技术领域
[0001] 本
发明涉及一种包括配备有陀飞轮的钟表
机芯的钟表，该陀飞轮在托架中承载由
摆轮和游丝构成的机械
谐振器以及擒纵装置。术语“陀飞轮(tourbillon)”有时也被本领域技术人员称为卡罗素(karussel)。此外，这种钟表机芯包括设置成积聚机械能的
发条盒和将陀飞轮托架运动学地连接到发条盒的
齿轮系。
背景技术
[0002] 很久以来就已知配备有陀飞轮的钟表机芯。术语“陀飞轮”通常用于指代这样的钟表机芯，甚至是配备有这种钟表机芯的
手表。
[0003] 在传统的陀飞轮中，托架用作第二轮副。它包括第二齿轴，并由中间轮经由该第二齿轴致动。托架承载由
擒纵轮副和擒纵叉构成的传统
擒纵机构，特别是瑞士杠杆式擒纵机构。
力经由擒纵轮副的齿轴传递到擒纵轮副，该齿轴以
行星轮的方式与固定到机板上的固定的第二轮
啮合。
[0004] 传统瑞士杠杆式擒纵机构的操作对于本领域技术人员来说是公知的。擒纵轮具有多个齿，这些齿与擒纵叉所承载的两个叉瓦接合。每个叉瓦在其自由端处具有倾斜平面。为了产生游丝摆轮系统的维持冲击(即维持振荡所需的冲击，maintenance impulse)，擒纵轮的其中一个齿沿切向压靠在两个叉瓦之一的倾斜平面上，以便在擒纵叉上施加力矩，该擒纵叉因此被擒纵轮转动，擒纵轮经由固定的第二轮通过托架的旋转而被旋转。当包含于擒纵轮的每个齿的冲击喙状部位于倾斜平面的底部时，维持冲击结束。因此，为了产生维持冲击，擒纵轮必须能够旋转经过一定
角距离，该角距离对应于相对于擒纵轮副的旋
转轴线距与其相互作用的叉瓦的倾斜平面的角距离。然而，如上所述，擒纵轮的旋转与陀飞轮托架的旋转密切相关，从而在擒纵轮与陀飞轮托架之间提供了运动学联动关系。因此，为了旋转该擒纵轮，必须使具有相对高惯性的陀飞轮旋转。因此，传递到摆轮的维持冲击的强度受到陀飞轮的惯性以及将陀飞轮托架运动学地连结到发条盒的齿轮系的惯性的限制。陀飞轮托架的惯性被增加至擒纵轮，这增加了擒纵轮的惯性。
[0005] 已知陀飞轮机构对竖直
位置予以均衡，因此改善了在佩戴时腕表中的钟表机芯的运行。然而，在传统机芯中，当陀飞轮托架与擒纵轮一体旋转时，陀飞轮增加了擒纵装置的惯性。这限制了擒纵轮可能承受的
加速度。传递到摆轮的冲击取决于擒纵轮的旋转，就计时而言不可能将
频率可靠地提高到5Hz以上。结果，这种陀飞轮机构的游丝摆轮系统的可能的振荡频率受到限制。因此，陀飞轮中的传统游丝摆轮系统的振荡频率通常小于5赫兹(5Hz)，并且在某些特定情况下可达到5Hz。例如，它通常等于3赫兹。可以理解的是，这限制了配备有传统陀飞轮的钟表机芯可以获得的工作
精度。
[0006] 因此，由于传统的擒纵操作，当佩戴结合有陀飞轮的手表时因陀飞轮的托架通常所具有的高惯性而损害了陀飞轮对于工作精度的显著优点。
发明内容
[0007] 本发明的目的是提供一种解决上述传统陀飞轮的问题的方案，以帮助提高陀飞轮的计时效益，特别是通过将机械谐振器设置在陀飞轮托架中来提高配备有根据本发明的陀飞轮的钟表机芯的工作精度，所述机械谐振器的振荡频率Fo大于常规频率，优选大于5赫兹(Fo>5Hz)。
[0008] 因此，本发明涉及一种包括钟表机芯的钟表，该钟表机芯配备有包括托架的陀飞轮、设置成蓄积机械能的发条盒和将陀飞轮托架运动学地连结到发条盒的齿轮系，该托架设置成围绕
主轴线旋转。该陀飞轮承载由摆轮和游丝构成的机械谐振器，以及擒纵装置。根据本发明，该擒纵装置是
磁性擒纵机构，其包括由擒纵齿轴和一个或多个磁性结构组成的擒纵轮副，所述磁性结构具有以擒纵轮副的
旋转轴线为中心的大致环形形状。磁性擒纵机构还包括一个磁性元件或多个磁性元件，所述一个磁性元件或所述多个磁性元件中的每个磁性元件设置成具有与机械谐振器的振荡同步的振荡运动，并且所述振荡运动具有相对于所述旋转轴线的非零径向分量。所述一个磁性元件或所述多个磁性元件中的每个磁性元件至少暂时地、周期性地与所述一个或多个磁性结构耦合，使得擒纵轮副在摆轮的每个振荡周期旋转预定的角度周期。因此，根据本发明，在正常的钟表机芯运转中，磁性擒纵机构交替地具有将发条盒供应的机械能转换为磁性擒纵机构中的磁
势能的
能量蓄积阶段以及将蓄积在磁性擒纵机构中的能量转移到磁性谐振器的转移阶段。
[0009] 最后，磁性擒纵机构设置成使得：
