用於手錶的調節元件以及包括這種調節元件的機械機芯的製作方法

2023-09-14 02:23:40 2

專利名稱：用於手錶的調節元件以及包括這種調節元件的機械機芯的製作方法
技術領域：
本發明總體涉及用於手錶的調節元件以及包括這種調節元件的機械機芯。
背景技術：
常用機械手錶包括由條盒、驅動指針的驅動系或輪系、確定表的運轉的調節元件以及將調節元件的振蕩傳遞到輪系的擒縱機構。本發明特別涉及調節元件。
傳統調節元件通常包括安裝在轉動軸上的擺輪和將扭矩施加在擺輪上以便使其朝著平衡位置返回的返回構件。擒縱機構或驅動元件保持圍繞條盒平衡位置振蕩。返回構件通常包括通常稱為遊絲並同軸安裝在擺輪上的螺旋彈簧。遊絲經由遊絲內樁將返回扭矩傳遞到擺輪上；螺旋彈簧的靜置位置確定擺輪的返回位置。
但是這種廣泛應用的配置具有某些缺陷。
首先，在螺旋彈簧的每次振蕩時的物質變形造成能量損失以及表運行時間減少。另一方面，表的精度大部分取決於用於螺旋彈簧的材料性能以及終端曲線的加工精度。雖然冶金行業顯著進步，也難以保證這些性能的再現性。另外，螺旋彈簧趨於隨著時間而老化，使得返回力隨著表老化而減小，造成精度改變。
另外，擺輪在例如順時針的一個方向上的振蕩趨於展開螺旋彈簧，而在相反的另一方向上的轉動具有使其收縮的效果。彈簧變形因此根據擺輪轉動方向而不同地產生，因此影響了返回力以及精度和再現性。
擺輪遊絲立樁和遊絲內樁使得遊絲緊固在擺夾板(或擺輪夾板)上，並分別到擺輪上，構成使得擺輪不平衡的幹擾和不平衡的其它來源。另一方面，遊絲在緊固到遊絲內樁的點處將扭矩施加在擺輪上，不利地影響了所實現的精度。在垂直位置上，遊絲進一步趨於在其自身重量下變形，造成其重心移位以及周期幹擾。
此外，擺輪還受到重力以及佩帶者運動造成的加速。遊絲的返回力不非常重要，這些外部幹擾對於運行精度具有顯著影響，並且有時使用例如陶比倫旋轉機構或甚至三軸陶比倫旋轉機構複雜的校正機構來對其補償。
另外，遊絲的厚度增加了擺輪的厚度，使得調節構件的總厚度相對很大。
已經考慮到使用振動音叉的用於手錶的調節構件，使得所述問題得到解決。但是這些調節構件還通過音叉分支內的彈性物質變形和振動來起作用，使得這種情況下的精度也取決於冶金技術和加工精度。這些解決方法沒有廣泛流行。
在座鐘、落地大座鐘或其它大尺寸鐘錶裝置中還考慮到具有高度變化構造的調節構件。所得到的容積以及固定的垂直位置使得例如重力用來將擺輪或鐘擺朝著平衡位置返回。但是傳統機械錶機芯的小型化和顯著加速不能使得制表商將用於座鐘、落地大座鐘的解決方法移植到手錶機芯上。

發明內容
本發明的一個目的在於提供一種用於手錶的調節構件，該調節構件是不同的，並且避免了現有技術的缺陷。
另一目的在於提供一種能夠用於沒有電源的機械錶的調節構件。
本發明的另一目的在於提供一種用於機械錶並具有擺輪的調節構件，該機械錶不具有擺輪夾板、擺輪遊絲立樁、遊絲內樁和將返回構件緊固在擺輪和擺輪軸上的其它裝置。
按照本發明，這些目的通過具有獨立權利要求的特徵的調節構件來實現，優選實施例在從屬權利要求中提出。
這些目的主要通過用於機械手錶的調節構件來實現，調節構件具有擺輪；用於將所述擺輪朝著至少一個平衡位置返回的返回構件；用於保持擺輪圍繞所述平衡位置的運動的驅動元件；所述擺輪連接在至少一個可動永磁體上；以及所述返回構件具有至少一個固定永磁體，以產生磁場，從而將所述擺輪朝著所述平衡位置返回。
此配置具有在機械錶中完全避免遊絲及其相關的大多數問題的優點。
此配置還具有提供超級精度以及對重力或外部加速造成的幹擾具有較小影響的優點。
在一個實施例中，返回構件趨於將擺輪返回到至少一個穩定平衡位置，例如擒縱機構的驅動元件趨於使其從中運動離開。
使用磁場的振蕩元件主要在US4266291、US3921382、US3665669、US3161012、DE2424212以及GB1444627中描述。但是這七個文件涉及電子表，其中磁場通過電磁體產生。這些解決方法因此不適用於不具有電源的機械手錶。
另外的文件US2003/0137901描述一種機械錶機芯，其中擺輪設置永磁體。通過擺輪振蕩造成的轉動場通過運行控制機構檢測，以便控制擺輪振蕩中的變化。但是這些振蕩通過傳統遊絲產生，具有所有所述的缺陷。
本發明的目的還通過機械手錶的調節構件來實現，調節構件具有擺輪；用於將所述擺輪朝著至少一個平衡位置返回的返回構件；用於保持擺輪圍繞所述平衡位置的運動的驅動元件；其中所述返回構件在不與所述擺輪接觸的情況下作用。
其優點主要是限制通過在將遊絲緊固在擺輪上的點處的扭矩造成的幹擾。
