包括至少一个柔性引导件的钟表谐振器的制作方法

1.本发明涉及一种钟表谐振器，该钟表谐振器包括至少一个能相对于固定结构运动并悬挂到柔性引导件上的惯性元件，该柔性引导件包括多个柔性条带，所述多个柔性条带在平面xy上的投影在单个交叉区zc处交叉，每个柔性条带都能在平行于平面xy的平面内变形，每个柔性条带都在垂直于所述平面xy的中性表面的两侧以带形式延伸并且将第一安装部与所述固定结构连接以及将第二安装部与所述惯性元件连接。
2.本发明还涉及一种钟表，特别是手表，其包括至少一个这样的谐振器。
3.本发明涉及机械振荡器钟表领域，特别是手表领域，其中，根据本发明的柔性引导件使得既可以保证等时性又可以保证对空间位置的不敏感性。


背景技术：

4.通常，机械表包括振荡器，该振荡器包括游丝摆轮机构，它负责手表的正确计时精度。
5.从原理上讲，机械振荡器通过以下装置确保三个基本功能：
[0006]-引导装置，该引导装置布置成限制自由度；
[0007]-惯性装置；
[0008]-弹性复位装置。
[0009]
更具体地，对于游丝摆轮机构，这些基本功能分别由以下部件执行：
[0010]-枢轴，通常位于红宝石轴承内；
[0011]-摆轮的轮辋；
[0012]-螺旋弹簧。
[0013]
根据手表在空间中所处的不同位置，传统机械表的精度受到摆轮枢轴摩擦的差异限制。
[0014]
因此，目标是开发没有摩擦枢轴的振荡器。
[0015]
消除枢轴的摩擦的一种非常有前景的方法是具有柔性引导件的振荡器，其中，柔性引导件同时满足两个基本功能：一方面是引导功能，另一方面是弹性复位扭矩或力功能。
[0016]
在机械表的情况下，优先考虑旋转柔性引导件以便平移冲击不会干扰振荡器，并小心地将惯性元件的质心放置在由柔性引导件限定的虚拟轴线上。
[0017]
全部都在the swatch group research&development ltd.名下的文献ep3035126、ep3206089和ep18179623中描述了旋转柔性引导件的非限制性示例。现在有可以通过liga和drie技术制造的各种各样的旋转柔性引导件。
[0018]
在实践中，为了确保这种柔性引导件的引导功能，已知使用至少两个平行组合的柔性条带，例如在具有在投影上交叉的多个条带的枢轴中。然而，旋转柔性引导件的最基本形式是在纯挠曲下工作的单个条带，并且这仍然是一个不容忽视的解决方案。
[0019]
在第一次逼近期间，如果基本上平的条带受到力矩，则它以圆弧形式变形，并且它的端部限定与所施加力矩成比例的角度。实际上，弯曲的条带具有轻微的反背曲率
(anticlastic curvature)。反背曲率是由于以下事实产生的：弯曲条带的在中性表面外的纤维必须拉伸并因此也在正交于中性表面的方向上收缩，并且相反地在中性表面内的纤维收缩并因此正交地延伸。
[0020]
通过泊松比描述这些正交变形的程度。如果材料的体积保持不变，则泊松比等于0.5。对于大多数常用材料，泊松比更接近于值0.3。反背曲率的程度取决于局部弯曲曲率、材料的泊松比、条带的三个主要尺寸之间的比率以及安装部的几何形状。
[0021]
如果不注意，反背曲率对弯曲角的依赖性会导致弯曲角与所施加力矩之间非线性相关。
[0022]
这种影响非常小，但对于机械表振荡器而言，千分之一的非线性会导致每天运行误差在100秒量级。
[0023]
还应该注意的是，有时希望控制非线性而不是消除非线性，以便例如补偿由所使用的擒纵机构引起的非等时性。
[0024]
the swatch group research&development ltd名下的文献ch714024描述了一种交叉条带谐振器，其角度和交叉点被优化以便具有良好的等时性、位置不变并获得高达大约30
°
的长角行程。然而，注意到，对于条带的高长宽比，由于沿着条带的反背曲率的可变抑制，非等时性——也就是说走时差对振幅的依赖性——取决于重力位置。这限制了条带的可能高度，而显著的高度对于良好的引导而言是期望的。
