TW201734680A

TW201734680A - 用於鐘錶的機構，手錶機芯和包含這種機構的鐘錶

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Publication number: TW201734680A
Application number: TW106107949A
Authority: TW
Inventors: 蓋西蒙; 渥特約翰內斯班傑明雅馬; 尼馬吐羅; 賽然連納得衛科
Original assignee: 路威酩軒瑞士製造股份有限公司
Priority date: 2016-03-14
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2017-10-01
Also published as: WO2017157712A1; FR3048790B1; FR3048790A1; TWI709009B; CH713790B1

Abstract

一種用於鐘表的機構，包含彈性地安裝和彼此連接的兩個調節件，以便相對地振盪，以及一錨固件，適合於與一能量分配件接合並由一能量儲存裝置致動。錨定件由第一調節件控制，以便規則且交替地鎖定和釋放能量分配件。這種機構還包含一平衡件，由第二調節件控制，以便以與錨固件相反的對稱的運動移動。

Description

用於鐘錶的機構，手錶機芯和包含這種機構的鐘錶

本發明係關於一種鐘錶機構，以及手錶機芯和包含這種機構的鐘錶。

用於鐘錶的機構是已知的，包含：

一調節器，至少包含彈性地安裝在一支撐件上以便振盪的一第一調節件，

一錨固件，適合於與設置有齒的一能量分配件接合，其中能量分配件旨在由一能量儲存裝置作用，錨固件由第一調節件控制，以便規則且交替地鎖定和釋放這個能量分配件，以使得能量分配件在能量儲存裝置的推動下在重複運動週期中逐步地運動，並且錨固件適合於在這個重複運動週期期間將機械能傳遞到調節器。

這種類型的已知機構具有如下缺點：它們的振動質量對於碰撞、重力、以及更一般地對加速度和動態現象敏感，這可能破壞機構的振盪運動並且因此中斷由機構計算的時間。

本發明的目的在於克服這個缺點。

為此，根據本發明這種類型的機構之中，調節器還包含彈性地安裝在支撐件上以便振盪的一第二調節件，第一調節件和第二調節件彼此連接，以使得它們具有對稱和相反的運動，

並且其中機構更包含一平衡件，平衡件由第二調節件控制，以便以與錨固件相反的對稱運動移動。

利用這些設置，機構的振盪質量進行動態平衡，使得能夠明顯降低對碰撞、重力以及更一般地對加速度的靈敏度。因此，因為獨立於動態現象，因此可獲得機構的更好的時間精度。

在根據本發明的機構的不同實施例中，可使用以下佈置中的一個或多個：

錨固體具有一定質量，並且平衡件具有一大致相同的質量，例如在錨固件的質量的90％和110％之間；

第一調節件和第二調節件安裝在支撐件上，以便在一第一平移方向上平移振盪；

第一調節件和第二調節件中的每一個安裝在支撐件上，以便以圓形平移往復運動的方式振盪，其中圓形平移往復運動在第一平移方向上具有一第一振盪振幅，並且在垂直於第一平移方向上具有一非零的次級振盪振幅，第一調節件和第二調節件的第一振盪振幅相比較於次級振盪振幅更大；

第一調節件和第二調節件的第一振盪振幅相比較於次級振盪振幅大至少10倍；

第一調節件和第二調節件中的每一個透過大致垂直於第一平移方向的兩個彈性懸臂安裝在支撐件上；

第一調節件和第二調節件透過一樞轉平衡桿彼此相連接；

錨固件和平衡件彈性地安裝在支撐件上，以便在一第二平移方向上平移振盪；

第二平移方向大致垂直於第一平移方向；

錨固件和平衡件中的每一個安裝在支撐件上，以便以圓形平移振盪，其中圓形平移振盪在第二平移方向上具有一第二振盪振幅且在垂直於第二平移方向上具有一的非零的次級振盪振幅，錨固件和平衡件的第二振盪振幅相比較於次級振盪振幅更大；

