包括设置有磁性系统的擒纵机构的钟表机芯 |
|||||||
| 申请号 | CN202110291335.3 | 申请日 | 2021-03-18 | 公开(公告)号 | CN113495472B | 公开(公告)日 | 2023-03-10 |
| 申请人 | 斯沃奇集团研究和开发有限公司; | 发明人 | G·迪多梅尼科; D·莱乔特; M·斯特兰策尔; B·雷格瑞特; | ||||
| 摘要 | 钟表 机芯 包括机械 谐振器 (2)和混合 擒纵机构 (12)，该混合擒纵机构包括 擒纵轮 (16)和擒纵叉组件(14)，所述擒纵叉组件包括至少一个由磁体(30)形成并与机械限位部(28)相关联的 磁性 擒纵叉瓦，擒纵轮包括限定用于磁性擒纵叉瓦的磁 势能 上升斜坡(38)的周期性磁化结构(36)以及与磁势能上升斜坡相关联的突出部(42)。混合擒纵机构布置成使得：当 力 矩等于标称力矩或具有至少在给定值范围的上部部分内的值时，在磁性擒纵叉瓦爬过所述磁势能上升斜坡中的任一个之后，擒纵轮的所述突出部之一在擒纵叉组件的机械限位部上承受至少一次冲击，所述冲击发生以便至少部分地耗散擒纵轮的 动能 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种钟表机芯，该钟表机芯包括机械谐振器(2)和与该机械谐振器相关联的擒纵机构，所述擒纵机构包括擒纵轮和独立于所述机械谐振器的擒纵叉组件，所述擒纵叉组件的旋转轴线与所述机械谐振器的旋转轴线不同；所述机械谐振器与所述擒纵叉组件耦合，使得当所述机械谐振器振荡时，所述擒纵叉组件在两个休止位置之间往复运动，其中，所述擒纵叉组件在连续的时间间隔内交替保持在所述两个休止位置；所述擒纵叉组件包括至少一个由磁体形成的磁性擒纵叉瓦，所述擒纵轮包括周期性磁化结构，所述周期性磁化结构限定用于所述磁性擒纵叉瓦的多个磁势能上升斜坡；每个所述磁势能上升斜坡都构造成使得：当所述擒纵叉组件处于两个休止位置中的相应休止位置并且提供给所述擒纵轮的力矩对应于所述钟表机芯的正常运转时，所述磁性擒纵叉瓦能够爬过所述磁势能上升斜坡，该力矩等于标称力矩或在所选择的用于所述钟表机芯的正常运转的值范围内；所述磁性擒纵叉瓦和所述周期性磁化结构布置成使得：在所述磁性擒纵叉瓦已经爬过所述磁势能上升斜坡中的任一个之后，当所述擒纵叉组件从所述两个休止位置中的使得该磁性擒纵叉瓦能够爬过所述磁势能上升斜坡中的所述任一个的一个休止位置向另一个休止位置倾斜时，所述擒纵叉组件受到在其往复运动的方向上的磁力冲击； |
||||||
| 说明书全文 | 包括设置有磁性系统的擒纵机构的钟表机芯技术领域[0001] 本发明涉及包括设置有磁性系统的擒纵机构的钟表机芯。更具体地，本发明涉及在擒纵轮和独立于机械谐振器的擒纵叉组件之间设置有磁耦合系统的擒纵机构，该擒纵叉组件的旋转轴线与机械谐振器的旋转轴线不同。对于瑞士擒纵叉组件，该擒纵叉组件往复运动，该往复运动与机械谐振器的周期性运动同步，但是有所不同。术语“磁性擒纵机构”是指设置有磁体的擒纵机构，该磁体部分布置在擒纵叉组件上，部分布置在擒纵轮上，以便在擒纵叉组件与擒纵轮之间产生磁耦合。 背景技术[0002] 先前已经在专利申请中提出了具有磁性擒纵机构的各种钟表机芯。关于包括独立于机械谐振器的擒纵叉组件的磁性擒纵机构，可以提及文献EP2894522和文献EP3208667。第一个文献提出了一种磁性擒纵机构和机械擒纵机构的组合，当提供给擒纵轮的力矩小于标称力矩时，仅磁性擒纵机构在擒纵机构的正常工作范围内执行擒纵机构的功能，当提供给擒纵叉组件的力矩大于标称力矩时，特别是在机械机芯可能受到冲击之后，除了磁性擒纵机构外，机械擒纵机构也执行擒纵机构的功能。第二个文献EP3208667更具体地描述了一种磁性擒纵机构，其擒纵叉组件与机械谐振器机械耦合并与擒纵轮磁耦合，擒纵轮具有两个由平面的且连续磁化的结构形成的环形磁道，这两个环形磁道限定了用于擒纵叉组件的至少一个磁性擒纵叉瓦的磁势能斜坡和磁势垒，该擒纵叉组件布置成交替跟随两个磁道的部段，该磁性擒纵叉瓦由磁体形成。参考该文献的图20，建议在擒纵叉组件与擒纵轮之间布置附加的机械限位件，以确保在发生冲击时擒纵机构不会脱钩。这些附加的限位件设置成在擒纵叉组件的磁性擒纵叉瓦的磁体在受到冲击后部分通过磁势垒时阻止擒纵轮的进给。 [0003] 因此，上述两个文献提出了在擒纵轮与擒纵叉组件之间为磁耦合系统设置附加机械装置，以防止擒纵轮在发生冲击或机械机芯受到进一步明显加速的情况下进行不合时宜的附加步进。 