技术领域
[0001] 本
发明涉及一种调节机构，该调节机构用于耗散掉实现包括功能轮副的钟表机构的功能所多余的
能量。
[0002] 本发明还涉及包括这种调节机构的擒纵机构。
[0003] 本发明还涉及包括至少一个这种调节机构的钟表
机芯。
[0004] 本发明还涉及一种包括这种机芯和/或至少一个这种调节机构的
手表。
[0005] 本发明涉及旨在被结合到手表或可动装置(mobile device)中的钟表机构的领域。
背景技术
[0006] 提高擒纵机构的效率一直是手表行业中的当务之急。为此，一般都追求使擒纵机构中的任何耗散最小化，因为耗散难以控制并且会损害
振荡器的效率。特别地，通过
加速引起的耗散——特别是由于机构的实际工作或者通过外部源的加速、特别是由于震动引起——以及通过摩擦引起的耗散是有害的且难以控制的。
[0007] 目前，在擒纵机构中尚未使用耗散受控的系统。
[0008] MONTRES BREGUET SA名下的CH
专利704457公开了一种用于钟表轮副或打点机件的调节器，用于调节轮副围绕第一枢
转轴线的枢转速度，包括围绕第二枢转轴线枢转的惯性
块，该第二枢转轴线平行于第一枢转轴线。该调节器包括用于使惯性块返回第一轴线的装置。当轮副以低于基准速度的速度枢转时，该惯性块保持被限制在围绕第一轴线的第一回转体积内。当轮副以高于基准速度的速度枢转时，该惯性块至少在其周边部分上接合在围绕第一轴线的第二回转体积中，该第二回转体积与第一回转体积毗邻且位于其外部。该周边部分在第二回转体积内部与调节装置配合，该调节装置被布置成引起轮副的
制动和使枢转速度回到基准速度，以及耗散掉任何多余的能量。该机构因此描述了一种经由减小速度/转矩依赖性的装置来调节操作或基准速度的系统。
[0009] THE SWATCH GROUP RESEARCH&DEVELOPMENT LTD名下的EP专利2891930描述了一种用于调节
磁性结构和
谐振器之间的相对
角速度的装置，该磁性结构和谐振器磁
力耦合以共同限定一振荡器，特别是具有一磁性擒纵机构。该磁性结构包括至少一个由磁性材料形成的环形路径，该磁性材料的一个物理参数与振荡器的磁力
势能相关，该磁性材料在环形路径上布置成使得该物理参数在角向上以周期方式变化。该环形路径在每个角向周期上包括振荡器中的磁力势能积聚区域，与脉冲区域邻近。在每个积聚区域中的磁性材料被布置成使得磁性材料的物理参数在角向上逐渐增加或者在角向上逐渐减小，从而在磁性结构相对于谐振器转动期间，振荡器的磁力势能在角向上增加。
发明内容
[0010] 擒纵机构中的耗散通常被最小化，因为这限定了振荡器的效率。然而，通过控制与特定功能相关的摩擦的出现和消失的时刻，可以保持相关机构的效率，同时将耗散用于功能性或声学或者甚至是美学应用中。
[0011] 在传统地通过
发条盒驱动
擒纵轮的擒纵机构中，发条盒所传输的转矩随着其开绕而发生变化，传递至擒纵机构的能量在经过数小时操作之后小于紧接卷绕之后。同样，存在转矩的变化以及因此存在能量的变化，这依赖于
齿轮系，尤其是由于轮廓差异和
摩擦学现象。为了使擒纵机构达到恒定的力，通过为一合适的机构
指定尺寸而使能量在一定转矩之后多余是有利的；这是磁性擒纵机构的操作状态。但是，操作擒纵机构而多余的能量必须以一种方式或其它方式被耗散掉。更一般地，在任何传统的擒纵机构中，擒纵叉在脉冲之后、在靠着固体组件停止之前的
动能是多余的能量。
[0012] 本发明通过一种布置首先致力于作用在由于机构的实际工作而导致的加速上，该布置也具有限制外部因素导致的不希望的加速作用的优点。
[0013] 将受控耗散的原理应用于擒纵轮，使得可以获得一种在脉冲功能之后逐渐地慢下来的轮。由此得到的优点是：
