JP6763991B2

JP6763991B2 - 可撓性回転ベアリングを用いた振動子機構のための耐衝撃保護

Info

Publication number: JP6763991B2
Application number: JP2019056018A
Authority: JP
Inventors: パスカル・ウィンクレ; ジャン−リュック・エルフェ
Original assignee: ウーテーアー・エス・アー・マニファクチュール・オロロジェール・スイス
Priority date: 2018-04-23
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2020-09-30
Anticipated expiration: 2039-03-25
Also published as: CN110389519A; US20190324401A1; JP2020076770A; CH714922A2; EP3561609B1; JP6828117B2; CN110389519B; US11175630B2; EP3561609A1; JP2019191159A

Description

本発明は、計時器用振動子機構に関するものであり、この振動子機構は、構造体とアンカユニットとを有し、アンカユニットには、第１の方向Ｚに延びるピボット軸の周りに第１の回転自由度ＲＺで揺動するように構成された少なくとも１つの慣性要素が吊持されており、この慣性要素は、複数の第１の弾性ストリップを含むフレキシブルピボットが付与する復帰力を受け、それらの第１の弾性ストリップの各々は、第１端においてアンカユニットに、第２端において慣性要素に固定されており、それらの弾性ストリップの各々は、概ね、第１の方向Ｚに対して垂直な平面ＸＹ内で変形可能であり、この振動子機構は、少なくとも第１の方向Ｚへの慣性要素の並進移動を制限するための、少なくとも第１の軸方向ストッパおよび／または第２の軸方向ストッパを含む軸方向ストッパ手段を有し、軸方向ストッパ手段は、少なくとも第１の方向Ｚの軸方向衝撃から第１のストリップを保護するために、慣性要素に当接係合するように構成されている。

本発明は、さらに、かかる振動子機構を少なくとも１つ含む計時器用発振器に関する。

本発明は、さらに、かかる発振器を少なくとも１つ有する、さらに／または、かかる振動子機構を少なくとも１つ有する、計時器ムーブメントに関する。

本発明は、さらに、かかる計時器ムーブメントを備える、さらに／または、かかる発振器を備える、さらに／または、かかる振動子機構を備える、時計に関する。

本発明は、計時器用振動子の分野に関し、より具体的には、発振器の動作のための復帰手段として作用する弾性ストリップを含む計時器用振動子に関する。

耐衝撃性は、ほとんどの計時器用発振器にとって、特に交差したストリップ振動子の場合に、難しい問題である。実際に、面外方向の衝撃が生じると、ストリップが受ける応力は急速に非常に高い値に達し、これにより、この部品が壊れることなく可能な移動量は低減する。

計時器用の耐振装置は、多様な形態のものが利用できる。ところが、それらの機能は、基本的に、脆弱な真軸を保護するためのものであって、従来はテンプバネであるような弾性要素を保護するためのものではない。

ＥＴＡＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅＨｏｒｌｏｇｅｒｅＳｕｉｓｓｅ名義の特許文献１は、構造体と独特な１次振動子とを有する計時器用発振器について開示しており、それらの１次振動子は、時間的かつ幾何学的にオフセットされており、それぞれは、弾性復帰手段によって構造体に向けて戻される錘を含む。この発振器は、それらの１次振動子の間の相互作用のための連結手段を有し、この連結手段は、制御手段を駆動および案内するように構成された駆動・案内手段を含む歯車セットの動作を駆動するための駆動手段を含み、その制御手段は、伝達手段に関節連結されており、伝達手段の各々は、制御手段から離間した位置で１次振動子の錘に関節連結されている。これらの１次振動子および歯車セットは、いずれか２つの１次振動子の関節連結軸および制御手段の関節連結軸が決してコプレーナにならないように構成されている。

ＳｗａｔｃｈＧｒｏｕｐＲｅｓｅａｒｃｈ＆ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＬｔｄ名義の特許文献２は、音叉によって形成された振動子を有する計時器用発振器について開示しており、その音叉は、可撓性要素によって連結要素に固定された少なくとも２つの揺動する可動部品を含み、それらの可撓性要素の幾何学的形状によって連結板に対して所定位置の仮想ピボット軸を規定しており、その仮想ピボット軸に関して個々の可動部品は揺動し、可動部品の質量中心は、レスト位置では、対応する仮想ピボット軸上にある。

少なくとも１つの可動部品については、それらの可撓性要素は、平行な２つの平面において互いに離間して交差する弾性ストリップで形成されており、それらの弾性ストリップの向きは、それらの平行平面の１つに投影したときに、その可動部品の仮想ピボット軸上で交差する。

ＥＴＡＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅＨｏｒｌｏｇｅｒｅＳｕｉｓｓｅ名義の特許文献３および派生特許によれば、新規の機構構造により、非常に小さいリフト角を有するレバー脱進機を用いるとともに、可撓性ベアリングを用いることによって、振動子のＱ値を最大限にすることが可能となり、この文献の教示を、本発明において直接用いることができ、その振動子は、いくつかの特定の方向における、その衝撃感度に関して、さらなる改良が可能である。従って、それは、衝撃の発生時にストリップを破損から保護するという問題である。可撓性ベアリングを用いた振動子について、これまでに提案された耐衝撃システムは、全方向の衝撃からではなく、いくつかの方向の衝撃からストリップを保護するにすぎないこと、または、それらは、その揺動回転中にフレキシブルピボットの取付点をわずかに移動させるという、可能な限り回避されなければならない欠点があることは、明らかである。