在本發明的優選實施例中，通過返回構件的固定部分產生的磁場固定並恆定，即不轉動並不隨著時間變化。
在優選實施例中，通過一個或多個可動磁體產生的磁場轉動；這意味著擺輪具有轉動軸，並且與直接固定其上的擺輪一起固定的一個或多個可動磁體沿著圓形軌跡圍繞所述轉動軸振蕩。可動部件的數量因此減小，並且減小產生較大摩擦的平移運動。另外，可動磁體的總驅動能量傳遞到擺輪。另外，擺輪的轉動運動可通過傳統擒縱機構傳遞到表的其它部分上。擺輪運動因此通過圍繞擺輪的轉動軸的振蕩構成，其中振蕩的幅度小於360°，例如小於180°或甚至小於120°。因此可以實現相當大的振蕩頻率，有利於調節構件的精度和解析度。另外，在後者以有限間隔振蕩時，更容易實現一種關係而在返回力和擺輪的角度位置之間沒有不連續。但是本發明不局限於特定的振蕩幅度；例如通過使用單個固定磁體和單個可動磁體時，還可以使用在180和300°之間或者甚至接近360°的振蕩幅度。較大幅度的這種振蕩具有減小每個循環中由擒縱機構造成的幹擾影響的優點。
最好是，至少一個可動磁體沿著放置在圓弧上並隔開角度小於180°的兩個固定磁體之間的圓形軌跡振蕩。通過以此方式將固定永磁體更加靠近運動，產生更強的磁性作用，其強度沿著振蕩軌跡按照連續函數變化。
在本發明的優選實施例中，擺輪通過機械元件激勵以便圍繞平衡位置以同步方式振蕩。有利的是，擺輪可因此與機械錶的標準擒縱機構相關。作為選擇，激勵擺輪所需的能量可從擒縱機構經由永磁體傳遞。因此，可以在沒有線圈、電磁體和電源的純機械錶中使用新穎的磁性擺輪。
在優選實施例中，一個或多個可動磁體相對於擺輪固定，使得結構更加簡單。擺輪和磁體因此按照相同的交替圓形運動振蕩。
固定磁體最好用來推回安裝在擺輪上的可動磁體。平衡位置通過排斥力確定並且在可動磁體位於兩個固定磁體之間的相同距離時達到，作用在每個可動磁體上的兩個固定磁體的排斥力被補償。通過固定磁體產生的磁場因此在平衡位置處最小，使得用於將擺輪運動離開平衡位置以及保持振蕩所需的能量減小。在擺輪運動離開平衡位置時，固定和可動磁體之間的磁性相互作用增加，使得返回力與擺輪相對於其靜置位置的角度距離成正比地增加。
但是平衡點的穩定性可通過經由吸引起作用的另外磁體來控制。類似地，擺輪可運動離開不希望的平衡位置。
本發明不排除變型實施例，其中平衡位置通過吸引力確定，並且在可動磁體位於相應固定磁體的最小距離處或者在兩個固定磁體之間相同距離處時實現，其吸引力相互補償。但是此實施例所具有的缺陷在於需要更大的激勵來使得擺輪圍繞平衡位置振蕩，與最大磁性吸引相對應。
在一個實施例中，磁化部件通過擺輪本身的磁化部分來構成。擺輪可因此由磁化環構成，其具有沿著其周邊的交替極。


通過閱讀通過附圖描述的實施例的實例將更好地理解本發明，附圖表示圖1a是按照本發明的調節構件的第一實施例的示意頂視圖；圖1b是按照本發明的調節構件的第一實施例的示意頂視圖，其中擺輪位於通過磁體限定的平衡位置上；圖2是按照本發明第一實施例的調節構件的截面圖，在此實例中具有兩個磁性軸承和磁性屏；圖3是按照本發明的調節構件的實施例的頂視圖，具有各自由並排相對結合的兩個雙極磁體構成的固定磁體和可動磁體；圖4是按照本發明的調節構件的實施例的頂視圖，具有各自由並排相對結合的兩個雙極磁體構成的固定磁體和各自由單個雙極磁體構成的可動磁體；圖5是按照本發明的調節構件的實施例的頂視圖，具有另外的磁體以便局部增加平衡點的穩定性；圖6是按照本發明的調節構件的實施例的頂視圖，具有圍繞中心軸樞轉的右擺輪；圖7是按照本發明的調節構件的實施例的頂視圖，具有圍繞偏心軸樞轉的右擺輪；圖8是按照本發明的調節構件的實施例的頂視圖，具有位於擺輪上的四個可動磁體和四個固定磁體；圖9是按照本發明的調節構件的實施例的頂視圖，具有位於擺輪上的兩個可動磁體和四個固定磁體；圖10是按照本發明的調節構件的實施例的頂視圖，具有位於擺輪上的四個可動磁體和兩個固定磁體；圖11是按照本發明的調節構件的實施例的頂視圖，具有其中可動磁體通過固定磁體朝著平衡位置推回的扭矩元件；圖12是按照本發明的調節構件的實施例的頂視圖，具有通過兩個固定磁體在其末端封閉的筒體以及通過兩個固定磁體推回到中間位置的可動磁體；圖13是按照本發明的調節構件的實施例的頂視圖，其中可動磁體連接到擺輪上，並且固定磁體在兩個平行平面內重疊，調節構件在平衡位置上；圖14是在中間位置上振蕩的圖13的調節構件的透視圖；