[0014] –更连续的操作,
[0015] –在其它齿轮系中的跌落冲击的更少影响,
[0016] –跌落冲击更难被佩戴者听到，
[0017] –在测量期间，跌落冲击更进一步与其它功能的冲击分离开(测量容易性)，[0018] –擒纵轮靠着擒纵叉瓦更少的回弹，
[0019] –更少的磨损。
[0020] 目前，在擒纵机构中尚未使用受控耗散的系统。通过恒力擒纵机构上的依赖于摩擦学的不合时宜的加速、震动和摩擦所导致的耗散是不受控的。
[0021] 磁性调节器是唯一的通过涡
电流来耗散多余能量的系统，但是其作用依赖于所施加的转矩，而不是依赖于运动部件的
定位。
[0022] 可以设想使用其它力耗散装置，例如通过机械摩擦、通过震动、或通过使用由齿轮系摩擦驱动的
惰轮，该惰轮由于其惯性在回弹情况下继续转动一小段时间，从而增加回弹情况下的
摩擦力。但机械性的能量耗散仍然是难以控制和难以度量的。
[0023] 任何需要耗散多余能量的擒纵机构、特别是任何磁性类型的擒纵机构会通过结合一种系统而受益，在该系统中，耗散的幅度和峰值是受控的。在磁性擒纵机构中，例如，多余能量引起擒纵轮靠着其磁性组件的可见的回弹，这会导致在微震动情况下引起日变差的
风险，并且从美学角度来看也是不合宜的。
[0024] 本发明提出控制钟表机构中的能量耗散，该钟表机构包括至少一个
定子和至少一个
转子，该定子和转子布置成根据定子与转子(或者适当时指多个定子和多个转子)之间的相应的角向
位置而相互配合。
[0025] 本发明提出，更具体地但非限制性地，使用通过涡电流的受控耗散，以耗散单次回弹中的全部多余能量。
[0026] 为此目的，本发明涉及根据例如如下方案的调节机构。该调节机构用于耗散实现钟表机构的功能所多余的能量，该钟表机构包括功能性的可动部件，所述调节机构布置成在所述功能性的可动部件急行的情况下控制能量耗散，所述调节机构包括在运动学上连接至所述功能性的可动部件或者由所述功能性的可动部件形成的至少一个转子，该转子包括可透磁的传导性转子部分或者被磁化的磁化转子部分；并且所述调节机构包括位于与所述传导性转子部分或所述磁化转子部分紧邻且相对的磁力相互作用的环形区域上的至少一个定子，该定子包括被磁化的磁化定子部分或者可透磁的传导性定子部分；在所述磁力相互作用的环形区域中，至少所述转子或所述定子包括至少一个凸起区域，在该凸起区域中，所述转子或所述定子能够移动至相应地与所述定子或所述转子重叠并处于磁力相互作用；并且在所述环形区域中，至少所述转子或所述定子包括至少一个凹槽区域，在该凹槽区域中，所述转子或所述定子不能移动至相应地与所述定子或所述转子的磁力相互作用；所述调节机构布置成在所述功能性的可动部件急行的情况下通过所述环形区域中的涡电流来控制能量耗散，该能量耗散依赖于所述转子与所述定子的相对角向位置，并且只有在所述转子的实心部分和所述定子的实心部分在所述环形区域中面向彼此的情况下才会发生。
[0027] 本发明还涉及包括这种调节机构的擒纵机构。
[0028] 本发明还涉及包括至少一个这种调节机构的钟表机芯。
[0029] 本发明还涉及包括这种机芯和/或至少一个这种调节机构的手表。
[0030] 根据本发明的系统同样可以被布置在传统的擒纵机构中，以利用纯粘滞摩擦的优点，其在跌落前(此时轮速最大)耗散明显更多的能量，并且减弱跌落冲击的强度。由此能够减小轮靠着擒纵叉瓦的回弹(这种回弹有时是非常显著的)，并且可以避免轮破坏的风险——特别是当其由
硅或另一类似的微机加工材料制成时——或者塑性
变形的风险。
[0031] 本发明对于控制等时性是有利的。实际上，擒纵机构中的轮的回弹限制了