[0010] -在每个能量蓄积阶段期间，所述一个磁性元件或所述多个磁性元件当中的此时与所述一个或多个磁性结构耦合的一组磁性元件受到相对于所述旋转轴线的磁力转矩，该磁力转矩具有与发条盒经由陀飞轮托架施加到擒纵轮副的驱动转矩的方向相反的方向和比该驱动转矩的强度更小的强度，使得擒纵轮副适于旋转一定角度以便能够在磁性擒纵机构中蓄积一定的磁势能；
[0011] -在每个能量转移阶段期间，所述一个磁性元件或所述多个磁性元件当中的在前一个能量蓄积阶段期间与所述一个或多个磁性结构耦合的一组磁性元件中的每个磁性元件在其振荡运动的半周期(alternation)期间并且在此半周期期间的该振荡运动的径向分量的方向上受到相对于所述旋转轴线的径向磁力(优选是主要的)，使得磁性擒纵机构将在前一个能量蓄积阶段中蓄积的磁势能(优选其大部分)转换成机械能，以便能够维持机械谐振器的振荡。
[0012] 由于根据本发明的钟表的特征，特别是为配备陀飞轮而选择的磁性擒纵机构的类型，传递到机械谐振器以维持该机械谐振器的能量冲击的强度不受陀飞轮托架的惯性限制。事实上，甚至齿轮系的惯性也不再影响这些能量冲击的产生。实际上，只有擒纵叉的惯性(在设想止动装置的情况下)影响由磁性擒纵机构供应给机械谐振器的维持冲击的动态情况。应指出，擒纵叉在此形成永磁-磁性转换器(magneto-magnetic converter)。因此，这些维持冲击可以更短暂，即，在不再依赖于陀飞轮的惯性的非常有限的时间间隔内发生。这些显著特征有助于提高钟表机芯的工作精度，特别是提高由游丝摆轮系统形成的机械谐振器的等时性。此外，它们使得可以在陀飞轮中设置具有高品质因数的机械谐振器，特别是具有比用于常规陀飞轮的常见游丝摆轮系统高得多的固有振荡频率、特别是大于5赫兹的固有频率的游丝摆轮系统。
[0013] 因此，根据本发明的磁性擒纵机构使得可以将以下两者暂时地分开：一定数量的能量从发条盒向设置成暂时蓄积能量的磁性擒纵机构的周期性传递，以及所述蓄积的能量从磁性擒纵机构向机械谐振器的传递。
[0014] 因此，由于在本发明的范围内为配备陀飞轮所选择的磁性擒纵机构，由磁性擒纵机构供应给机械谐振器的维持冲击可以在擒纵轮基本不旋转的情况下并且基本上与这种旋转无关地产生。因此，齿轮系的惯性和陀飞轮托架的惯性不再妨碍维持冲击的产生。重要的是，主要为了在磁性擒纵机构中的磁势能蓄积阶段之后产生每个维持冲击而出现的力的径向性质，以使得托架旋转或不旋转或仅以小角度旋转的事实对维持冲击的产生基本上没有影响。为此原因，配备有根据本发明的磁性擒纵机构的陀飞轮机构可以传递具有短持续时间和相对高强度的维持冲击。
[0015] 在一个有利的
实施例中，机械谐振器包括摆轮，该摆轮在陀飞轮托架中借助磁力枢转，陀飞轮托架为此目的包括两个磁
轴承。除了由所选择的磁性擒纵机构提供的各种优点之外，此特定变型还可以显著限制机械谐振器在
水平位置与竖直位置(竖直位置借助于陀飞轮被平均)之间的运行差异。因此可以理解的是，能够获得具有非常高的工作精度的陀飞轮手表。
附图说明
[0016] 下面将参考附图以非限制性示例的方式更详细地描述本发明，在附图中：
[0017] -图1是根据本发明的钟表的第一实施例的局部透视图，该钟表由配备有陀飞轮的机芯形成；
[0018] -图2是图1的钟表机芯的局部顶视图，其中一些元件被移除以便于观察本发明的重要元件；
[0019] -图3是图1的钟表机芯沿着图2所示的剖面线III-III的剖面图；
[0020] -图4是图1的钟表机芯沿着图2所示的剖面线IV-IV的剖面图；
[0021] -图5针对分别位于其两个休止位置之一的止动装置，给出了根据擒纵轮副的角位置而变化的图2的磁性擒纵机构中的磁势能的两条曲线；
[0022] -图6至9部分地示出结合在第一实施例的陀飞轮中的机械谐振器和磁性擒纵机构，其在机械谐振器的半周期期间处于四个不同位置；
[0023] -图10是本发明第二实施例的类似于图3的局部剖面图；
[0024] -图11是第一或第二实施例的第一变型的局部示意图，其中仅示出了结合在陀飞轮中的摆轮和磁性擒纵机构；
[0025] -图12示出了本发明的第一或第二实施例的第二变型；
[0026] -图13示出了本发明的第三实施例的由陀飞轮托架承载的机械谐振器和磁性擒纵机构；以及
[0027] -图14针对图13的磁性擒纵机构示出了磁势能曲线，其由磁性结构和可选地两个磁性元件限定，这两个磁性元件附接到摆轮上并与磁性结构相互作用。