欧州特許出願公開第３０５４３５７号明細書欧州特許出願公開第３０３５１２７号明細書スイス国特許出願公開第７１３１５０号明細書

従って、それは、衝撃の発生時にストリップを破損から保護するという問題である。すなわち、可撓性ベアリングを用いた振動子を良好に回転させるためには、フレキシブルピボットを形成するとともに仮想ピボット軸を規定する可撓性ベアリングは、第１の回転自由度ＲＺでは、揺動回転のために極めて高可撓性でなければならず、かつ、その他の自由度（Ｘ，Ｙ，Ｚ，ＲＸ，ＲＹ）では、振動子の質量中心の望ましくない移動を回避するために極めて高剛性でなければならない。実際に、このような望ましくない移動によって、（「位置の誤差」と呼ばれる）重力場における振動子の向きの変化が生じた場合には、進み誤差が生じる可能性がある。振動子の等時性を阻害しないため、および、反力による移動でエネルギーが消失することを避けるために、揺動の自由度に応じて、ピボットの取付点の極めて高剛性のサスペンションが必要である。

本発明は、ストリップ振動子のストリップの面外方向の変位を制限すること、および、これによりシステムの向上した耐性を確保すること、を提案する。

この目的のため、本発明は、請求項１に記載のストリップ振動子機構に関するものである。

本発明は、さらに、かかる振動子機構を少なくとも１つ有する、計時器ムーブメントに関する。

本発明は、さらに、かかる計時器ムーブメントを備える、さらに／または、かかる振動子機構を備える、時計に関する。

本発明のその他の特徴および効果は、添付の図面を参照して、以下の詳細な説明を読解することで、明らかになるであろう。

図１は、弾性ストリップを用いた振動子機構の概略平面図を示しており、この振動子機構は、その教示を本発明に用いることができるＥＴＡＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅＨｏｒｌｏｇｅｒｅＳｕｉｓｓｅ名義の特許文献３に従って、平行な２つのレベルの弾性ストリップを含むフレキシブルピボットによってアンカユニットに吊持された慣性錘を有し、それらのストリップが延在する方向は、投影において、その慣性要素の仮想ピボット軸上で交差する。図２は、図１の振動子機構に含まれる慣性錘の様々な自由度の概略斜視図を示している。図３は、慣性錘の各側で固定構造に支持された本発明の耐振ストッパのシステムの、慣性錘のピボット軸に沿った概略断面図を示している。図４は、本発明による振動子機構の概略斜視図を示しており、この振動子機構は、５つの自由度において可撓性である一方でピボットが機能する自由度においてのみ剛性であるサスペンションシステムを有し、そのＸおよびＹの可撓連結は、平行な２つの可撓性ストリップによってそれぞれ提供される。図３のストッパシステムは示していない。図５は、発振器を有するムーブメントを備えた時計を示すブロック図であり、その発振器は、本発明による振動子機構を含む。図６は、ストッパ間の慣性錘、ならびに回転自由度ＲＸおよびＲＹにおける極限角度位置のバンキングの例の概略斜視図を示している。図７は、特に一体型の、フレキシブルピボットおよびフレキシブルサスペンションシステムのみを含む、図４の詳細図である。図８は、図４の振動子の部分上面図である。図９は、３つ以上の平行な可撓性ストリップによってＸおよびＹの可撓連結が提供される場合の、図７の変形例を示している。

本発明の概念は、５つの自由度において可撓性である一方でピボットが機能する自由度であって振動子１００に含まれる少なくとも１つの慣性要素２が揺動する自由度においてのみ剛性であるサスペンションシステムに、その計時器用振動子１００のフレキシブルピボット２００を吊持することである。可撓性である５つの自由度は、衝撃によってピボットストリップが損傷する可能性がある方向に対応しており、衝撃の発生時に振動子の慣性要素が当接するストッパによって、移動が制限されている。

本明細書では、第１の方向Ｚの仮想ピボット軸Ｄを規定するフレキシブルピボット２００を形成する可撓性回転ベアリングを用いた振動子１００を備えた機械式時計ムーブメントの場合について、より具体的に説明する。そのフレキシブルピボット２００は、この特定の場合では可撓性ストリップ３で構成されており、本発明により、フレキシブルピボット２００の定着点を特にムーブメントの地板である構造体１に接続するフレキシブルサスペンションシステムを含む耐衝撃システムと、座面を介して振動子の慣性要素の移動を制限するように構成された一式のストッパとの併用によって、それらの可撓性ストリップ３を衝撃の発生時の破損から保護する。