[0025]
the swatch group research&development ltd名下的文献ch714031通过叠加多个相同类型的枢轴来克服这一限制，每个枢轴的高度都很小，但组件由于整体高度而具有改善的平面外刚度。然而，这需要非常精确的组装工序，而具有两个条带的枢轴可以在单晶硅soi晶片中制造。
[0026]
eta manufacture horlog
è
re suisse名下的文献ep3667432描述了一种具有两种高的高度水平的枢轴，通过增加肋来强制抑制沿着条带的反背曲率。此类枢轴具有良好的计时特性，并且一般而言具有与中心广泛重叠的肋：覆盖表面具有较大的半径。然而，在以drie制造的具有两个层级的枢轴的情况下，该覆盖表面使得条带难以分离。事实上，中间氧化层被顶部的化学侵蚀消除，同样为了分离条带，必须依赖于子蚀刻，子蚀刻由于表面大而需要更长的蚀刻时间并且到处改变了该部件的形状。因此，找到尽可能窄的峡部是有利的。在设计更窄的峡部的情况下，其它通过机加工的制造也可能受益于条带的更容易分离。


技术实现要素：

[0027]
本发明提出设计一种旋转柔性引导枢轴，其使得可以获得一种在所有位置都具有良好的等时性、具有良好的引导性能和长角行程并且制造简化的谐振器。
[0028]
本发明提出定义一种用于机械振荡器的柔性引导件，该柔性引导件经受尽可能小的反背曲率。
[0029]
本发明提出为柔性条带提供合适的浮凸部，特别是肋，以便控制反背曲率，而不会显著降低柔性条带的弹性性能。
[0030]
更具体地，多个肋沿着柔性条带分布并在其高度上延伸，以使其变刚硬以限制反背曲率，而不显著限制其预期的弯曲品质。
[0031]
本发明提出生产一种在两个层级上微制造的柔性引导枢轴，其中一个层级的至少
一个条带与另一层级的条带交叉。这些条带具有肋以强制抑制反背曲率，并且肋在条带的至少一个第一侧上垂直于该条带延伸(距离至少等于该条带的宽度)。在另一侧，肋要么不存在，要么比第一侧延伸得少，从而使两个条带在投影中相交的表面最小化，并有利于它们的分离。
[0032]
为此，本发明涉及根据权利要求1所述的钟表谐振器。
[0033]
此外，由于本发明，柔性引导枢轴以及因此谐振器的制造更容易并且更快，因为在交叉区的两个条带之间几乎不需要消除材料。实际上，当条带在两个不同的层级上例如用硅材料制造时，两个条带在条带的交叉处保持相互组装在一起。因此，有必要通过复杂的工艺步骤将它们分开。通过避免在投影交叉区域中具有肋或通过具有不对称的肋，两个条带的连接显著减少，使得与存在于投影交叉区域中的肋是对称的情形相比它们更容易分开。
[0034]
本发明还涉及一种钟表，特别是手表，其包括至少一个这样的谐振器。
附图说明
[0035]
在参考附图阅读以下详细描述后，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，在附图中：
[0036]-图1示意性地、局部地并以透视图示出了根据本发明的谐振器所包括的柔性引导件，该柔性引导件包括位于平行平面中的两个柔性条带，并且这两个柔性条带在平行于这两个平面的投影平面xy上的投影交叉；通过柔性条带悬挂的支承结构和惯性质量块仅在柔性条带的安装部处简要示出；该柔性引导件涉及第一可选实施方案，其中，在投影交叉区域zc处，柔性条带仅在一侧包括旨在限制反背曲率的肋；
[0037]-图2是图1的柔性引导件的平面图；
[0038]-图3是图2的柔性条带的交叉区域的细节；
[0039]-图4是该同一交叉区域的更加放大的细节图，其中，阴影线示出了柔性条带在休止状态下的重叠区域；
[0040]-图5以类似于图1的方式示出了第二可选实施方案，其中，在投影交叉区域zc处，柔性条带在其两侧包括旨在限制反背曲率的肋，这些肋具有不相等的横向延伸范围；