频率，因为必须当回弹减小时才能发生下一次振动，以避免损害功能。通过快速地衰减该摩擦力，可以使振动在时间上更接近，并因此获得更高的振荡频率，从而最终产生更高的调节功率。
[0032] 本发明的另一应用在于，用于精细调节
摆轮幅度的系统。事实上，当计算振荡器的尺寸时，不设计过高的操作幅度是重要的，过高的操作幅度具有在机芯运行期间引起
爆震问题的风险。利用根据本发明的涡电流
制动系统——其中，可由手表制造者调节穿透性并因此调节耗散——可以设计出以高幅度操作的摆轮，而没有发生爆震的风险，并且在生产中具有非常低的离差。
附图说明
[0033] 通过参照附图阅读下文的详细描述将能够显见本发明的其它特征和优点，其中：
[0034] -图1表示具有两个路径的磁性擒纵机构的第一变型的示意性透视图，在所述两个路径之间布置有用于涡电流制动的轭部。
[0035] -图2以类似于图1的方式表示第二变型，其没有耗散的角向依赖性，但具有用于手表制造者的精细调节系统，通过调节轭部在路径之间的空气间隙中的穿透性实现调节。
[0036] -图3以类似于图1的方式表示第三变型，其具有位于附加轮副上的没有耗散的角向依赖性的涡电流制动，具有用于手表制造者的精细调节系统。
[0037] -图4以类似于图1的方式表示第四变型，其具有在磁性部件的径向磁化的应用中以及在附加轮副上的带精细调节的磁性制动。
[0038] -图5以类似于图1的方式表示第五变型，其具有在径向应用中的具有耗散的角向依赖性的目标磁性制动。
[0039] -图6-8是穿过轮副的转动轴线的示意性剖视图。图6和7表示径向布置的凸起部和凹槽的构型，以及传导性和磁化部件的两种不同的构型；图8包括轴向布置的凹槽和凸起部。
[0040] -图9是表示包括机芯的手表的方块图，该机芯又包括具有根据本发明的调节机构的擒纵机构。
具体实施方式
[0041] 本发明提出控制钟表机构中的能量耗散，该钟表机构包括至少一个定子和至少一个转子，该定子和转子布置成根据定子与转子(或者适当时指多个定子和多个转子)之间的相应的角向位置而相互配合。
[0042] 本发明既适用于对立部件中的至少一个(通常是定子)固定的常见情形，又适用于转子是属于第一机构的可动部件或者轮副、而定子是属于第二机构的另一可动部件或轮副的情形。
[0043] 为了在相应角向位置上控制这些变量，在本文中以非限制性方式被更明确地描述的本发明的优选实施方式在于，在专用于特定功能的钟表机构中，利用涡电流的性质以目标方式耗散对于实现该特定功能而言不必要的能量。
[0044] 本发明还致力于使手表制造者能够实现对于耗散元件的冲击(定位)的精细调节。
[0045] 在具体变型中，这种精细调节也可以由机芯自身根据剩余的后备功率或者根据任何其它相关操作参数进行控制。
[0046] 因此，本发明涉及调节机构100，其用于耗散实现包括功能性的可动部件300(更具体地是轮副)的钟表机构200的功能所多余的能量，特别是能够限制这种功能性的可动部件300上的由于机构200的实际操作引起的加速作用、以及外部源(特别是震动)的不合时宜的加速作用。
[0047] 根据本发明，调节机构100布置成当功能性的可动部件300急行(race)时控制能量耗散。调节机构100包括至少一个转子10，其在运动学上连接至功能性的可动部件300，或者其由功能性的可动部件300形成，或者与之集成。
[0048] 转子10包括可透磁的传导性转子部分11，或者被磁化的磁化转子部分12。
[0049] 与传导性转子部分11或磁化转子部分12紧邻且相对地，在磁力相互作用的环形区域中，调节机构100包括布置成与转子10相配合的至少一个定子20。