本発明によれば、この耐衝撃システムは、５つの自由度において可撓性であり、この場合は第１の方向Ｚである振動子の揺動に対応した自由度において剛性である。それらのストッパは、慣性要素２が振動子の揺動自由度において自由に動くことを許す一方で、その他の５つの自由度においては、その移動を制限する。

よって、本発明は、計時器用振動子機構１００に関するものであり、この振動子機構は、構造体１と、少なくとも１つの慣性要素２が吊持されているアンカユニット３０と、を有する。各々の慣性要素２は、第１の方向Ｚに延びるピボット軸Ｄの周りに第１の回転自由度ＲＺで揺動するように構成されている。すべての慣性要素２によって得られる慣性中心はピボット軸Ｄ上にある。

本発明について、非限定的に、単一の慣性要素２を用いて図面に例示しているが、当業者であれば、特に重ね合わせた要素である複数の慣性要素の場合に、本出願の教示をいかに適用すべきか分かるであろう。

慣性要素２は、複数の第１の弾性ストリップ３を含むフレキシブルピボット２００が付与する復帰力を受け、それらの第１の弾性ストリップの各々は、第１端においてアンカユニット３０に、第２端において慣性要素２に固定されている。弾性ストリップ３の各々は、概ね、第１の方向Ｚに対して垂直な平面ＸＹ内で変形可能である。

振動子機構１００は、少なくとも第１の方向Ｚへの慣性要素２の並進移動を制限するための、少なくとも第１の軸方向ストッパ７および／または第２の軸方向ストッパ８を含む軸方向ストッパ手段を有する。これらの軸方向ストッパ手段は、少なくとも第１の方向Ｚの軸方向衝撃から第１のストリップ３を保護するために、慣性要素２に当接係合するように構成されている。

本発明によれば、アンカユニット３０は、フレキシブルサスペンションシステム３００によって構造体１に吊持されており、そのサスペンションシステムは、サスペンションシステムの可撓性である５つの自由度におけるアンカユニット３０の可動性を確保するように構成されている。

サスペンションシステムの、可撓性であるそれらの５つの自由度は、
− 第１の方向Ｚの第１の並進自由度、
− 第１の方向Ｚに直交する第２の方向Ｘの第２の並進自由度、
− 第２の方向Ｘおよび第１の方向Ｚに直交する第３の方向Ｙの第３の並進自由度、
− 第２の方向Ｘに延びる軸に関する第２の回転自由度ＲＸ、
− 第３の方向Ｙに延びる軸に関する第３の回転自由度ＲＹ、である。

つまり、アンカユニット３０は、その揺動を阻害しないために慣性要素２のみが可動でなければならない第１の回転自由度ＲＺ以外のすべての自由度において、そのいくらかの可動性が確保されるようにして、フレキシブルサスペンションシステム３００によって構造体１に吊持されており、このことは、本発明にとって不可欠である。アンカユニット３０は、慣性要素２が吊持されているフレキシブルピボット２００を支持しており、第１の回転自由度ＲＺにおけるサスペンションシステム３００の剛性は、この同じ回転自由度ＲＺにおけるフレキシブルピボット２００の剛性と比較して、極めて顕著に高くなければならない。

上記で列挙した、サスペンションシステムの可撓性である他の５つの自由度のそれぞれにおいては、条件は逆になる。サスペンションシステムのこれらの可撓性である５つの自由度のそれぞれにおけるサスペンションシステムの剛性は、当該の同じ自由度におけるフレキシブルピボット２００の剛性と比較して、はるかに低くなければならない。

この場合の剛性は、自由度「ｉ」に対して、次のように定義される。
− 回転では、Ｃ_i＝ｄモーメント／ｄ角度；
− 並進では、Ｋ_i＝ｄ力／ｄ変位。

以下の行列は、それぞれの自由度について、サスペンションシステムの剛性とピボットの剛性との間の相対条件を提示している。
自由度ｉサスペンション条件ピボット
ピボットの基本自由度：
ＲＺＣ_RZ ^susp ＞Ｎ・Ｃ_RZ ^pivot
サスペンションシステムの可撓性である５つの自由度：
ＸＫ_x ^susp ＜（１／Ｍ）・Ｋ_x ^pivot
ＹＫ_Y ^susp ＜（１／Ｍ）・Ｋ_Y ^pivot
ＺＫ_Z ^susp ＜（１／Ｍ）・Ｋ_Z ^pivot
ＲＸＣ_RX ^susp ＜（１／Ｍ）・Ｃ_RX ^pivot
ＲＹＣ_RY ^susp ＜（１／Ｍ）・Ｃ_RY ^pivot

値Ｎは、好ましくは、１０以上であるように、特に１００以上または１０００以上であるように選択される。

値Ｍは、好ましくは、１０以上であるように、特に５０以上であるように選択される。

従って、第１の回転自由度ＲＺにおいて、フレキシブルサスペンションシステム３００は、第１の回転自由度ＲＺにおけるフレキシブルピボット２００の剛性と比較して、少なくともＮ倍の、特に少なくとも１０倍の、高剛性である。