圖15是按照本發明的調節構件的實施例的頂視圖，其中可動磁體直接安裝在用作擺輪的擒縱叉上；圖16是按照本發明的調節構件的實施例的頂視圖，其中可動磁體直接安裝在用作擺輪的擒縱叉上，固定磁體在平行平面內重疊在可動磁體上；圖17是按照本發明的調節構件的實施例的頂視圖，其中固定磁體具有設計成保證返回力與角度距離成正比的特別形狀，並且其中擺輪具有杆的形狀；圖18是在杆的平面內的圖17的調節構件的橫向截面圖；圖19是調節構件的另一實施例的頂視圖，其中返回力與角度距離成正比；圖20是調節構件的另一實施例的頂視圖，其中返回力與角度距離成正比，此實施例使用磁性環，磁性環沿著周邊的磁化可以變化；圖21是按照本發明的調節構件的實施例的截面圖，連接有徑向變化的厚度的磁體；圖22是按照本發明的調節構件的實施例的頂視圖，與第一實施例相對應，但是其中感測器和迴路使得擺輪振蕩的幅度可以確定和/或控制；圖23是按照本發明的調節構件的實施例的頂視圖，與第一實施例相對應，但是其中線圈產生電流，其頻率取決於擺輪振蕩頻率。
具體實施例方式
在下面的說明書和權利要求中，形容詞「固定的」總是以機芯作為參照物。元件是固定的，它不相對於機芯運動，例如相對於機芯的底板。
術語「擺輪」指的是在激勵作用下圍繞平衡位置振蕩的部件。更加或顯著的同步振蕩確定表的運行。擺輪可以通過具有任何數量的輻條的輪、盤、杆、擒縱叉等來構成。
圖1b示意表示調節構件1，該構件具有圍繞垂直於機芯底板的軸300振蕩的擺輪3。在此實例中，擺輪3具有環形輪緣並具有圍繞軸300的兩個徑向輻條(或臂)302。螺釘301使得擺輪慣性動能容易運動。擺輪構成慣性質量；由於使得機芯小型化的願望，其質量及其半徑最好在設定極限內。
可以變形以便補償溫度變化的雙金屬擺輪也可以在本發明的範圍內。其它裝置可用來補償與溫度相關的磁場強度的變化。
擺輪3與可動永磁體30相關或設置可動永磁體30，磁體30受到驅動與擺輪一起轉動。所示實例具有兩個分散的雙極永磁體，永磁體相對於軸300相互離開180°對稱放置。每個磁體具有相對於軸300位於相同距離上的正極和負極。磁體30可機械或通過膠保持在擺輪3上。如上所述，磁化部件還可通過擺輪本身的磁化部分來形成或者通過擺輪上的磁性路徑來形成。擺輪可因此由沿著周邊具有交替極的磁化環構成。擺輪可例如通過記錄頭(即在頭間隙中產生具有受控密度的磁場的線圈)以一致或逐漸的方式磁化。
調節構件還包括通過適當裝置安裝在夾板或機芯底板上的兩個固定永磁體40。兩個磁體相對於軸300對稱並形成180°地放置在擺輪3的平面內。在未示出的實施例中，固定磁體40還可放置在平行於擺輪3的平面的另一平面內。磁體40各自具有正極和負極，其配置相對於軸300對稱，但是相對於可動磁體30上的即配置來說是顛倒的。因此，固定磁體40和可動磁體30在它們接近時通過最大磁性相互作用力相互推回。通過將擺輪轉動90°來到達平衡位置，以便將每個可動磁體30推回到兩個固定次級40的相同距離上；在此配置中通過永磁體40產生的磁場最小，使得離開此平衡位置所需的力或動能同樣減小。
磁體30和40最好選擇成使得即使在所示平衡位置上磁性排斥力也大於施加在擺輪3上的重力。由金屬氧化物或稀土合成物或鉑鈷合金製成的永磁體將最好用來獲得顯著的剩餘磁場。
在所有實施例中，固定磁體的位置或設置可動磁體的位置可以例如通過螺釘調節，以便調節擺輪的振蕩頻率。
擺輪振蕩因此不取決於擺輪傾斜。擺輪3(包括螺釘301)以及可動磁體30的旋轉質量儘可能地圍繞軸300均勻分布，以便改善擺輪的平衡。
在所有實施例中，未示出的另外機械止擋設置在擺輪3和/或夾板上，以便限制擺輪可能轉動的幅度，因此防止擺輪在例如衝擊之後從一個平衡位置轉換到另一位置。類似的止擋元件還可用於下面進一步描繪的實施例中。另外的止擋可例如包括彈性裝置以便在行程端部處緩衝衝擊。
擺輪3製成通過在此實例中由擒縱機構2(這裡是傳統的瑞士擒縱叉擒縱機構20)構成的驅動元件圍繞圖1b的平衡位置振蕩。此擒縱機構還可特別適用於在擺輪低幅度振蕩中考慮到。
通過擺輪(未示出)或另一適當機械能源驅動的擒縱輪210經由擒縱叉瓦200驅動擒縱叉20。擒縱叉的通過止擋201限制的移位通過叉202和樁31傳遞到擺輪2上。
包括電或磁擒縱機構的其它類型的擒縱機構可用於本發明的範圍。在磁性擒縱機構中，給予擺輪30的脈衝最好通過擺輪和擒縱機構上的磁性部件之間的吸引和排斥。因此可以在不接觸的情況下驅動。
圍繞平衡位置的振蕩的幅度和頻率通過磁體的力和配置以及通過由驅動元件傳遞的扭矩的幅度來確定。將另外注意到擺輪30在沒有物質變形的情況下振蕩，使得振蕩頻率不取決於冶金性能或彈性部件的老化。
通過使用強力磁體提供的顯著的返回力可以實現大於普通機械錶內常用頻率的顯著振蕩頻率，並因此增加機芯的精度和/或解析度。適當磁體和幾何形狀的選擇因此可以十分之一或甚至百分之一秒的解析度顯示時間或周期指示。
