本發(fā)明涉及一種音叉振蕩器、包含該振蕩器的時(shí)鐘機(jī)芯以及包括該振蕩器的時(shí)鐘。特別地，本發(fā)明涉及一種具有該振蕩器的機(jī)械時(shí)鐘。

背景技術(shù)：

本發(fā)明的目的是提高時(shí)鐘的機(jī)械機(jī)芯的性能，特別是機(jī)械時(shí)鐘的機(jī)械機(jī)芯的性能。在機(jī)械表中長(zhǎng)期以來(lái)用作為振蕩器的擺輪游絲已經(jīng)證明了它的價(jià)值，但是盡管研究和發(fā)展了幾個(gè)世紀(jì)(或許正因?yàn)槿绱?，它仍有可能接近它的極限。因此，最好的擺輪游絲實(shí)現(xiàn)了約為300的品質(zhì)因子Q。通過等式Q＝2πx(每周期的能量?jī)?chǔ)存/能量損失)所限定的振蕩的品質(zhì)因子，基本表示出在振蕩器耗盡了它的全部能量并且停止之后的振蕩次數(shù)。

音叉聞名于其時(shí)基素質(zhì)。1960年代的音叉機(jī)芯腕表在世界上是最精準(zhǔn)的，直到石英表的出現(xiàn)。Max Hetzel是與使用音叉作為振蕩器有關(guān)的許多專利發(fā)明的發(fā)明人，從而生產(chǎn)由瑞士寶路華(Bulova Swiss SA)公司銷售的Accutron腕表(注冊(cè)商標(biāo))。

然而，因?yàn)橐舨娴拿總€(gè)分支都支承與被剛性地安裝于表框架上的電磁體相關(guān)聯(lián)的永磁體，因此Accutron表包括電子諧振器。每個(gè)電磁體的操作被借助音叉支承的磁體進(jìn)行的音叉的振動(dòng)控制，以致通過電磁體向永磁體的周期性磁脈沖傳遞來(lái)維持音叉的振動(dòng)。音叉的其中一個(gè)分支致動(dòng)棘輪，使其能夠使表運(yùn)轉(zhuǎn)輪系的移動(dòng)件旋轉(zhuǎn)。

例如，源自1957年的專利申請(qǐng)的專利US2971323描述了僅適用于生產(chǎn)純機(jī)械表的機(jī)構(gòu)，即是，沒有電子電路。在市場(chǎng)方面，事實(shí)上對(duì)于純機(jī)械時(shí)鐘存在與已知的時(shí)鐘相比顯示精度增加的表操作的真正的需求。

機(jī)械腕表和基于聲學(xué)音叉的電子表之間的總體差異在于，在后者中，作為計(jì)時(shí)器的振蕩器也用作能量分配器，即是，振蕩用于給機(jī)芯(Accutron)供電，或者用于確定作用于表針(基于石英的電子表)上的電馬達(dá)的活動(dòng)。另一方面，在機(jī)械表中，在能量傳遞鏈的末端執(zhí)行調(diào)節(jié)。

源自1962年的專利申請(qǐng)的專利US3208287描述了包括音叉的諧振器，該音叉通過磁相互作用被連接到擒縱輪。更具體地，音叉支承與擒縱輪相互作用的永磁體，該擒縱輪由導(dǎo)磁材料制成。擒縱輪被運(yùn)動(dòng)地連接到可以是機(jī)械的或者采用馬達(dá)的形式的能量源，同時(shí)在它的厚度中具有開口，以致在被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)相對(duì)于音叉所支承的磁體形成可變磁阻磁路。該專利公開了如圖9所示的“異常振蕩”。這實(shí)際上涉及對(duì)稱振蕩，根據(jù)該專利，如圖2和3所示，能通過將擒縱輪定位為同時(shí)作用于振蕩器的兩個(gè)叉上來(lái)避免該對(duì)稱振蕩。該解決方案類似于用于基于石英的電子表中(并且同樣在上述Accutron表中)的解決方案，其中，通過兩個(gè)叉的同時(shí)脈沖來(lái)施加對(duì)稱振蕩模式。

針對(duì)專利US3208287，本發(fā)明旨在解決多個(gè)技術(shù)問題。一方面，需要通過在音叉的單個(gè)叉上起作用來(lái)引起非對(duì)稱振蕩，因此，不用通過兩個(gè)叉的同時(shí)脈沖來(lái)施加非對(duì)稱振蕩。另一方面，使用磁體將能量分配到振蕩器(擒縱機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的脈沖)或者調(diào)節(jié)能量不會(huì)被嚴(yán)格地說成“機(jī)械的”，僅僅是因?yàn)槟芰渴峭ㄟ^磁力傳遞的并且從而與電磁現(xiàn)象有關(guān)。

相同的論證也適用于歐洲專利申請(qǐng)EP2466401的教導(dǎo)。

鑒于上述，本發(fā)明旨在提供一種包括比常規(guī)的擺輪游絲的時(shí)基更精確的時(shí)基的機(jī)械機(jī)芯表。因此，本發(fā)明的目的是提供一種特征在于品質(zhì)因子比擺輪游絲的品質(zhì)因子更大的振蕩器。

特別地，本發(fā)明的目的是提供一種具有使用音叉振蕩器作為時(shí)基的完全機(jī)械式機(jī)芯的腕表。

本發(fā)明的目的是在音叉振蕩器中避免對(duì)稱振蕩。更具體地，本發(fā)明旨在避免包括特征在于低內(nèi)摩擦的材料的振蕩器中的對(duì)稱振蕩，以使得振蕩器能夠進(jìn)行所述的對(duì)稱振蕩。

本發(fā)明的目的是提供一種基于具有低內(nèi)摩擦的材料的音叉，該材料例如單晶硅。使用該材料允許振蕩的品質(zhì)因子Q上升，但使得音叉能夠進(jìn)行在時(shí)基方面不期望的對(duì)稱振蕩。

