用於鐘錶機芯的音叉機械振蕩器的製作方法

2023-05-18 08:31:31

本發明涉及一種音叉振蕩器、包含該振蕩器的時鐘機芯以及包括該振蕩器的時鐘。特別地，本發明涉及一種具有該振蕩器的機械時鐘。

背景技術：

本發明的目的是提高時鐘的機械機芯的性能，特別是機械時鐘的機械機芯的性能。在機械錶中長期以來用作為振蕩器的擺輪遊絲已經證明了它的價值，但是儘管研究和發展了幾個世紀(或許正因為如此)，它仍有可能接近它的極限。因此，最好的擺輪遊絲實現了約為300的品質因子Q。通過等式Q＝2πx(每周期的能量儲存/能量損失)所限定的振蕩的品質因子，基本表示出在振蕩器耗盡了它的全部能量並且停止之後的振蕩次數。

音叉聞名於其時基素質。1960年代的音叉機芯腕錶在世界上是最精準的，直到石英表的出現。Max Hetzel是與使用音叉作為振蕩器有關的許多專利發明的發明人，從而生產由瑞士寶路華(Bulova Swiss SA)公司銷售的Accutron腕錶(註冊商標)。

然而，因為音叉的每個分支都支承與被剛性地安裝於表框架上的電磁體相關聯的永磁體，因此Accutron表包括電子諧振器。每個電磁體的操作被藉助音叉支承的磁體進行的音叉的振動控制，以致通過電磁體向永磁體的周期性磁脈衝傳遞來維持音叉的振動。音叉的其中一個分支致動棘輪，使其能夠使表運轉輪系的移動件旋轉。

例如，源自1957年的專利申請的專利US2971323描述了僅適用於生產純機械錶的機構，即是，沒有電子電路。在市場方面，事實上對於純機械時鐘存在與已知的時鐘相比顯示精度增加的表操作的真正的需求。

機械腕錶和基於聲學音叉的電子表之間的總體差異在於，在後者中，作為計時器的振蕩器也用作能量分配器，即是，振蕩用於給機芯(Accutron)供電，或者用於確定作用於錶針(基於石英的電子表)上的電馬達的活動。另一方面，在機械錶中，在能量傳遞鏈的末端執行調節。

源自1962年的專利申請的專利US3208287描述了包括音叉的諧振器，該音叉通過磁相互作用被連接到擒縱輪。更具體地，音叉支承與擒縱輪相互作用的永磁體，該擒縱輪由導磁材料製成。擒縱輪被運動地連接到可以是機械的或者採用馬達的形式的能量源，同時在它的厚度中具有開口，以致在被旋轉驅動時相對於音叉所支承的磁體形成可變磁阻磁路。該專利公開了如圖9所示的「異常振蕩」。這實際上涉及對稱振蕩，根據該專利，如圖2和3所示，能通過將擒縱輪定位為同時作用于振蕩器的兩個叉上來避免該對稱振蕩。該解決方案類似於用於基於石英的電子表中(並且同樣在上述Accutron表中)的解決方案，其中，通過兩個叉的同時脈衝來施加對稱振蕩模式。

針對專利US3208287，本發明旨在解決多個技術問題。一方面，需要通過在音叉的單個叉上起作用來引起非對稱振蕩，因此，不用通過兩個叉的同時脈衝來施加非對稱振蕩。另一方面，使用磁體將能量分配到振蕩器(擒縱機構產生的脈衝)或者調節能量不會被嚴格地說成「機械的」，僅僅是因為能量是通過磁力傳遞的並且從而與電磁現象有關。