圖1b的調節構件在圖2中以部分截面圖表示，其中擒縱機構2從附圖中去除，以便於閱讀。在所示實施例中，擺輪3圍繞垂直於上夾板41和下夾板42的軸300樞轉。夾板41和42最好形成磁性屏，從而保護擺輪3不受外部磁場影響，並且通過磁體30和40產生的磁場保護表的其它部件。在未示出的實施例中，屏可以經由不同於夾板的元件實現，例如通過底板、錶盤、殼體或專用元件。屏的所有側可以被採用。另外根據需要，最好使用至少某些軸、小齒輪、輪和/或夾板由非磁性材料支承的機芯。在優選實施例中，調節構件和指針之間的L驅動系具有至少一個合成材料元件，例如通過滑輪驅動的帶。
擺輪2的軸300通過兩個軸承410、420保持在夾板41、42內，例如傳統的抗振軸承、防震軸承，或者在所示的優選實施例中，磁性軸承。在此實例中，軸300的上末端3001和下末端3002被磁化或設置磁體。軸承410和420各自具有容座4100和4200，其深度和直徑略微大於軸300的相應直徑。容座的側面磁化成與軸300的相應末端相同的極性，以便將軸推回，使其保持在軸承410和420之間的懸浮狀態。軸300可因此沒有摩擦地樞轉。此配置還可以避免軸承410、420以及軸300磨損。
本發明的擺輪3因此在不與其它元件的接觸的情況下振蕩，通過由磁性軸承410、420保持和/或通過磁性擒縱機構驅動的磁體30、40返回到其平衡位置。因此可以減小擺輪運動造成的摩擦和磨損。但是這種不同的方法可相互獨立地使用。
圖1b表示類似於圖1b的實施例的調節構件的變型實施例，但是其中通過調節磁體配置，擒縱機構的結構使得擺輪以較大幅度振蕩，例如以最大180°或者甚至更大的幅度振蕩。擒縱機構最好是瑞士擒縱叉的擒縱機構，使得擺輪在擒縱叉不產生過度振蕩的情況下顯著振蕩。擺輪3還設置螺釘，從而可以產生不平衡或其它的允許幹擾源。
相對於圖1a、1b和2描述的擺輪的幾何形狀類似於傳統機械調節構件的擺輪的幾何形狀。但是使用磁體返回構件可以構想出擺輪3的不同構造，其中多個實例將主要相對於圖3-13描述。
圖3表示本發明的調節構件的第二實施例的簡化方式(沒有擒縱機構2)，其中固定永磁體40和可永磁體30各自通過兩個相對並排的磁體構成。所得磁化部分因此包括兩個設置相同極性的末端。但是擺輪3上的兩個可動磁體30構成雙極磁體，其整體具有水平對稱軸線。
圖5表示與圖1相對應的本發明的第四實施例的簡化方式，但是其中另外的固定永磁體47與可動磁體30相對地放置在平衡位置處。在所示實例中，另外的固定磁體47和可動磁體30在平衡位置處相互吸引。平衡位置因此通過磁體30和40的排斥以及磁體30和47的吸引來確定；但是排斥力的貢獻是主要的，以便顯著平衡點的穩定性以及使得系統以低驅動能量振蕩。通過另外固定磁體47產生的磁場因此最好大大小於磁體40的磁場。
在本發明的範圍內，還可設想到具有顛倒的極以便減小平衡點的穩定性的另外的磁體47。
類似的結果可通過將另外的永磁體放置在擺輪上來實現。
另外的磁體還可在行程端部處設置在夾板上或擺輪上，以便在此位置上吸引或排斥擺輪，並且減小通過幹擾造成的振蕩的幅度變化。
圖6表示按照本發明的調節構件的變型實施例的簡化方法，其具有圍繞中心軸300樞轉的右擺輪(針形)3。擺輪3的兩個末端設置磁體30，磁體30通過安裝在未示出的夾板上的固定磁體40朝著平衡位置推回。雖然擺輪3的慣性質量在此實施例中大大降低，此配置使其可以減小調節構件的空間需要。
圖7表示按照本發明的實施例的頂視圖，其具有類似於凸輪6但圍繞偏心軸300樞轉的右擺輪3。只有擺輪3最為遠離軸300的末端在此實施例中設置磁體，該磁體通過兩個磁體40朝著所示的平衡位置推回。
在此實施例中，擒縱機構可通過以通過擒縱輪直接驅動的擒縱叉形狀的一部分延伸擺輪3來實現。
除了圖6和7的右擺輪(針形形狀或者I形狀)之外，例如可容易設想到T形或H形的擺輪。
圖8表示按照本發明的調節構件的第六實施例的頂視圖。調節構件類似於圖1和2，但是具有相互以90°分布在未示出的夾板上的四個可動磁體30。這種配置使得固定磁體和可動磁體之間的距離顯著減小，而使得磁體數量倍增，從而增加所得磁性相互作用力和返回扭矩。
也可以設想到具有四個以上可動磁體和/或四個以上固定磁體的配置。另外，如上所述，可以使用具有交替磁極性的多個區域的磁化部件。交替地有無或按照正弦函數的磁場可例如通過磁頭在擺輪周邊和/或在連接到機芯上的固定元件上書寫而成。
圖9表示調節構件的實施例頂視圖，其中擺輪上的可動磁體30的數量少於固定磁體40的數量。每個可動磁體因此受到一對固定磁體的作用；每個固定磁體只作用在一個可動磁體上。還可以設想到具有兩個固定磁體和單個可動磁體的配置。