さらに、第１の並進自由度、第２の並進自由度、第３の並進自由度、第２の回転自由度ＲＸ、および第３の回転自由度ＲＹにおいて、フレキシブルサスペンションシステム３００は、第１の並進自由度、第２の並進自由度、第３の並進自由度、第２の回転自由度ＲＸ、および第３の回転自由度ＲＹにおけるフレキシブルピボット２００の剛性と比較して、少なくともＭ倍の、特に少なくとも１０倍の、低剛性である。

その結果、第１の並進自由度、第２の並進自由度、第３の並進自由度、第２の回転自由度ＲＸ、および第３の回転自由度ＲＹにおいて、フレキシブルサスペンションシステム３００は、これの第１の回転自由度ＲＺにおける剛性と比較して、少なくともＮ・Ｍ倍の、特に少なくとも１００倍の、低剛性である。

より具体的には、第１の回転自由度ＲＺにおいて、フレキシブルサスペンションシステム３００は、第１の回転自由度ＲＺにおけるフレキシブルピボット２００の剛性と比較して、少なくとも１００倍の高剛性である。すなわち、サスペンションシステムの最も高剛性である自由度における剛性は、振動子のフレキシブルピボットの剛性と比較して、少なくとも１００倍高い。

さらに具体的には、第１の回転自由度ＲＺにおいて、フレキシブルサスペンションシステム３００は、第１の回転自由度ＲＺにおけるフレキシブルピボット２００の剛性と比較して、少なくとも１０００倍の高剛性である。

より具体的には、第１の並進自由度、第２の並進自由度、第３の並進自由度、第２の回転自由度ＲＸ、および第３の回転自由度ＲＹにおいて、フレキシブルサスペンションシステム３００は、第１の並進自由度、第２の並進自由度、第３の並進自由度、第２の回転自由度ＲＸ、および第３の回転自由度ＲＹにおけるフレキシブルピボット２００の剛性と比較して、少なくとも５０倍の低剛性である。

可撓性である５つの自由度のそれぞれの剛度は、次の関係式を用いて計算することができる。
Ｋｉ＝ｆｓ＊ｍｉ＊ａｒｉ／ｘｉ
ただし、
− ｆｓは、１未満の安全係数である；
− ｍｉは、自由度ｉの質量または慣性である；
− ａｒｉは、「方向」ｉにおいてフレキシブルピボットの破損を引き起こすであろう、自由度ｉにおける加速度である；
− ｘｉは、ストッパと振動子の座面との間の距離、すなわち自由度ｉにおけるストッパまでの振動子の移動量である。

一実施例では、フレキシブルサスペンションシステム３００は、第１の方向Ｚの第１の並進自由度におけるサスペンションシステムの可動性を確保するように構成された第１の弾性連結、および／または第２の方向Ｘの第２の並進自由度におけるサスペンションシステムの可動性を確保するように構成された第２の弾性連結、および／または第３の方向Ｙの第３の並進自由度におけるサスペンションシステムの可動性を確保するための第３の弾性連結、および／または第２の回転自由度ＲＸにおけるサスペンションシステムの回転可動性を確保するための第４の弾性連結、および／または第３の回転自由度ＲＹにおけるサスペンションシステムの回転可動性を確保するように構成された第５の弾性連結を含む。

効果的には、第２の方向Ｘ、第３の方向Ｙ、第２の回転自由度ＲＸ、および第３の回転自由度ＲＹにおいて第１のストリップ３を保護するために、軸方向ストッパ手段は、さらに、慣性要素２に当接係合するように構成される。これらの軸方向ストッパ手段は、慣性要素２に含まれる相補的な第１の座面２７９、２８９と協働するように構成された第１の径方向座面７９、８９と、慣性要素２に含まれる相補的な第２の座面２７８、２８８と協働するように構成された第２の座面７８、８８とを含む。より具体的には、これらのストッパ手段は、構造体１によって支持される。ＳｗａｔｃｈＧｒｏｕｐＲｅｓｅａｒｃｈ＆ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＬｔｄ名義のスイス国特許出願公開第７１３１３７号の教示を、本発明に用いることができる。

図３および６に示すように、一実施例では、ストッパ手段は、第１の方向Ｚに平行な振動子の揺動軸に沿って慣性要素２の各側に配置された段付きシリンダである第１の軸方向ストッパ７および第２の軸方向ストッパ８を含む。相補的な第１の座面２７９、２８９は、慣性要素２の両側で第１の方向Ｚに延びる、この場合は慣性要素２のボアである。第２の座面７８、８８は、略平坦であり、自由度ＲＸまたはＲＹにおける移動時に段付きシリンダの１つのエッジと協働するように構成されている。図６は、一点鎖線で、第１のストッパ７と慣性要素２との間の点７ＲＸおよび７ＲＹにおける接触による、それぞれＲＸおよびＲＹにおける２つの角度ストッパ構成を示している。