相同的論證也適用於歐洲專利申請EP2466401的教導。

鑑於上述，本發明旨在提供一種包括比常規的擺輪遊絲的時基更精確的時基的機械機芯表。因此，本發明的目的是提供一種特徵在於品質因子比擺輪遊絲的品質因子更大的振蕩器。

特別地，本發明的目的是提供一種具有使用音叉振蕩器作為時基的完全機械式機芯的腕錶。

本發明的目的是在音叉振蕩器中避免對稱振蕩。更具體地，本發明旨在避免包括特徵在於低內摩擦的材料的振蕩器中的對稱振蕩，以使得振蕩器能夠進行所述的對稱振蕩。

本發明的目的是提供一種基於具有低內摩擦的材料的音叉，該材料例如單晶矽。使用該材料允許振蕩的品質因子Q上升，但使得音叉能夠進行在時基方面不期望的對稱振蕩。

本發明的目的是使得一種振蕩器可用，其中，即使脈衝僅被傳遞到其中一個叉，換言之，在不存在兩個叉的同時脈衝的情況下，也激勵非對稱振蕩。

本發明旨在解決上述問題，並且提供會通過閱讀說明和權利要求變得更顯而易見的其他益處。

技術實現要素：

在一方面，本發明涉及一種包括機械鐘錶機芯的時鐘，其包括：音叉振蕩器，其中所述振蕩器包括組件，該組件具有兩個叉和將所述叉相連接的基部，其中所述振蕩器包括被連接到所述基部的杆，振蕩器通過其杆被連接到緊固部件，該緊固部件被連接到機芯，其中所述組件包括材料A或由材料A構成，所述材料A的特徵在於低內摩擦，其中所述機芯包括機械脈衝元件，該機械脈衝元件能夠在兩個叉的其中一個上起作用，從而引起且維持所述振蕩器的振蕩，其中所述振蕩器能夠以期望的非對稱模式和不期望的對稱模式振蕩，所述時鐘的特徵在於，所述振蕩器的對稱振蕩模式的品質因子Q2相對於非對稱振蕩模式的品質因子Q1被減小。

一方面，本發明涉及一種音叉振蕩器，其中所述振蕩器包括組件，該組件具有兩個叉和將所述叉相連接的基部，其中所述振蕩器包括被連接到所述基部的杆，振蕩器通過其杆被連接到緊固部件，該緊固部件被連接到支撐件，其中所述組件由材料A形成，該材料A的特徵在於低內摩擦，其中所述振蕩器能夠以期望的非對稱模式和不期望的對稱模式振蕩，所述振蕩器的特徵在於，所述振蕩器的對稱振蕩模式的品質因子Q2相對於非對稱振蕩模式的品質因子Q1被減小。

一方面，本發明涉及一種音叉振蕩器，其中所述振蕩器包括兩個叉和將所述叉相連接的基部，其中所述振蕩器包括被連接到所述基部的杆，所述振蕩器的特徵在於，在所述振蕩器中，通過設置被選擇在所述振蕩器中或所述振蕩器上和/或振蕩器的緊固件中或振蕩器的緊固件上的材料，對稱振蕩模式被減弱或阻止。

一方面，本發明涉及一種音叉振蕩器，其中所述振蕩器包括兩個叉和將所述叉相連接的基部，其中所述振蕩器包括被連接到所述基部的杆，振蕩器通過其杆被連接到緊固件，其中所述振蕩器由使得所述振蕩器能夠執行對稱振蕩的一種或多種材料製造而成，並且其中所述振蕩器或緊固件進一步包括能夠減弱所述對稱振蕩的其他材料。

在一方面，本發明涉及一種音叉振蕩器，其中所述振蕩器包括兩個叉和將所述叉相連接的基部，其中所述振蕩器包括被連接到所述基部的杆，振蕩器通過其杆被連接到緊固件，其中所述振蕩器包括多種材料或由多種材料製造而成，該多種材料包括材料A和材料A』，其中材料A』的特徵在於與材料A的熱膨脹係數符號相反的熱膨脹係數。

一方面，除了包括振蕩器的時鐘之外，本發明涉及一種包括振蕩器的用於時鐘的機芯。

一方面，本發明涉及擁有相對較高的內摩擦的材料的用途，以避免音叉振蕩器中的對稱振蕩。

附圖說明

通過閱讀優選的實施方式的下列說明，並且參考所附的圖示附圖，本發明的特徵和益處變得更加清晰，說明僅通過非限制性示例的方式被給出，在附圖中：

圖1表示制表音叉的示意圖。

圖2A和2B各自示出了音叉的非對稱和對稱振蕩。

圖3A表示根據本發明的第一實施方式的音叉的示意圖。

圖3B和3C各自表示圖3A中的振蕩器的非對稱和對稱振蕩的示意圖。

圖4A表示根據本發明的第二實施方式的音叉的示意圖。

圖4B和4C各自表示圖4A中的振蕩器的非對稱和對稱振蕩的示意圖。

具體實施方式

本發明涉及一種音叉振蕩器，此外涉及一種包括該振蕩器的時鐘，並且更進一步涉及一種用於包括該振蕩器的時鐘的機芯。

例如，根據本發明的時鐘可為表、懷表、掛表、擺鐘或更進一步為座鐘。在優選的實施方式中，根據本發明的時鐘是腕錶。

根據本發明的時鐘可為完全機械式的和/或可包括完全機械式的機芯。優選地，完全機械式的機芯能在不具有任何電子電路的情況下、特別是在不具有電源的情況下運行，該電源例如電池或光伏電池。本發明還允許生產基於一組構件之間的機械相互作用且排除了磁相互作用運行的時鐘。在完全機械式的機芯中，通過在音叉上或在與音叉成一體的構件上的直接物理接觸而起作用的構件提供用於引起且維持振蕩器的振蕩的脈衝。例如，本發明可表示對公開了諧振器的專利文獻EP2466401或者US3208287中提出的解決方法的改進，在該諧振器中，振蕩器和擒縱輪支承磁體，例如，永磁體，以形成基於磁相互作用的調節和擒縱機構。