具体实施方式
[0028] 下面将参考图1至11描述本发明的第一实施例，特别是结合在根据本发明的陀飞轮中的磁性擒纵机构的具体操作。
[0029] 该钟表包括钟表机芯2，钟表机芯2配备有包括托架6的陀飞轮4、设置成蓄积机械能的发条盒10、以及将陀飞轮托架运动学地连结到发条盒的齿轮系11，所述托架6设置成围绕主轴线8旋转。陀飞轮承载由摆轮16和游丝15构成的机械谐振器14，以及擒纵装置18。陀飞轮在主机板3与桥
夹板9之间枢转。该擒纵装置由磁性擒纵机构构成，该磁性擒纵机构包括由擒纵齿轴24和第一擒纵轮22构成的擒纵轮副20，第一擒纵轮22包括第一磁性结构26，第一磁性结构26具有大致环形形状并以擒纵轮副的旋转轴线28为中心。
[0030] 磁性擒纵机构包括止动装置30，其在机械谐振器14的每个振荡半周期中暂时地将该机械谐振器与擒纵轮副20联接。该止动装置和擒纵轮副在托架6的一部分与由该托架承载的擒纵桥夹板19之间枢转。当机械谐振器振荡时，止动装置经历穿插有休止阶段的往复运动，在休止阶段中止动装置被交替地止动在两个休止位置，其中止动装置分别抵靠两个销36和37。
[0031] 在所示变型中，止动装置由承载两个磁性元件32和33的擒纵叉形成，每个磁性元件设置成具有与机械谐振器的振荡同步并且相对于擒纵叉的旋转轴线28基本上沿着径向方向定向的振荡运动。两个磁性元件是相似的并且位于擒纵轮22的同一侧。它们两者以类似方式与第一磁性结构同时耦合，第一磁性结构设置成使得这两个磁性元件连续地(或准连续地)与其耦合并且使得它们各自的磁耦合
叠加在一起。下面将更详细地描述该磁性擒纵机构的操作。
[0032] 在所示变型中，擒纵轮副20包括第二轮38，第二轮38包括第二磁性结构40，第二磁性结构40与第一磁性结构26具有平面对称性并且与第一磁性结构26隔开一定距离，以使得两个磁性元件32和33在它们振荡时能够至少暂时地位于第一和第二磁性结构之间。两个磁性元件32和33与第一和第二磁性结构类似地同时相互作用，使得效果叠加在一起。两个磁性元件与第一和第二磁性结构耦合，使得擒纵轮副在摆轮16的每个振荡周期旋转预定的角度期间。第一和第二磁性结构分别由第一
永磁体和第二永磁体形成，每个永磁体均具有轴向磁化作用/磁化方向和相同的极性。擒纵叉的两个磁性元件均由永磁体形成，这些永磁体具有轴向磁化作用以及相对于第一和第二磁体倒置的极性，以便经受与两个磁性结构中的每一个的磁斥力。
[0033] 优选地，第一轮22和第二轮38分别承载第一
铁磁结构44和第二铁磁结构46，第一铁磁结构44和第二铁磁结构46在由第一和第二磁性结构组成的组件的两个外侧上分别
覆盖第一和第二磁性结构，以便与从两个铁磁结构中的每一个伸出的一些紧固销(参见图3)相关联地形成第一和第二磁性结构以及位于其间并因此与其磁耦合的每个磁性元件的特定屏蔽装置。两个铁磁结构分别形成用于两个磁性结构的两个支承件。在所示变型中，由于两个磁性元件与第一和第二磁性结构连续地耦合并因此保持位于两个铁磁结构之间，因此磁性擒纵机构被部分屏蔽。此外，磁性结构和磁性元件的
磁场被第一和第二铁磁结构限制。
[0034] 作为一般规则，磁性擒纵机构设置成在正常的钟表机芯运转中交替地具有将发条盒供应的机械能转换成磁性擒纵机构中的磁势能的能量蓄积阶段以及将蓄积在磁性擒纵机构中的能量转移到磁性谐振器的转移阶段。每个能量蓄积阶段和随后的能量转移阶段在等于机械谐振器的振荡周期的一半的时间间隔期间发生。
[0035] 在第一实施例的范围内，下面将参照图5至9描述前一段中提到的磁性擒纵机构的布置以及该磁性擒纵机构的操作。图5示出两个磁势能曲线66和68，其分别针对于擒纵叉30的两个休止位置，其中擒纵叉30分别压靠在止动装置36和37上，每个曲线对应于根据角度θ而变化的在磁性擒纵机构中的磁势能EPM，该角度θ给出了擒纵轮副20以及因此磁性结构26和40的角位置(应指出，该角度θ是根据擒纵轮副的旋转方向——即图6至9所示的示例中的顺
时针方向——测量的)。在
专利申请EP 3 208667A1中公开了为本发明的第一实施例所选择的磁性擒纵机构类型。下面将描述其操作以及在本发明的范围内使用的该操作的特定特征。图6至9示出了摆轮16的一个半周期以及与该摆轮暂时联接的擒纵叉30的一个半周期(即，半个循环)的四个相继的时刻。