錨固件和平衡件的第二振盪振幅相比較於次級振盪振幅大至少10倍；

錨固件和平衡件分別透過大致垂直於第二平移方向的兩個彈性懸臂安裝在支撐件上；

錨固件和平衡件透過一第一彈性驅動臂和一第二彈性驅動臂分別連接到第一調節件和第二調節件上；

這種機構為單片的並實現於一單個板中。

本發明還關於上述定義的結構和能量分配件的一種手錶機芯。

最後，本發明還關於包含上述定義的一手錶機芯的一種鐘錶。

在各個圖式中，相同的附圖標記表示相同或相似的元件。

圖1表示例如手錶的一鐘錶1，包含：

一殼體2，

一手錶機芯，容納在殼體2中，

通常地，一隆起（捲繞機構）4，

一錶盤5，

一玻璃6，覆蓋錶盤5，

一時間指示器7，例如包含分別指示小時和分鐘的兩個指針7a、7b，設置在玻璃6和錶盤5之間並由手表機芯3致動。

如圖2中示意性所示，手錶機芯3可例如包含：

一機械能儲存裝置8，通常為一桶式發條（barrel mainspring），

一機械變速器9，由機械能儲存裝置8驅動，

上述的時間指示器7，

一能量分配件10（例如一擒縱輪），

一錨固件11，適合於順序地保持和釋放能量分配件10，

一調節器12，為包含一擺動調節件的機構，擺動調節件控制錨固件11以使其有規律地移動，使得能量分配件以恆定的時間間隔逐步位移。

錨固件11和調節器12形成一機構13，機構13可有利地是整體的，下面將進行說明。

現在將參考圖3更詳細地解釋手錶機芯3，圖3表示出了一特定情況，其中機構13是形成在一個板14（通常是平面的）中的一整體系統，並且機構13的可移動部分設計成大致在板14的中間平面中移動。然而，本發明不限於這種單層系統。

板14可以是薄的，根據板14的材料性質例如大約0.05至大約1毫米（mm）。

板14可在板的平面XY（特別是寬度和長度，或直徑）上具有大約10mm和40mm之間的橫向尺寸。X和Y是限定板14的平面的兩個垂直軸。

板14可以由任何合適的剛性材料製成，優選地具有一低的楊氏模量以便顯示出良好的彈性性能和一低的振盪頻率。可用於製造板14的材料的實例包含矽、鎳、鐵/鎳合金、鋼、鈦。在矽的情況下，板14的厚度可例如在0.2和0.6mm之間。

在板14中形成的各種構件透過在板14中產生開口而獲得，透過微機械中使用的任何製造工藝獲得，特別是用於製造MEMS的製程。

在一矽板14的情況下，可例如透過深反應離子蝕刻（DRIE）或可選地透過雷射切割來局部減薄板14。

在一鐵/鎳板14的情況下，可透過LIGA方法或透過雷射切割來製造板14。

在一鋼或鈦板14的情況下，可例如透過線放電加工（WEDM）使板14變薄。

現在將更詳細地描述此機構的組成部分。這些部件中的一些是剛性的，並且其它部件（特別地稱為「彈性臂」）大致上透過彎曲是可彈性變形的。剛性部件和彈性部件之間的差異在於它們在板14的平面XY中的剛度，剛度是由於它們的形狀，特別是細長形狀所決定的。細長度可特別地透過縱橫比（所涉及的部分的長度/寬度比）來測量。舉例而言，剛性部分在XY平面中具有相比較於彈性部分高至少大約100倍的剛度。彈性連接件，例如下文將描述的彈性臂的典型尺寸包含例如在5和13mm之間的長度，例如在0.01mm（10μm）和0.04mm（40μm）之間，特別是大約0.025mm（25μm）的寬度。給定柱的寬度和板14的厚度，這些柱在縱向截面中的縱橫比在5和60之間。為了減少平面外振盪模式，優選最大可能的縱橫比。

板14形成一固定的外部框架15，外部框架15例如透過穿過框架15的孔15a的螺釘或類似物（圖未示）固定到一支撐板14a。支撐板14a固定到鐘錶1的殼體2。框架15可至少部分地包圍能量分配件10、錨固件11、以及調節器12。