本發(fā)明的目的是使得一種振蕩器可用，其中，即使脈沖僅被傳遞到其中一個(gè)叉，換言之，在不存在兩個(gè)叉的同時(shí)脈沖的情況下，也激勵(lì)非對(duì)稱振蕩。

本發(fā)明旨在解決上述問題，并且提供會(huì)通過閱讀說明和權(quán)利要求變得更顯而易見的其他益處。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一方面，本發(fā)明涉及一種包括機(jī)械鐘表機(jī)芯的時(shí)鐘，其包括：音叉振蕩器，其中所述振蕩器包括組件，該組件具有兩個(gè)叉和將所述叉相連接的基部，其中所述振蕩器包括被連接到所述基部的桿，振蕩器通過其桿被連接到緊固部件，該緊固部件被連接到機(jī)芯，其中所述組件包括材料A或由材料A構(gòu)成，所述材料A的特征在于低內(nèi)摩擦，其中所述機(jī)芯包括機(jī)械脈沖元件，該機(jī)械脈沖元件能夠在兩個(gè)叉的其中一個(gè)上起作用，從而引起且維持所述振蕩器的振蕩，其中所述振蕩器能夠以期望的非對(duì)稱模式和不期望的對(duì)稱模式振蕩，所述時(shí)鐘的特征在于，所述振蕩器的對(duì)稱振蕩模式的品質(zhì)因子Q₂相對(duì)于非對(duì)稱振蕩模式的品質(zhì)因子Q₁被減小。

一方面，本發(fā)明涉及一種音叉振蕩器，其中所述振蕩器包括組件，該組件具有兩個(gè)叉和將所述叉相連接的基部，其中所述振蕩器包括被連接到所述基部的桿，振蕩器通過其桿被連接到緊固部件，該緊固部件被連接到支撐件，其中所述組件由材料A形成，該材料A的特征在于低內(nèi)摩擦，其中所述振蕩器能夠以期望的非對(duì)稱模式和不期望的對(duì)稱模式振蕩，所述振蕩器的特征在于，所述振蕩器的對(duì)稱振蕩模式的品質(zhì)因子Q₂相對(duì)于非對(duì)稱振蕩模式的品質(zhì)因子Q₁被減小。

一方面，本發(fā)明涉及一種音叉振蕩器，其中所述振蕩器包括兩個(gè)叉和將所述叉相連接的基部，其中所述振蕩器包括被連接到所述基部的桿，所述振蕩器的特征在于，在所述振蕩器中，通過設(shè)置被選擇在所述振蕩器中或所述振蕩器上和/或振蕩器的緊固件中或振蕩器的緊固件上的材料，對(duì)稱振蕩模式被減弱或阻止。

一方面，本發(fā)明涉及一種音叉振蕩器，其中所述振蕩器包括兩個(gè)叉和將所述叉相連接的基部，其中所述振蕩器包括被連接到所述基部的桿，振蕩器通過其桿被連接到緊固件，其中所述振蕩器由使得所述振蕩器能夠執(zhí)行對(duì)稱振蕩的一種或多種材料制造而成，并且其中所述振蕩器或緊固件進(jìn)一步包括能夠減弱所述對(duì)稱振蕩的其他材料。

在一方面，本發(fā)明涉及一種音叉振蕩器，其中所述振蕩器包括兩個(gè)叉和將所述叉相連接的基部，其中所述振蕩器包括被連接到所述基部的桿，振蕩器通過其桿被連接到緊固件，其中所述振蕩器包括多種材料或由多種材料制造而成，該多種材料包括材料A和材料A’，其中材料A’的特征在于與材料A的熱膨脹系數(shù)符號(hào)相反的熱膨脹系數(shù)。

一方面，除了包括振蕩器的時(shí)鐘之外，本發(fā)明涉及一種包括振蕩器的用于時(shí)鐘的機(jī)芯。

一方面，本發(fā)明涉及擁有相對(duì)較高的內(nèi)摩擦的材料的用途，以避免音叉振蕩器中的對(duì)稱振蕩。

附圖說明

通過閱讀優(yōu)選的實(shí)施方式的下列說明，并且參考所附的圖示附圖，本發(fā)明的特征和益處變得更加清晰，說明僅通過非限制性示例的方式被給出，在附圖中：

圖1表示制表音叉的示意圖。

圖2A和2B各自示出了音叉的非對(duì)稱和對(duì)稱振蕩。

圖3A表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的音叉的示意圖。

圖3B和3C各自表示圖3A中的振蕩器的非對(duì)稱和對(duì)稱振蕩的示意圖。

圖4A表示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的音叉的示意圖。

圖4B和4C各自表示圖4A中的振蕩器的非對(duì)稱和對(duì)稱振蕩的示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及一種音叉振蕩器，此外涉及一種包括該振蕩器的時(shí)鐘，并且更進(jìn)一步涉及一種用于包括該振蕩器的時(shí)鐘的機(jī)芯。

例如，根據(jù)本發(fā)明的時(shí)鐘可為表、懷表、掛表、擺鐘或更進(jìn)一步為座鐘。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的時(shí)鐘是腕表。

根據(jù)本發(fā)明的時(shí)鐘可為完全機(jī)械式的和/或可包括完全機(jī)械式的機(jī)芯。優(yōu)選地，完全機(jī)械式的機(jī)芯能在不具有任何電子電路的情況下、特別是在不具有電源的情況下運(yùn)行，該電源例如電池或光伏電池。本發(fā)明還允許生產(chǎn)基于一組構(gòu)件之間的機(jī)械相互作用且排除了磁相互作用運(yùn)行的時(shí)鐘。在完全機(jī)械式的機(jī)芯中，通過在音叉上或在與音叉成一體的構(gòu)件上的直接物理接觸而起作用的構(gòu)件提供用于引起且維持振蕩器的振蕩的脈沖。例如，本發(fā)明可表示對(duì)公開了諧振器的專利文獻(xiàn)EP2466401或者US3208287中提出的解決方法的改進(jìn)，在該諧振器中，振蕩器和擒縱輪支承磁體，例如，永磁體，以形成基于磁相互作用的調(diào)節(jié)和擒縱機(jī)構(gòu)。