[0041]-图6是图5的柔性引导件的平面图；
[0042]-图7是图6的柔性条带的交叉区域的细节；
[0043]-图8是该同一交叉区域的更加放大的细节，其中，阴影线示出了柔性条带在休止状态下的重叠区域；
[0044]-图9示出了本发明的不同构型，其中，在投影交叉区域zc处，柔性条带在其两侧包括旨在限制反背曲率的相等的肋，其中，阴影线示出了柔性条带在休止状态下的重叠区域，其比本发明特有的图5和8中的要宽得多；
[0045]-图10是示出了包括根据本发明的谐振器的钟表、特别是手表的框图，该谐振器具有至少一个这样的柔性引导件，该柔性引导件包括针对反背曲率优化的几何形状的柔性条带。
具体实施方式
[0046]
本发明提出还通过增强文献ep3667432所描述的实施例来改进对谐振器柔性引导
件所包括的柔性条带的反背曲率的控制。
[0047]
因此，本发明涉及一种钟表谐振器100，其包括惯性元件5，该惯性元件5能相对于固定结构4运动并且悬挂到至少一个柔性引导件10上，该柔性引导件10包括柔性条带1、2，柔性条带1、2在平面xy上的投影在单个投影交叉区域zc处交叉。这些柔性条带1、2中的每一个在平行于平面xy的平面中都是能变形的。每个柔性条带都在垂直于平面xy的中性表面sn1、sn2的两侧以带形式延伸，并且一方面将相应的第一安装部41、42与固定结构4连接，另一方面将相应的第二安装部51、52与惯性元件5连接。总而言之，所述带构成柔性条带1、2的芯部。
[0048]
根据本发明，每个柔性条带1、2包括至少一个肋3，该肋3关于其中性表面sn1、sn2不对称。此外，在投影交叉区域zc处，要么每个柔性条带1、2不包括任何肋3，要么每个肋3关于其中性表面sn1、sn2不对称。
[0049]
更具体地，柔性引导件10构成惯性元件5的弹性复位装置。该柔性引导件10包括能在彼此平行并且平行于投影平面xy的平面p1、p2中变形的至少两个柔性条带1、2。
[0050]
固定结构4和惯性元件5各自都比每个柔性条带1、2刚硬。每个柔性条带1、2在其安装部41、42与51、52之间具有称为长度l的最大尺寸。每个柔性条带1、2包括至少两个具有等于标称厚度en的恒定厚度的区段6，它们被至少一个浮凸部11、12或21、22分隔开，浮凸部11、12或21、22形成基本上沿正交于投影平面xy的方向z延伸的肋3，以限制柔性条带1、2的反背曲率。
[0051]
更具体地，在投影交叉区域zc处，每个肋3关于其中性表面sn1、sn2不对称。
[0052]
更具体地，每个不对称的肋3在背对另一柔性条带的一侧包括外浮凸部11、21，外浮凸部11、21的远端与中性表面sn1、sn2相距外部距离de1、de2，每个不对称肋3在面向另一条带的一侧包括面向外浮凸部11、21的内浮凸部12、22，内浮凸部12、22的远端与中性表面sn1、sn2相距内部距离di1、di2，内部距离di1、di2小于外部距离de1、de2。
[0053]
更具体地，每个柔性条带1、2在平行于投影平面xy的平面中具有称为厚度且小于长度l的第二尺寸e，并且在正交于投影平面xy的方向z上具有称为高度的第三尺寸h，第三尺寸h的值介于长度l的值和厚度e的值之间。
[0054]
更具体地，至少一个浮凸部11、12、21、22从支承所述浮凸部的柔性条带1、2突出的值大于柔性条带1、2的最小厚度或标称厚度en的一半，以限制该柔性条带1、2的反背曲率，并且柔性条带1、2在距其安装部一定距离处包括基本上沿方向z延伸的至少一个肋3。
[0055]
更具体地，每个肋3与柔性条带1、2所包括的任何颈状部分相距大于或等于柔性条带1、2的高度h的值。
[0056]
更具体地，至少一个柔性条带1、2关于平行于平面xy的中间平面对称。
[0057]