能量分配件10可位一擒縱輪，可旋轉地安裝在例如支撐板14a上，以便能夠圍繞垂直於板14之平面XY的一旋轉軸線Z0旋轉。能量分配件10在一單個旋轉方向16上透過能量儲存裝置8而偏置。

能量分配件10具有外齒17。

錨固件11為一剛性部件，錨固件11可包含例如平行於軸線X延伸的一剛性本體18以及在能量分配件10的每一側上例如平行於軸線Y延伸的兩個平行的剛性側臂19、20。側臂19、20分別包含沿著軸線X的方向從側臂19、20朝向彼此突出的兩個指狀停止件21、22。

錨固件11彈性地連接到框架15，以便能夠沿一平移方向O2平行於軸線X移動。有利地，錨固件11可透過一彈性懸架連接到框架15，彈性懸架例如包含大致平行於軸線Y的兩個彈性臂23。彈性臂23可連接到本體18，並且設置在側臂19、20的包圍這些側臂的每個側面上。

錨固件11還可包含沿著軸線Y朝向調節器12延伸的一剛性臂24，剛性臂24與側臂20相對。

錨固件11可進一步包含一單穩態彈性件11a，單穩態彈性件11a可為一彈性舌的形式，其自由端支承在能量分配件10的齒17上。單穩態彈性件11a可例如透過一彈性懸架連接到錨固件11的剛性側臂19，其中彈性懸架包含從剛性側臂19的自由端沿軸線Y延伸的兩個平行彈性臂11b，彈性臂11b將側臂19延伸到支撐單穩態彈性件11a的剛性支撐件11c。單穩態彈性件11a可沿軸線Y在調節器12的方向上從剛性支撐件11c開始延伸。單穩態彈性件11a設置成使得能量分配件10在手錶機芯3的每個作業循環期間將精確確定的機械能傳遞到調節器，如歐洲專利申請第14197015號所述。

此機構還包含一平衡件25，平衡件25安裝在框架15上，以便在平移方向O2上平行於軸線X振盪。平衡件25可例如包含：

一剛性本體26，平行於軸線X延伸，剛性本體26相對於平行於軸線Y的一對稱軸線Y0，與錨固件的本體18對稱，

以及一剛性臂28，沿著軸線Y朝向調節器12延伸，相對於對稱軸線Y0與錨固件的臂24。

平衡件25也可位於框架15的內部，並且可透過一彈性懸架連接到框架15，其中彈性懸架例如包含大致平行於軸線Y並與錨固件11的彈性臂23對稱的兩個彈性臂27。彈性臂23可以連接到平衡件25的本體26。

錨固件11和平衡件25各自安裝在框架15上，以便在平移方向O2上具有一振盪幅度以及垂直於平移方向O2的一非零的次級振盪幅度，以圓形平移振盪。平移方向O2上的振盪幅度相比較於錨固件和平衡件的次級振盪幅度更大，例如相比較於錨固件和平衡件的次級振盪幅度大至少10倍。

平衡件25可以有利地具有與錨固件11的質量基本相同的質量，例如為錨固件11質量的90％和110％之間。平衡件的質量非常接近錨固件的質量，但是不一定相同，以便考慮作用於這些元件中的一個或另一個上的應力不是完全對稱的事實（例如，錨固件與能量分配件相接觸，而平衡件并沒有接觸）。

調節器12為包含第一及第二調節件29、30的一機械振盪器，每個調節件形成一剛性慣性質量，並且每個調節件透過一彈性懸架連接到框架15，彈性懸架適合於使得第一及第二調節件29、30在一平移方向O1上圍繞軸線Y振盪。

第一及第二調節件29、30的彈性懸架可例如各自包含大致沿軸線X延伸並連接到框架15的兩個彈性臂31。

第一及第二調節件29、30中的每一個由此安裝在框架15上，以便以平移方向O1上的一振盪幅度和垂直於平移方向O1的一非零的次級振盪幅度，以圓形平移振盪。平移方向O1上的振盪幅度相比較於第一及第二調節件的次級振盪幅度更大，例如相比較於次級振盪幅度大至少10倍。