根據(jù)實(shí)施方式，本發(fā)明的機(jī)芯包括機(jī)械脈沖部件，其通過機(jī)械能量源連接和/或供能。機(jī)械能源可與傳統(tǒng)機(jī)械表中的相同。例如，能量可源自能手動(dòng)或自動(dòng)上發(fā)條的主發(fā)條。

盡管本發(fā)明允許用于完全機(jī)械式時(shí)鐘的機(jī)芯的操作，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)⒃诒菊f明書中公開的技術(shù)解決方案應(yīng)用到電子表的例子中，或者進(jìn)一步應(yīng)用到使用磁相互作用的機(jī)械表中。

的確，本發(fā)明首次允許生產(chǎn)具有音叉振蕩器的完全機(jī)械式的時(shí)鐘機(jī)芯。然而，所提出的解決方案適用于基于諧振器或音叉振蕩器的任何時(shí)基。

圖1示出了制表音叉的一般形式。音叉1包括通過基部5連接的兩個(gè)叉或分支3和4，以便形成整體呈U形的形狀。兩個(gè)叉2和3優(yōu)選地平行地布置在單個(gè)平面中。兩個(gè)叉3和4優(yōu)選地具有相同的長(zhǎng)度。叉3和4的末端在基部5的相對(duì)側(cè)上是自由的。它們每個(gè)都優(yōu)選地各自支承配重8、9，該配置8、9用于減小音叉1的振蕩頻率。音叉包括桿6，基部5通過桿6被連接到緊固部件7。因此，桿6的一個(gè)端部被連接到基部5，而另一端部被連接到緊固件7。

在表的例子中，緊固件7優(yōu)選地與表機(jī)芯制成為一體。例如，緊固件7例如通過螺紋被連接至夾板或橋板。如果時(shí)鐘不是表或如果本發(fā)明的振蕩器不與時(shí)鐘關(guān)聯(lián)，則緊固件7可被固定至任何類型的支撐件。

為了最小化尺寸，桿6優(yōu)選地位于基部5上方。如圖2A和2B所示，它也可位于基部5下方，這不會(huì)以任何方式改變音叉的特性。

音叉的價(jià)值主要在于它的品質(zhì)因子Q比單個(gè)振動(dòng)叉的品質(zhì)因子Q大很多。在不期望被理論束縛的情況下，音叉與單個(gè)振動(dòng)叉的品質(zhì)因子Q相比的較大的品質(zhì)因子Q與U形結(jié)構(gòu)及其產(chǎn)生的振蕩模式有關(guān)。(P.Ong所著的“關(guān)于普通音叉的鮮為人知的事實(shí)”，物理教育(Phys.Educ.)37(2002)，540-524頁(yè)。)

針對(duì)進(jìn)一步增大振蕩器的品質(zhì)因子Q的目的，振蕩器包括具有較低或非常低的內(nèi)摩擦的材料或優(yōu)選地由具有較低或非常低的內(nèi)摩擦的材料制成。如2011年第111(3)期超顯微鏡(Ultramicroscopy)第186-190頁(yè)記載的、Andres Castellanos-Gomez、Nicolas Agrait、Gabino Rubio–Bollinger所著的“在原子力顯微鏡中使用的石英音叉力傳感器的力梯度引起的機(jī)械耗散”所述，品質(zhì)因子的復(fù)雜的解釋模型考慮了音叉的分支和基部的粘性內(nèi)摩擦。

例如，滿足低內(nèi)摩擦的標(biāo)準(zhǔn)的材料包括單晶硅或石英。當(dāng)然也可使用具有類似和/或相同數(shù)量級(jí)的內(nèi)摩擦的其他材料?？偟膩?lái)說，其他單晶材料可用于制造根據(jù)本發(fā)明的振蕩器1。

應(yīng)指出的是，振蕩器1可整體地包括多種材料或由多種材料制造而成。例如，配重8和9通常由金或其他致密材料制成，例如，其他貴重金屬。如果需要，配重8和9允許減小振蕩器的頻率，這可為在機(jī)械時(shí)鐘中的例子。本發(fā)明還覆蓋了配重8和9為零或不存在的可能性。更進(jìn)一步，例如，如在美國(guó)專利US3447311中公開的那樣，配重8、9可被定位或定向?yàn)榕c圖1中的布局不同。配重8、9可被實(shí)施為設(shè)置在叉3和4上的層的形式，和/或可靠近端部或在端部的區(qū)域中被連接，并且例如被定向?yàn)閁S3447311中所示的那樣。

更進(jìn)一步，如將在下面進(jìn)一步描述的那樣，叉3、4可由具有低內(nèi)摩擦的多種材料形成。接下來(lái)，如將在下面描述的那樣，桿6和/或緊固件7優(yōu)選地包括具有高內(nèi)摩擦的材料。

然而優(yōu)選的是，振蕩器應(yīng)包括至少由叉3和4以及基部5形成的組件2。該組件2優(yōu)選地包括由連續(xù)單一材料形成的實(shí)體。這不應(yīng)阻止本說明書中所列的其他材料的存在。根據(jù)本發(fā)明，振蕩器1包括由特征在于低內(nèi)摩擦的材料A形成的組件2。例如，從上述的低內(nèi)摩擦材料之中選擇材料A，例如，單晶硅或石英，或一般的單晶材料。根據(jù)實(shí)施方式，所述振蕩器1或者至少所述組件2包括單晶硅和/或石英或由單晶硅和/或石英制成。

根據(jù)實(shí)施方式，桿6包括相同的材料A和/或由相同的材料A制成。根據(jù)該實(shí)施方式，桿6形成組件2的一部分。根據(jù)另一實(shí)施方式，桿6包括其他材料和/或由其他材料制成。