[0050] 然后，定子20包括被磁化的磁化定子部分21或者可透磁的传导性定子部分22，这依赖于与其相配合的转子10的布置。
[0051] 根据本领域技术人员的习惯，“传导性材料”是指传送电荷的电的导体，例如
铜、
银或类似物。
[0052] 在磁力相互作用的环形区域中，至少转子10或定子20包括至少一个凸起区域15、25，在该凸起区域中，转子10或定子20能够移动进入相应地与定子20或转子10的以磁力相互作用的重叠。并且在该同一环形区域中，至少转子10或定子20包括至少一个凹槽或凹部区域16、26，在该凹槽或凹部区域中，转子10或定子20不能移动进入相应地与定子20或转子
10的磁力相互作用。能量耗散依赖于转子10与定子20的相对角向位置，并且只有当转子10的实心部分与定子20的实心部分在环形区域中面向彼此的情况下才会发生。
[0053] 更具体地，调节机构100布置成当功能性的可动部件300在环形区域中急行时通过涡电流来控制能量耗散。
[0054] 更具体地，至少转子10或定子20包括交替设置的这种凸起区域15、25，在该凸起区域中，转子10或定子20能够移动进入相应地与定子20或转子10的以产生涡电流的相互作用的重叠。另外，至少转子10或定子20包括交替设置的这种凹槽区域16、26，在该凹槽区域中，转子10或定子20不能够移动进入相应地与定子20或转子10的重叠，并且转子10与定子20之间的相互作用不能产生涡电流。
[0055] 转子10的速度依赖于所要调节的机构200。然而，本发明的目的不是调节该转子的速度，而是在非正常加速被传递给机构200时耗散能量。
[0056] 本发明在本文中被描述成更具体地应用于擒纵机构。该应用是非限制性的。
[0057] 在应用于擒纵机构200时，转子10的速度依赖于擒纵机构200所包含的擒纵轮3的速度。传导性转子部分11或磁化转子部分12可以形成实际的擒纵轮3的全部或部分。
[0058] 图1的第一变型表示将该系统应用于磁性类型的擒纵机构200，包括两个磁化转子部分12，分别是上轮13和下轮14，它们在这里是同轴且平行的，在其空气间隙中布置有形成传导性定子部分22的轭部23。该轭部23包括周边交替设置的齿部4和
槽口5。上轮13和下轮14也包括周边的齿部，分别是153和154。轭部23的齿部4在某些相对位置中被布置成与齿部
153或154相对且紧邻地移动，从而允许产生涡电流和受控的能量耗散。轭部23的每个槽口5布置成阻止轭部23的材料与面向相关槽口5的齿部153或154之间的相互作用。轭部23的齿部4和槽口5因此控制耗散的角向依赖性，该角向依赖性然后可以被设计成在回弹的情况下最大。对于传导性转子部分11的材料、厚度和穿透性的选择使得可以计算耗散的强度，该强度可以被选择成在临界阻尼下操作，在不发生任何回弹的情况下停止。
[0059] 可以将这种装置布置在至少一个附加轮副7上，该附加轮副通过一组齿轮系而连接至擒纵机构，如图3和4所示。这种在附加轮副7上的
实施例可产生更少的空间限制，并可以允许更高的耗散。
[0060] 自然可以向通过齿轮系连接的多个不同的轮副添加多个目标耗散系统。优点是获得更高的耗散和各系统的缺点的平衡。
[0061] 能够通过调节涡电流耗散来调节涡电流的最大强度是有利的，通过改变(人工地或通过机构控制)传导性部分与磁化部分——与磁化定子部分21相配合的传导性转子部分11、或者与传导性定子部分22相配合的磁化转子部分12——之间的距离和穿透性来调节涡电流耗散。