在所示的實例中，第一及第二調節件29、30可各自具有一C形並具有一本體32，本體32沿軸線Y在朝向框架15的內部延伸的兩個側臂33之間延伸。前述的彈性臂31有利地連接到側臂33的自由端，這使得可能具有長的且因此特別具有可撓性的彈性臂31。

第一及第二調節件29、30可以是相對於上述對稱軸線Y0對稱的具有相同或大致相同質量的兩個部分。它們可以在它們之間限定一自由中心空間34。

第一及第二調節件29、30可例如透過彈性驅動臂36分別連接到錨固件11和平衡件25。因此，第一調節件29控制錨固件11的運動，並且第二調節件30控制平衡件25的運動。

彈性臂36可例如大致沿軸線X延伸。彈性驅動臂36可分別連接到錨固件的剛性臂24和平衡件的剛性臂28的自由端。

第一及第二調節件29、30中的每一個可包含一凹口35，凹口35在本體32和最接近錨固件11或平衡件25的剛性臂33之間，沿軸線X開口，並且相應的驅動臂36可以在凹口35的底部連接到本體32，這使得可延長彈性驅動臂36，從而增加驅動臂36的靈活性。

在自由內部空間34之中設置有一剛性平衡桿37，平衡桿37安裝成圍繞中央的旋轉中心P樞轉。平衡桿37可具有一大致M形的形狀，這個M形狀具有從旋轉中心P偏離的一V形中心部分38和兩個側臂。

側臂39可例如透過大致沿軸線Y延伸的兩個彈性臂40，分別連接到第一及第二調節件29、30。

平衡桿37可透過一彈性懸架43安裝在剛性連接到框架15的一剛性支撐件40a上。剛性支撐件40a可例如包含一臂41，臂41沿對稱軸線Y0從框架15延伸到一頭部42，使得支撐件40a具有一T形，其中頭部42可例如沿軸線X延伸。

彈性懸架43可例如包含：

一剛性樞轉件44，設置在平衡桿37的內部，包含例如在旋轉中心P的一中心芯部45，中心芯部45在兩個擴大的頭部46之間沿軸線X延伸，

兩個剛性中間體47、48，設置在靠近旋轉中心P的中心芯部45的每一側上，

兩個彈性臂49，分別將剛性支撐臂41的頭部42的自由端連接到剛性中間體47，

兩個彈性臂50，分別將剛性中間體47連接到擴大的頭部46的自由端中的一個，

兩個彈性臂51，與彈性臂50對稱，分別將剛性中間體48連接到擴大的頭部46的自由端中的另一個，

兩個彈性臂52，將剛性中間體48分別連接到平衡桿的中心部分38的端部。

平衡桿37迫使第一及第二調節件29、30沿平移方向O1對稱且相反地移動，平移方向O1上的運動利用彈性驅動臂36迫使錨固件11和平衡件25沿平移方向O2對稱且相反地移動，如圖4及5所示表示出了機構13的兩個端部位置。

這些相反的運動允許機構13的動態平衡，這使得可降低機構13對於碰撞、重力以及更一般地對於加速度的靈敏度。

上述機構根據在所述歐洲專利申請第14197015號中解釋的原理作業。在這種作業的以下說明中，高/低和右/左的概念用以闡明關於圖3至圖5的附圖取向的描述，但是這些指示不是限制性的。

在圖3的情況下，錨固件11處於由彈性傳動臂36施加的一極「右」位置，並且能量分配件10剛剛在能量儲存裝置8的作用下樞轉，並且在此運動過程中，單穩態彈性件11a已經彎曲，然後透過將它的機械能傳遞到調節器12而鬆弛，如在所述歐洲專利申請第14197015號中所述。位於圖3中左側的能量分配件的齒17然後抵靠位於錨定件11左側的停止件21。彈性臂31處於靜止位置。

第一及第二調節件29、30在平移方向O1上，在分別在圖4和5中表示的兩個極限位置之間振盪，頻率f可例如在20和30Hz之間。

在半個運動週期期間，例如當第一調節件29從圖4的「高」極限位置轉變到圖5的「低」極限位置時，由於平衡桿37的存在，第二調節件30從圖4的「低」極限位置轉變到圖5的「高」極限位置。在時間期間，在當第一及第二調節件到達圖3的中間位置時，錨固件11從圖4的「左」極限位置轉變到圖3的「右」極限位置，然後，錨固件11返回到圖5的「左」極限位置，在此位置能量分配件10在能量存儲裝置8的偏置下再次逸出並旋轉一步。在此時間期間，平衡件25跟隨與錨固件11對稱且相對的一運動。