根據實施方式，本發明的機芯包括機械脈衝部件，其通過機械能量源連接和/或供能。機械能源可與傳統機械錶中的相同。例如，能量可源自能手動或自動上發條的主發條。

儘管本發明允許用於完全機械式時鐘的機芯的操作，但本領域的技術人員能夠將在本說明書中公開的技術解決方案應用到電子表的例子中，或者進一步應用到使用磁相互作用的機械錶中。

的確，本發明首次允許生產具有音叉振蕩器的完全機械式的時鐘機芯。然而，所提出的解決方案適用於基於諧振器或音叉振蕩器的任何時基。

圖1示出了制表音叉的一般形式。音叉1包括通過基部5連接的兩個叉或分支3和4，以便形成整體呈U形的形狀。兩個叉2和3優選地平行地布置在單個平面中。兩個叉3和4優選地具有相同的長度。叉3和4的末端在基部5的相對側上是自由的。它們每個都優選地各自支承配重8、9，該配置8、9用於減小音叉1的振蕩頻率。音叉包括杆6，基部5通過杆6被連接到緊固部件7。因此，杆6的一個端部被連接到基部5，而另一端部被連接到緊固件7。

在表的例子中，緊固件7優選地與表機芯製成為一體。例如，緊固件7例如通過螺紋被連接至夾板或橋板。如果時鐘不是表或如果本發明的振蕩器不與時鐘關聯，則緊固件7可被固定至任何類型的支撐件。

為了最小化尺寸，杆6優選地位於基部5上方。如圖2A和2B所示，它也可位於基部5下方，這不會以任何方式改變音叉的特性。

音叉的價值主要在於它的品質因子Q比單個振動叉的品質因子Q大很多。在不期望被理論束縛的情況下，音叉與單個振動叉的品質因子Q相比的較大的品質因子Q與U形結構及其產生的振蕩模式有關。(P.Ong所著的「關於普通音叉的鮮為人知的事實」，物理教育(Phys.Educ.)37(2002)，540-524頁。)

針對進一步增大振蕩器的品質因子Q的目的，振蕩器包括具有較低或非常低的內摩擦的材料或優選地由具有較低或非常低的內摩擦的材料製成。如2011年第111(3)期超顯微鏡(Ultramicroscopy)第186-190頁記載的、Andres Castellanos-Gomez、Nicolas Agrait、Gabino Rubio–Bollinger所著的「在原子力顯微鏡中使用的石英音叉力傳感器的力梯度引起的機械耗散」所述，品質因子的複雜的解釋模型考慮了音叉的分支和基部的粘性內摩擦。

例如，滿足低內摩擦的標準的材料包括單晶矽或石英。當然也可使用具有類似和/或相同數量級的內摩擦的其他材料。總的來說，其他單晶材料可用於製造根據本發明的振蕩器1。

應指出的是，振蕩器1可整體地包括多種材料或由多種材料製造而成。例如，配重8和9通常由金或其他緻密材料製成，例如，其他貴重金屬。如果需要，配重8和9允許減小振蕩器的頻率，這可為在機械時鐘中的例子。本發明還覆蓋了配重8和9為零或不存在的可能性。更進一步，例如，如在美國專利US3447311中公開的那樣，配重8、9可被定位或定向為與圖1中的布局不同。配重8、9可被實施為設置在叉3和4上的層的形式，和/或可靠近端部或在端部的區域中被連接，並且例如被定向為US3447311中所示的那樣。

更進一步，如將在下面進一步描述的那樣，叉3、4可由具有低內摩擦的多種材料形成。接下來，如將在下面描述的那樣，杆6和/或緊固件7優選地包括具有高內摩擦的材料。

然而優選的是，振蕩器應包括至少由叉3和4以及基部5形成的組件2。該組件2優選地包括由連續單一材料形成的實體。這不應阻止本說明書中所列的其他材料的存在。根據本發明，振蕩器1包括由特徵在於低內摩擦的材料A形成的組件2。例如，從上述的低內摩擦材料之中選擇材料A，例如，單晶矽或石英，或一般的單晶材料。根據實施方式，所述振蕩器1或者至少所述組件2包括單晶矽和/或石英或由單晶矽和/或石英製成。