更具体地，每个肋3包括至少一条母线(generatrix)31，其比柔性条带1、2的位于肋3以外的区段6的侧表面距其中性表面sn1、sn2更远。另外，更具体地，柔性条带1、2的每个肋3在连接柔性条带1、2的安装部41、42和51、52的方向上的纵向延伸范围ln小于或等于柔性条带1、2在其安装部41、42和51、52之间的长度l的五分之一。
[0058]
更具体地，至少一个柔性条带1、2包括多个这样的区段6，所述区段6沿着其中性表面sn1、sn2延伸并且在沿着中性表面sn1、sn2的几何延伸范围内彼此具有相同的标称厚度en，每个区段6都形成带，该带的侧表面60平行于方向z。另外，在平面xy上的投影中，至少两
个区段6被相对于侧表面60具有突出厚度es的肋3分隔开，突出厚度es大于或等于标称厚度en。再更具体地，该突出厚度es是标称厚度en的至少1.5倍。
[0059]
更具体地，至少一个柔性条带1、2在距第一安装部41、42和距第二安装部51、52一定距离处包括至少两个肋3。
[0060]
更具体地，至少一个柔性条带1、2是直的并且包括其中性表面sn1、sn2，该中性表面在连接第一安装部41、42和第二安装部51、52的条带方向d上是平的。
[0061]
更具体地，至少一个柔性条带1、2包括沿方向z在柔性条带1、2的整个高度h上延伸的至少一个肋3。
[0062]
更具体地，至少一个柔性条带1、2的高度h小于或等于柔性条带1、2在其安装部41、42和51、52之间的长度l的五分之一。
[0063]
更具体地，柔性条带1、2的横向最大厚度em小于或等于该柔性条带1、2的高度h的五分之一。
[0064]
更具体地，柔性条带1、2形成沿方向z延伸的直棱柱。这里，棱柱是指从基面沿直线或曲线方向平移形成的几何体，直棱柱是沿直线方向平移形成的。更具体地，该棱柱在平面xy中的基部关于中性表面sn1、sn2在平面xy中的投影是对称的。
[0065]
更具体地，至少一个柔性条带1、2的每个肋3的纵向延伸范围ln小于或等于肋3的横向突出厚度es。
[0066]
更具体地，至少一个肋3是长方体。
[0067]
更具体地，至少一个肋3关于中性表面sn1、sn2对称。
[0068]
更具体地，至少一个柔性条带1、2在距第一安装部41、42和第二安装部51、52一定距离处包括在区段6的两侧交替地突出出来的多个肋3。
[0069]
更具体地，至少一个柔性条带1、2在其休止位置在平面xy上的任何投影都包含其中性表面sn1、sn2。
[0070]
更具体地，至少一个柔性条带1、2在距第一安装部41、42和第二安装部51、52一定距离处包括在连接安装部41、42和51、52的纵向方向上规则分布的多个肋3。
[0071]
更具体地，至少一个柔性条带1、2在距第一安装部41、42和第二安装部51、52一定距离处包括多个肋3，肋3的数量大于或等于一方面长度l和高度h之间的商l/h与另一方面一个单位之差。
[0072]
更具体地，至少一个柔性条带1、2在平面xy上的投影在所有表面连接处包括最小半径值为10微米的倒圆角。
[0073]
附图示出了非限制性的特定示例，其中，柔性条带1、2中的每一个都包括在条带的一侧的肋，或者在条带的同一侧具有相同的横向突出部的所有肋。这些构型是最有利的。
[0074]
然而，本发明主要涉及柔性条带在其投影交叉区域zc处的特定布置，以有助于相应柔性引导件10的开发。因此，本发明仍然适用于未示出的变型方案，其中，柔性条带1、2包括其它肋布置：例如条带的肋有时在条带的一侧延伸，有时在条带的另一侧延伸(例如在交叉前向外延伸，而在交叉后在另一侧上)，或交替的肋等。
[0075]
更具体地，至少一个柔性条带1、2由可微加工的材料或由二氧化硅外围层进行温度补偿的硅制成。
[0076]
更具体地，至少一个柔性条带1、2通过drie或liga或类似工艺制成。
[0077]
本发明还涉及包括至少一个这样的钟表谐振器100的钟表1000。更具体地，该钟表1000是手表，特别是机械手表。