设置有用于机芯的反馈系统的机械钟表机芯的制作方法

本发明涉及一种设置有用于机芯的反馈系统的机械钟表机芯。

背景技术：

多年来，机械表机芯已进行了大量改进，特别是为了调节或调整被用作本地振荡器的谐振器的游丝摆轮的振荡频率。常规机械表机芯且尤其是其瑞士杠杆擒纵机构的特征在于其对于手表所经历的冲击的稳固性(robustness)。这意味着手表的状态一般不受一次冲击影响。然而，这种擒纵机构的效率不是很高，例如在30％左右。此外，瑞士杠杆擒纵机构不容许使用具有高频率或低振幅的谐振器。

WO专利申请No.2006/045824 A2公开了一种用于使振荡的游丝摆轮返回平衡位置的调整构件。还设置了用于维持摆轮围绕其平衡位置的振荡的擒纵机构。为了实现这一点，摆轮连接到至少一个可移动的永磁体而调整构件具有固定的永磁体，以便生成使摆轮返回其平衡位置的磁场。不存在对能够调节游丝摆轮的振荡频率的反馈系统的描述，这是一个缺点。

为了将本地振荡器的谐振器维持在高频率下，必须调节瑞士杠杆擒纵机构的原理。为了实现这一点，调整构件的频率的提高需要更多能量来维持振荡器。为了减少能量，可以减小振荡器质量或惯性以减小振荡振幅，提高振荡器的品质因数，或提高驱动构件与调整构件之间的能量传输效率。因此，对于常规瑞士杠杆擒纵机构，由于每秒加速和停止多次而消耗了过多能量。即使瑞士杠杆及其轮制造得尽可能轻，但这并不会使得容易获得高频振荡器。

在De Bethune提出的机械机芯中，提出了一种具有能量的连续正弦传输的磁性擒纵机构。机械驱动构件将扭力传递至减速齿轮系。在所述齿轮系的末端，磁性转子将能量传输到本地振荡器的谐振器，永磁体固定在所述谐振器上。齿轮系速度与自然谐振器频率同步。作为调整构件的谐振器控制时间度量。通过时间的精确和规则地分割来控制时间指示器指针的运动速度。

这种谐振器可代替常规游丝摆轮以更好地满足高频振荡的要求和约束，从而提高精度。不再存在任何特定附接点。谐振器更刚硬并容许第一自然振动模式的使用。品质因数甚至在低振幅下也高于常规振荡器。

然而，根据上述用于De Bethune机芯的实施例，没有耐冲击性。在这类条件下，指针易于在任何冲击之后快速前移。此外，不存在对如在本发明中所描述的用于简单和精确地调节游丝摆轮的振荡频率的反馈系统的说明，这是一个缺点。