[0062] 根据图1的示例性实施例形成了本发明理念的最低非优化(minimum,non-optimised)实施例。上转子轮和下转子轮各自包括六个齿部，这六个齿部通过具有三倍于该齿部的角向幅度(amplitude)的槽口分隔开，而定子轭部包括六个齿部和具有相同幅度的六个槽口。传导性定子部分的厚度是0.2mm，其在铜的实施例中的传导性是5.998·107S/m。上和下转子轮各自具有常规钟表擒纵轮的尺寸，磁性路径的剩
磁场是至少1T。磁体和传导性部分之间的距离是至多0.10mm。因此，在传导性部分受到非常低的磁场的非常简单的实施例中，耗散能量在0.25μJ·ms的数量级上。当然，一种在附加轮副上具有交替的磁化的方案(特别地如图3所示)能够显著增加耗散；这对于各部件的更大尺寸同样适用。
[0063] 在The Swatch Group Research and Development Ltd的专利
申请CH02140/13、CH01416/14和CH01129/15中、Nivarox-FAR SA的专利申请CH01444/14和CH 01445/14中、以及ETA Manufacture HorlogèreSuisse的专利申请CH01290/14和CH01127/15中描述了磁性擒纵机构，这些专利申请通过引用并入本文中。
[0064] 图2表示第二变型，涉及调节机构100包括第一装置50的应用，该第一装置50用于调节定子20的角向位置，其在这里通过偏心螺钉6形成，该偏心螺钉6可以调节传导性定子部分22的穿透性，传导性定子部分22在这里被限制成角向扇区，位于上轮13和下轮14之间的空气间隙中。
[0065] 一具体应用涉及对于平衡轮的幅度的精细调节，这通过在环形区域中利用这种装置人工或受控地改变传导性部分与磁化部分之间的距离或穿透性来调节涡电流耗散而实现。
[0066] 图3表示第三变型，具有位于附加轮副7上的不具有角向依赖性的制动系统。在该类型的轮副中，磁体具有交替轴向磁化：N-S，S-N，N-S。这使得当传导性部分在磁场中运动时可以以角向依赖性最大化磁场变化、以及因此最大化磁通量变化。由于制动与通量变
化成比例，因此当上部的磁体与下部的磁体对齐(N-S与N-S相对)时获得最大制动，而磁体相反(N-S与S-N相对)时获得最小制动。这种变型由于更大的设计
自由度——因为对于擒纵机构功能没有直接影响，不像图2的变型——以及由于使用了稀土磁体而允许更高的耗散。
[0067] 更具体地，调节机构100包括第二装置60，用于调节转子10中的至少一个相对于其它的角向位置：通过使这里由磁体盘件形成的上轮13或下轮14中的一者相对于另一者转动来实现精细调节，这借助于控制
小齿轮61实现，以便不标度(de-index)磁体和减少由于轮副转动所引起的磁通量变化。稀土磁体可以具有或不具有交替的磁化方向。
[0068] 代替改变穿透性，这种机构还可以使用被布置成轴向地移动靠近彼此的、与磁化定子部分21相配合的传导性转子部分11或者与传导性定子部分22相配合的磁化转子部分12来实现。
[0069] 对于耗散能量幅度的调制还可以通过传导性部分或磁化部分的厚度的变化来实现。因此，代替改变穿透性，可以特别地使用厚度发生变化的、与磁化定子部分21相配合的传导性转子部分11或者与传导性定子部分22相配合的磁化转子部分12来实现这种机构。
[0070] 关于耗散随着厚度变化的变化，依赖性实际上是线性的：给定50％的厚度变化，在基于图1的上述示例中，得到接近50％的耗散变化，这与擒纵轮在耗散阶段期间的高速度相结合，足以耗散掉源自于机构内部的多余能量。当然，厚度变化的极限情况是100％的变化，这对应于将图中所示的齿部分离开的槽口。考虑到具体空间限制，具有磁性部件的非轴向磁化(典型地为径向磁化)的构造可能是优选的。