錨定件11和平衡件25因此在平移方向O2上以頻率2f振盪。

當它然後從圖5的位置轉換到圖4的位置時，操作是相同的。然後無限地重複上述步驟。

1‧‧‧鐘錶
2‧‧‧殼體
3‧‧‧手表機芯
4‧‧‧隆起
5‧‧‧錶盤
6‧‧‧玻璃
7‧‧‧時間指示器
7a‧‧‧指針
7b‧‧‧指針
8‧‧‧儲存裝置
9‧‧‧機械變速器
10‧‧‧能量分配件
11‧‧‧錨固件
11a‧‧‧單穩態彈性件
11b‧‧‧彈性臂
11c‧‧‧剛性支撐件
12‧‧‧調節器
13‧‧‧機構
14‧‧‧板
14a‧‧‧支撐板
15‧‧‧框架
15a‧‧‧孔
16‧‧‧旋轉方向
17‧‧‧齒
18‧‧‧本體
19‧‧‧側臂
20‧‧‧側臂
21‧‧‧停止件
22‧‧‧停止件
23‧‧‧彈性臂
24‧‧‧臂
25‧‧‧平衡件
26‧‧‧本體
27‧‧‧彈性臂
28‧‧‧剛性臂
29‧‧‧第一調節件
30‧‧‧第二調節件
31‧‧‧彈性臂
32‧‧‧本體
33‧‧‧側臂
34‧‧‧自由中心空間
35‧‧‧凹口
36‧‧‧驅動臂
37‧‧‧平衡桿
38‧‧‧中心部分
39‧‧‧側臂
40‧‧‧彈性臂
40a‧‧‧支撐件
41‧‧‧臂
42‧‧‧頭部
43‧‧‧彈性懸架
44‧‧‧剛性樞轉件
45‧‧‧中心芯部
46‧‧‧頭部
47‧‧‧剛性中間體
48‧‧‧剛性中間體
49‧‧‧彈性臂
50‧‧‧彈性臂
51‧‧‧彈性臂
52‧‧‧彈性臂
O1‧‧‧平移方向
O2‧‧‧平移方向
Y0‧‧‧對稱軸線
P‧‧‧旋轉中心
Z0‧‧‧旋轉軸線
X、Y、Z‧‧‧軸線

圖1係為可包含根據本發明一實施例的機構的鐘錶的示意圖，圖2係為圖1的手錶機芯的方框圖，圖3係為包含調節器、錨固件以及能量分配件的，圖2的運動的一部分的平面圖，以及圖4及圖5係為類似於圖3，並且表示出機構的不同位置的視圖。