根據實施方式，杆6包括相同的材料A和/或由相同的材料A製成。根據該實施方式，杆6形成組件2的一部分。根據另一實施方式，杆6包括其他材料和/或由其他材料製成。

例如，由於組件2包括具有低內摩擦的一種或多種材料(材料A，並且如果適合的話為下面進一步描述的材料A』)或優選地由具有低內摩擦的一種或多種材料製成，因此振蕩器的品質因子Q比金屬振蕩器的例子中的品質因子Q更大。品質因子Q的這種增大同樣適用於可被描述為在作為時基的振蕩器中不需要的振蕩模式。

圖2A和2B示出了跟隨脈衝的音叉1的兩種振蕩模式。虛線和實線各自表示振蕩器的峰到峰振幅的兩個位置，即是，限定了相對於平行的叉3和4的靜止點的最大偏移的兩個位置。

在圖2A中所示的振蕩模式中，叉3和4在振蕩期間朝向彼此和遠離彼此移動。實線表示兩個叉的末端彼此靠近的振蕩時刻和位置，並且虛線表示兩個叉遠離彼此的時刻和位置。這是特徵在於非常大的品質因子的非對稱振蕩模式，並且其表示在音叉時基中期望獲得的振蕩模式。

相反地，在圖2B中所示的振蕩模式中，叉3、4同相移動，即是，平行地振蕩，並且在相同的平面中從一側同時移動到另一側。圖2B中所示的振蕩是對稱振蕩模式。

在美國專利US3208287中也分別示出了兩種振蕩模式，即非對稱和對稱，其中，不期望的對稱模式(圖2A)被稱為「異常振蕩」。

在圖2A和2B的兩個例子中，振蕩發生在振蕩器自身的平面中，即是，發生在與圖2A和2B中所示的圖形的平面對應的平面中。在本發明的內容中，可能存在的其他振蕩模式不具有相同的情況。

應補充的是，與對稱振蕩模式相關的問題首先出現在由具有低內摩擦的材料製成的振蕩器中，該材料例如石英或單晶矽。實際上，例如，在金屬音叉中沒有觀察到對稱振蕩模式(圖2B)。換言之，選擇具有低內摩擦的材料，例如，材料A，使得所述振蕩器不僅能夠在期望的非對稱模式下振蕩，還能夠在不期望的對稱模式下振蕩。

總的來說，對稱振蕩模式由於略小的品質因子而通過機械激勵來激發，因此更容易「遇到」。後一點尤其適用於兩個叉中的僅其中一個上的脈衝，無論該脈衝是機械的或其他的。

在圖2A和2B中所示的非對稱和對稱振蕩模式二者之間的差異涉及杆6。通過比較圖2B中的杆6的虛線和實線能理解的是，對稱模式引起杆6的橫向振蕩，與單個振動的叉的振蕩對應。該橫向振蕩通常出現在由兩個叉3、4限定的平面中。

相反地，在非對稱振蕩(圖2A)的例子中，杆6沿杆6的軸線進行縱向和/或軸向振蕩。

在電子石英表(圖2B)的例子中，通常利用石英的壓電特性，通過兩個叉3和4的同時激勵來避免對稱振蕩(圖2B)。兩個叉3、4的同步脈衝(同時)由圖1中的指向相反方向的兩個箭頭10表示。通常，在電子表中，電極定位在叉上或靠近叉，從而能夠引起非對稱振蕩。通常，應用電子方法或算法，從而防止在電子表中的對稱振蕩。

在文獻US3208287中也公開了兩個分支的同步脈衝。最後，在上述的Accutron表中，金屬音叉的脈衝也同步地出現在兩個叉上。

本發明的目的是實施可選的解決方案，從而優選地在用作為時基的諧振器中阻止音叉振蕩器的對稱振蕩模式。

本發明的特別的目的包括實現能隨著單個叉上的脈衝、因此在不存在兩個叉上的同步脈衝的情況下引起不對稱的振蕩的音叉振蕩器。

音叉的兩個叉的僅其中一個上的脈衝表示機械諧振器、即時基的例子中的優選的解決方案，其中，音叉的振蕩被機械地引起和維持，而不使用電力、電子設備或壓電性。根據本發明的機械機芯和/或機械時鐘的優選的實施方式，不使用磁性引起和維持振蕩。

在優選的實施方式中，本發明的機芯和/或本發明的時鐘包括能夠在音叉的兩個叉的其中一個上起作用的機械部件或脈衝機構，以便引起且維持音叉的振蕩。例如，在2012年9月27日以ASGALIUM UNITEC SA的名字提交的、申請號為PCT/EP2012/069122的國際專利申請WO2013/045573中公開了這種部件或機構。該專利申請的內容通過引用被明確地包含於此。