[0071] 图4表示第四变型，其具有径向应用，从而在轴向上更紧凑；其具有形成传导性转子部分11的传导性环件8，其相对于磁体9的距离可调节，该磁体9形成磁化定子部分21，并且由杆柄90承载，该杆柄90可通过偏心螺钉6调节。
[0072] 图5表示第五变型，其具有精细调节的径向系统，具有与擒纵轮3集成的传导性转子部分11，以及具有耗散的角向依赖性，通过在传导性转子部分11的周边上具有凸起部(relief)31和凹槽32的可变周向轮廓实现。这里同样是通过偏心螺钉6可调节承载磁体9的杆柄90的位置，该磁体9形成磁化定子部分21。
[0073] 本发明更具体地涉及包括至少一个擒纵轮300的钟表擒纵机构200，以及包括这种调节机构100的擒纵机构200，该调节机构100布置成限制擒纵轮300上的加速作用、特别是震动。
[0074] 本发明还涉及包括至少一个此类型的擒纵机构200的钟表机芯400。
[0075] 本发明还涉及包括至少一个此种钟表机芯400和/或至少一个此种调节机构100的手表500。
[0076] 例如，手表500包括独立于机芯400、通过这种调节机构100控制的另一机构600。
[0077] 本发明还适用于其它可动装置，例如用于
汽车、
船舶或空气设备的装置、军用延时装置或类似物。
[0078] 为了保护手表的外部(特别是佩戴者和敏感装置)以免受到这种系统的磁场，以及为了提高该系统的效率，可以有利地增加未在图中示出的
铁磁防护罩。
[0079] 涡电流的发生与磁场变化相联系，第一者正是由第二者(最好是局部变化)所产生。在图1的变型中，通过轮的齿部和凹部，磁场以与改变厚度(严格来讲，即使是在厚度在0与固定值之间变化的极限情况下)时所要发生的变化相同的方式发生变化。在图5中，导体的径向厚度及其与磁场的接近程度两者都发生变化；在厚度轴向变化的情况下也可以设想相同的系统。
[0080] 应注意，本发明与前文所述MONTRES BREGUET SA名下的CH专利7044577的教导是不同的，因为本发明不适合于所施加的转矩，而是引起纯粘滞性的制动,该制动依赖于磁性部分相对于传导性部分的位置以及因此依赖于
进程中的功能。然而，更高的转矩总是会产生更高的运行速度。另外，不发生实际速度调节，而是一种对于上游或下游机构实际不使用的能量进行耗散的情形。
[0081] 本发明也明显不同于前文所述THE SWATCH GROUP RESEARCH&DEVELOPMENT LTD名下的EP专利2891930的教导，该专利中的相互作用原理不同于本发明的相互作用原理(磁力，没有感应作用)，该装置的目的是通过振荡器的磁激励获得恒定频率。磁力被用于向振荡部件发送脉冲或中止。
[0082] 本发明的特别有利的实施例在于，磁化部分和传导性部分具有凸起部轮廓。无论如何希望获得在工作期间变化的制动转矩，都能够通过两个部件的凸起部轮廓来获得。根据该实施例，获得该凸起部的方式——例如一个部分和/或另一部分的径向或轴向上的几何变化、在某些角度上没有磁性或传导性材料、或者其它——可以变化。
[0083] 尽管本发明对于擒纵机构的具体应用是特别有利的，但是该系统可以被用于其它轮副上，例如只是用于在打点机件或类似物引起的输出转矩之间耗散能量。
[0084] 简言之，本发明提供了多个优点：
[0085] -消除了回弹，而不影响效率，
[0086] -改善了安全性特征，改善了微震动情况下的操作；
[0087] -齿轮系的更连续的操作，
[0088] -振荡器的幅度的精细调节，以及尤其是允许高幅度、而不会有任何爆震的风险，[0089] -较难听到但更容易识别的跌落冲击，以及与其它功能的冲击进一步间隔开，从而提供了新的测量容易性，
[0090] -更少的磨损，以及
[0091] -更少的频率限制。