例如，由于組件2包括具有低內(nèi)摩擦的一種或多種材料(材料A，并且如果適合的話為下面進(jìn)一步描述的材料A’)或優(yōu)選地由具有低內(nèi)摩擦的一種或多種材料制成，因此振蕩器的品質(zhì)因子Q比金屬振蕩器的例子中的品質(zhì)因子Q更大。品質(zhì)因子Q的這種增大同樣適用于可被描述為在作為時(shí)基的振蕩器中不需要的振蕩模式。

圖2A和2B示出了跟隨脈沖的音叉1的兩種振蕩模式。虛線和實(shí)線各自表示振蕩器的峰到峰振幅的兩個(gè)位置，即是，限定了相對(duì)于平行的叉3和4的靜止點(diǎn)的最大偏移的兩個(gè)位置。

在圖2A中所示的振蕩模式中，叉3和4在振蕩期間朝向彼此和遠(yuǎn)離彼此移動(dòng)。實(shí)線表示兩個(gè)叉的末端彼此靠近的振蕩時(shí)刻和位置，并且虛線表示兩個(gè)叉遠(yuǎn)離彼此的時(shí)刻和位置。這是特征在于非常大的品質(zhì)因子的非對(duì)稱振蕩模式，并且其表示在音叉時(shí)基中期望獲得的振蕩模式。

相反地，在圖2B中所示的振蕩模式中，叉3、4同相移動(dòng)，即是，平行地振蕩，并且在相同的平面中從一側(cè)同時(shí)移動(dòng)到另一側(cè)。圖2B中所示的振蕩是對(duì)稱振蕩模式。

在美國(guó)專利US3208287中也分別示出了兩種振蕩模式，即非對(duì)稱和對(duì)稱，其中，不期望的對(duì)稱模式(圖2A)被稱為“異常振蕩”。

在圖2A和2B的兩個(gè)例子中，振蕩發(fā)生在振蕩器自身的平面中，即是，發(fā)生在與圖2A和2B中所示的圖形的平面對(duì)應(yīng)的平面中。在本發(fā)明的內(nèi)容中，可能存在的其他振蕩模式不具有相同的情況。

應(yīng)補(bǔ)充的是，與對(duì)稱振蕩模式相關(guān)的問題首先出現(xiàn)在由具有低內(nèi)摩擦的材料制成的振蕩器中，該材料例如石英或單晶硅。實(shí)際上，例如，在金屬音叉中沒有觀察到對(duì)稱振蕩模式(圖2B)。換言之，選擇具有低內(nèi)摩擦的材料，例如，材料A，使得所述振蕩器不僅能夠在期望的非對(duì)稱模式下振蕩，還能夠在不期望的對(duì)稱模式下振蕩。

總的來(lái)說，對(duì)稱振蕩模式由于略小的品質(zhì)因子而通過機(jī)械激勵(lì)來(lái)激發(fā)，因此更容易“遇到”。后一點(diǎn)尤其適用于兩個(gè)叉中的僅其中一個(gè)上的脈沖，無(wú)論該脈沖是機(jī)械的或其他的。

在圖2A和2B中所示的非對(duì)稱和對(duì)稱振蕩模式二者之間的差異涉及桿6。通過比較圖2B中的桿6的虛線和實(shí)線能理解的是，對(duì)稱模式引起桿6的橫向振蕩，與單個(gè)振動(dòng)的叉的振蕩對(duì)應(yīng)。該橫向振蕩通常出現(xiàn)在由兩個(gè)叉3、4限定的平面中。

相反地，在非對(duì)稱振蕩(圖2A)的例子中，桿6沿桿6的軸線進(jìn)行縱向和/或軸向振蕩。

在電子石英表(圖2B)的例子中，通常利用石英的壓電特性，通過兩個(gè)叉3和4的同時(shí)激勵(lì)來(lái)避免對(duì)稱振蕩(圖2B)。兩個(gè)叉3、4的同步脈沖(同時(shí))由圖1中的指向相反方向的兩個(gè)箭頭10表示。通常，在電子表中，電極定位在叉上或靠近叉，從而能夠引起非對(duì)稱振蕩。通常，應(yīng)用電子方法或算法，從而防止在電子表中的對(duì)稱振蕩。

在文獻(xiàn)US3208287中也公開了兩個(gè)分支的同步脈沖。最后，在上述的Accutron表中，金屬音叉的脈沖也同步地出現(xiàn)在兩個(gè)叉上。

本發(fā)明的目的是實(shí)施可選的解決方案，從而優(yōu)選地在用作為時(shí)基的諧振器中阻止音叉振蕩器的對(duì)稱振蕩模式。

本發(fā)明的特別的目的包括實(shí)現(xiàn)能隨著單個(gè)叉上的脈沖、因此在不存在兩個(gè)叉上的同步脈沖的情況下引起不對(duì)稱的振蕩的音叉振蕩器。

音叉的兩個(gè)叉的僅其中一個(gè)上的脈沖表示機(jī)械諧振器、即時(shí)基的例子中的優(yōu)選的解決方案，其中，音叉的振蕩被機(jī)械地引起和維持，而不使用電力、電子設(shè)備或壓電性。根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械機(jī)芯和/或機(jī)械時(shí)鐘的優(yōu)選的實(shí)施方式，不使用磁性引起和維持振蕩。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明的機(jī)芯和/或本發(fā)明的時(shí)鐘包括能夠在音叉的兩個(gè)叉的其中一個(gè)上起作用的機(jī)械部件或脈沖機(jī)構(gòu)，以便引起且維持音叉的振蕩。例如，在2012年9月27日以ASGALIUM UNITEC SA的名字提交的、申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/EP2012/069122的國(guó)際專利申請(qǐng)WO2013/045573中公開了這種部件或機(jī)構(gòu)。該專利申請(qǐng)的內(nèi)容通過引用被明確地包含于此。