專利申請WO2013/045573公開了用於具有自由的擒縱機構的機械鐘錶機芯的音叉機械式諧振器。該音叉的叉支承與擒縱叉組件的至少一個第一叉齒相關聯的至少一個第一銷，以使得該組件在第一角位置和第二角位置之間樞轉，並且交替地鎖定和釋放擒縱輪。諧振器包括轉換部件，該轉換部件被固定到銷，並且被設計為一方面通過向叉傳遞脈衝而將叉的振蕩轉換成擒縱叉組件的旋轉運動，並且另一方面將機械能量以脈衝的形式從所述擒縱叉組件傳遞到振蕩器的叉。根據機械和/或調整部件的實施方式，支撐軸承銷被固定到兩個叉的其中一個的端部。該銷與齒配合，以限定擒縱叉的叉子。除了一對臂部之外，擒縱叉組件包括被樞轉地安裝於機芯的框架，每個臂部都支承被設計為與支撐件上的銷相互作用的齒。擒縱叉組件接著具有第二對額外的臂部，每個臂部都支承被設置為與擒縱輪配合的擒縱叉。專利申請WO2013/045573的諧振器與傳統的諧振器的功能相似，因為振蕩器支承兩個銷而不是單個銷，並且還因為擒縱叉的叉子的特別的幾何形狀。因此，擒縱叉組件被設計為在第一位置和第二位置之間樞轉，在第一位置中其中一個擒縱叉鎖定旋轉的擒縱輪，在第二位置中其他擒縱叉鎖定擒縱輪。當擒縱叉組件在一個位置和另一個位置之間樞轉時，擒縱輪自由旋轉。擒縱叉組件的樞轉運動還用於將脈衝傳遞到支撐件的兩個銷的其中一個，以維持叉的振蕩，並且從而維持音叉整體的振蕩。在另一實施方式中，轉換部件包括搖臂，並且根據槓桿臂原理起作用。搖臂的自由端部被樞轉地安裝於叉的自由端部，並且另一端部在擒縱叉組件的齒之間被接合，以與擒縱叉組件配合，並且使得擒縱叉組件樞轉。

本領域的技術人員能理解的是，在專利申請WO2013/045573中公開的裝置用於將能量分配到音叉，並且用於基于振蕩調節時間。

專利申請WO2013/045573因此公開了能夠在兩個叉的其中一個上起作用的機械脈衝部件，以引起且維持所述振蕩器的振蕩。機械脈衝元件被優選地使用於根據本發明的時鐘中。

根據優選的實施方式，本發明的振蕩器的對稱振蕩模式的品質因子Q2相對於不對稱振蕩模式的品質因子Q1被主動地和刻意地減小。根據該實施方式，本發明旨在減小對稱振蕩的品質因子，從而激勵非對稱模式中的期望的振蕩。這實際上意味著每種振蕩模式不僅具有其自身的頻率，還具有其自身的品質因子。在本說明書的內容中，Q2表示不期望的對稱振蕩模式的品質因子，而Q1表示期望的非對稱模式的品質因子。通常，品質因子由等式Q＝2πx(每周期的能量儲存/能量損失)定義。

根據本發明的優選的實施方式，品質因子Q2通過音叉的構造並且特別地通過音叉的構造中的材料選擇被刻意地減小。優選地，品質因子Q2通過音叉的幾何形狀和/或具有不同特性的不同的材料的位置的選擇被減小。

根據優選的實施方式，本發明的振蕩器至少包括第二材料，該第二材料允許對稱振蕩模式的品質因子Q2減小。該第二材料通常是指在本說明書中的材料B。材料B優選地從具有比材料A更高的摩擦的材料之中選擇。優選地，例如，材料B是具有比石英和/或單晶矽更高的內摩擦的材料。根據實施方式，例如，從金屬、合金、多晶和非晶材料之中選擇材料B。

材料的內摩擦與固體材料將其機械振動能量轉換成內部能量的能力相關。這種不可避免的能量下降或損失自身表現為多種方式，例如，將振動能量轉換成熱能。如出版物1940年第52期物理學會學報(Proceedings of the Physical Society)第152-166頁記載的、Clarence Zener所著的「固體中的內摩擦」中所述，並且如更近期的出版物1983年3月10日第88期地球物理學研究雜誌(Journal of Geophysical Research)第2367-2379頁記載的、His-Ping Liu和Louis Peselnick所著的「在10-8到10-7應變振幅下從0.01到1.00赫茲的熔融石英、鋼、有機玻璃和韋斯特利花崗巖的內摩擦」中所述，振蕩器的品質因子以及材料因子的內摩擦是相互依賴的。在這些出版物中，品質因子Q的倒數(即是，1/Q)用作內摩擦的測量結果。

