"。
作为将压电薄膜与光纤组装在一起的替代方案，可以用压电材料的沉积覆盖光纤的表面。这有利于装置的组装，同时降低柔性元件的机械刚度，并且提高效率。
柔性体6可以放置在半透明表盘的后面，这样用户只能看到发光效果。
在图1和图4所示的非限制性可选实施例中，该系统通过构成可动部件1的凸轮的运动而接合。因此，可以考虑按需、周期性地或随机地产生流星效果。
在本发明的另一个可选方案中，柔性体7不必一定包括压电层，但是该柔性体7也可以如在第一个可选方案中一样包括压电层。并且，能量供应装置2包括微型发电机或由微型发电机组成，其由按钮、表冠、旋转表圈或特定发条盒或通过机械表的主发条盒致动，将电能提供给发光源3，特别是提供给至少一个LED，并同时通过例如机械击打件15或类似物致动柔性体6的运动。

Claims (13)

1.一种用于钟表(1000)的间歇显示机构(100)，所述钟表(1000)包括至少一个在所述钟表(1000)的运转期间运动的可动部件(1)，所述间歇显示机构(100)包括用于向所述间歇显示机构(100)所包括的至少一个发光源(3)供能的能量供应装置(2)，该至少一个发光源(3)与至少一个光导(4)耦合，所述间歇显示机构(100)还包括发光控制装置(5)，其特征在于，所述发光控制装置(5)包括至少一个柔性体(6)，所述柔性体(6)承载至少一个所述光导(4)或由至少一个所述光导(4)组成，并且附接到所述间歇显示机构(100)所包括的固定结构(9)并且包括至少一个相对于所述固定结构(9)悬伸的远侧区域(60)，该远侧区域(60)布置成在所述可动部件(1)的行进期间周期性地或随机地与至少一个所述可动部件(1)机械地干涉，并且在所述柔性体(6)开始振动之前离开其休止位置，所述能量供应装置(2)包括微型发电机或柔性压电薄膜或涂层(7)，或由微型发电机或柔性压电薄膜或涂层(7)组成，所述微型发电机由所述钟表的可动控制件或发条盒致动，并设置为通过所述可动部件(1)的脉冲或击打装置同时致动所述柔性体(6)的运动，所述柔性压电薄膜或涂层(7)由所述柔性体(6)承载并被涂覆在电绝缘壳(8)内，并且布置成将由所述可动部件(1)提供的机械能转化为电能并将该电能提供给至少一个所述发光源(3)。
2.根据权利要求1所述的间歇显示机构(100)，其特征在于，至少一个所述光导(4)是光纤。
3.根据权利要求2所述的间歇显示机构(100)，其特征在于，所述光纤涂覆有涂覆在电绝缘壳(8)内的所述柔性压电涂层(7)。
4.根据权利要求2或3所述的间歇显示机构(100)，其特征在于，所述光纤布置成在其远端传输点状光。
5.根据权利要求2或3所述的间歇显示机构(100)，其特征在于，所述光纤布置成沿着其全部或部分长度漫射光。
6.根据权利要求5所述的间歇显示机构(100)，其特征在于，所述光纤覆盖有荧光材料以发射不同颜色的光，并与至少一个紫外发光源(3)耦合。
7.根据权利要求1至6之一所述的间歇显示机构(100)，其特征在于，所述间歇显示机构(100)包括半透明的或半透过的屏，以对用户隐藏所述柔性体(6)，并且允许由所述发光源(3)发射并由至少一个所述光导(4)传输的光通过。
8.根据权利要求1至7之一所述的间歇显示机构(100)，其特征在于，至少一个所述发光源(3)是LED。
9.根据权利要求1至8之一所述的间歇显示机构(100)，其特征在于，所述间歇显示机构(100)包括用户可接近的或由所述钟表(1000)控制的控制装置(11)，以使至少一个击打件(12)运动离开休止位置以击打至少一个所述柔性体(6)，所述间歇显示机构(100)还包括弹性复位装置(13)，以控制所述击打件(12)从击打位置返回到所述休止位置。
10.一种钟表(1000)，该钟表(1000)包括至少一个在所述钟表(1000)的运转期间运动的可动部件(1)和至少一个根据权利要求1至9之一所述的间歇显示机构(100)。
11.根据权利要求10所述的钟表(1000)，其特征在于，所述钟表(1000)包括至少一个主击打件(15)，该至少一个主击打件(15)能运动离开休止位置以击打至少一个所述柔性体(6)，所述钟表(1000)还包括主弹性复位装置(16)，以控制所述主击打件(15)从击打位置返回到其所述休止位置。
12.根据权利要求11所述的钟表(1000)，其特征在于，所述钟表(1000)包括用户可接近的或由所述钟表(1000)控制的主控制装置(14)，以使至少一个主击打件(15)运动。
13.根据权利要求12所述的钟表(1000)，其特征在于，所述钟表(1000)包括钟表机芯(500)或包括报时或闹钟机构(600)，以控制至少一个主击打件(15)的运动。
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