專利申請(qǐng)WO2013/045573公開了用于具有自由的擒縱機(jī)構(gòu)的機(jī)械鐘表機(jī)芯的音叉機(jī)械式諧振器。該音叉的叉支承與擒縱叉組件的至少一個(gè)第一叉齒相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)第一銷，以使得該組件在第一角位置和第二角位置之間樞轉(zhuǎn)，并且交替地鎖定和釋放擒縱輪。諧振器包括轉(zhuǎn)換部件，該轉(zhuǎn)換部件被固定到銷，并且被設(shè)計(jì)為一方面通過向叉?zhèn)鬟f脈沖而將叉的振蕩轉(zhuǎn)換成擒縱叉組件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且另一方面將機(jī)械能量以脈沖的形式從所述擒縱叉組件傳遞到振蕩器的叉。根據(jù)機(jī)械和/或調(diào)整部件的實(shí)施方式，支撐軸承銷被固定到兩個(gè)叉的其中一個(gè)的端部。該銷與齒配合，以限定擒縱叉的叉子。除了一對(duì)臂部之外，擒縱叉組件包括被樞轉(zhuǎn)地安裝于機(jī)芯的框架，每個(gè)臂部都支承被設(shè)計(jì)為與支撐件上的銷相互作用的齒。擒縱叉組件接著具有第二對(duì)額外的臂部，每個(gè)臂部都支承被設(shè)置為與擒縱輪配合的擒縱叉。專利申請(qǐng)WO2013/045573的諧振器與傳統(tǒng)的諧振器的功能相似，因?yàn)檎袷幤髦С袃蓚€(gè)銷而不是單個(gè)銷，并且還因?yàn)榍芸v叉的叉子的特別的幾何形狀。因此，擒縱叉組件被設(shè)計(jì)為在第一位置和第二位置之間樞轉(zhuǎn)，在第一位置中其中一個(gè)擒縱叉鎖定旋轉(zhuǎn)的擒縱輪，在第二位置中其他擒縱叉鎖定擒縱輪。當(dāng)擒縱叉組件在一個(gè)位置和另一個(gè)位置之間樞轉(zhuǎn)時(shí)，擒縱輪自由旋轉(zhuǎn)。擒縱叉組件的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)還用于將脈沖傳遞到支撐件的兩個(gè)銷的其中一個(gè)，以維持叉的振蕩，并且從而維持音叉整體的振蕩。在另一實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)換部件包括搖臂，并且根據(jù)杠桿臂原理起作用。搖臂的自由端部被樞轉(zhuǎn)地安裝于叉的自由端部，并且另一端部在擒縱叉組件的齒之間被接合，以與擒縱叉組件配合，并且使得擒縱叉組件樞轉(zhuǎn)。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員能理解的是，在專利申請(qǐng)WO2013/045573中公開的裝置用于將能量分配到音叉，并且用于基于振蕩調(diào)節(jié)時(shí)間。

專利申請(qǐng)WO2013/045573因此公開了能夠在兩個(gè)叉的其中一個(gè)上起作用的機(jī)械脈沖部件，以引起且維持所述振蕩器的振蕩。機(jī)械脈沖元件被優(yōu)選地使用于根據(jù)本發(fā)明的時(shí)鐘中。

根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，本發(fā)明的振蕩器的對(duì)稱振蕩模式的品質(zhì)因子Q₂相對(duì)于不對(duì)稱振蕩模式的品質(zhì)因子Q₁被主動(dòng)地和刻意地減小。根據(jù)該實(shí)施方式，本發(fā)明旨在減小對(duì)稱振蕩的品質(zhì)因子，從而激勵(lì)非對(duì)稱模式中的期望的振蕩。這實(shí)際上意味著每種振蕩模式不僅具有其自身的頻率，還具有其自身的品質(zhì)因子。在本說明書的內(nèi)容中，Q₂表示不期望的對(duì)稱振蕩模式的品質(zhì)因子，而Q₁表示期望的非對(duì)稱模式的品質(zhì)因子。通常，品質(zhì)因子由等式Q＝2πx(每周期的能量?jī)?chǔ)存/能量損失)定義。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，品質(zhì)因子Q₂通過音叉的構(gòu)造并且特別地通過音叉的構(gòu)造中的材料選擇被刻意地減小。優(yōu)選地，品質(zhì)因子Q₂通過音叉的幾何形狀和/或具有不同特性的不同的材料的位置的選擇被減小。

根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，本發(fā)明的振蕩器至少包括第二材料，該第二材料允許對(duì)稱振蕩模式的品質(zhì)因子Q₂減小。該第二材料通常是指在本說明書中的材料B。材料B優(yōu)選地從具有比材料A更高的摩擦的材料之中選擇。優(yōu)選地，例如，材料B是具有比石英和/或單晶硅更高的內(nèi)摩擦的材料。根據(jù)實(shí)施方式，例如，從金屬、合金、多晶和非晶材料之中選擇材料B。

材料的內(nèi)摩擦與固體材料將其機(jī)械振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成內(nèi)部能量的能力相關(guān)。這種不可避免的能量下降或損失自身表現(xiàn)為多種方式，例如，將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成熱能。如出版物1940年第52期物理學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)(Proceedings of the Physical Society)第152-166頁(yè)記載的、Clarence Zener所著的“固體中的內(nèi)摩擦”中所述，并且如更近期的出版物1983年3月10日第88期地球物理學(xué)研究雜志(Journal of Geophysical Research)第2367-2379頁(yè)記載的、His-Ping Liu和Louis Peselnick所著的“在10-8到10-7應(yīng)變振幅下從0.01到1.00赫茲的熔融石英、鋼、有機(jī)玻璃和韋斯特利花崗巖的內(nèi)摩擦”中所述，振蕩器的品質(zhì)因子以及材料因子的內(nèi)摩擦是相互依賴的。在這些出版物中，品質(zhì)因子Q的倒數(shù)(即是，1/Q)用作內(nèi)摩擦的測(cè)量結(jié)果。