本发明探索一种针对使用具有高品质因数、高频率和/或低振幅的本地振荡器的谐振器的装置。这在不放弃瑞士杠杆擒纵机构的冲击稳固性的情况下实现。

技术实现要素：

因此，本发明的一个主要目标是通过提出一种设置有能够精确地调节机械机芯的本地振荡器的谐振器的振荡频率的反馈系统的机械钟表机芯来弥补上述缺点。

为此目的，本发明涉及一种包括独立权利要求1的特征的机械钟表机芯。

该机械钟表机芯的具体实施例在从属权利要求2至22中定义。

根据本发明的机械钟表机芯的一个优点在于以下事实：可以优化基准振荡器的精度而不必担忧其耐冲击性以及因此优化本地振荡器的耐冲击性而不必担忧其精度。

另一个优点在于，可以提供一种产品，其由于作为本地振荡器的游丝摆轮的存在而遵照制表业的审美代码，同时通过可处于高频率下的基准振荡器的使用而提高精度。

附图说明

设置有用于机械机芯的反馈系统的机械钟表机芯的目的、优点和特征将在以下参考附图的非限制性说明中更清楚地显现，在附图中：

-图1结合根据本发明的机芯反馈系统示出常规机械钟表机芯的各种构件的示意图，

-图2结合根据本发明的反馈系统更详细地示出组成常规机械机芯的元件，

-图3示出根据第一实施例的反馈系统的构件且主要是根据本发明的基准振荡器和频率比较器的组合的简化视图，

-图4示出激励轮与基准振荡器的具有永磁体的音叉之间的相互作用转矩(interaction torque)随根据图3的第一实施例的反馈系统中的轮的转速变化的曲线，

-图5示出根据本发明的用于调节本地振荡器的谐振器的振荡频率的反馈系统的调整机构的第一实施例，

-图6示出根据本发明的用于调节本地振荡器的谐振器的振荡频率的反馈系统的调整机构的第二实施例，以及

-图7示出具有输入激励轮的根据第二实施例的反馈系统的构件以比较本地振荡器和根据本发明的反馈系统的基准振荡器的速度的简化视图。

具体实施方式

在以下说明中，机械钟表机芯的所有那些本领域技术人员众所周知的构件将仅以简化方式进行说明。

如在图1中示意性地看到的，示出了设置有用于精确地调节常规机械机芯1’的速度或操作的反馈系统2的机械钟表机芯1。常规机械机芯1’包括机械能量源11、传动组件12和本地振荡器13，所述机械能量源11是至少一个发条盒。

传动组件12包括由发条盒11在第一端轮处驱动的传动轮(gear wheel)组12。传动轮组12的轮优选是带齿的轮。传动轮组12的最后一个驱动轮驱动本地振荡器13的擒纵机构。该本地振荡器13还包括谐振器，该谐振器采用游丝摆轮的形式。

反馈系统2可连接到本地振荡器13的输入部以尤其控制本地振荡器的谐振器的振荡频率。常规机械机芯1’与反馈系统2之间的连接可经由传动轮组12的最后一个轮实现。

反馈系统2首先包括基准振荡器21，该基准振荡器是精确的，即至少比本地振荡器13的谐振器精确。反馈系统2还包括频率比较器22和调整机构23，频率比较器22与基准振荡器或谐振器21连接或组合以比较两个振荡器21、13的速度。该调整机构23可基于频率比较器22的比较结果来调节本地振荡器13的谐振器的振荡频率。谐振器如本地振荡器13的游丝摆轮的频率因而可通过以下将说明的调节机构调节，以减慢或加速本地振荡器的谐振器。

应注意的是，本地振荡器或基准振荡器的“速度”或频率指与本地振荡器和/或基准振荡器连接的轮的转速或振荡频率。

图2更详细地示出机械钟表机芯1的常规机械机芯的各种元件。常规机械机芯因而包括发条盒11，发条盒11具有用于与传动轮组12的第一轮121的中心齿轴121’啮合的外齿圈。因此获得了第一轮121的转速相对于发条盒外齿圈的转速的倍增。

传动轮组12还可包括第二轮122，该第二轮的中心齿轴122’由第一轮121的外齿圈驱动。还存在旋转得比第一轮121快的第二轮122的转速的倍增。也可设置第三轮123且其由第二轮122的外齿圈经由中心齿轴123’驱动。还存在旋转得比第二轮122快的第三轮123的转速的倍增。该第三轮123可以是用于驱动机械表的一个或多个时间指示器指针的传动轮组12的最后一个轮。

传动轮组12的最后一个轮123驱动本地振荡器13的擒纵机构。该擒纵机构可包括其中心齿轴16’由最后一个轮123驱动的擒纵轮16和与擒纵轮啮合并以常规的方式与游丝摆轮14协作的瑞士杠杆15。游丝摆轮14具有游丝14’，该游丝一方面在一端处附接至摆轮旋转摆轴并且另一方面在另一端处附接至游丝外桩，所述游丝外桩通常附接至手表机板上。游丝摆轮的振荡频率由反馈系统2控制和调节。

反馈系统2的第一实施例在图3中被示出。该反馈系统包括频率鉴别器。由于常规机械机芯的本地振荡器不精确但耐冲击，所述机芯激励反馈系统的更精确的基准振荡器或谐振器32、32’、33、33’。因此借助于频率比较器35、36、36’将基准谐振器的速度或频率与本地振荡器的谐振器的速度或频率进行比较。频率比较器输出部控制调整机构的元件以调节本地振荡器的谐振器的速度。