发明内容[0004] 发明人发现了磁性擒纵机构的特定问题，这是由于磁力是守恒的这一事实。当旋转的擒纵轮的磁势垒运动到靠在擒纵叉组件的磁性擒纵叉瓦上的限位件上时，可观察到擒纵轮后退，然后经历可能持续较长时间的振荡运动。为确保磁性擒纵机构的恒定和有效的行为，有利的是，在擒纵叉组件在每次往复期间由机械谐振器旋转之前，擒纵轮基本上稳定在停止位置，该停止位置对应于为给定力矩确定的磁势能，该给定力矩由发条盒经钟表机构的齿轮系施加到擒纵轮上。 [0005] 因此，需要注意的是，每当磁势垒抵靠擒纵叉组件的磁性擒纵叉瓦时，擒纵轮所进行的振荡运动限制了磁频率的工作频率，并因此限制了机械谐振器的振荡频率。这是一个缺点，因为较高的振荡频率(例如大于4Hz)使得可以更好地抵抗冲击，并且还提高了机械谐振器的品质因数。 [0006] 本发明旨在提供针对该特定问题的解决方案。为此，本发明涉及一种如权利要求1所述的钟表机芯，该钟表机芯包括机械谐振器和与该机械谐振器相关联的擒纵机构，所述擒纵机构包括擒纵轮和独立于机械谐振器的擒纵叉组件，擒纵叉组件的旋转轴线与机械谐振器的旋转轴线不同。机械谐振器与擒纵叉组件耦合，使得当该机械谐振器振荡时，擒纵叉组件在两个休止位置之间往复运动，其中，擒纵叉组件在连续的时间间隔内交替保持在这两个休止位置。擒纵叉组件包括至少一个由磁体形成的磁性擒纵叉瓦，擒纵轮包括周期性磁化结构，该周期性磁化结构限定用于所述磁性擒纵叉瓦的多个磁势能上升斜坡，这些磁势能上升斜坡中的每一个都布置成使得：当所述擒纵叉组件处于两个休止位置中的相应休止位置并且提供给所述擒纵轮的力矩对应于所述钟表机芯的正常运转时，所述磁性擒纵叉瓦能够爬过所述磁势能上升斜坡，该力矩等于标称力矩或在所选择的用于所述钟表机芯的正常运转的值范围内。然后，所述磁性擒纵叉瓦和所述多个周期性磁化结构布置成使得：在所述磁性擒纵叉瓦已经爬过所述磁势能上升斜坡中的任一个之后，当所述擒纵叉组件从所述两个休止位置中的使得该磁性擒纵叉瓦能够爬过所述磁势能上升斜坡中的所述任一个的一个休止位置向另一个休止位置倾斜时，所述擒纵叉组件受到在其往复运动的方向上的磁力冲击。此外，擒纵叉组件包括至少一个机械限位部，所述擒纵轮包括突出部。最后，所述擒纵叉组件和所述擒纵轮布置成使得：当所述力矩等于所述标称力矩或具有在所述值范围的至少上部部分内的值时，并且当所述擒纵叉组件进行所述往复运动时，在所述磁性擒纵叉瓦已经爬过所述磁势能上升斜坡中的任一个之后，所述擒纵轮的所述突出部中的一个在所述至少一个机械限位部中的一个机械限位部上受到至少一次冲击，然后所述擒纵叉组件在使得该磁性擒纵叉瓦能够爬过所述磁势能上升斜坡中的所述任一个的休止位置处倾斜，所述至少一次冲击发生，以便至少部分地耗散在所述倾斜之后获得的擒纵轮的动能。 [0007] 根据优选的实施例，所述周期性磁化结构还限定各自位于所述磁势能上升斜坡之后的用于所述磁性擒纵叉瓦的磁势垒，当所述擒纵轮处于施加在其上的力的角向平衡位置并且所述磁性擒纵叉瓦位于所讨论的磁势垒之前的磁势能上升斜坡处时，每个所述磁势垒布置成在所述擒纵轮上施加磁力矩，该磁力矩的方向与提供给所述擒纵轮的所述力矩的方向相反，所述磁力矩大于在所述擒纵轮到达所述力的角向平衡位置之前由所讨论的磁势垒之前的所述磁势能上升斜坡所引起的最大磁力矩。 [0008] 由于本发明的特征，在钟表机芯的正常运转中，当擒纵叉组件处于其两个休止位置中的至少一个位置时，在支承磁体的至少一个磁性擒纵叉瓦与由擒纵轮支承的周期性磁化结构之间累积磁势能，从而使磁性擒纵叉瓦依次爬过磁性势能斜坡，磁性势能斜坡分别由与磁性擒纵叉瓦依次耦合的周期性磁化结构的圆弧形部分形成，当该擒纵叉组件在其往复运动期间在其两个休止位置之间倾斜时，根据本发明的(即磁性和机械型的)混合擒纵机构可以在其运动方向上产生施加到擒纵叉组件的磁力脉冲。当磁性擒纵叉瓦依次叠置在所述圆弧形部分上时，通常获得这种磁耦合。此外，在擒纵叉组件与擒纵轮之间的每一次磁性势能累积之后，在擒纵轮的突出部与擒纵叉组件的至少一个机械限位部之间提供不完全弹性(最好是很少或没有弹性)的冲击，这可以耗散擒纵轮提供的动能，从而至少缓冲擒纵轮的第一回退并且因此使得擒纵轮能够相对快速地停止，特别是在擒纵叉组件的随后倾斜之前。 [0009] 根据有利的替代实施例，所述擒纵机构布置成使得：在所述冲击之后并且在所述擒纵叉组件的随后倾斜之前，所述擒纵轮在角向停止位置暂时保持固定不动，该角向停止位置是所述力的角向平衡位置。 [0010] 根据上述有利的替代实施例的第一种情况，一旦擒纵轮暂时停止在角向停止位置，突出部就在角向停止位置抵靠机械限位部。 [0012] 在下文中将使用作为非限制性示例给出的附图更详细地描述本发明，其中： [0013] ‑图1A至图1F部分地示出了根据本发明的第一实施例的钟表机芯，其混合擒纵机构处于连续位置； [0014] ‑图2A至图2F部分地示出了根据本发明的第二实施例的钟表机芯，其混合擒纵机构处于连续位置； [0015] ‑针对其擒纵机构具有第二实施例类型的磁性系统、但是没有根据现有技术的机械限位部的钟表机芯，图3示出了对于擒纵叉组件的两个休止位置中的每个休止位置的随该擒纵轮的角度变化的磁势能曲线，以及在钟表机芯的正常运转过程中随擒纵轮的角度变化的擒纵叉组件的磁性擒纵叉瓦的磁势能的简化追踪； [0016] ‑针对图3的钟表机芯，图4示出了在擒纵叉组件的磁性擒纵叉瓦爬过由周期性磁化结构限定的磁势能斜坡之后擒纵轮的精确行为； [0017] ‑针对根据本发明的第二实施例的钟表机芯，图5使用由擒纵叉组件的磁性擒纵叉瓦累积的磁势能随擒纵轮的角度变化的曲线示意性地示出了混合擒纵机构的布置及其运转的第一替代实施例； [0018] ‑针对根据本发明的第二实施例的钟表机芯，图6使用由擒纵叉组件的磁性擒纵叉瓦累积的磁势能随擒纵轮的角度变化的曲线示意性地示出了混合擒纵机构的布置及其运转的第二实施例； 具体实施方式[0019] 下面借助于图1A至图1F描述根据本发明的钟表机芯的第一实施例。 [0020] 该钟表机芯是机械类型的，并包括机械谐振器2，图中仅显示了机械谐振器2的轴4、带凹口8的小圆盘6和销10。该钟表机芯包括擒纵机构12，该擒纵机构12与机械谐振器相关联，该机械谐振器的小圆盘和销是形成该擒纵机构的元件。擒纵机构12还包括擒纵轮16和擒纵叉组件14，该擒纵叉组件14是独立于机械谐振器的机构，并且其旋转轴线不同于该机械谐振器的旋转轴线。 [0021] 擒纵叉组件由杆20和两个臂24、26构成，杆20终止于叉头18，该叉头18包括两个角状部19a和19b，这两个臂24、26的自由端分别形成两个机械擒纵叉瓦28、29，这两个机械擒纵叉瓦28、29限定了两个机械限位部。这两个机械擒纵叉瓦分别支承两个磁体30、32，这两个磁体形成擒纵叉组件的两个磁性擒纵叉瓦。因此，可以说擒纵叉组件具有机械的和磁性的混合擒纵叉瓦，每个磁性擒纵叉瓦与机械擒纵叉瓦相关联。机械谐振器与擒纵叉组件耦合，使得当机械谐振器正常振荡时，该擒纵叉组件在由两个限位钉21和22限定的两个休止位置之间进行往复运动，该往复运动与机械谐振器的振荡同步，其中，擒纵叉组件在连续的时间间隔内交替保持在所述两个休止位置，该时间间隔大于所述振荡的标称周期T0的三分之一。 [0022] 擒纵轮16包括布置在盘34上的周期性磁化结构36，该盘34优选地由非磁性材料(不传导磁场)制成。周期性磁化结构36具有呈圆弧形式的部分38，该部分38限定用于两个磁性擒纵叉瓦30、32的磁势能上升斜坡，这两个磁性擒纵叉瓦30、32各自具有与周期性磁化结构36的轴向磁化极性相反的轴向磁化。根据一个有利的替代实施例，周期性磁化结构36布置成使其外缘是圆形的，该磁化结构的呈圆弧形式的部分38具有相同的构型并围绕擒纵轮的旋转轴线呈圆形布置。 [0023] 作为总的规则，每个磁势能上升斜坡构造成使得：当擒纵叉组件处于其两个休止位置中的给定休止位置并且提供给擒纵轮的力矩MRE基本等于标称力矩(在设置有用于驱动擒纵轮的恒力系统的机械机芯的情况下)或在所选择的用于确保钟表机芯的正常运转的值范围内(在根据一个条盒轮或多个条盒轮(如果多个条盒轮串联布置)的上条水平将可变力矩施加到擒纵轮上的常规机械机芯的情况下)时，两个磁性擒纵叉瓦中的每一个都能爬过所述磁势能上升斜坡。当擒纵叉组件在其两个休止位置之间往复运动时，并且当提供给擒纵轮的力矩MRE等于所述标称力矩或在为此力矩所选择的用于正常运转的值范围内时，第一和第二磁性擒纵叉瓦中的每一个在擒纵叉组件分别处于其第一和第二休止位置时依次爬过磁势能上升斜坡，并且在擒纵叉组件的往复运动期间这些第一和第二磁性擒纵叉瓦交替地爬过磁势能上升斜坡。两个磁性擒纵叉瓦和磁势能上升斜坡布置成使得：在两个磁性擒纵叉瓦中的任一个爬过所述磁势能上升斜坡中的任一个之后，当擒纵叉组件从对应于该任一个磁势能斜坡的休止位置向另一个休止位置倾斜时，擒纵叉组件可以受到在其运动方向上的磁力冲击。 [0024] 为了通常获得常规机械机芯(无恒力系统)的正常运转，以便特别是确保由机械谐振器和擒纵机构构成的振荡器的运转，提供给擒纵轮的力矩MRE的值在一定的值范围内，从而可以将机械谐振器维持在正常的振荡频率并对该振荡器的往复起重要作用。但是，对于具有如上所述在擒纵轮与擒纵叉组件之间设置有磁耦合系统的擒纵机构的钟表机芯，为了获得钟表机芯的最佳运转，并且为了充分受益于这种磁耦合系统的优点，在本发明的范围内提供了下文描述的混合系统。 [0025] 擒纵轮还包括分别与磁势能上升斜坡相关联的突出部。在所示的替代实施例中，这些突出部由齿42形成，该齿从刚性连接至擒纵轮的板40沿径向延伸出来，并且位于承载磁化结构36的盘34的顶部。这些齿分别定位和叠置在限定了磁势能上升斜坡的磁化部分38的末端，即在这些上升斜坡的顶部。如下文所公开的，齿42布置成与机械擒纵叉瓦28和29配合，所述机械擒纵叉瓦形成用于这些齿并因此用于擒纵轮的机械限位部。所述齿和机械擒纵叉瓦由非磁性材料形成。在一般的替代实施例中，突出部由在总平面中延伸的齿形成，其中，擒纵叉组件的两个机械擒纵叉瓦也在该总平面中延伸，这两个机械擒纵叉瓦分别支承也位于该总平面内的两个磁体30、32。这些图仅示出了位于上述总平面下方的下磁化结构。然而，在有利的替代实施例中，擒纵轮还包括上磁化结构，上磁化结构与下磁化结构具有相同的构型，并且上磁化结构优选通过由非磁性结构形成的上盘支承。下磁化结构和上磁化结构一起形成周期性磁化结构。下磁化结构和上磁化结构具有相同的磁极性，并且与擒纵叉组件的两个磁体的磁极性相反，并且它们布置在形成两个磁性擒纵叉瓦的这两个磁体所在的几何平面的两侧并优选地位于相同的距离处。 [0026] 在第一实施例的情况下，擒纵叉组件和擒纵轮布置成使得：在正常运转时(即，提供给擒纵轮的力矩MRE基本上等于标称力矩或在用于确保钟表机芯的正常运转并尤其是擒纵轮的正确步进旋转的值范围内)，在相应的磁性擒纵叉瓦在擒纵叉组件倾斜之后已经爬过了其中任一个势能上升斜坡之后，擒纵轮的一个齿向擒纵叉组件的两个机械擒纵叉瓦之一施加冲击。发生这种冲击，以便至少部分地耗散在所述倾斜之后获得的擒纵轮的动能。因此，此冲击不是硬冲击(完全弹性冲击)。在实际情况下，至少第一次冲击不是柔性的(完全无弹性的冲击)，而是部分弹性的，使得擒纵轮在该第一次冲击之后经历至少一个回退。因此，根据本发明的擒纵机构被称为“混合擒纵机构”。 [0027] 在第一实施例的一个有利的替代实施例中，混合擒纵机构布置成使得：在任一个齿42抵靠在两个机械擒纵叉瓦中的任一个上之后并且在擒纵叉组件的随后倾斜之前，擒纵轮在角向停止位置暂时保持固定不动。在正常运转时，一旦擒纵轮在擒纵轮的任一个角向停止位置暂时停止，齿42就压靠由两个机械擒纵叉瓦中的一个或另一个形成的机械限位件。 [0028] 为了使擒纵轮的固定不动时间最小化，冲击至少部分是无弹性的，使得擒纵叉组件和/或擒纵轮或驱动擒纵轮的齿轮系在每次冲击时吸收并耗散该擒纵轮的动能。将会注意到，在齿与机械擒纵叉瓦之间发生冲击期间，动能吸收得越多，则在第一次冲击之后发生的振荡的阻尼就越好。请注意，磁力是守恒的，因此只有施加在擒纵轮或驱动擒纵轮的齿轮系上的摩擦以及齿与机械擒纵叉瓦之间的冲击可以吸收动能以及因此在擒纵轮将磁势能存储在混合擒纵机构中之后在所述第一次冲击之后引发的振荡。 [0029] 为了说明第一实施例的混合擒纵机构的运转，图1A至图1F示出了振荡机械谐振器2和混合擒纵机构12的各个连续阶段。在图1A中，擒纵叉组件14停止在第一休止位置，并且谐振器的摆轮朝向其平衡位置(最小机械势能)的方向旋转。形成第一磁性擒纵叉瓦的磁体 30位于磁势能上升斜坡的顶部(磁体与磁化部分38的具有较大宽度的部分叠置)。当擒纵轮 16一旦暂时停止而处于角向停止位置并且擒纵叉组件处于其第一休止位置时，齿42抵靠在由第一机械擒纵叉瓦28形成的机械限位部上，该齿压靠该第一机械擒纵叉瓦的内表面。因此，这产生了施加在擒纵轮上的力的平衡状态。 [0030] 在所示出的有利的替代实施例中，每个磁化部分38都具有单调增加的宽度，在该机械擒纵叉瓦压靠在齿上时，每个磁化部分38的具有最大宽度的端部在正角向方向上延伸超过与机械擒纵叉瓦相关联的磁体(擒纵轮在反角向方向上步进式旋转)，使得擒纵轮受到正向磁力，因此对于提供给擒纵轮的力矩而言，该正向磁力减小了由齿施加在机械擒纵叉瓦上的切向机械力并因此减小了在该机械擒纵叉瓦的接触面上的法向力。特别是，磁化部分的宽度在其整个有效长度上根据中心角线性增加。