[0036] 首先，两个磁性结构26和40在擒纵叉30的两个休止位置的每一个中共同限定用于擒纵叉30的磁性元件32和33的增加的磁势能部分PC1和PC2，磁性元件32和33两者在此与两个磁性结构连续地耦合。在所描述的变型中，这些增加部分基本上由包括在两个磁性结构26和40的每一者中的磁轨58限定，该磁轨具有特定轮廓，相对于中间几何圆交替地重新进入和离开。在正常的钟表机芯运转期间，此特定轮廓适合于擒纵轮副旋转一定磁距离时的磁势能蓄积，同时擒纵叉交替地处于其两个休止位置。每个磁轨58由构成相应磁性结构的永磁体形成，该永磁体设置成与构成两个磁性元件32和33的永磁体磁排斥，如上文所述。
[0037] 因此，增加部分PC1和PC2限定磁性擒纵机构中的磁势能蓄积梯度。在每个能量蓄积阶段期间，两个磁性结构26、40以及因此擒纵轮副承受一磁力转矩(在图8和9中通过两个切向箭头FT示意性地表示)，该磁力转矩具有与擒纵轮副的旋转方向(在这些图中通过圆形箭头给出)相反的方向，即，与发条盒经由陀飞轮托架施加到擒纵轮副的驱动转矩相反，并且该磁力转矩具有比该驱动转矩的强度小的强度，使得擒纵轮副旋转一定角度以能够在磁性擒纵机构中蓄积一定的磁势能。应指出，作为响应，两个磁性元件32和33各自受到磁力FM1和FM2，这些磁力一方面具有相对于擒纵轮副的旋转轴线的非零切向分量(即，与以旋转轴线28为中心的几何圆在所有点处均相切的分量)。此外，这些磁力FM1和FM2定向成使得擒纵叉还承受一磁力转矩，该磁力转矩保持叉头52压靠在止动销36或37上，取决于擒纵叉在所讨论的能量蓄积阶段中是否处于其两个休止位置之一。在示出磁性擒纵机构基本上在能量蓄积阶段开始时的状态的图8中，磁力FM1和FM2定向成使得施加到擒纵叉的磁力转矩大于在能量蓄积阶段结束时施加到该擒纵叉的磁力转矩(与图6的状态相对应的状态，但在示出了磁性擒纵机构在能量蓄积阶段期间的中间状态的图9中已经可见)。
[0038] 在每个能量蓄积阶段期间，可以说，与两个磁性结构26和40耦合的擒纵叉的两个磁性元件32和33通过擒纵轮副的一定旋转一起攀登上角向磁势能蓄积梯度PC1和PC2中的一者，同时擒纵叉30处于休止阶段。然而，应该指出的是，这包括磁相互作用能量，使得攀登上角向磁势能梯度的是“磁性结构和磁性元件”的组件。在与钟表机芯相关联的坐标基准的情况下，实际上确切而言是擒纵轮副攀登上势能曲线66和68的增加部分PC1和PC2，因为擒纵轮副发生旋转而磁性元件静止不动。然而，如果考虑与擒纵轮副相关联并且相对于其固定的坐标基准，则是这两个磁性元件攀登上增加部分。因此可以理解，这是等效的。
[0039] 在图5中可以看出，磁性擒纵机构设置成使得第一磁势能曲线66的增加部分PC1分别相对于第二磁势能曲线68的增加部分PC2偏移角度半周期P/2。因而，在擒纵叉的两个休止位置中的每一个，两个磁性结构为两个磁性元件32和33分别限定在增加部分PC1和PC2之后的磁屏障BM1和BM2。磁势能曲线66、68的磁屏障BM1和BM2分别由交替地位于磁化轨道58的两侧的磁化区域60和62形成。因此，每个磁屏障BM1沿角向位于两个相继的磁屏障BM2之间(因此，反之亦然)。
[0040] 更具体地，在所描述的变型中，两个相继的磁屏障BM1或BM2沿角向偏移角度周期P。擒纵叉的两个磁性元件相对于旋转轴线28基本上沿角向偏移等于3P/2的角度(通常为奇数个半周期P/2)。在擒纵叉的两个休止位置的每一个中，当两个磁性元件之一与轨道58的离开部分(exiting part)耦合时，另一磁性元件与该轨道的重新进入部分(re-entering part)耦合。因而，当第一磁性元件出现在外部磁化区域60的前方时，第二磁性元件出现在内部磁化区域62的前方，反之亦然。
[0041] 在正常的钟表机芯运转期间，磁屏障设置成在已经攀登上前一角度梯度的两个磁性元件上产生相对高的磁力转矩，其抵抗由发条盒施加到擒纵轮副的驱动转矩，以便因此能够停止擒纵轮副的角向
进程。对于给定的机械力矩，擒纵轮副最终停止在基本上确定的角位置(对应于图6的状态)，其对应于图5中的交替地位于曲线66和68上的稳定点E1、E3、E2N+1，其中N>0。应指出，可能发生轻微的反弹，使得擒纵轮副经历围绕这些稳定点的一定振荡，该振荡在通常的钟表轮副摩擦的作用下被相对快速地衰减。在一个优选变型中，钟表机芯2包括用于均衡由发条盒10供应给陀飞轮托架6的力矩的均力圆锥轮(fusee)12，使得擒纵轮副承受在钟表的有效操作范围内的基本上恒定的转矩。因此，在整个该操作范围内，上述稳定点对应于具有相同值的磁势能。