应注意的是，基准谐振器与频率比较器组合。存在与连接到常规机械机芯的旋转轮的磁性相互作用(magnetic interaction)以激励基准谐振器并比较振荡器的速度或频率。

激励轮31可直接连接到常规机械机芯的传动轮组中的一个轮。该激励轮也可以是所述传动轮组的一个轮或者该传动轮组的一个轮与激励轮31之间可存在倍增器或分割装置(division arrangement)。激励轮31因而以一定转速V_ext旋转，所述转速与本地振荡器的角向激励频率或脉冲成比例。该激励轮31具有一定数量N的外周齿。齿数N可以是奇数，例如激励轮可具有9个齿。

该反馈系统的基准振荡器或谐振器具有布置在谐振器的臂32的自由端处的至少一个永磁体33，其经由基部34附接至安装于手表机芯的机板上的可移动框架35上。该永磁体33布置在激励轮31附近并且优选地磁体的磁极化强度朝激励轮31的中心取向。

永磁体33在磁体附近存在齿时被吸引向激励轮31，并且在磁体面向激励轮的两个齿之间的空置空间时被较少地吸引向激励轮。由于激励轮以一定转速V_ext旋转，所以磁体33因而将通过与所述激励轮31的磁性相互作用而以第二频率ω₀振荡。

在激励轮31的旋转期间并且根据其外周齿数N，基于轮的自然转速V_ext而确定激励频率ω_ext。激励频率ω_ext因此等于N·V_ext，其中N是激励轮的齿数。齿数N可以是奇数，例如激励轮可具有9个齿。因此，可将该激励频率ω_ext与基准振荡器的振荡频率ω₀进行比较以比较两个振荡器的速度。

优选地，可设置两个臂32、32’，每个臂各自都具有安装在它们的第一端处的永磁体33、33’以限定出音叉。两个臂32、32’的第二端经由基部34接合并附接在框架35上。两个永磁体33、33’布置在激励轮31附近并且布置在沿直径相对的位置处，其中，激励轮31位于两个永磁体33、33’之间。

移动框架35优选地为与激励轮31共轴地布置的空心轮。该空心轮35借助于与空心轮35的内表面接触的滚柱轴承或销轴承或滚珠轴承38被保持在机板上自由旋转。滚柱轴承或销轴承或滚珠轴承38的数量必须在3以上，以使得框架或空心轮能围绕与激励轮相同的旋转轴线旋转。然而，框架或空心轮35由至少一个复位弹簧36或在一侧附接在机板上的两个复位弹簧36、36’保持在限定的位置。优选地，复位弹簧36、36’在沿直径相对的位置处连接到空心轮。

当激励轮31以一定转速V_ext旋转时，音叉基准振荡器将以振荡频率ω₀被激励。基准振荡器的激励由于激励轮31的旋转而获得，激励轮31由铁磁性材料制成以与承载在臂32、32’的第一端处的一个或多个永磁体33、33’磁性地相互作用。所述激励轮31也可仅仅在齿上或齿内设置用于与永磁体33、33’磁性地相互作用的铁磁性部分。铁磁性材料也可连续沉积在激励轮31的外周齿上。因此也产生磁性相互作用转矩或锁定转矩。由于激励轮沿逆时针方向旋转，所以框架35也将倾向于沿逆时针方向移动，同时由复位弹簧36、36’保持。

激励轮31的转速可逐渐提高并且然后原则上稳定在基准旋转频率ω₀附近。如上所述，在这种情况下存在锁定转矩。然而，如果相互作用转矩进一步增大，则系统解锁并且激励轮31的速度然后仅受摩擦限制。因此寻求经由反馈系统使两个振荡器的速度同步。