効果的には、サスペンションシステムの可撓性である５つの自由度におけるフレキシブルサスペンションシステムの弾性手段の可撓性は、これらの５つの自由度におけるフレキシブルサスペンションシステムの固有振動モードの周波数が、慣性錘２の揺動時の振動子の主発振周波数と比較して少なくとも１０倍高いような、可撓性である。より具体的には、それらは、慣性錘２の揺動時の振動子の主発振周波数と比較して少なくとも５０倍高い。効果的には、この振動子の主発振周波数は高く、１０Ｈｚよりも高く、特に２０Ｈｚに近い。

５つの異なる弾性連結、および構造体１とアンカユニット３０との間の４つの中間錘を結果的に得ることができる、特に、自由度の分離または結合による、これらの弾性連結のいくつかの曲げおよび／またはねじれのための多くの代替構成が可能であるものと理解される。しかしながら、時計内部において常に不足しているスペースを節約するためには、いくつかの連結において、いくつかの自由度を結合することが効果的である。

一実施例では、平行かつ同一平面上にある少なくとも２つの可撓性ストリップを含むプレートによって、第１の方向Ｚの第１の並進自由度における可動性を有する第１の弾性連結と、第２の回転自由度ＲＸにおける回転可動性を有する第４の弾性連結と、第３の回転自由度ＲＹにおける回転可動性を有する第５の弾性連結と、を提供し、これにより、自由度Ｚ、ＲＸ、およびＲＹにおける可撓性を制御する。図４、７、および９は、そのようなプレート３０１を、その２つの可撓性ストリップ３０２と共に示している。

他の実施例では、第２の方向Ｘの第２の並進自由度における可動性を、同一平面上にない少なくとも２つの平行な可撓性ストリップを含む可撓性ストリップのセットによって提供し、さらに／または、第３の方向Ｙの第３の並進自由度における可動性を、同一平面上にない少なくとも２つの平行な可撓性ストリップを含む可撓性ストリップのセットによって提供する。

さらに別の実施例では、第２の方向Ｘの第２の並進自由度および第２の回転自由度ＲＸにおける可動性を、単一の可撓性ストリップによって提供し、その可撓性ストリップは、概ね、第１の方向Ｚに対して垂直な平面ＸＹ内で変形可能であるとともに、その長手方向に関して±１０°のねじれに耐えるように構成されている。

同様にして、他の実施例では、第３の方向Ｙの第３の並進自由度および第３の回転自由度ＲＹにおける可動性を、単一の可撓性ストリップによって提供し、その可撓性ストリップは、概ね、第１の方向Ｚに対して垂直な平面ＸＹ内で変形可能であるとともに、その長手方向に関して±１０°のねじれに耐えるように構成されている。

当然のことながら、順守されるべき剛性間の不等式に関する条件を満たしていれば、より少数の弾性連結を用いることができる。

図４、７、および８は、非限定的な特定の実施形態を示しており、この場合、平行かつ同一平面上にある２つのストリップ３０２を含むプレート３０１が構造体１に固定されており、これにより方向Ｚにおける第１の中間錘３０３の可動性を確保する。第１の中間錘３０３は、同一平面上にない２つの平行な可撓性ストリップ３０４を支持しており、これにより第２の中間錘３０５に方向Ｘの可動性を提供する。第２の中間錘３０５は、同一平面上にない２つの平行な可撓性ストリップ３０６を介して、アンカユニット３０を支持しており、これにより方向Ｙにおけるアンカユニット３０の可動性を確保する。ＲＸおよびＲＹに沿った可動性は、制限されており、ストリップ３０２、３０４、および３０６で可能な小さなねじれによってのみ確保される。

より具体的には、弾性ピボット２００の弾性ストリップ３は直線状であり、それらの弾性ストリップ３が延在する方向は、このピボット軸Ｄに垂直な平面への投影において、このピボット軸Ｄ上で交差する。より具体的には、これらの弾性ストリップは、ＥＴＡＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅＨｏｒｌｏｇｅｒｅＳｕｉｓｓｅ名義のスイス国特許出願公開第７１２０６８号、およびＳｗａｔｃｈＧｒｏｕｐＲｅｓｅａｒｃｈ＆ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＬｔｄ名義のスイス国特許出願公開第７１０５２４号の教示に従って、配置される。

より具体的には、そのピボットは、ＳｗａｔｃｈＧｒｏｕｐＲｅｓｅａｒｃｈ＆ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＬｔｄ名義のスイス国特許出願第００９８０／１７号に従って、大きな角度移動量を有するタイプのものである。

図示していない一実施例では、軸方向ストッパ手段と慣性要素２の面との間の機械的相互作用を、それらの軸方向ストッパ手段とそれらの面との間の磁気相互作用によって補助する。

より具体的には、慣性要素２は、その質量中心およびその慣性中心の位置設定を調整するために、位置および／または向きを調整可能な少なくとも１つの慣性ブロック２９を含む。

効果的には、アンカユニット３０の質量ＭＡは、アンカユニット３０と構造体１との間のフレキシブルサスペンションシステム内に配置される第１の中間錘３０３または第２の中間錘３０５の質量のようなすべての中間ユニットの質量と同様に、慣性要素２の質量Ｍ０の１０分の１未満である。