3‧‧‧手表機芯

10‧‧‧能量分配件

11‧‧‧錨固件

11a‧‧‧單穩態彈性件

11b‧‧‧彈性臂

11c‧‧‧剛性支撐件

12‧‧‧調節器

14‧‧‧板

14a‧‧‧支撐板

15‧‧‧框架

15a‧‧‧孔

16‧‧‧旋轉方向

17‧‧‧齒

18‧‧‧本體

19‧‧‧側臂

20‧‧‧側臂

21‧‧‧停止件

22‧‧‧停止件

23‧‧‧彈性臂

24‧‧‧臂

25‧‧‧平衡件

26‧‧‧本體

27‧‧‧彈性臂

28‧‧‧剛性臂

29‧‧‧第一調節件

30‧‧‧第二調節件

31‧‧‧彈性臂

32‧‧‧本體

33‧‧‧側臂

34‧‧‧自由中心空間

35‧‧‧凹口

36‧‧‧驅動臂

37‧‧‧平衡桿

38‧‧‧中心部分

39‧‧‧側臂

40‧‧‧彈性臂

40a‧‧‧支撐件

41‧‧‧臂

42‧‧‧頭部

43‧‧‧彈性懸架

44‧‧‧剛性樞轉件

45‧‧‧中心芯部

46‧‧‧頭部

47‧‧‧剛性中間體

48‧‧‧剛性中間體

49‧‧‧彈性臂

50‧‧‧彈性臂

51‧‧‧彈性臂

52‧‧‧彈性臂

O1‧‧‧平移方向

O2‧‧‧平移方向

Y0‧‧‧對稱軸線

P‧‧‧旋轉中心

Z0‧‧‧旋轉軸線

X、Y、Z‧‧‧軸線

Claims

一種用於鐘錶的機構，包含：一調節器，包含彈性安裝在一支撐件上以便振盪的至少一第一調節件，一錨固件，適合於和一能量分配件接合，該能量分配件設置有齒並旨在由一能量儲存裝置致動，該錨固件由該第一調節件控制，以便規則且交替地鎖定和釋放該能量分配件，使得該能量分配件在該能量儲存裝置的推動下以一重複運動週期逐步移動，並且該錨固件適合於在該重複運動週期期間將機械能傳遞到該調節器，其中該調節器還包含彈性地安裝在該支撐件上以便振盪的一第二調節件，該第一調節件和該第二調節件彼此連接，以使得它們具有對稱和相反的運動，並且其中該機構更包含一平衡件，該平衡件由該第二調節件控制，以便以與該錨固件相反的對稱運動移動。
如請求項1所述之用於鐘錶的機構，其中該錨固體具有一定質量，並且該平衡件具有一大致相同的質量，例如在該錨固件的該質量的90％和110％之間。
如請求項1所述之用於鐘錶的機構，其中該第一調節件和該第二調節件安裝在該支撐件上，以便在一第一平移方向上平移振盪。
如請求項3所述之用於鐘錶的機構，其中該第一調節件和該第二調節件中的每一個安裝在該支撐件上，以便以圓形平移往復運動的方式振盪，其中該圓形平移往復運動在該第一平移方向上具有一第一振盪振幅，並且在垂直於該第一平移方向上具有一非零的次級振盪振幅，該第一調節件和該第二調節件的該第一振盪振幅相比較於該次級振盪振幅更大。
如請求項4所述之用於鐘錶的機構，其中該第一調節件和該第二調節件的該第一振盪振幅相比較於該次級振盪振幅大至少10倍。
如請求項4所述之用於鐘錶的機構，其中該第一調節件和該第二調節件中的每一個透過大致垂直於該第一平移方向的兩個彈性懸臂安裝在該支撐件上。
如請求項1所述之用於鐘錶的機構，其中該第一調節件和該第二調節件透過一樞轉平衡桿彼此相連接。
如請求項1所述之用於鐘錶的機構，其中該錨固件和該平衡件彈性地安裝在該支撐件上，以便在一第二平移方向上平移振盪。
如請求項8所述之用於鐘錶的機構，其中該第二平移方向大致垂直於該第一平移方向。
如請求項9所述之用於鐘錶的機構，其中該錨固件和該平衡件中的每一個安裝在該支撐件上，以便以圓形平移振盪，其中該圓形平移振盪在該第二平移方向上具有一第二振盪振幅且在垂直於該第二平移方向上具有一的非零的次級振盪振幅，該錨固件和該平衡件的該第二振盪振幅相比較於該次級振盪振幅更大。
如請求項10所述之用於鐘錶的機構，其中該錨固件和該平衡件的該第二振盪振幅相比較於該次級振盪振幅大至少10倍。
如請求項8所述之用於鐘錶的機構，其中該錨固件和該平衡件分別透過大致垂直於該第二平移方向的兩個彈性懸臂安裝在該支撐件上。
如請求項1所述之用於鐘錶的機構，其中該錨固件和該平衡件透過一第一彈性驅動臂和一第二彈性驅動臂分別連接到該第一調節件和該第二調節件上。
如前述請求項中任意一項所述之用於鐘錶的機構，其中該機構係為單片的並實現於一單個板中。
一種手錶機芯，包含如前述請求項中任意一項所述之用於鐘錶的結構和該能量分配件。
一種鐘錶，包含如請求項15所述之手錶機芯。