在本發(fā)明的內(nèi)容中，品質(zhì)因子的倒數(shù)1/Q優(yōu)選地用于確定給定的材料是否有高或低內(nèi)摩擦的特征。如過去50年中許多出版物中描述的那樣(參考出版物參考文獻(xiàn)2014年第75期瑞士計(jì)時(shí)學(xué)會(huì)公報(bào)(Bulletin de la Société Suisse de Chronométrie)第53-61頁(yè)記載的、Ilan Vardi所著的“機(jī)械制表中的品質(zhì)因子(Le facteur de qualité en horlogerie mécanique)”)，材料的品質(zhì)因子Q能被本領(lǐng)域的技術(shù)人員確定。

根據(jù)優(yōu)選的方法，能基于引起自由振動(dòng)的簡(jiǎn)單的振動(dòng)葉片確定材料的品質(zhì)因子Q。

在本說明書中，根據(jù)上面引用的文章，材料A的內(nèi)摩擦能被表示為1/Q_A，并且材料B的內(nèi)摩擦能被表示為1/Q_B。

根據(jù)實(shí)施方式，具有低內(nèi)摩擦的材料A是其1/Q值(1/Q_A)＜0.02、優(yōu)選地＜0.01的材料。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，具有低內(nèi)摩擦的材料是其1/Q值(1/Q_A)＜0.001的材料。

在內(nèi)摩擦方面，材料A’滿足與材料A相同的條件。A’的1/Q值(1/Q_A’)因此在與A的1/Q值(1/Q_A)相同的范圍內(nèi)。

根據(jù)實(shí)施方式，具有高摩擦或比材料A更高的摩擦的材料B是其1/Q值(1/Q_B)≥0.02、優(yōu)選地≥0.05的材料，例如，≥0.1或更高。

根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，材料A和A’具有的內(nèi)摩擦(1/Q_A)≤0.01，并且材料B具有的內(nèi)摩擦(1/Q_B)＞0.02。優(yōu)選地，1/Q_A＜0.005并且1/Q_B≥0.015。

在本發(fā)明的內(nèi)容中，材料A和B通常選擇為使得1/Q_A<1/Q_B。相對(duì)于彼此限定材料A和B能夠忽略測(cè)量各自的品質(zhì)因子Q(Q_A、Q_B)以確定材料的內(nèi)摩擦值的具體條件，假設(shè)用于確定Q_A和Q_B的條件是相同的(例如，25℃以及兩個(gè)桿，其中一個(gè)由材料A制成，另一個(gè)由材料B制成，具有相同的尺寸)。

根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，(1/Q_A)/(1/Q_B)(＝Q_B/Q_A)是≤0.5，優(yōu)選地≤0.2。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，Q_B/Q_A是≤0.1，優(yōu)選地≤0.02，或者≤0.01。

還應(yīng)提到的是，本發(fā)明考慮材料的內(nèi)摩擦的調(diào)整(1/Q_A和/或1/Q_B)，以獲得具有期望的特性的材料。例如，材料A和B可為混合物，例如包含多種物質(zhì)或材料的復(fù)合物，其被選擇為獲得具有與優(yōu)選的值或上述比例的內(nèi)摩擦一致的材料。

發(fā)明人意外地觀察到，通過材料B在音叉中的幾何結(jié)構(gòu)和/或位置能防止對(duì)稱振蕩。優(yōu)選地，材料B與振蕩器的材料A接觸。

根據(jù)實(shí)施方式，本發(fā)明的音叉包括被布置和/或定位為防止或減弱音叉的對(duì)稱振蕩的材料B。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，材料B的存在允許減弱桿6的橫向振蕩。結(jié)果是，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，材料A是第一材料，并且所述品質(zhì)因子Q₂通過第二材料B的存在被減小，其中，該材料B與所述材料A接觸，從而減弱所述桿6的橫向振蕩。

根據(jù)實(shí)施方式，所述振蕩器的對(duì)稱振蕩模式的所述品質(zhì)因子Q₂被減小，使得Q₁/Q₂等于或大于2。優(yōu)選地，Q₁/Q₂等于或大于5，或者實(shí)際上等于或大于10、等于或大于20、等于或大于50或者更進(jìn)一步等于或大于100，例如，等于或大于200。

根據(jù)本發(fā)明的音叉的實(shí)施方式，品質(zhì)因子Q₁至少比質(zhì)量因子Q₂大一個(gè)數(shù)量級(jí)。術(shù)語(yǔ)“數(shù)量級(jí)”表示大約10倍的差異。優(yōu)選地，品質(zhì)因子Q₁至少比品質(zhì)因子Q₂大1至3個(gè)數(shù)量級(jí)。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解的是，在本發(fā)明的內(nèi)容中，品質(zhì)因子Q同時(shí)用于限定兩種振蕩模式，即圖2A和2B所示的非對(duì)稱和對(duì)稱模式(Q₁和Q₂)，并且作為材料的內(nèi)摩擦的參數(shù)。在后一種情況下，采用品質(zhì)因子的倒數(shù)(1/Q)。應(yīng)提及的是，現(xiàn)有技術(shù)描述了表示材料的內(nèi)摩擦的幾個(gè)參數(shù)，例如，阻尼或損耗因子tanδ，或者損耗模量G”。在本發(fā)明的內(nèi)容中，如C.Zener在1940年和H.-P.Liu等人在1983年提出的那樣，選擇品質(zhì)因子Q的倒數(shù)，特別的原因是該參數(shù)的測(cè)量對(duì)于制表領(lǐng)域的技術(shù)人員是公知的。

第二材料或材料B能被布置在音叉的桿6中。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述材料A是第一材料，并且桿6包括與所述第一材料接觸的第二材料B或由與所述第一材料接觸的第二材料B形成。