在本發明的內容中，品質因子的倒數1/Q優選地用於確定給定的材料是否有高或低內摩擦的特徵。如過去50年中許多出版物中描述的那樣(參考出版物參考文獻2014年第75期瑞士計時學會公報(Bulletin de la Société Suisse de Chronométrie)第53-61頁記載的、Ilan Vardi所著的「機械制表中的品質因子(Le facteur de qualité en horlogerie mécanique)」)，材料的品質因子Q能被本領域的技術人員確定。

根據優選的方法，能基於引起自由振動的簡單的振動葉片確定材料的品質因子Q。

在本說明書中，根據上面引用的文章，材料A的內摩擦能被表示為1/QA，並且材料B的內摩擦能被表示為1/QB。

根據實施方式，具有低內摩擦的材料A是其1/Q值(1/QA)＜0.02、優選地＜0.01的材料。根據優選的實施方式，具有低內摩擦的材料是其1/Q值(1/QA)＜0.001的材料。

在內摩擦方面，材料A』滿足與材料A相同的條件。A』的1/Q值(1/QA』)因此在與A的1/Q值(1/QA)相同的範圍內。

根據實施方式，具有高摩擦或比材料A更高的摩擦的材料B是其1/Q值(1/QB)≥0.02、優選地≥0.05的材料，例如，≥0.1或更高。

根據優選的實施方式，材料A和A』具有的內摩擦(1/QA)≤0.01，並且材料B具有的內摩擦(1/QB)＞0.02。優選地，1/QA＜0.005並且1/QB≥0.015。

在本發明的內容中，材料A和B通常選擇為使得1/QA<1/QB。相對於彼此限定材料A和B能夠忽略測量各自的品質因子Q(QA、QB)以確定材料的內摩擦值的具體條件，假設用於確定QA和QB的條件是相同的(例如，25℃以及兩個杆，其中一個由材料A製成，另一個由材料B製成，具有相同的尺寸)。

根據優選的實施方式，(1/QA)/(1/QB)(＝QB/QA)是≤0.5，優選地≤0.2。根據優選的實施方式，QB/QA是≤0.1，優選地≤0.02，或者≤0.01。

還應提到的是，本發明考慮材料的內摩擦的調整(1/QA和/或1/QB)，以獲得具有期望的特性的材料。例如，材料A和B可為混合物，例如包含多種物質或材料的複合物，其被選擇為獲得具有與優選的值或上述比例的內摩擦一致的材料。

發明人意外地觀察到，通過材料B在音叉中的幾何結構和/或位置能防止對稱振蕩。優選地，材料B與振蕩器的材料A接觸。

根據實施方式，本發明的音叉包括被布置和/或定位為防止或減弱音叉的對稱振蕩的材料B。

根據本發明的實施方式，材料B的存在允許減弱杆6的橫向振蕩。結果是，根據本發明的實施方式，材料A是第一材料，並且所述品質因子Q2通過第二材料B的存在被減小，其中，該材料B與所述材料A接觸，從而減弱所述杆6的橫向振蕩。

根據實施方式，所述振蕩器的對稱振蕩模式的所述品質因子Q2被減小，使得Q1/Q2等於或大於2。優選地，Q1/Q2等於或大於5，或者實際上等於或大於10、等於或大於20、等於或大於50或者更進一步等於或大於100，例如，等於或大於200。

根據本發明的音叉的實施方式，品質因子Q1至少比質量因子Q2大一個數量級。術語「數量級」表示大約10倍的差異。優選地，品質因子Q1至少比品質因子Q2大1至3個數量級。

本領域的技術人員應理解的是，在本發明的內容中，品質因子Q同時用於限定兩種振蕩模式，即圖2A和2B所示的非對稱和對稱模式(Q1和Q2)，並且作為材料的內摩擦的參數。在後一種情況下，採用品質因子的倒數(1/Q)。應提及的是，現有技術描述了表示材料的內摩擦的幾個參數，例如，阻尼或損耗因子tanδ，或者損耗模量G」。在本發明的內容中，如C.Zener在1940年和H.-P.Liu等人在1983年提出的那樣，選擇品質因子Q的倒數，特別的原因是該參數的測量對於制表領域的技術人員是公知的。

第二材料或材料B能被布置在音叉的杆6中。根據本發明的實施方式，所述材料A是第一材料，並且杆6包括與所述第一材料接觸的第二材料B或由與所述第一材料接觸的第二材料B形成。

根據實施方式，杆6整體由材料B製造。可選地，杆6包括該材料B或者總體上滿足較高的內摩擦特性的多種材料。材料B與材料A接觸被認為是有益的。例如，材料B接觸音叉的基部5。根據該實施方式，材料B優選地至少處於材料A和杆6的交界處。