[0042] 然后，在每个能量转移阶段期间，两个磁性元件32和33在其振荡运动的半周期期间并且在此半周期期间的该振荡运动的方向上各自受到相对于擒纵轮副的旋转轴线28的径向磁力FR1和FR2(对应于图7的状态)。应指出，该径向磁力通常是施加在每个磁性元件上的总磁力的径向分量。应指出，在所示的优选变型中，磁性元件的振荡运动相对于擒纵轮副的以及因此磁性结构26和40的旋转轴线28基本上是径向的，该磁性结构26和40总体上以该旋转轴线为中心。擒纵叉的旋转轴线为此目的在钟表机芯中
定位。因此，在这里，分别作用在擒纵叉的磁性元件上的磁力——其以磁力转矩做功的形式向该擒纵叉提供机械能——是相应总磁力的大致径向分量FR1、FR2，也称为径向磁力。
[0043] 与常规瑞士杠杆式擒纵机构中一样，擒纵叉30的每个半周期开始于该擒纵叉经由冲击销50(具有截头圆盘轮廓的销)初始驱动摆轮，该冲击销50设置在擒纵叉的叉头52的两个角部之间。此初始阶段使得磁性元件32和33各自能够经历初始径向运动，然后在它们的振荡运动的所述半周期的随后阶段中经历磁势能的下降，使得在摆轮16的振荡的每个半周期以及因此擒纵叉30的振荡运动的每个半周期期间，磁性擒纵机构总体上经历磁势能的下降，在图5中标记为D1和D2。在这样一个半周期期间，擒纵叉从一个休止位置移动到另一个休止位置，使得磁性擒纵机构中的磁势能发生变化，从曲线66描述的状态切换为曲线68描述的状态，或反之，取决于在所述半周期开始时擒纵叉最初是处于其两个休止位置中的一个还是另一个。
[0044] 因此，上述磁性擒纵机构的布置——由此产生两条曲线66和68中的每一条的轮廓——使得该磁性擒纵机构能够将在前一能量蓄积阶段中蓄积的磁势能转换成机械能，从而以在擒纵叉旋转时做功的力矩形式将其供应给擒纵叉。因此，如在传统机械擒纵机构中那样，擒纵叉变为驱动(部件)并经由其叉头50向摆轮提供能量冲击，以维持游丝摆轮系统的振荡。在本发明范围内选择的磁性擒纵机构的突出之处在于，能量转移可以在擒纵轮副没有任何旋转的情况下发生，如图5中针对特定变型所示，其中擒纵轮副在擒纵叉的每个半周期期间保持在一定角位置，在半周期结束时的磁势能对应于交替地位于曲线68和66上的点E2、E4、E2N，其中N>0。应指出，根据发条盒的驱动转矩、陀飞轮托架的惯性和磁性结构的特定布置，擒纵轮副可能在擒纵叉的半周期期间、特别是在其结束阶段经历小的旋转。这种变型也在图5中示出，其中磁性擒纵机构在半周期结束时位于点E2*、E4*、E2N*处，其中N>0。所选择的磁性擒纵机构类型的重要特征不在于在将能量冲击传递到机械谐振器期间擒纵轮是旋转还是不旋转，而是在于一旦摆轮经由擒纵叉的叉头与擒纵叉机械地联接时不需要擒纵轮的一定角向运动来触发该能量冲击，以及完全产生该能量冲击，使得该能量冲击的强度不取决于发条盒与擒纵轮副之间的元件的惯性，特别是不取决于陀飞轮托架的惯性。
[0045] 应指出，在第一实施例的范围内选择的磁性擒纵机构基本上处于恒定的力；即，在向摆轮的能量传递阶段中的磁势能的降低在钟表的有效操作范围内保持基本上恒定。这是所选择的磁性擒纵机构的磁性系统的一个特性(参见图5)。实际上，即使在没有用于均衡由发条盒施加到擒纵轮副的力矩的装置的情况下，在所述有效操作范围内(由发条盒施加到擒纵轮副的力矩在给定数值范围内变化)供应给机械谐振器的维持冲击分别对应于具有相似值的能量数量。因此，用于均衡由发条盒供应给陀飞轮托架/擒纵轮副的力矩的均力圆锥轮12在此用于提高整个系统(钟表机芯)的效率。
[0046] 作为一般规则，在第一实施例的范围内，所选择的磁性擒纵机构包括止动装置，该止动装置在机械谐振器的每个振荡半周期中将该机械谐振器与擒纵轮副暂时联接，该止动装置承载一个磁性元件或多个磁性元件，并在机械谐振器振荡时经历穿插有休止阶段的往复运动，其中止动装置被交替地止动在两个休止位置。一个磁性结构或多个磁性结构分别在止动装置的两个休止位置限定第一磁势能曲线和第二磁势能曲线，两个曲线都根据擒纵轮副的角度而变化并且各自具有：