圖10表示調節構件的實施例的頂視圖，其中擺輪上的可動磁體30的數量多於固定磁體40的數量。每個可動磁體因此受到單個固定磁體的作用；但是每個固定磁體作用在兩個可動磁體上。
圖9擺輪的振蕩幅度非常受到限制，小於90°。因此使其非常快速振蕩，並且實現非常細微的解析度從而測量時間。但是，以小幅度非常快速振蕩具有的缺陷在於放大了每個循環中通過與擒縱叉和擺輪摩擦造成幹擾的影響。按照其中擒縱機構所製成的所需解析度和質量，可以因此希望將振蕩幅度增加超過180°而不是使其降低。為此，具有兩個抵抗磁體和單個固定磁體的配置也是可以的，或者設置單個固定磁體和單個可動磁體，從而可以實現幾乎360°的振蕩。
另外，在未示出的實施例中，還可以通過將擺輪3經由例如擺輪軸上的齒輪的輪系或經由帶與另一振蕩質量相關來增加轉動慣性質量。擺輪振蕩因此傳遞到另一振蕩質量上。擺輪3和另外振蕩質量之間的齒輪比進一步使其可以在這兩個部件上實現不同振蕩幅度。例如可以設想到使得擺輪3振蕩180°並且將其經由齒輪比為8連接到另一轉動質量上，從而實現8×180°的振蕩，即每個循環轉四圈。
圖11表示本發明的實施例，其中擺輪通過可動磁體30構成，可動磁體的軌跡通過例如滑道、滑動件或導軌的引導件43限制，在此實例中是O形圈滑道。固定磁體40的極配置與可動磁體30的極配置相反，使得在可動磁體與固定磁體徑向相對時實現平衡位置。此配置使其可以使用單個可動磁體和單個固定磁體。還可以設想道不同的非環形形狀的滑道、導軌或滑動件43。另外，固定磁體40可以在滑動件外部。
在此實施例中，擺輪30經由通過未示出擒縱輪驅動並且圍繞軸300樞轉的擒縱叉20驅動。擒縱叉20將擺輪臂延伸道滑動件4 3外部。在本發明的範圍內還可使用磁性擒縱機構。
在本發明的範圍內還可以設想到具有多個穩定平衡位置的調節構件的配置。
圖12表示本發明的實施例，其中擺輪3通過磁體3構成或具有磁體3，磁體在圓筒、滑道或沿著其兩個末端通過固定磁體40封閉的導軌4 3線性運動。磁體30和40的極性配置成使得磁性相互作用力趨於在兩個固定磁體40之間一半處懸浮地推回可動磁體30，如圖12所示。擺輪2可製成通過導軌43外部的元件振蕩，並且經由機械或磁性連接跟隨擺輪2的運動。
圖11和12中的擺輪的運動通過引導件43限制，在引導表面變形或膨脹的情況下造成能量損失和精度損失。但是此實施例可以使用非傳統解決方法來滿足特定需要。
在本發明的範圍內還可設想到沿著兩個或多個自由度在一個平面內振蕩的擺輪。多個固定磁體必須在此情況下設置用於朝著驅動元件使其繞其振蕩的平衡點推回擺輪。但是，手錶中可以得到的小厚度以及製造擒縱機構的困難使得這種解決方法更加難以採用。
圖13和14表示具有通過安裝在擺輪3中心上的盤構成的可動磁體30的調節構件的實施例。盤30具有多個區段，在所示實施例中具有兩個區段，該區段設置交替的磁極性。固定磁體50在平行平面內安裝在可動磁體30之上，並且同樣通過樞轉交替極性的區段的盤構成。在圖13所示的平衡位置上，擺輪定位成兩個磁體30和40的相反極性的區段準確疊加。擺輪基本上通過吸引兩個磁體的相反極並且通過排斥相同極而到達此位置。在幹擾例如通過附圖未示出的擒縱機構傳遞其上時，擺輪圍繞此穩定平衡位置振蕩。
還可例如通過使用設置兩個以上的具有交替極性的區段或者通過使用位於第一平面內的多個固定磁體和位於平行平面內的多個可動磁體來調節圖13和14的配置。可動磁體可例如同樣放置在擺輪的周邊上，並且可動磁體在此位置之上。還可以使用不同數量的固定磁體和可動磁體；例如，在本發明的範圍內可以將可動磁體30安裝在如圖所示的上部平面上的固定磁體和下部平行平面內未示出的另外固定磁體之間。
圖15表示調節構件的實施例的頂視圖，其中可動磁體30直接安裝在擒縱叉20上。固定磁體40趨於推回並使得這些可動磁體圍繞平衡位置振蕩。擒縱叉20本身用作擺輪。雖然可以設想到此實施例，但是此實施例具有的缺陷在於對於衝擊更加敏感，擒縱叉的慣性通常不足以保證同步振蕩。可以設想到具有強慣性的擒縱叉，但是需要相當大的激勵能量使其振蕩。
圖16的實施例將圖13和15的解決方法的特徵相結合，即擒縱叉20本身用作擺輪，並且固定和永磁體通過設置交替極性的區段的盤疊加而成。
普通機械磁體具有與其長度d成正比的返回力F＝k·d施加在遊絲結構上以便將擺輪朝著穩定靜置位置返回，此力確保在擺輪通過擒縱機構造成的激勵遵守一定的條件時同步振蕩。
但是，在磁體之間的距離增加時，兩個穿孔磁體之間的返回力以平方或甚至立方的關係減小F≌j/d2或者F≌j/d3使用傳統的擒縱機構，此比例只在振蕩滿足非常特定條件時(例如在其幅度很低時)確保穩定同步振蕩。