本発明は、さらに、互いに協働するように構成された、かかる計時器用振動子機構１００と脱進機構４００とを含む計時器用発振器機構５００に関する。この目的のため、慣性要素２は、この場合はピン２８を含む。

本発明は、さらに、かかる発振器機構５００を少なくとも１つ有する、さらに／または、かかる振動子機構１００を少なくとも１つ有する、計時器ムーブメント１０００に関する。このムーブメント１０００は、構造体１上に、香箱のような動力源１１００を支持しており、これは、表示を提供するとともに脱進機構４００に結合された輪列１２００に対して、動力を供給する。

一実施例では、このムーブメントは、スイスレバー脱進機を備える。

他の実施例では、このムーブメントは、フリクショナルレスト脱進機を備える。

さらに別の実施例では、このムーブメントは、磁気脱進機を備える。

図９は、図４、７、および８の２つのストリップの厚さを増加させた結果として最大応力を増加させることなく、その剛性を高めるために、方向Ｘの並進案内が方向Ｙと同様に３つ以上の平行なストリップを有する場合の、実施例を示している。

効果的には、フレキシブルピボットは、シリコンで構成されており、二酸化シリコンの層によって温度補償されている。

具体的な一実施形態では、フレキシブルサスペンションシステム３００とアンカユニット３０は、一体のアセンブリを形成している。

他の具体的な実施形態では、フレキシブルサスペンションシステム３００とフレキシブルピボット２００は、一体のアセンブリを形成している。

効果的には、脱進機構４００の構成部品のうちの少なくとも１つは、その慣性を最小限とするために、シリコンなどで構成されており、それは、特に、図１のガンギ車のような孔あき部品である。

効果的には、慣性要素は、その質量／慣性比を最小限とするために、少なくとも局所的に格子状の構造体である。

本発明は、さらに、かかるムーブメント１０００を少なくとも１つ備える、さらに／または、かかる計時器用発振器５００を少なくとも１つ備える、さらに／または、かかる振動子機構１００を少なくとも１つ備える、時計２０００に関する。

本発明により、フレキシブルピボットの有用な自由度を、サスペンションシステムの自由度から分離することが可能となる。このようにして、ピボットが規定する自由度において有用であるピボットの剛性に影響を及ぼすことなく、サスペンションシステムは、５つの自由度における衝撃の発生時に、ピボットを破損から保護する。それらの自由度が分離されていなければ、サスペンションシステムは、ストリップの取付点が移動することを許すことになり、その結果、振動子のＱ値は顕著に低下することになる。サスペンションシステムが極めて高剛性である場合には、その結果、ピボットストリップは不測の衝撃の発生時に破損することになる。このように、本発明により、振動子の品質を損なうことなく、フレキシブルピボットを破損から保護することが可能となる。

１構造体
２慣性要素（慣性錘）
３第１の可撓性ストリップ
７第１の軸方向ストッパ
７ＲＸ（ＲＸにおける第１の軸方向ストッパと慣性要素との）接触点
７ＲＹ（ＲＹにおける第１の軸方向ストッパと慣性要素との）接触点
８第２の軸方向ストッパ
２８（慣性要素の）ピン
２９慣性ブロック
３０アンカユニット
７８（第１の軸方向ストッパの）第２の座面
７９（第１の軸方向ストッパの）第１の径方向座面
８８（第２の軸方向ストッパの）第２の座面
８９（第２の軸方向ストッパの）第１の径方向座面
１００計時器用振動子機構
２００フレキシブルピボット
２７８（慣性要素の）相補的な第２の座面
２７９（慣性要素の）相補的な第１の座面
２８８（慣性要素の）相補的な第２の座面
２８９（慣性要素の）相補的な第１の座面
３００フレキシブルサスペンションシステム
３０１プレート
３０２可撓性ストリップ
３０３第１の中間錘
３０４可撓性ストリップ
３０５第２の中間錘
３０６可撓性ストリップ
４００脱進機構
５００計時器用発振器機構
１０００計時器ムーブメント
１１００動力源
１２００輪列
２０００時計
Ｄ仮想ピボット軸
Ｘ第２の方向
Ｙ第３の方向
Ｚ第１の方向
ＲＸ第２の回転自由度
ＲＹ第３の回転自由度
ＲＺ第１の回転自由度