[0047] -磁相互作用的增加部分，所述磁相互作用发生在所述一个或多个磁性结构与所述一个磁性元件或所述多个磁性元件当中的在止动装置的相应休止位置与所述一个或多个磁性结构耦合的一组磁性元件之间，这些增加部分配置成适于在正常的钟表机芯运转期间被所述一个磁性元件或所述一组磁性元件循环地和周期性地攀登上去，和[0048] -分别在所述增加部分之后的磁屏障，这些磁屏障设置成适合于在止动装置处于相应的休止位置时停止擒纵轮副的角向进程。
[0049] 因而，第一磁势能曲线的增加部分相对于第二磁势能曲线的增加部分分别在角向偏移，第一和第二磁势能曲线中的一者的每个磁屏障沿角向位于这些第一和第二磁势能曲线中的另一者的两个相继的磁屏障之间。
[0050] 此外，磁性擒纵机构设置成使得：
[0051] -能量蓄积阶段主要且分别发生在止动装置的相继的休止阶段中，
[0052] -在每个能量蓄积阶段期间，所述一个磁性元件或所述多个磁性元件当中的此时与所述一个或多个磁性结构耦合的所述一组磁性元件适合于在擒纵轮副的一定旋转期间至少部分地攀登上其中一个增加部分，
[0053] -在正常的钟表机芯运转期间，第一和第二磁势能曲线的增加部分可以在相继的能量蓄积阶段期间至少部分地被分别地且交替地攀登上去。
[0054] 最后，磁性擒纵机构还设置成使得：
[0055] -能量转移阶段分别在止动装置的往复运动的相继的半周期中发生，[0056] -在正常的钟表机芯运转期间，该磁性擒纵机构总体上经历在止动装置的往复运动的相继的半周期中的每一个半周期期间的磁势能的降低，以及
[0057] -磁性擒纵机构中的磁势能的降低主要起因于施加在所述一个磁性元件上的或施加在所述多个磁性元件当中的在前一个休止阶段期间与所述一个或多个磁性结构耦合的所述一组磁性元件中的每个磁性元件上的径向磁力做的功，这种径向磁力的功因此被供应给止动装置，该止动装置设置成将其大部分传递到机械谐振器，使得该机械谐振器可以在止动装置的往复运动的每个半周期中接收机械能量冲击。
[0058] 所示的第一实施例的该变型包括六个外部磁化区域60和六个内部磁化区域62，所述六个外部磁化区域60形成同样数量的磁性止动装置以暂时地停止擒纵轮，所述六个内部磁化区域62也形成同样数量的磁性止动装置。应指出，外部/内部磁化区域的数量可以不同，并且优选地更大。因此，在另一变型中，外部/内部磁化区域的数量等于十或十二。还应指出，在另一变型中，设想仅具有内部磁化区域，或者优选地仅具有外部磁化区域。
[0059] 在图2和6至9所示的一个有利变型中，在磁性擒纵机构容易受到的震动或其它高加速度的情况下设想了安全机构。它通过固定在擒纵轮副上的多个齿70获得，齿70布置在擒纵叉的分别承载两个磁体32和33的臂54和55处，这些齿适合与分别位于两个臂的端部处的两个指状件接合。在擒纵叉的每个休止位置，如果上述磁屏障没有施加足够的停止转矩以防止擒纵轮副越过磁屏障，则两个指状件中的一个抵靠其中一个齿70止动。
[0060] 由于本发明可以提高游丝摆轮系统的振荡频率，甚至可以显著提高，为此目的，特别是为了将陀飞轮托架的
角速度维持在每分钟一转，可以设想陀飞轮承载中间轮副74，其中间轮76与擒纵齿轴24啮合且中间齿轴78与钟表机芯所包括的固定的第二轮80啮合。该中间轮副是擒纵轮副的旋转频率的减速器轮副，并且在这里设置成使得陀飞轮托架每分钟自身进行一圈回转。在一个有利变型中，机械谐振器的振荡频率Fo大于5赫兹(Fo>5Hz)。在一个优选变型中，此频率基本上等于或大于6Hz(Fo>＝6Hz)，以及在一个特定变型中，机械谐振器的振荡频率具有介于8赫兹与12赫兹之间(含端点)的值(8Hz＝
[0061] 擒纵轮的旋转频率FRot由机械谐振器的频率Fo和外部磁化区域60的数量或内部磁化区域62的数量决定。在一般变型中，擒纵轮副的旋转频率FRot(每秒转数)在机械谐振器的振荡频率Fo的四分之一与十六分之一之间(含端点)(Fo/16＝
[0062] 图10以类似于图3的剖面图示出本发明的第二实施例。下面将仅描述该第二实施例的独特元件。应指出，磁性擒纵机构与第一实施例的磁性擒纵机构相同，并且针对该第一实施例描述的所有变型也适用于第二实施例，该第二实施例的特征在于，所布置的机械谐振器14A包括在陀飞轮4A的托架6A中以磁性方式(即，借助磁力)枢转的摆轮16A。为此目的，托架包括两个
磁轴承84和86，其分别由两个磁体88和90形成，摆轮16A的