該實施方式由圖3A至3C示出，其中，杆6由與製成組件2的材料A不同的材料B構成。組件2特別地包括兩個叉3、4和基部5。

圖3A至3C的附圖標記與上述圖1的附圖標記具有相同的含義。圖3A示出了處於靜止位置的音叉，而圖3B和3C各自示出了隨著在箭頭11的位置處被傳遞到兩個叉的其中一個(在本例子中是在叉3上)的脈衝的非對稱和對稱振蕩。

在圖3A至3C中所示的實施方式中，組件2整體地由A型材料構造，即是，具有低內摩擦，但杆6由具有較高的內摩擦的材料(材料B)構成，例如，用於傳統制表音叉的金屬。在該實施方式中，在圖2A中的非對稱振蕩不會由於杆6的橫向運動而經歷任何通過杆6產生的損耗，然而，參考圖3C，因為在杆6和基部5之間以及杆7和音叉的緊固件7之間的附接或連接處由於約束S1和S2產生的能量損耗，因此音叉的對稱振蕩(圖2B)被減弱。對稱振蕩的品質因子(Q2)因此與被嵌入在由該材料B製成的端部處的簡單的振動葉片的品質因子相似，並且從而非常的小(例如＜10)。

由具有比製成組件2的材料A更高的內摩擦的材料B製造的杆6不會減振，且不會減小圖3B中所示的非對稱振蕩的品質因子(Q1)。這同樣適用於僅通過箭頭11所示的一個叉上的脈衝使得音叉1振蕩的例子。

在美國專利US3447311中描述的是，杆優選地在整體上顯現出一定的撓性或彈性，這能夠將對稱振蕩的頻率與非對稱振蕩的頻率分離或隔開。根據實施方式，杆6被布置為保持足夠的撓性和/或彈性，以分離非對稱和對稱模式的特定的頻率。能通過杆6的幾何形狀和/或形式並且通過製成杆6的材料產生這種布置。通過改變杆的幾何形狀，例如，通過減小其寬度和/或增加其長度，能夠增加它的撓性，並且從而保持需要的彈性。優選地，對稱和非對稱振蕩的固有頻率是彼此不同和/或相距甚遠的。「固有頻率」表示共振頻率的概念，其中振幅相對於脈衝頻率是最大的。

例如，對稱和非對稱振蕩的固有頻率間隔至少5Hz，優選地至少10Hz，甚至至少20Hz，並且在某些例子中甚至30Hz。

根據本發明的實施方式，杆6形成所述組件2的包括叉3、4和基部5的部分，並且包括所述材料A或由所述材料A形成。根據該實施方式，如圖4A至4C所示，杆6、基部5和叉3、4可被製造成一體，例如，由連續的材料A製成，或者可包括連續的材料A。在單晶材料的例子中，杆6、基部5和叉3、4可包括單一的水晶或由單一的水晶形成。

如圖4A所示，緊固件7包括具有比材料A更高的內摩擦的材料或由具有比材料A更高的內摩擦的材料製成。在該例子中，杆6可或可不包括具有較高的內摩擦的材料(材料B)。如所示，圖4A至4C特別地示出了包括與基部5和叉3、4以及由暗色方形表示的緊固件7相同的材料A和/或由與基部5和叉3、4以及緊固件7相同的材料A製造而成的杆由材料B形成的可能性。本發明本質上不排除杆可包括除了基部5和叉3、4的材料A之外的材料的可能性，其中，這種其他材料像材料A一樣具有較低的內摩擦，或者像材料B一樣具有較高的內摩擦。

根據本發明的實施方式，所述材料A是第一材料，並且所述緊固部件7包括與所述杆6接觸的第二材料B。

在圖4A至4C中所示的實施方式中，通過使用消散杆6的振蕩的材料替換緊固件的材料A，在緊固件7處引入對稱振蕩的減弱。由材料A製成的杆6因此被嵌入基部中，該基部由具有高內摩擦的材料製成的緊固件7形成，例如，制表音叉的金屬或者諸如樹脂的其他材料(材料B)。

還可設想的是，使用用於減振的粘合劑將由材料A製成的杆6粘貼到緊固件7，因此，其可用於對稱模式中的能量損耗，並且減小對稱模式的品質因子。粘合劑包括材料B和/或由材料B構成。在該例子中，緊固件7還可由從A型材料之中選擇的材料製造而成。參考圖4B，非對稱振蕩不會被緊固件減弱，因為耗散的嵌入件7中的杆6沒有橫向振蕩。另一方面，如圖4C中的箭頭D所示，因為杆6的振蕩由於其在耗散材料7中的緊固被減弱，所以對稱振蕩被減弱。在該例子中，在杆和音叉的基部之間的約束S1』不會比在音叉和其緊固件完全由材料A製成的情況下耗散跟多的能量。約束S1』因此不會有助於減小對稱振蕩。