还如图4所示，由于关于角向激励频率的相互作用转矩，当角向激励频率ω_ext接近锁定频率时，发生锁定转矩。移动框架35因而将处于平衡该锁定转矩和复位弹簧36、36’的转矩的位置。该框架还包括用于例如与输出轮37啮合的带齿部分。输出轮37的角位置因而按比例表示角频率或旋转频率之差ω_ext-ω₀以允许经由输出轮37调节本地振荡器，输出轮37构成调整机构的元件之一。

还应指出的是，框架35和复位弹簧36、36’可结合在一体式构件中。此外，基准振荡器可呈与音叉不同的形式。永磁体也可布置在激励轮上，音叉具有铁磁性的臂32、32’。各臂的端部面向激励轮以通过所述激励轮31的旋转被激励。

图5示出用于根据在反馈系统的频率比较器中确定的差来调整本地振荡器的速度或频率的反馈系统调整机构的第一实施例的简化视图。本地振荡器在图5中仅通过摆轮14和游丝14’表示。

调整机构由反馈系统的输出轮37表示，输出轮与移动的调整构件137的例如形式为圆弧的带齿基部啮合。调整构件安装成在手表机板上围绕与摆轮的旋转轴线平行但在游丝摆轮14外部的轴线旋转。调整构件因而在与带齿部分相对的臂的端部处包括喙部。调整喙部能够根据喙部的旋转角度θ移动至更靠近或更远离游丝14’的最后一个线圈，所述旋转角度取决于反馈系统中的频率比较。

调整构件137的移动的喙部从给定的伸长率作用在游丝的有效长度L₀上。游丝摆轮的振荡周期取决于游丝14’的有效长度。在振荡期间，游丝交替地缩回和伸展。如果诸如刚硬喙部的障碍物被置于游丝的最后一个轮的伸展轨迹上，则游丝的有效长度在振荡期间瞬间被改变。这引起平均有效长度的减小和因而振荡周期的缩短。

显然，可设想不使用输出轮37，而是允许框架的带齿部分与调整构件137的带齿部分直接啮合。

图6示出用于根据在反馈系统的频率比较器中确定的差而调整本地振荡器的速度或频率的反馈系统调整机构的第二实施例的简化视图。与图5中一样，本地振荡器在图6中仅通过摆轮14和游丝14’表示。

对于调整机构的该第二实施例，调整构件137包括例如形式为圆弧的带齿基部，其能与频率比较器框架的带齿部分直接啮合。调整构件安装成在手表机板上围绕与摆轮的旋转轴线平行但在游丝摆轮14外部的轴线旋转。调整构件还包括形状与摆轮14的外表面互补的弓形部以改变空气在摆轮上引起的摩擦。该弓形部布置在带齿部分关于调整构件的旋转轴线的相对侧。根据旋转频率之差ω_ext-ω₀，弓形部可移动至更靠近或更远离摆轮的外表面以调节本地振荡器的速度或频率。因此，通过谨慎选择所使用的游丝摆轮的等时性曲线，游丝摆轮频率随着由接近摆轮的调整构件137的弓形部引起的摩擦的增加而减小，且反之亦然。

应注意的是，对于参考图5和6说明的两个实施例，调整构件137可直线移动以调节游丝摆轮14的振荡频率。

摆轮14的振荡频率的调节除空气引起的摩擦外还可通过调整构件137与所述摆轮之间的磁耦合实现。

关于反馈系统并且根据另一实施例，可提供基准振荡器的不同布置结构以与激励轮磁性地相互作用，从而确定两个振荡器的速度或频率。激励轮可包括环形地设置在一个表面上并且彼此规则地间隔开的磁轨。这些环状分布的磁轨在激励轮的旋转轴线上确定中心。当激励轮旋转时，作为基准振荡器的永磁体的至少一个磁耦合元件由激励轮的各旋转磁轨激励。该永磁体被弹性地保持在移动的框架上，所述框架可角向地或直线地移动以比较两个振荡器的频率并使调整机构能够调节游丝摆轮的振荡频率。

图7示出反馈系统的第二实施例。在该第二实施例中，基准振荡器与频率比较器一体地组合以控制调整机构。还存在与连接到常规机械机芯的旋转轮的磁性相互作用以激励基准谐振器并比较振荡器的速度或频率。