根據(jù)實(shí)施方式，桿6整體由材料B制造。可選地，桿6包括該材料B或者總體上滿足較高的內(nèi)摩擦特性的多種材料。材料B與材料A接觸被認(rèn)為是有益的。例如，材料B接觸音叉的基部5。根據(jù)該實(shí)施方式，材料B優(yōu)選地至少處于材料A和桿6的交界處。

該實(shí)施方式由圖3A至3C示出，其中，桿6由與制成組件2的材料A不同的材料B構(gòu)成。組件2特別地包括兩個(gè)叉3、4和基部5。

圖3A至3C的附圖標(biāo)記與上述圖1的附圖標(biāo)記具有相同的含義。圖3A示出了處于靜止位置的音叉，而圖3B和3C各自示出了隨著在箭頭11的位置處被傳遞到兩個(gè)叉的其中一個(gè)(在本例子中是在叉3上)的脈沖的非對(duì)稱和對(duì)稱振蕩。

在圖3A至3C中所示的實(shí)施方式中，組件2整體地由A型材料構(gòu)造，即是，具有低內(nèi)摩擦，但桿6由具有較高的內(nèi)摩擦的材料(材料B)構(gòu)成，例如，用于傳統(tǒng)制表音叉的金屬。在該實(shí)施方式中，在圖2A中的非對(duì)稱振蕩不會(huì)由于桿6的橫向運(yùn)動(dòng)而經(jīng)歷任何通過桿6產(chǎn)生的損耗，然而，參考圖3C，因?yàn)樵跅U6和基部5之間以及桿7和音叉的緊固件7之間的附接或連接處由于約束S1和S2產(chǎn)生的能量損耗，因此音叉的對(duì)稱振蕩(圖2B)被減弱。對(duì)稱振蕩的品質(zhì)因子(Q₂)因此與被嵌入在由該材料B制成的端部處的簡(jiǎn)單的振動(dòng)葉片的品質(zhì)因子相似，并且從而非常的小(例如＜10)。

由具有比制成組件2的材料A更高的內(nèi)摩擦的材料B制造的桿6不會(huì)減振，且不會(huì)減小圖3B中所示的非對(duì)稱振蕩的品質(zhì)因子(Q₁)。這同樣適用于僅通過箭頭11所示的一個(gè)叉上的脈沖使得音叉1振蕩的例子。

在美國(guó)專利US3447311中描述的是，桿優(yōu)選地在整體上顯現(xiàn)出一定的撓性或彈性，這能夠?qū)?duì)稱振蕩的頻率與非對(duì)稱振蕩的頻率分離或隔開。根據(jù)實(shí)施方式，桿6被布置為保持足夠的撓性和/或彈性，以分離非對(duì)稱和對(duì)稱模式的特定的頻率。能通過桿6的幾何形狀和/或形式并且通過制成桿6的材料產(chǎn)生這種布置。通過改變桿的幾何形狀，例如，通過減小其寬度和/或增加其長(zhǎng)度，能夠增加它的撓性，并且從而保持需要的彈性。優(yōu)選地，對(duì)稱和非對(duì)稱振蕩的固有頻率是彼此不同和/或相距甚遠(yuǎn)的?！肮逃蓄l率”表示共振頻率的概念，其中振幅相對(duì)于脈沖頻率是最大的。

例如，對(duì)稱和非對(duì)稱振蕩的固有頻率間隔至少5Hz，優(yōu)選地至少10Hz，甚至至少20Hz，并且在某些例子中甚至30Hz。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，桿6形成所述組件2的包括叉3、4和基部5的部分，并且包括所述材料A或由所述材料A形成。根據(jù)該實(shí)施方式，如圖4A至4C所示，桿6、基部5和叉3、4可被制造成一體，例如，由連續(xù)的材料A制成，或者可包括連續(xù)的材料A。在單晶材料的例子中，桿6、基部5和叉3、4可包括單一的水晶或由單一的水晶形成。

如圖4A所示，緊固件7包括具有比材料A更高的內(nèi)摩擦的材料或由具有比材料A更高的內(nèi)摩擦的材料制成。在該例子中，桿6可或可不包括具有較高的內(nèi)摩擦的材料(材料B)。如所示，圖4A至4C特別地示出了包括與基部5和叉3、4以及由暗色方形表示的緊固件7相同的材料A和/或由與基部5和叉3、4以及緊固件7相同的材料A制造而成的桿由材料B形成的可能性。本發(fā)明本質(zhì)上不排除桿可包括除了基部5和叉3、4的材料A之外的材料的可能性，其中，這種其他材料像材料A一樣具有較低的內(nèi)摩擦，或者像材料B一樣具有較高的內(nèi)摩擦。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述材料A是第一材料，并且所述緊固部件7包括與所述桿6接觸的第二材料B。

在圖4A至4C中所示的實(shí)施方式中，通過使用消散桿6的振蕩的材料替換緊固件的材料A，在緊固件7處引入對(duì)稱振蕩的減弱。由材料A制成的桿6因此被嵌入基部中，該基部由具有高內(nèi)摩擦的材料制成的緊固件7形成，例如，制表音叉的金屬或者諸如樹脂的其他材料(材料B)。

還可設(shè)想的是，使用用于減振的粘合劑將由材料A制成的桿6粘貼到緊固件7，因此，其可用于對(duì)稱模式中的能量損耗，并且減小對(duì)稱模式的品質(zhì)因子。粘合劑包括材料B和/或由材料B構(gòu)成。在該例子中，緊固件7還可由從A型材料之中選擇的材料制造而成。參考圖4B，非對(duì)稱振蕩不會(huì)被緊固件減弱，因?yàn)楹纳⒌那度爰?中的桿6沒有橫向振蕩。另一方面，如圖4C中的箭頭D所示，因?yàn)闂U6的振蕩由于其在耗散材料7中的緊固被減弱，所以對(duì)稱振蕩被減弱。在該例子中，在桿和音叉的基部之間的約束S1’不會(huì)比在音叉和其緊固件完全由材料A制成的情況下耗散跟多的能量。約束S1’因此不會(huì)有助于減小對(duì)稱振蕩。