在實施方式中，所述緊固部件7將所述杆6固定和/或嵌入為，使得所述杆6的橫向振蕩被減弱。杆6的這種嵌入在圖4A至4C中被清楚地示出，其中，緊固件7與杆6的接觸使得振蕩的能量耗散。

應補充的是，由圖3C和4C所示的對稱振蕩的減弱產生的能量耗散可導致溫度的升高，即是，振蕩的能量被轉換成熱量。與振蕩模式(在這個例子中是對稱振蕩)相關的能量損耗解釋了該類型的振蕩的品質因子的減小。根據本發明，材料B被定位和/或布置為特別地引起對稱振蕩的能量損耗，以減小品質因子Q2。優選地，材料B被布置為減弱杆6的橫向振蕩。本領域的技術人員能理解的是，本發明旨在利用例如發生在杆6的運動時的圖2A中的非對稱振蕩和圖2B中的對稱振蕩之間的差異。還應注意的是，在非對稱的例子中，音叉的重心幾乎不移動，但在對稱的例子中，表現出可感知的運動。

根據實施方式，根據本發明的音叉1的所述叉3、4包括材料A』，其中，所述材料A』被布置成在兩個葉片的至少一部分上的層的形式。根據實施方式，所述材料A』的特徵在於與材料A相似的低內摩擦。優選地，材料A』的內摩擦是與材料A相同的數量級。

根據實施方式，材料A和材料A』在它們各自的熱膨脹係數的符號(正或負)方面不同。結果是，所述材料A』的熱膨脹係數相對於所述材料A的熱膨脹係數的符號具有相反的符號。換言之，如果材料A的熱膨脹係數是正的，例如+0.5，則材料A』的熱膨脹係數是負的，例如-1.0。

選擇具有低內摩擦的A和A』的兩種材料的目的是抵消或者至少部分補償溫度對振蕩頻率的影響。通常，振蕩頻率隨著製成音叉的材料體積的增加或減少導致的音叉的最佳溫度(通常為25℃)的偏離而減小。由於材料A』優選地具有與材料A相反的膨脹係數符號，因此A』的存在減少了組件A和A』的體積的變化。

相反的符號的特徵不意味著材料A和A』的熱膨脹係數的絕對值是相同的(參考上面給出的值+0.5和-1.0的例子)。出於該理由，材料A』的量被優選地選擇為，使得如果適合的話，儘可能的減少除了杆6之外至少包括叉3、4和基部5的組件的體積改變，即是，體積的膨脹或減少被大幅降低或者不存在。

優選地，材料A』也是具有低內摩擦的材料。因此，材料A』優選地不會對品質因子Q1產生任何顯著的影響。本領域的技術人員熟悉具有負熱膨脹係數的材料。

材料A』優選地至少存在於兩個叉3、4上。材料A』還可存在於基部5上。如果杆6包括材料A或由材料A構成(圖4A至4C)，則材料A』還可存在於杆上。應理解的是，本發明並不被限制於材料A』與材料A組合的方式。例如，材料A』可採用層的形式被應用於至少一部分材料A上，或者反之亦然。本領域的技術人員可設想出將材料A』與根據本發明的音叉組合的其他方式。所述層可整體延伸到叉3、4和基部5的一側上，並且同樣地延伸到杆上，或者可僅存在於一部分組件2上。優選地，材料A』至少與一部分叉3、4相關聯和/或被連接到一部分叉3、4。優選地，材料A』被均勻地和/或對稱地布置在兩個叉3、4上。

在不超出本發明的範圍的情況下，本領域的技術人員在使本公開的內容適應他或她自身的需要，以及實施與根據這裡描述的實施方式不同但其中對稱振蕩的品質因子相對於非對稱振蕩的品質因子被減小的振蕩器方面將不會遇到特別的困難。例如，本領域的技術人員能夠將根據本發明的振蕩器用於不完全機械的時鐘和/或電子時鐘中，或者進一步用於任何類型的電子時基中。例如，本發明能在需要時基的應用中被容易地實施，例如，計算機或者手機中。特別地，本發明能夠在不考慮僅在兩個叉的其中一個上的脈衝(機械或其他)的情況下激勵和/或維持非對稱脈衝的事實總體上有助於音叉的構造，例如，包括通過電子裝置來使得音叉振蕩和/或在石英音叉的情況下使用壓電效應來使得音叉振蕩的例子。