因此，对于每个磁势能上升斜坡，根据擒纵轮的旋转角度，磁势能的累积是线性的，并且当磁性擒纵叉瓦爬过该上升斜坡而到达擒纵轮的角向停止位置时，作用在擒纵轮上的磁力是恒定的并且因此在该角向停止位置相同的恒定磁力被施加到擒纵轮上，在擒纵轮的角向停止位置，擒纵轮的齿之一抵靠在相应的机械擒纵叉瓦上。 [0031] 由于该有利的替代实施例的特征，减小了齿与机械擒纵叉瓦之间的静摩擦和动摩擦，从而使得擒纵叉组件的随后倾斜所需的力矩更低。因此，混合擒纵机构的磁性系统一方面可以在擒纵机构中累积磁势能，以产生施加在擒纵叉组件上的磁力脉冲，另一方面可以减小在擒纵叉组件每次倾斜期间由机械谐振器提供的解锁力矩。换句话说，摩擦的减小使得可以在擒纵叉组件在其两个休止位置之间的每次倾斜之前减少由于擒纵叉组件与擒纵轮之间的机械接触而导致的能量损失。 [0032] 图1B示出了混合擒纵装置的一个运转阶段，在该运转阶段，擒纵叉组件刚刚通过机械谐振器2的销10释放，并且在其第一休止位置与其第二休止位置之间倾斜。在擒纵叉组件的该运动期间，磁体30(相对于擒纵轮)径向移动，并从对应于高磁势能状态的叠置在磁化部分38上的叠置状态变为对应于低磁势能状态的不叠置在该磁化部分上的非叠置状态；这产生施加到磁性擒纵叉瓦(磁体30)上的磁力脉冲，因此擒纵叉组件承受磁力矩，从而擒纵叉组件充当机械谐振器的驱动器。图1C示出了在倾斜之后处于其第二休止位置的擒纵叉组件。然后，擒纵轮16沿反方向旋转一步，由于提供给擒纵轮的力矩，磁体32爬过磁势能上升斜坡。图1D示出了齿42在机械擒纵叉瓦29上的第一次冲击之后，擒纵轮后退，而机械谐振器处于接近其振幅的角位置。图1E示出了与图1A的阶段相对应的阶段，但是擒纵叉组件停止在其第二休止位置。在图1E所示的擒纵轮的角向停止位置，齿42压靠在第二机械擒纵叉瓦29的外表面上。最后，图1F示出了机械谐振器与擒纵叉组件之间的耦合，在该耦合期间，再次如图1B中所示产生磁力脉冲，但是施加到第二擒纵叉瓦上，使得所产生的磁力矩的方向与该图1B的方向相反。 [0033] 借助于图2A至图2F和图3至图6，现在描述根据本发明的钟表机芯的第二实施例的各种替代实施例(注意，图3和图4是出于解释的目的给出的，但是与本发明的替代实施例无关)。上面已经描述的参考文献将不再详细描述。 [0034] 第二实施例总体上与第一实施例的不同之处在于，周期性磁化结构36A还限定用于两个磁性擒纵叉瓦中的每一个的磁势垒50，磁势垒50各自位于由磁化部分38A限定的磁势能上升斜坡之后，这些磁势垒特别是由周期性磁化结构36A的磁化区域50形成，磁化区域50的径向尺寸基本上等于或大于形成擒纵叉组件的磁性擒纵叉瓦的两个磁体30和32中的每一个的纵向尺寸。当该擒纵轮处于施加在其上的力的角向平衡位置并且两个磁性擒纵叉瓦中的一个或另一个位于磁势能上升斜坡的顶部/位于所讨论的磁势垒/磁化区域50之前的磁化部分38A的最宽端部时，每个磁化区域/磁势垒布置成在擒纵轮16A上施加磁力矩，该磁力矩的方向与提供给该擒纵轮的所述力矩的方向相反。磁势垒的布置构造成使得：在力的每个角向平衡位置处施加在擒纵轮上的磁力矩大于在擒纵轮到达力的角向平衡位置之前由在所讨论的磁势垒之前的磁势能上升斜坡/磁化部分38A所产生的最大磁力矩。 [0035] 在借助于图3和图4更详细地描述第二实施例的各种替代实施例之前，下面描述设置有具有第二实施例类型的磁系统但是不具有机械限位部的磁性擒纵机构的钟表机芯的运转。术语“第二实施例类型”具体是指设置有这样的磁性系统的擒纵机构：该磁性系统一方面包括周期性磁化结构，该周期性磁化结构由擒纵轮承载并且在下平面和/或上平面中具有单个圆形磁道，该圆形磁道由被磁化区域隔开的一系列相似的磁化部分形成(在参考系统“r，θ”中，r＝半径，θ＝擒纵轮的中心角)，并且该磁性系统另一方面包括由擒纵叉组件承载并与周期性磁化结构交替耦合的两个磁性擒纵叉瓦。由于图3和图4所涉及的擒纵机构仅仅是磁性的，因此磁化区域必须形成相对较大的磁势垒，以确保擒纵叉组件的往复运动与擒纵轮的步进旋转之间的期望同步，并且还防止擒纵机构在钟表机芯可能受到加速度的情况下过快地脱钩。因此，这里由每个磁性擒纵叉瓦的磁化区域形成的磁势能峰大于本发明第二实施例中所要求的并且出现在图5和图6中的那些，这将在下文中描述。 [0036] 在图3和图4中，对于擒纵叉组件的两个休止位置中的每一个，给出了由擒纵轮的周期性磁化结构限定的用于擒纵叉组件的两个磁性擒纵叉瓦中的每一个的磁势能EPM随擒纵轮的角度θ变化的曲线54、56。两条曲线54和56相似，但相差约为180°，它们各自限定了磁周期PM。