圖17的實施例表示調節構件的實施例，其中擺輪距離(即相對於靜置位置9的角度距離)和返回力或扭矩之間的比率滿足不同的比率。
為此，在振蕩範圍p內，在運動離開靜置位置一個角度距離以便在離開此位置一個距離處增加返回力時，固定磁體40的容積增加。擺輪3上的可動磁體30另一方面沿著振蕩的軌跡具有恆定尺寸。機械或磁性止擋(未示出)可設置用來壓迫擺輪，以便在例如衝擊的情況下保持在振蕩範圍p內。
因此，擒縱機構(未示出)趨於使得擺輪逆時針轉動，即與磁體排斥相反的轉動。
在圖17的實施例中，在平行於擺輪3的振蕩的平面的平面內，固定磁體40的表面在振蕩範圍p內增加角度距離d的立方，或可能按照d4。固定磁體40因此具有截月形狀。另一可能的配置表示在圖19中，其中擺輪在靜置位置的每側上圍繞軸300振蕩。
圖17的可動磁體30在平行於固定磁體40的平面的平面內沿著圓形軌跡運動。但是為了增加磁性相互作用，可以使得可動磁體在各自設置一個或多個固定磁體40的兩個平行平面之間轉動。相反，還可以提供包括圍繞相同軸轉動並都設置可動磁體30的多個重疊板的擺輪3；不同可動板接著通過固定磁體的一個或多個夾板支承分開。可以設想到可動磁體的任何數量的和固定磁體的平面的其它類型重疊。
其它配置(未示出)可以修正由磁體30、40造成的返回力和擺輪3相對於靜置位置的距離或角度距離之間的比率。例如，除了改變水平平面內固定磁體表面之外，可以改變可動磁體表面。此外，還可以調節固定和/或可動磁體的厚度，或其沿著擺輪行程的磁化。此外，還可以使用可變容積的磁體或具有限制慣性的圓形擺輪的系統內的磁化，和/或使用具有可變容積或密度的任意數量的固定和/或可動磁體。最後，按照擺輪的角度距離變化的返回力還可通過具有不同尺寸、材料和/或磁化的分散磁體來實現。
圖20表示本發明的實施例，其中擺輪2設置三個輻條302，至少一個輻條在每個徑向末端處通過相反極磁化。因此，只有輻條的外極與通過磁性環40構成的固定磁體40相互作用，磁性環40在一個方向內側以及在相反方向的外側磁化。另外，固定磁體40的磁化增加，最好增加d3或可能的是d4，其中擺輪相對於靜置位置的角度距離d為d＝0。通過固定磁體產生的磁場密度沿著擺輪周邊變化，以便最好確保返回力隨著擺輪角度位置線性變化。在未示出的實施例中，擺輪還可設置磁性周邊環或者位於周邊上的分散磁體，其磁化沿著周邊變化。
固定磁體的逐漸磁化例如如上所述通過記錄頭使其磁化來獲得。在磁性材料飽和的情況下，需要在保證擺輪角度位置和返回力之間的所需比率的部分內限制擺輪振蕩。另外，除了磁化整個擺輪之外，可以設想到平行於或垂直於擺輪的平面只磁化緊固在後者上的磁性路徑的一部分。
另外的固定永磁體47在最大排斥位置處與可動磁體30相對放置，以便防止擺輪達到或超過此位置。此磁體47因此用作將擺輪運動離開不希望的平衡位置的磁性止擋，而沒有機械止擋造成容易幹擾擺輪同步運行的缺陷。
在擺輪振蕩小於180°的情況下，還可以和甚至最好將磁性止擋47(未示出)更加靠近擺輪行程端部設置，例如位於10點鐘的一個止擋以及位於2點鐘的第二止擋，以便剛好在到達12點鐘的不希望的平衡穩定位置之前將擺輪推回。
在圖20的實施例中，永磁體通過連續環構成。但是還可以使用不連續的環，例如設置一個或多個頭間隙或具有分散的磁體。
在圖17-20的實施例中，固定(和/或可動)磁體的容積因此以連續方式沿著擺輪圓形軌跡改變，以便控制返回力和擺輪角度位置之間的比率。
圖21表示本發明的實施例，其中可動磁體30的厚度徑向增加，而固定磁體40的厚度通過運動離開轉動軸線300而減小。還可採用在固定和可動磁體之間提供間隙的顛倒配置。另外，徑向厚度變化還可與沿著調節構件周邊的變化相結合。磁體30、40厚度的徑向和/或周向變化還可用於具有重疊磁體的圖13和14的實施例中。另外，還可以按照去往中心的距離來改變固定和/或可動磁體的磁化。
圖33表示圖1-2所示的調節構件的實施例，並且另外具有多個電極44，其電極性按照它們所受到的電場來改變。電極44因此使得通過可動磁體30的振蕩產生的轉動磁場可以檢測或甚至測量到。電極44可例如通過耐磁電極或霍爾感測器來構成。按照不同的集成電路布局技術，它們可相互連接並經由傳導通路440連接到集成電路46上。電路440可以確定擺輪430的振蕩幅度和/或振蕩頻率。電路46通過例如電池獨立能源或者通過在擺輪移位的作用下產生交流電的線圈供能，如前面結合圖18進一步描述那樣。因此可以實現機械錶運行的電子修正。