Claims

計時器用振動子機構（１００）であって、構造体（１）とアンカユニット（３０）とを有し、前記アンカユニットには、第１の方向Ｚに延びるピボット軸（Ｄ）の周りに第１の回転自由度ＲＺで揺動するように構成された少なくとも１つの慣性要素（２）が吊持されており、前記慣性要素（２）は、複数の第１の弾性ストリップ（３）を含むフレキシブルピボット（２００）が付与する復帰力を受け、前記弾性ストリップの各々は、第１端において前記アンカユニット（３０）に、第２端において前記慣性要素（２）に固定されており、前記弾性ストリップ（３）の各々は、概ね、前記第１の方向Ｚに対して垂直な平面ＸＹ内で変形可能であり、当該振動子機構（１００）は、少なくとも前記第１の方向Ｚへの前記慣性要素（２）の並進移動を制限するための、少なくとも第１の軸方向ストッパ（７）および／または第２の軸方向ストッパ（８）を含む軸方向ストッパ手段を有し、前記軸方向ストッパ手段は、少なくとも前記第１の方向Ｚの軸方向衝撃から前記第１のストリップ（３）を保護するために、前記慣性要素（２）に当接係合するように構成されおり、
前記アンカユニット（３０）は、フレキシブルサスペンションシステム（３００）によって前記構造体（１）に吊持されており、前記サスペンションシステムは、前記サスペンションシステムの可撓性である５つの自由度における前記アンカユニット（３０）の可動性を確保するように構成されており、前記サスペンションシステムの可撓性である前記５つの自由度は、前記第１の方向Ｚの第１の並進自由度、前記第１の方向Ｚに直交する第２の方向Ｘの第２の並進自由度、前記第２の方向Ｘおよび前記第１の方向Ｚに直交する第３の方向Ｙの第３の並進自由度、前記第２の方向Ｘに延びる軸に関する第２の回転自由度ＲＸ、および前記第３の方向Ｙに延びる軸に関する第３の回転自由度ＲＹであり、
前記第１の回転自由度ＲＺにおいて、前記フレキシブルサスペンションシステム（３００）は、前記第１の回転自由度ＲＺにおける前記フレキシブルピボット（２００）の剛性と比較して、少なくとも１０倍の高剛性であり、かつ、
前記第１の並進自由度、前記第２の並進自由度、前記第３の並進自由度、前記第２の回転自由度ＲＸ、および前記第３の回転自由度ＲＹにおいて、前記フレキシブルサスペンションシステム（３００）は、それぞれ、前記第１の並進自由度、前記第２の並進自由度、前記第３の並進自由度、前記第２の回転自由度ＲＸ、および前記第３の回転自由度ＲＹにおける前記フレキシブルピボット（２００）の剛性と比較して、少なくとも１０倍の低剛性である、振動子機構（１００）。
前記第１の回転自由度ＲＺにおいて、前記フレキシブルサスペンションシステム（３００）は、前記第１の回転自由度ＲＺにおける前記フレキシブルピボット（２００）の剛性と比較して、少なくとも１００倍の高剛性であることを特徴とする、請求項１に記載の振動子機構（１００）。
前記第１の回転自由度ＲＺにおいて、前記フレキシブルサスペンションシステム（３００）は、前記第１の回転自由度ＲＺにおける前記フレキシブルピボット（２００）の剛性と比較して、少なくとも１０００倍の高剛性であることを特徴とする、請求項２に記載の振動子機構（１００）。
前記第１の並進自由度、前記第２の並進自由度、前記第３の並進自由度、前記第２の回転自由度ＲＸ、および前記第３の回転自由度ＲＹにおいて、前記フレキシブルサスペンションシステム（３００）は、それぞれ、前記第１の並進自由度、前記第２の並進自由度、前記第３の並進自由度、前記第２の回転自由度ＲＸ、および前記第３の回転自由度ＲＹにおける前記フレキシブルピボット（２００）の剛性と比較して、少なくとも５０倍の低剛性であることを特徴とする、請求項１に記載の振動子機構（１００）。
前記フレキシブルサスペンションシステム（３００）は、前記第１の方向Ｚの前記第１の並進自由度における前記サスペンションシステムの可動性を確保するように構成された第１の弾性連結、および／または前記第２の方向Ｘの前記第２の並進自由度における前記サスペンションシステムの可動性を確保するように構成された第２の弾性連結、および／または前記第３の方向Ｙの前記第３の並進自由度における前記サスペンションシステムの可動性を確保するように構成された第３の弾性連結、および／または前記第２の回転自由度ＲＸにおける前記サスペンションシステムの回転可動性を確保するための第４の弾性連結、および／または前記第３の回転自由度ＲＹにおける前記サスペンションシステムの回転可動性を確保するように構成された第５の弾性連結を含むことを特徴とする、請求項１に記載の振動子機構（１００）。
前記第２の方向Ｘ、前記第３の方向Ｙ、前記第２の回転自由度ＲＸ、および前記第３の回転自由度ＲＹにおいて前記第１のストリップ（３）を保護するために、前記軸方向ストッパ手段は、さらに、前記慣性要素（２）に当接係合するように構成されており、前記慣性要素（２）に含まれる相補的な第１の座面（２７９；２８９）と協働するように構成された第１の径方向座面（７９；８９）と、前記慣性要素（２）に含まれる相補的な第２の座面（２７８；２８８）と協働するように構成された第２の座面（７８；８８）とを含む、ことを特徴とする、請求項１に記載の振動子機構（１００）。