每条曲线具有磁势能上升斜坡60、60A和磁势垒62、62A，磁势垒62、62A分别由磁势能峰限定。图3示出了在钟表机芯的正常运转过程中擒纵叉组件14的磁性擒纵叉瓦30或32的磁势能EPM随擒纵轮的角度θ变化的简化轨迹58。总体行为如下：在擒纵叉组件的第一休止位置，第一磁性擒纵叉瓦沿斜坡60爬到一定的磁势能高度并且擒纵轮连续旋转，然后由于每个斜坡之后的磁势垒，擒纵轮会在某个力平衡点PEM附近的“自由”振荡区ZOL(更具体地显示在图4中)中振荡，最终第一磁性擒纵叉瓦在振荡的机械谐振器的作用下在擒纵叉组件随后朝向其第二休止位置倾斜期间经历磁势能下降64。该势能下降对应于施加到擒纵叉组件的磁力脉冲。在下一步中，当第一磁性擒纵叉瓦位于磁化结构外部(不再叠置)并因此具有基本为零的磁势能时，第二磁性擒纵叉瓦继而由于其叠置在磁化结构上而沿斜坡60A爬升。在擒纵叉组件的随后倾斜期间，第二磁性擒纵叉瓦受到磁力脉冲的作用，并且第一磁性擒纵叉瓦在适用时爬过一小段磁势能上升。因此，在擒纵轮的每一步传递到擒纵叉组件的能量对应于两个磁性擒纵叉瓦中的每一个所交替经历的下降与上升之间的差，每个磁周期PM传递的能量对应于此差值的两倍。 [0037] 图4示出了由擒纵轮的周期性磁化结构上的磁性擒纵叉瓦产生的磁力随擒纵轮的角位置变化的曲线。所显示的磁力是由磁势能曲线54的斜坡给出的。因此，每个斜坡60、60A产生的磁力G1对应于擒纵轮上的磁力矩，当提供给擒纵轮的力矩等于标称力矩或在所选择的用于正常运转的值范围内时，磁力G1的强度小于提供给擒纵轮的力矩。应当注意，在替代实施例中，在磁势能的累积期间，两个磁性擒纵叉瓦同时且往复地与两个磁道耦合，则所要考虑的力矩是上述磁力矩的两倍。在没有机械限位部的情况下，如图4所示，每个磁势垒62、62A在角向磁制动区ZFM中制动擒纵轮，该角向磁制动区ZFM取决于提供给擒纵轮的力矩。由于磁力是守恒的，擒纵轮的动能仅能通过在擒纵轮的轴承座中的摩擦以及可选地在驱动擒纵轮的齿轮系中的摩擦来耗散。因此，擒纵轮在力平衡点PEM附近的角向“自由”振荡区ZOL(即不通过机械限位部吸收能量)中“自由”振荡，在角向“自由”振荡区ZOL，提供给擒纵轮的力矩由磁力G2(在角向位置PEM处的曲线54的斜坡)产生的磁力矩(不考虑摩擦力)进行补偿。因此，力平衡点PEM对应于擒纵轮的确定的角位置，在该角位置，擒纵轮可以稳定地停止，而擒纵轮与擒纵叉组件之间没有接触。力平衡点PEM和角向“自由”振荡区ZOL随提供给擒纵轮的力矩而变化。磁力G2的强度必定大于磁力G1。还要注意，在图3和4所述的实施例中，每个磁势垒在曲线54和56中对应于势能峰，包括具有较高斜率G3的壁。 [0038] 参照图3和图4描述的磁性擒纵机构在磁性擒纵叉瓦爬过磁势能斜坡之后由于擒纵轮的振荡而出现了功能性问题。如所公开的，到达磁势垒的擒纵轮的动能(由于G1和G2之间的强度差而产生)几乎没有耗散，使得该振荡的振幅可以相对较大并且阻尼较低。另一方面，如果在擒纵轮仍在振荡时发生擒纵叉组件的倾斜，则磁势能下降64是可变的，因此限定不充分。因此，机械谐振器没有得到恒定的维持，这是一个缺点。另一方面，如果必须等待擒纵轮的振荡被充分衰减以至可以忽略不计，则必须限制擒纵叉组件的往复运动的频率，因此也必须限制机械谐振器的振荡频率。这也是一个缺点。根据本发明的混合擒纵机构解决了这个问题。 [0039] 在本发明的第二实施例中，磁势垒50与擒纵轮的齿42相结合的布置具有以下效果：对于给定的具有机械擒纵叉瓦和磁性擒纵叉瓦的混合式擒纵叉组件，根据每个齿与相应的磁势垒之间的相对角向位置以及根据擒纵轮的驱动类型，可以产生各种替代实施例。 [0040] 参考图5和6，将描述用于钟表机芯的根据本发明的第二实施例的两个可能的替代ct实施例，擒纵轮的驱动系统具有恒力FC，提供给擒纵轮的力矩MRE 也是恒定的。图5和图6分别示出由擒纵轮16A的周期性磁化结构36A限定的分别用于混合擒纵叉组件14A的两个混合擒纵叉瓦的磁势能EPM的两条曲线70和72，该混合擒纵叉组件14A类似于图2A所示的擒纵叉组件14，但其两个混合擒纵叉瓦具有简化和对称的形状。曲线70、72是通用的、稍微示意性的曲线，以简化附图而不会妨碍所公开的物理原理和下文给出的数学关系。这些曲线分别为每个磁周期PM限定了具有特征斜坡G1的上升斜坡60、60A(类似于参照图3和图4所述的上升斜坡)，以及磁势垒74、74A，磁势垒74、74A低于由不具有突出的止动件的周期性磁化结构限定的磁势垒62、62A。