測量擺輪30的振蕩頻率和/或幅度可以檢測運行頻率中的可能的不規則。例如通過電磁體(未示出)或通過其它電子機械製造將修正扭矩施加在擺輪30上，此信息可用來修正表的運行，從而修正振蕩的幅度和頻率。此信息還可用來限制運行結束信號，以便告知使用者表的運行正在變得不準確。
圖23表示調節構件的實施例，其中與可動磁體30相對的線圈45產生與磁體靠近線圈運動時產生的磁場成正比的電流。還可以使用具有相反相的兩個線圈或者產生三相電流系統的三個線圈的配置。所示線圈產生大約正弦電流，其頻率與擺輪振蕩頻率相對應。此頻率可通過電路45測量，例如通過將其與通過石英供應的參考頻率比較，以便例如在不規則頻率下告知使用者和/或通過將補償電流注入線圈45來修正此頻率。電路46可包括整流器以及通過線圈45產生的電流為其本身功能。通過線圈產生的電流還可用來為如下的電路功能，該電路可將所希望的任何類型的功能供應給機械錶而不需要電池。
所述的調節構件可用於自動手錶的機芯中，或用於例如計時模塊的輔助模塊，這些模塊設計成重疊在基本模塊上。
這裡描述的不同的調節構件都具有至少一個可動永磁體和至少一個固定永磁體。但是在本發明的範圍內，也可以設想到固定永磁體或沒有可動永磁體的構造。
本發明的調節構件最好安裝在最好是沒有電池的機械機芯上，並且安裝在表示擺輪的至少一部分的表殼內，使得使用者在任何時候可檢查其移位。
權利要求
1.一種用於機械手錶的調節構件，具有擺輪(3)；用於將所述擺輪朝著至少一個平衡位置返回的返回構件(30、40)；用於保持擺輪圍繞所述平衡位置的運動的驅動元件(2)；其特徵在於，所述擺輪與至少一個可動永磁體(30)相關；以及所述返回構件具有至少一個固定永磁體(40)，以便產生磁場，從而將所述擺輪朝著所述平衡位置返回。
2.如權利要求1所述的調節構件，其特徵在於，所述擺輪具有轉動軸(300)，所述至少一個可動永磁體圍繞所述轉動軸沿著圓形軌跡振蕩。
3.如權利要求1-2任一項所述的調節構件，其特徵在於，所述固定磁體分布在圓形的弧段上。
4.如權利要求3所述的調節構件，其特徵在於，至少一個所述可動磁體(30)在所述圓弧上沿著圓形軌跡以小於180°的角度隔開的兩個固定磁體(40)之間振蕩。
5.如權利要求1-4任一項所述的調節構件，其特徵在於，擺輪的所述運動通過圍繞擺輪轉動軸的振蕩構成，所述振蕩的幅度小於180°。
6.如權利要求1-4任一項所述的調節構件，其特徵在於，擺輪的所述運動通過圍繞擺輪轉動軸的振蕩構成，所述振蕩的幅度大於180°並最好小於360°。
7.如權利要求1-6任一項所述的調節構件，其特徵在於，所述驅動元件(2)通過擒縱機構構成，以便將圓形振蕩從擺輪傳遞到機芯的其它部分上。
8.如權利要求1-7任一項所述的調節構件，其特徵在於，所述返回構件作用在所述擺輪(3)上，而沒有物質變形。
9.如權利要求1-8任一項所述的調節構件，其特徵在於，所述返回構件起作用，而不接觸所述擺輪(3)。
10.如權利要求1-9任一項所述的調節構件，其特徵在於，所述磁場是即時恆定的。
11.如權利要求1-10任一項所述的調節構件，其特徵在於，至少一個所述固定磁體(40)放置成朝著所述平衡位置推回所述至少一個可動磁體(30)。
12.如權利要求1-11任一項所述的調節構件，其特徵在於，所述至少一個固定磁體(40)和所述至少一個可動磁體(30)之間的磁性相互作用在所述平衡位置處最小。
13.如權利要求1-12任一項所述的調節構件，其特徵在於，所述平衡位置通過作用在至少一個相同的可動磁體(30)上的至少兩個固定磁體(40)的作用來確定。
14.如權利要求13所述的調節構件，其特徵在於，在平衡位置處，通過兩個所述固定磁體(40)施加在所述至少一個相同可動磁體(30)上的磁場具有相同強度。
15.如權利要求13或14所述的調節構件，其特徵在於，所述可動磁體(30)在所述平衡位置處在兩個固定磁體(40)之間位於等距離處。
16.如權利要求1-15任一項所述的調節構件，其特徵在於，所述平衡位置通過同時作用在至少兩個可動磁體(30)上的至少一個固定磁體(40)的作用來確定。
17.如權利要求1-16任一項所述的調節構件，其特徵在於，所述平衡位置是平衡穩定位置，其中固定磁體和可動磁體之間的磁性吸引最小。
18.如權利要求1-17任一項所述的調節構件，其特徵在於，具有與固定磁體(40)相同數量的可動磁體(30)。
19.如權利要求1-18任一項所述的調節構件，其特徵在於，在平衡位置處每個固定磁體(40)將相同強度的磁場施加在兩個可動磁體(30)上；以及每個可動磁體(30)將相同強度的磁場施加在兩個固定磁體(40)上。