在實(shí)施方式中，所述緊固部件7將所述桿6固定和/或嵌入為，使得所述桿6的橫向振蕩被減弱。桿6的這種嵌入在圖4A至4C中被清楚地示出，其中，緊固件7與桿6的接觸使得振蕩的能量耗散。

應(yīng)補(bǔ)充的是，由圖3C和4C所示的對(duì)稱振蕩的減弱產(chǎn)生的能量耗散可導(dǎo)致溫度的升高，即是，振蕩的能量被轉(zhuǎn)換成熱量。與振蕩模式(在這個(gè)例子中是對(duì)稱振蕩)相關(guān)的能量損耗解釋了該類型的振蕩的品質(zhì)因子的減小。根據(jù)本發(fā)明，材料B被定位和/或布置為特別地引起對(duì)稱振蕩的能量損耗，以減小品質(zhì)因子Q₂。優(yōu)選地，材料B被布置為減弱桿6的橫向振蕩。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能理解的是，本發(fā)明旨在利用例如發(fā)生在桿6的運(yùn)動(dòng)時(shí)的圖2A中的非對(duì)稱振蕩和圖2B中的對(duì)稱振蕩之間的差異。還應(yīng)注意的是，在非對(duì)稱的例子中，音叉的重心幾乎不移動(dòng)，但在對(duì)稱的例子中，表現(xiàn)出可感知的運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)實(shí)施方式，根據(jù)本發(fā)明的音叉1的所述叉3、4包括材料A’，其中，所述材料A’被布置成在兩個(gè)葉片的至少一部分上的層的形式。根據(jù)實(shí)施方式，所述材料A’的特征在于與材料A相似的低內(nèi)摩擦。優(yōu)選地，材料A’的內(nèi)摩擦是與材料A相同的數(shù)量級(jí)。

根據(jù)實(shí)施方式，材料A和材料A’在它們各自的熱膨脹系數(shù)的符號(hào)(正或負(fù))方面不同。結(jié)果是，所述材料A’的熱膨脹系數(shù)相對(duì)于所述材料A的熱膨脹系數(shù)的符號(hào)具有相反的符號(hào)。換言之，如果材料A的熱膨脹系數(shù)是正的，例如+0.5，則材料A’的熱膨脹系數(shù)是負(fù)的，例如-1.0。

選擇具有低內(nèi)摩擦的A和A’的兩種材料的目的是抵消或者至少部分補(bǔ)償溫度對(duì)振蕩頻率的影響。通常，振蕩頻率隨著制成音叉的材料體積的增加或減少導(dǎo)致的音叉的最佳溫度(通常為25℃)的偏離而減小。由于材料A’優(yōu)選地具有與材料A相反的膨脹系數(shù)符號(hào)，因此A’的存在減少了組件A和A’的體積的變化。

相反的符號(hào)的特征不意味著材料A和A’的熱膨脹系數(shù)的絕對(duì)值是相同的(參考上面給出的值+0.5和-1.0的例子)。出于該理由，材料A’的量被優(yōu)選地選擇為，使得如果適合的話，盡可能的減少除了桿6之外至少包括叉3、4和基部5的組件的體積改變，即是，體積的膨脹或減少被大幅降低或者不存在。

優(yōu)選地，材料A’也是具有低內(nèi)摩擦的材料。因此，材料A’優(yōu)選地不會(huì)對(duì)品質(zhì)因子Q₁產(chǎn)生任何顯著的影響。本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟悉具有負(fù)熱膨脹系數(shù)的材料。

材料A’優(yōu)選地至少存在于兩個(gè)叉3、4上。材料A’還可存在于基部5上。如果桿6包括材料A或由材料A構(gòu)成(圖4A至4C)，則材料A’還可存在于桿上。應(yīng)理解的是，本發(fā)明并不被限制于材料A’與材料A組合的方式。例如，材料A’可采用層的形式被應(yīng)用于至少一部分材料A上，或者反之亦然。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可設(shè)想出將材料A’與根據(jù)本發(fā)明的音叉組合的其他方式。所述層可整體延伸到叉3、4和基部5的一側(cè)上，并且同樣地延伸到桿上，或者可僅存在于一部分組件2上。優(yōu)選地，材料A’至少與一部分叉3、4相關(guān)聯(lián)和/或被連接到一部分叉3、4。優(yōu)選地，材料A’被均勻地和/或?qū)ΨQ地布置在兩個(gè)叉3、4上。

在不超出本發(fā)明的范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在使本公開的內(nèi)容適應(yīng)他或她自身的需要，以及實(shí)施與根據(jù)這里描述的實(shí)施方式不同但其中對(duì)稱振蕩的品質(zhì)因子相對(duì)于非對(duì)稱振蕩的品質(zhì)因子被減小的振蕩器方面將不會(huì)遇到特別的困難。例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)⒏鶕?jù)本發(fā)明的振蕩器用于不完全機(jī)械的時(shí)鐘和/或電子時(shí)鐘中，或者進(jìn)一步用于任何類型的電子時(shí)基中。例如，本發(fā)明能在需要時(shí)基的應(yīng)用中被容易地實(shí)施，例如，計(jì)算機(jī)或者手機(jī)中。特別地，本發(fā)明能夠在不考慮僅在兩個(gè)叉的其中一個(gè)上的脈沖(機(jī)械或其他)的情況下激勵(lì)和/或維持非對(duì)稱脈沖的事實(shí)總體上有助于音叉的構(gòu)造，例如，包括通過電子裝置來(lái)使得音叉振蕩和/或在石英音叉的情況下使用壓電效應(yīng)來(lái)使得音叉振蕩的例子。