前記軸方向ストッパ手段は、前記第１の方向Ｚに平行な前記振動子機構の揺動軸に沿って前記慣性要素（２）の各側に配置された段付きシリンダである第１の前記軸方向ストッパ（７）および第２の前記軸方向ストッパ（８）を含むことと、
前記相補的な第１の座面（２７９；２８９）は、前記第１の方向Ｚに延びる、前記慣性要素（２）のボアであることと、
前記第２の座面（７８；８８）は、略平坦であり、前記段付きシリンダの１つのエッジと協働するように構成されていること、を特徴とする、請求項６に記載の振動子機構（１００）。
前記軸方向ストッパ手段は、前記構造体（１）によって支持されていることを特徴とする、請求項１に記載の振動子機構（１００）。
前記軸方向ストッパ手段は、前記第１の方向Ｚに平行な前記振動子機構の揺動軸に沿って前記慣性要素（２）の各側に配置された段付きシリンダである第１の前記軸方向ストッパ（７）および第２の前記軸方向ストッパ（８）を含むことと、
前記相補的な第１の座面（２７９；２８９）は、前記第１の方向Ｚに延びる、前記慣性要素（２）のボアであることと、
前記第２の座面（７８；８８）は、略平坦であり、前記段付きシリンダの１つのエッジと協働するように構成されていること、を特徴とする、請求項８に記載の振動子機構（１００）。
前記サスペンションシステムの可撓性である前記５つの自由度における、前記フレキシブルサスペンションシステムに含まれる弾性手段の可撓性は、前記５つの自由度における前記フレキシブルサスペンションシステムの固有振動モードの周波数が、前記慣性要素（２）の揺動時の前記振動子機構の主発振周波数と比較して少なくとも１０倍高いような、可撓性であることを特徴とする、請求項１に記載の振動子機構（１００）。
平行かつ同一平面上にある少なくとも２つの可撓性ストリップを含むプレートによって、前記第１の方向Ｚの前記第１の並進自由度における可動性を有する前記第１の弾性連結と、前記第２の回転自由度ＲＸにおける回転可動性を有する前記第４の弾性連結と、前記第３の回転自由度ＲＹにおける回転可動性を有する前記第５の弾性連結と、を提供することを特徴とする、請求項５に記載の振動子機構（１００）。
前記第２の方向Ｘの前記第２の並進自由度における可動性を、同一平面上にない少なくとも２つの平行な可撓性ストリップを含む可撓性ストリップのセットによって提供すること、さらに／または、
前記第３の方向Ｙの前記第３の並進自由度における可動性を、同一平面上にない少なくとも２つの平行な可撓性ストリップを含む可撓性ストリップのセットによって提供すること、を特徴とする、請求項５に記載の振動子機構（１００）。
前記第２の方向Ｘの前記第２の並進自由度および前記第２の回転自由度ＲＸにおける可動性を、単一の可撓性ストリップによって提供し、前記単一の可撓性ストリップは、概ね、前記第１の方向Ｚに対して垂直な平面ＸＹ内で変形可能であるとともに、その長手方向に関して±１０°のねじれに耐えるように構成されている、ことを特徴とする、請求項５に記載の振動子機構（１００）。
前記第３の方向Ｙの前記第３の並進自由度および前記第３の回転自由度ＲＹにおける可動性を、単一の可撓性ストリップによって提供し、前記単一の可撓性ストリップは、概ね、前記第１の方向Ｚに対して垂直な平面ＸＹ内で変形可能であるとともに、その長手方向に関して±１０°のねじれに耐えるように構成されている、ことを特徴とする、請求項５に記載の振動子機構（１００）。
前記弾性ストリップ（３）は直線状であることと、
前記弾性ストリップ（３）が延在する方向は、前記ピボット軸（Ｄ）に垂直な平面への投影において、前記ピボット軸（Ｄ）上で交差すること、を特徴とする、請求項１に記載の振動子機構（１００）。
前記軸方向ストッパ手段と前記少なくとも１つの慣性要素（２）の面との間の機械的相互作用を、前記軸方向ストッパ手段と前記少なくとも１つの慣性要素（２）の前記面との間の磁気相互作用によって補助することを特徴とする、請求項１に記載の振動子機構（１００）。
前記慣性要素（２）は、その慣性中心の位置を調整するために、位置および／または向きを調整可能な少なくとも１つの慣性ブロックを含むことを特徴とする、請求項１に記載の振動子機構（１００）。
前記アンカユニット（３０）の質量ＭＡは、前記慣性要素（２）の質量Ｍ０の１０分の１未満であることを特徴とする、請求項１に記載の振動子機構（１００）。
前記アンカユニット（３０）と前記構造体（１）との間の前記フレキシブルサスペンションシステム内に任意の中間ユニットを配置し、前記中間ユニットの質量は、前記慣性要素（２）の質量Ｍ０の１０分の１未満であることを特徴とする、請求項１に記載の振動子機構（１００）。
互いに協働するように構成された、請求項１に記載の計時器用振動子機構（１００）と脱進機構（４００）とを含む、計時器用発振器機構（５００）。
請求項２０に記載の発振器機構（５００）を少なくとも１つ有する、計時器ムーブメント（１０００）。
請求項１に記載の振動子機構（１００）を少なくとも１つ有する、計時器ムーブメント（１０００）。
請求項２１または２２に記載のムーブメント（１０００）を少なくとも１つ備える、時計（２０００）。