心轴92被设想为由铁磁材料形成，以确保其在两个磁体之间的对准。对于这种磁性枢转装置的操作和各种可能的变型，可以参考文献EP 2450758、EP 3109712和EP 3106933。这种用于使摆轮在陀飞轮中枢转的磁性系统的突出之处在于，它可以显著减小机芯的水平位置和竖直位置之间的运行差异，同时陀飞轮可以将各种竖直位置之间的运行差异予以平均。
[0063] 下面将描述第一和第二实施例的两个变型。第一变型在图11中以简化方式示出。擒纵装置18B包括擒纵叉30B和擒纵轮副20B，擒纵轮副20B由类似于上述变型的单个轮22形成，并因此承载磁性结构26(这里将不再描述)。在图11中示出了中间几何圆96，供应至擒纵叉30B的每个能量冲击围绕该中间几何圆96发生，擒纵叉30B将能量冲击传递到机械谐振器
14B(其中仅示意性示出了摆轮16A)。该中间几何圆96将磁轨58的重新进入部分与进入部分分开，并且还将外部止动区域60与内部止动区域62分开，其形成了上述磁屏障。更一般地，该圆96将两个环形的且邻接的磁轨98和100分开，擒纵叉的单个磁性元件32B分别在该擒纵叉的两个休止位置并因此交替地在磁性擒纵机构中的相继的磁势能蓄积阶段期间面向所述磁轨98和100定位。该磁性擒纵机构的操作类似于先前描述的磁性擒纵机构。此变型的主要区别在于，擒纵叉30B配备有单个磁体32B，其设置成排斥磁化的磁性结构26，并且擒纵轮副仅包括单个磁性结构，其相对于当钟表机芯运转时磁体振荡的位置布置在更低/更高位置处。
[0064] 图12中的变型的特征在于形成磁性擒纵机构18C的各种部件的材料配置。然而，操作与前面所描述的类似，磁性结构26C预期具有与结构26相同的设计。擒纵轮副20C及其承载磁性结构26C的轮22C与前一图中的轮副20B及其轮22的不同之处分别在于，结构26C在芯部23的周边处关于芯部23侧向延伸，而结构26布置在支承盘(根据该变型，其任选地具有高导磁率)上。根据该变型，擒纵叉30C类似于擒纵叉30或30B，但磁性元件的配置除外。更具体地，擒纵叉30C包括至少一对类似的磁性元件32C和33C(在所示的示例中为两个相同的磁体)，其分别位于磁性结构26C的上方和下方，并且都以类似方式与该磁性结构耦合且使得其磁耦合叠加在一起。优选地，每对磁体由支承件31承载，支承件31由大致“C”形状的高导磁率(特别是
铁磁性)材料制成。
[0065] 下面将参考图13和14描述本发明的第三实施例，其特征在于磁性擒纵机构118不具有止动装置，擒纵轮副120与机械谐振器114(示意性地示出)直接磁耦合，其中摆轮116带有磁性元件102和103。该摆轮与游丝摆轮系统115相关联。陀飞轮托架106由一个单元示意性表示，游丝摆轮系统的一端紧固在该单元上，并且该单元承载设置为分别围绕两个旋转轴线8和28在托架106中枢转的摆轮116和轮副120，如前面两个实施例中那样。擒纵轮副120连续地且与机械谐振器的振荡同步地旋转(即，在摆轮116的每个振荡周期期间，擒纵轮旋转预定的角度周期)。应指出，擒纵轮副的角速度在每个振荡周期期间可具有一定变化，这特别取决于所应用的是能量蓄积阶段还是能量转移阶段。
[0066] 磁性结构126是环形的且由环形区段128和环形区段130交替地形成，在所述环形区段128中布置有磁体，这些磁体在磁体102和103交替地面对这些环形区段128时与磁体102和103发生磁排斥，所述环形区段130由诸如
黄铜或
铝的非磁性材料形成。每对相邻的环形区段限定了磁性结构的角度周期。优选地，磁性结构126的磁体在与为擒纵轮副设想的旋转方向相反的方向上沿角向具有增加的厚度，以便在各磁体与上方通过的(当擒纵轮副旋转时)磁体102、103之间具有减小的气隙，并且还具有增强的磁通量。对于这种有利的变型，图14示出根据两个磁体102和103中的一个或另一个的相对角位置而变化的在磁性擒纵机构(在此由磁性结构126以及固定在摆轮上的两个磁体102和103组成)中的磁势能的等位曲线(level curve)134。当机械谐振器114振荡时，这两个磁体以180°的
相移振荡，其中每个磁体沿着与擒纵轮副相关联的极
坐标系中的由曲线140表示的轮廓振荡。每个环形区段128限定一组等位曲线128A，两个连续的组128A通过由环形区段126限定的零磁势能区段126A分隔开。等位曲线134向内增大，即，外曲线具有比位于其中的下一条曲线更低的势能，以此类推。对于其它的变型，请参考文献EP 2891930，其描述了在第三实施例的范围内选择的磁性擒纵机构类型。