因此，形成磁势垒74、74A的磁化区域在角向上可以较窄；这尤其可以增加擒纵轮每转的步数。图5和图6也示出了在混合擒纵机构的正常运转期间擒纵叉瓦31的磁势能EPM随擒纵轮的角度θ变化的轨迹68。可以看出，它类似于图3的简化轨迹58。 [0041] 在随着磁势能累积而吸收了其动能之后并且在擒纵叉组件的随后倾斜之前，在擒纵轮处于停止位置时，由支承磁体31的机械擒纵叉瓦28A构成的混合擒纵叉瓦沿着擒纵轮的角位置θ的轴线。机械擒纵叉瓦28A的半宽度DL对应于磁体31的质心与由用于擒纵轮16A的齿42的该机械擒纵叉瓦所限定的限位表面之间的距离。 [0042] 在本发明的总体实施例的范围内描述了两个替代实施例，其中，混合擒纵机构布置成使得：在机械擒纵叉瓦冲击擒纵轮的任一个突出部之后并且在擒纵叉组件随后倾斜之前，擒纵轮在一个角向停止位置保持固定不动，该角向停止位置是存在力平衡的角向位置。在图5和图6中，示出了在擒纵轮上(假想)没有止动齿的情况下的力平衡角向位置PEM，以及在没有齿42的假想情况下会出现的磁制动区ZFM，如参照图3和图4所公开的。 [0043] 在图5所示的第一替代实施例以及图6所示的第二替代实施例中，擒纵叉组件14A和擒纵轮16A布置成使得：在相应的磁性擒纵叉瓦(特别是磁体31)已经爬过任一个磁势能上升斜坡(尤其是斜坡60)之后，擒纵轮的齿42之一冲击擒纵叉组件的机械擒纵叉瓦(特别是机械擒纵叉瓦28A)上。如在第一实施例中那样，发生该冲击以便至少部分地耗散擒纵轮的动能。实际上，擒纵轮的齿布置成：在擒纵机构中累积了磁势能以用于机械谐振器的随后维持脉冲后，从该擒纵轮吸收动能，并在其步进旋转的每一步中限制终端振荡。 [0044] 此外，在图5的第一替代实施例中，擒纵叉组件14A和擒纵轮16A布置成使得：在机械擒纵叉瓦与齿之间的至少第一次冲击之后，并且在擒纵叉组件在其两个休止位置之间往复运动期间再次倾斜之前，擒纵轮停在角向停止位置，该角向停止位置根据定义为力平衡角向位置，在该角向停止位置，受到所述冲击的齿42压靠在机械擒纵叉瓦上。因此，在该第一替代实施例中，角向停止位置PED由抵靠机械擒纵叉瓦的齿限定。由于该特征，角向停止位置具体地由突出部限定，并且周期性地提供给擒纵叉组件的磁脉冲具有恒定的强度。另一方面，该第一替代实施例由于在擒纵叉组件倾斜期间齿与机械擒纵叉瓦之间的摩擦而产生了轻微的能量损失。角向停止位置PED在角向位置PEM的上游。在与存在的力平衡相对应的每个位置PED处的磁力分别由在该位置PED处的曲线70、72的斜坡G4给出。与第一替代实施例相对应的情况的特征在于，角向位置PEM与齿42的接触点之间的距离PB1小于机械擒纵叉瓦28A的半宽度DL(PB1 [0045] 第二替代实施例与第一替代实施例的不同之处在于，角向停止位置是角向位置PEM，假定在该第二替代实施例中，擒纵叉组件14A和擒纵轮16A布置成使得：在机械擒纵叉瓦与齿之间的至少第一次冲击之后，并且在擒纵叉组件在其两个休止位置之间往复运动期间再次倾斜之前，擒纵轮停在角向停止位置，在该角向停止位置，所述齿位于距所述机械擒纵叉瓦一定距离处，该角向停止位置因此对应于在没有上述机械限位部的情况下的力平衡ct角向位置PEM，其中，擒纵机构的磁系统的磁力矩和提供给擒纵轮的恒定力矩MRE 具有相同的强度(不考虑摩擦力)。为了发生根据本发明的所述第一次冲击，擒纵叉组件和擒纵轮布置成使得：所述机械擒纵叉瓦的接触表面与所述齿的接触点之间的距离DB小于由磁制动区ZFM所限定的角向距离(DB 是，角向位置PEM由恒定力矩MRE 确定。 [0046] 在擒纵轮的常规驱动的情况下，即在没有恒力系统的情况下，可以区别出更多个替代实施例。为了分析性地披露它们，考虑了一般情况，其中，在所涉及的钟表机芯的正常min max运转中，提供给擒纵轮的力矩MRE的值范围PVM在最小值MRE 与大于该最小值的最大值MREmin max 之间：PVM＝[MRE ；MRE ]。值范围PVM由下部部分PI1M和上部部分PS1M组成，或者由下部部分PI2M和上部部分PS2M组成。此外，上部部分PS2M由上部区域ZSPS和下部区域ZIPS组成(PS2M＝ZIPS+ZSPS)，值范围PVM内的上部区域ZSPS的互补部分PCM(PVM＝PCM+ZSPS)等于下部部分PI2M加下部区域ZIPS(PCM＝PI2M+ZIPS)。所涉及的机械擒纵叉瓦的接触表面与所涉及的齿的接触点之间的距离称为“DB”，该距离取决于力矩MRE。