如参考图3详细所述，该第二实施例的激励轮41可直接连接到常规机械机芯的传动轮组中的一个轮。激励轮41因而可以是传动轮组中的最后一个轮或是传动轮装置结构中的连接到所述传动轮组的一个轮。激励轮41以代表本地振荡器的频率(即与游丝摆轮14的振荡频率成比例)的转速V_ext旋转。激励轮41可激励基准振荡器，该基准振荡器在这种情况下为交叉条带式谐振器。

基准振荡器或谐振器是具有交叉条带44、45、48、49的谐振器。它在弓形部段42上包括与带齿的激励轮41接近的至少一个永磁体43。可由金属材料制成的刚硬的弓形部段经由两个第一交叉柔性条带44、45连接到第一基板46。这些第一交叉弹性条带44、45在两个平行平面中彼此相隔一定距离延伸。这两个平行平面也平行于激励轮41的平面和手表机板，在手表机板上安装有机械机芯和反馈系统的各种元件。

第一基板46也固定在交叉条带式谐振器的互补部分的第二板47上。该第二板47经由两个第二交叉柔性条带48、49连接到固定板50，固定板50固定地安装在手表机板上。这些第二交叉弹性条带48、49在也平行于第一弹性条带44、45的两个平面的两个平行平面中彼此相隔一定距离延伸。这些第二交叉柔性条带48、49位于第一弹性条带44、45与手表机板之间。

第一和第二基板46、47可移动并且根据谐振器与轮之间的锁定转矩角向地移动。第一和第二基板46、47呈弓形形式被示出，但可呈另一种大体形状，例如长方体形状，并且仅形成一个整体。在优选由铁磁性材料制成的激励轮41的旋转期间，弓形部段42与其永磁体43一起在激励轮的平面中以频率ω₀振荡。发生磁性相互作用，并且根据激励轮的转速，由限定的锁定转矩引起板46、47的角位移。

在该第二实施例中，调整机构在此由调整喙部53形成，调整喙部53例如附接在第二基板47上。在调整喙部53上布置有第二永磁体52，其例如与布置在喙部下方和手表机板上的铝板51协作。该铝板51可衰减喙部53在弓形部段42如Foucault制动器一样作用的振荡之后的振动。

根据旋转频率的比较ω_ext-ω₀，板46和47相对于它们的平衡位置移位。板46、47的角位移使喙部53沿摆轮14的游丝14’的方向移动，以调整本地振荡器的振荡频率，如参考图5所述。如果游丝摆轮14以过低的频率振荡，则喙部53朝向游丝14’的最后一个线圈前进以减小所述游丝的有效长度，并且在振荡频率过高的情况下反之亦然。

根据一个不同的变型实施例，弓形部段42可由飞轮代替，所述飞轮承载至少一个永磁体43或具有在飞轮的金属材料中制成的磁化部分以在激励轮41旋转时被激励轮41激励。该飞轮可通过彼此远离的并在平行于激励轮的旋转轴线的虚拟枢转轴线上交叉的两个第一交叉柔性条带44、45连接到第一基板46。交叉条带可相对于枢转轴线成角度α布置，角度α可介于60°与80°之间。

两个第二交叉柔性条带48、49也彼此远离，但布置在第一交叉条带44、45与手表机板之间，组合的基准振荡器和频率比较器的固定板50固定在手表机板上。

根据前面给出的描述，本领域技术人员可设计设置有用于机芯的反馈系统的机械钟表机芯的多个变型实施例而不脱离通过权利要求限定的本发明的范围。可设想为激励轮设置至少一个永磁体以与基准谐振器的铁磁性金属部分相互作用，从而使其以确定频率振荡。激励轮可以是不带齿但具有彼此规则地间隔开并且布置在激励轮的整个周边上以与基准振荡器的永磁体磁性地相互作用的铁磁性部分的圆轮。当基准振荡器的臂或磁化元件与激励轮磁耦合以控制调整机构的调节时，频率比较器框架可直线地移位。