20.如權利要求1-19任一項所述的調節構件，其特徵在於，所述一個或多個可動磁體(30)相對於所述擺輪(3)固定。
21.如權利要求20所述的調節構件，其特徵在於，所述擺輪(3)相對於轉動軸(300)對稱。
22.如權利要求20或21所述的調節構件，其特徵在於，所述可動磁體(30)圍繞所述轉動軸(30)以對稱方式放置。
23.如權利要求1-22任一項所述的調節構件，其特徵在於，具有機械和/或磁性止擋來限制所述擺輪(3)可能的轉動幅度。
24.如權利要求1-23任一項所述的調節構件，其特徵在於，所述擺輪通過可動永磁體(30)構成。
25.如權利要求1-24任一項所述的調節構件，其特徵在於，所述至少一個可動永磁體(30)連接在擒縱叉(20)上，因此還構成擺輪。
26.如權利要求1-25任一項所述的調節構件，其特徵在於，所述至少一個可動永磁體(30)安裝在擺輪的平面內，其中所述至少一個固定永磁體(40)安裝在平行於所述擺輪的平面內。
27.如權利要求26所述的調節構件，其特徵在於，所述至少一個固定永磁體和所述至少一個可動永磁體各自通過具有交替極性的區段的盤構成。
28.如權利要求1-27任一項所述的調節構件，其特徵在於，具有與溫度相關地補償磁場變化的裝置。
29.如權利要求1-28任一項所述的調節構件，其特徵在於，所述驅動元件(2)通過例如瑞士擒縱叉的擒縱機構的機械擒縱機構構成。
30.如權利要求1-29任一項所述的調節構件，其特徵在於，所述擒縱機構是磁性擒縱機構。
31.如權利要求1-30任一項所述的調節構件，其特徵在於，所述擺輪(30)通過至少一個磁性軸承(410、420)保持。
32.如權利要求1-31任一項所述的調節構件，其特徵在於，所述至少一個磁體(30、40、47)的位置進行調節以便調節所述擺輪(3)的振蕩頻率。
33.如權利要求1-32任一項所述的調節構件，其特徵在於，所述至少一個磁體(30)作用在電子系統(44、45、46)上以便修正或確定所述擺輪(3)的振蕩頻率。
34.如權利要求33所述的調節構件，其特徵在於，所述電子系統具有至少一個霍爾感測器或耐磁感測器(44)，該感測器受到磁體之一的磁場作用，以便根據所述擺輪的振蕩產生測量信號。
35.如權利要求33或34所述的調節構件，其特徵在於，所述電子系統具有至少一個線圈(45)，線圈受到可動磁體(30)之一的磁場的作用，以便根據所述擺輪(3)的振蕩產生信號。
36.如權利要求33-35任一項所述的調節構件，其特徵在於，具有至少一個電子迴路，該迴路通過有所述磁體只有靠近線圈的移位而產生的電子馬達力供能。
37.如權利要求1-36任一項所述的調節構件，其特徵在於，具有至少一個由非磁性材料製成的夾板。
38.如權利要求1-37任一項所述的調節構件，其特徵在於，具有磁性屏(41、42)以便保護外部元件不受到所述永磁體產生的磁場的影響。
39.如權利要求1-38任一項所述的調節構件，其特徵在於，所述擺輪(30)的移位通過引導表面(43)限制。
40.如權利要求1-39任一項所述的調節構件，其特徵在於，所述擺輪(30)的返回力隨著擺輪(3)的角度位置(d)線性變化。
41.如權利要求1-40任一項所述的調節構件，其特徵在於，所述擺輪沿著圓形軌跡運動，固定和/或可動磁體的容積和/或其磁化沿著所述軌跡以連續方式變化。
42.如權利要求41所述的調節構件，其特徵在於，所述擺輪(3)圍繞平衡位置沿著圓形軌跡振蕩；所述固定永磁體和所述可動永磁體之間的磁性相互作用在擺輪沿著所述軌跡運動離開所述平衡位置時增加，以便實現增加的返回力。
43.如權利要求1-42任一項所述的調節構件，其特徵在於，至少一個所述固定和/或可動永磁體(30、40)以非一致性方式磁化。
44.如權利要求1-43任一項所述的調節構件，其特徵在於，所述擺輪由通過輪系連接的多個振蕩元件構成，並且以變化的頻率振蕩。
45.一種用於具有如權利要求1-44任一項所述的調節構件的手錶的機械機芯。
46.如權利要求45所述的機芯，其特徵在於，所述調節構件和顯示元件之間的輪系具有至少一個非磁性材料帶。
47.如權利要求45-46任一項所述的機芯，其特徵在於，所述擺輪(3)的至少一部分從機芯外部可以看到。
全文摘要
用於手錶的調節元件包括擺輪、用於將擺輪返回到至少一個穩定平衡位置的磁性返回構件以及保持擺輪圍繞平衡位置振蕩的擒縱機構。
文檔編號G04B17/20GK101091141SQ200580044962
公開日2007年12月19日 申請日期2005年10月26日 優先權日2004年10月26日
發明者T·豪龍 申請人:豪雅公司