在假设擒纵轮上没有止动齿的情况下，磁制动区域称为“ZFM”，该区域的范围取决于力矩MRE。 [0047] 在主要的替代实施例中，对于力矩MRE的整个值范围PVM，在擒纵叉组件的磁性擒纵叉瓦中的任一个已经爬过与该相应的磁性擒纵叉瓦和擒纵轮的齿42中的任一个相关联的磁势能上升斜坡之一以后，所讨论的齿42与相应的机械擒纵叉瓦(尤其是机械擒纵叉瓦min28A)之间至少发生第一次冲击。该第一主要替代实施例由以下关系式表示：ZFM(MRE )>PBmin (MRE )–DL。 [0048] 在主要替代实施例的范围内，可以区分出三个替代实施例。在第一次要替代实施例中，可以设想，对于力矩MRE的整个值范围PVM，在所述至少第一次冲击之后并且在擒纵叉组件的随后倾斜之前，擒纵轮停止在角向停止位置，在该角向停止位置，经受所述至少第一次冲击的齿压靠在机械擒纵叉瓦上。该第一次要替代实施例由以下数学关系式表示：PBmin(MRE ) [0049] 在特定的替代实施例中，仅对于力矩MRE的值范围PVM的上部部分PS2M，在擒纵叉组件的任一个磁性擒纵叉瓦已经爬过与该相应的磁性擒纵叉瓦和擒纵轮的齿42中的任一个相关联的磁势能上升斜坡之一以后，所讨论的齿与相应的机械擒纵叉瓦(尤其是机械擒纵叉瓦28A)之间至少发生一次冲击。另一方面，对于力矩MRE的值范围PVM的下部部分PI2M，在相应的磁性擒纵叉瓦已经爬过与该相应的磁性擒纵叉瓦相关联的磁势能上升斜坡之一以后，擒纵轮的齿42之一与擒纵叉组件的机械擒纵叉瓦之间无冲击。该特定的替代实施例可以由以下两个关系式表示：ZFM(PS2M)>PB(PS2M)–DL和ZFM(PI2M) [0050] 在以上公开的特定替代实施例的范围内，可以进一步区分出两个替代实施例。在特定替代实施例中，可以设想，对于力矩MRE的整个值范围PVM，在所述至少一次冲击之后并且在擒纵叉组件的随后倾斜之前，擒纵轮停止在角向停止位置，在该角向停止位置，经受至少第一次冲击的齿位于距其所抵靠过的机械擒纵叉瓦一定距离处。对于在第一主要替代实max施例的范围内的第二次要替代实施例，此特定的替代实施例由以下关系式表示：PB(MRE )>DL。在所讨论的特定替代实施例的范围内设想的复合的替代实施例中，当提供给擒纵轮的力矩MRE具有在值范围PVM的所述上部部分PS2M的上部区域ZSPS中的值时，一旦暂时停在角向停止位置，受到所述至少一次冲击的齿就压靠其所抵靠过的机械擒纵叉瓦。另一方面，在上部部分PS2M的下部区域ZIPS中，在所述至少一次冲击之后且在擒纵叉组件的随后倾斜之前，擒纵轮停在角向停止位置，在该角向停止位置，经受所述至少一次冲击的齿位于距其所抵靠过的机械擒纵叉瓦一定距离处。因此，对于值范围PVM内的上部区域ZSPS的互补部分PCM，在角向停止位置，没有任何齿与机械擒纵叉瓦抵靠。该复合的替代实施例可以由以下两个关系式表示：PB(PCM)>DL；PB(ZSPS) [0051] 图2A示出了第二实施例的混合擒纵机构12A的运转阶段，其中，擒纵叉组件14处于其两个休止位置之一，擒纵轮16A停止。图2A至图2F涉及替代性运转方式，其中，当擒纵轮在通过爬过磁势能斜坡而累积了磁势能之后而停止时，并且在擒纵叉组件的随后倾斜之前，提供给擒纵轮的力矩不允许齿42压靠在机械擒纵叉瓦28或29上。然而，齿42的接触点与图2A中的机械擒纵叉瓦28的接触表面或图2F中的机械擒纵叉瓦29的接触表面之间的距离有利地较小。 [0052] 在图2B中，擒纵叉组件刚刚通过机械谐振器2的销10松开，并且在其第一休止位置和第二休止位置之间倾斜。在擒纵叉组件的该运动期间，磁体30径向移动，并从对应于高磁势能状态的叠置在磁化部分38A上的叠置状态变为对应于低磁势能状态的不叠置在该磁化部分上的非叠置状态；这产生施加到磁性擒纵叉瓦(磁体30)上的磁力脉冲，因此擒纵叉组件承受力矩，从而使擒纵叉组件充当机械谐振器的驱动器。图2C示出了在倾斜之后处于其第二休止位置的擒纵叉组件。然后，擒纵轮16A沿反方向旋转一步，由于提供给擒纵轮的力矩，磁体32爬过磁势能上升斜坡(磁化部分38A)。 [0053] 图2D示出了由擒纵叉组件14和擒纵轮16A形成的擒纵机构12A爬过了磁势能上升斜坡之后，齿42与机械擒纵叉瓦29之间的第一次冲击。图2E示出了在上图所示的机械擒纵叉瓦29上的齿42的第一次冲击之后擒纵轮后退。最终，图2F示出了与图2A相对应的阶段，但是擒纵叉组件14停止在其第二休止位置。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