[0067] 当机械谐振器处于其中性位置(图13中示出的最小机械能位置)时，两个磁体102、103位于零位置圆132上。当机械谐振器振荡时，这些磁体在磁性结构上方交替地穿过，使得摆轮不间断地与该磁性结构磁耦合。这样，这两个磁体交替地经历与磁性结构的相同的耦合，它们具有磁性结构的奇数个角度半周期的角度相移。因此，擒纵轮副在摆轮的每个振荡周期旋转确定的角度周期。此外，以与前述实施例类似的方式，当摆轮振荡时，两个磁体102和103基本上进行相对于擒纵轮副的旋转轴线28的径向运动。优选地，当它们与零位置圆
132(对应于磁性结构的外圆)相交时，其运动是沿径向定向的。如上所述，在这里提出的变型中，两个磁体102和103交替地与磁性结构耦合，使得它们相继经历与磁化的环形区段128之一的磁耦合。因此，磁性擒纵机构118中的总磁势能由图14中的等位曲线134给出。
[0068] 在图14中可以观察到，磁性擒纵机构设置成在正常的钟表机芯运转期间交替地具有能量蓄积阶段和能量转移阶段，该能量蓄积阶段将发条盒供应的机械能转换成磁性擒纵机构中的磁势能，该能量转移阶段将蓄积在磁性擒纵机构中的能量转移到磁性谐振器。磁性擒纵机构限定了上升的、角向的磁势能蓄积梯度136，在磁性结构的连续旋转期间，磁体102和103在相继的能量蓄积阶段期间交替地经历所述磁势能蓄积梯度136，其中在所述相继的能量蓄积阶段期间磁体102和103相继地且部分地攀登上这些上升的角向梯度。由于磁体102、103与磁性结构之间的磁相互作用力垂直于等位线134定向，因此这些磁体所受到的磁力基本上垂直于其与旋转轴线28形成的半径。因此，磁性结构126(和因此擒纵轮副)在此能量蓄积阶段期间受到相对于其旋转轴线的磁力转矩，该磁力转矩具有与由发条盒经由陀飞轮托架施加到擒纵轮副的驱动转矩的方向相反的方向。应指出，磁体102、103和磁化的环形区段128的布置设想为使得，在正常操作模式中，磁力转矩的强度小于驱动转矩的强度，这样擒纵轮副能够继续其旋转并旋转通过一定角度，从而能够在磁性擒纵机构中蓄积势能。
[0069] 该磁性擒纵机构还限定了下降的、径向的磁势能梯度138，两个磁体102和103在已经分别攀登上所述上升的角向梯度136之后在所述下降的磁势能梯度138上交替地下降。由于施加在每个磁体102、103(其在下降的径向梯度上下降)上的磁力垂直于等位线134定向，因此在能量转移阶段期间，每个磁体在机械谐振器的振荡运动的每个半周期期间并且在此半周期期间的该振荡运动的方向上主要受到相对于旋转轴线28的径向磁力，使得磁性擒纵机构随后将在前一能量蓄积阶段中蓄积的磁势能转换成机械能，以便能够维持机械谐振器的振荡。因此，磁性擒纵机构中的磁势能的降低主要是由于交替施加在两个磁性元件中的每一个上的径向磁力做的功，这种径向磁力的功被直接传递到机械谐振器，使得该机械谐振器在其振荡运动的每个半周期中接收机械能冲击。
[0070] 所述下降的径向梯度138在一定的角向距离上延伸，使得擒纵轮的连续运动对于在本发明的范围内所寻求的特定特征没有不利影响。实际上，重要的是，交替施加在紧固于摆轮上的两个磁体中的每一个上的主要径向力实质上并不依赖于擒纵轮副的任何旋转。实际上，在图14中可以观察到，磁性结构的布置使得可以在擒纵轮副不旋转的情况下产生用于摆轮的能量冲击。如果擒纵轮副的旋转在能量蓄积阶段结束时停止，那么摆轮还是会以冲击形式接收与在能量转移阶段期间经历特定旋转运动时所接收的能量的数量相同的能量。此外，可以观察到无论摆轮的角速度是低还是相对较高，此能量的数量保持准恒定，尽管磁性擒纵机构设置成使得在正常操作中，它不会在能量蓄积阶段结束时达到上升的角向梯度136的峰值。在根据此第三实施例的磁性擒纵机构中设想了这种状况。
[0071] 最后，应指出，结合在钟表机芯中的均力圆锥轮(类似于在第一实施例的范围内给出的均力圆锥轮12)使得能够均衡由发条盒供应给陀飞轮托架的力矩，使得擒纵轮副在正常的钟表机芯运转期间经受恒定的转矩。在第三实施例的范围内，这种均力圆锥轮使得能够在钟表机芯的整个有效操作范围内都获得稳定的操作阶段，其中摆轮的振荡幅度保持恒定并且维持冲击向摆轮供应相同数量的机械能。对于根据此第三实施例的钟表提供了由常规机械钟表机芯中的用于均衡力矩的均力圆锥轮所提供的所有益处。
