ОПТИМИЗИРОВАННЫЙ ЧАСОВОЙ МЕХАНИЗМ Российский патент 2021 года по МПК G04B1/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Объектом настоящего изобретения является механический часовой механизм, содержащий ленточный резонаторный механизм, включающий в себя по меньшей мере один инерционный элемент, совершающий колебания относительно первой оси поворота под действием механических упругих возвратных средств, содержащих множество гибких лент, прикрепленных, с одной стороны, непосредственно или опосредствованно к конструкции указанного резонаторного механизма и, с другой стороны, непосредственно или опосредствованно к указанному по меньшей мере одному инерционному элементу, при этом указанный резонаторный механизм соединен с магнитным спусковым механизмом, содержащим по меньшей мере один узел спускового колеса, поворачивающийся относительно второй оси поворота под действием крутящего момента, создаваемого по меньшей мере одним источником энергии, причем указанный по меньшей мере один инерционный элемент содержит по меньшей мере две первые намагниченные области на своей периферии, взаимодействующие непосредственно со вторыми намагниченными областями, содержащимися в одном указанном узле спускового колеса, и находится в частичном перекрытии с ним в проекции на плоскость проекции, перпендикулярную указанной первой оси поворота.

Объектом настоящего изобретения являются также часы, содержащие по меньшей мере один такой часовой механизм.

Объектом изобретения является также магнитное спусковое колесо, выполненное с возможностью поворота относительно второй оси поворота и содержащее намагниченные области, расположенные на своей периферии.

Настоящее изобретение относится к области часовых механизмов, содержащих ленточные резонаторы и магнитные спусковые механизмы.

Уровень техники

Магнитные спусковые механизмы были известны с 1960-х и 1970-х годов и являлись объектами следующих патентных заявок: US 2946183 на имя Клиффорда, JPS 5240366, 5245468U, JPS 5263453U. Эти устройства часто бывает трудно использовать в конструкции наручных часов вследствие их больших габаритов. Кроме того, они обладают таким недостатком, как анизохронизм, т.е. возмущающее воздействие колебаний на работу резонатора, причем величина возмущения изменяется в зависимости от амплитуды колебаний.

В патентных заявках EP 2891930 и WO2015 097172 на имя компании SWATCH GROUP RESEARCH & DEVELOPMENT Ltd. предлагаются механизмы, способные значительно уменьшить возмущение, вызываемое поддержанием колебаний, таким образом, что его изменение с изменением амплитуды становится пренебрежимо малым. Однако на практике бывает трудно создать идеально изохронную систему, поскольку необходимо использовать воздушный зазор очень малого размера, т.е. размера, который является пренебрежимо малым по сравнению с амплитудой колебаний соединительного элемента резонатора. В таких ситуациях полезно было бы иметь устройство, обеспечивающее возможность компенсации остаточного анизохронизма, создаваемого неидеальным спусковым механизмом.

Существует еще одна ситуация, в которой такой механизм коррекции изохронизма мог бы быть полезным. Действительно, следует иметь в виду, что изохронным должен быть весь осциллятор в целом, состоящий из резонатора и спускового механизма, поддерживающего колебательное движение резонатора. Может так случиться, что работа свободного резонатора изменится при изменении амплитуды, иными словами, сама по себе, т.е. без поддержания колебаний резонатор не является изохронным. В такой ситуации было бы полезно иметь возможность компенсировать анизохронизм резонатора анизохронизмом поддержания колебаний.

Раскрытие сущности изобретения

Настоящим изобретением предлагается изохронный механический осциллятор, представляющий собой гибкий ленточный резонатор, колебания которого поддерживаются магнитным спусковым механизмом.

Для того чтобы получить изохронный изохронный резонатор, анизохронизм резонатора необходимо компенсировать анизохронизмом задержки на спусковом механизме. Корректор изохронизма представляет собой усовершенствование спускового механизма, функция которого заключается в получении вышеуказанной компенсации.

Таким образом, объектом настоящего изобретения является осциллятор, содержащий гибкий ленточный резонатор, колебания которого поддерживаются магнитным спусковым механизмом с корректором изохронизма.

Объектом изобретения является также часовой механизм по п. 1.

Объектом настоящего изобретения являются также часы, содержащие по меньшей мере один часовой механизм данного типа.

Объектом изобретения является также магнитное спусковое колесо по п. 11.

Краткое описание чертежей

Другие отличительные признаки и преимущества данного изобретения станут более ясными после ознакомления с приведенным ниже его подробным описанием со ссылками на приложенные чертежи.

На фиг. 1 показан схематичный вид в плане механизма осциллятора согласно настоящему изобретению;

на фиг. 2 – аналогично фиг. 1, только намагниченные области инерционного элемента резонатора и узла спускового колеса, причем механические компоненты инерционного элемента резонатора и спускового колеса образуют противоразъединительные упоры;

на фиг. 3-10 – аналогично фиг. 2, работа магнитного спускового механизма в моменты времени, отделенные друг от друга 1/8 периода;

на фиг. 11 – блок-схема часов, включающих в себя такой осциллятор и источник энергии.

Осуществление изобретения

Настоящее описание неограничивающим образом основано на магнитном спусковом механизме, описанном в документе WO 2015/097172.

Настоящее изобретение сочетает в себе такой спусковой механизм с механизмом, обеспечивающим возможность создания контролируемого анизохронизма, от которого зависят:

- компенсация остаточного анизохронизма неидеального спускового механизма, и/или

- компенсация остаточного анизохронизма неидеального гибкого ленточного резонатора.

В частном варианте осуществления изобретения спусковое колесо оснащено магнитами, находящимися в определенной конфигурации и расположенными в областях, обеспечивающих возможность создания малого контролируемого возмущения изменения скорости осциллятора вследствие поддержания колебаний.

Осциллятор согласно настоящему изобретению изображен на фиг. 1 и 2. Этот осциллятор содержит гибкий ленточный резонатор, колебания которого поддерживаются магнитным спусковым механизмом. Два магнита, расположенных на инерционном колесе элементов резонатора, установлены между двумя дисками, которые в данном конкретном примере входят в состав спускового колеса. Естественно, магнитный спусковой механизм также может быть одноуровневым.

Эти магниты резонатора отталкивают магниты спускового колеса. Важно отметить, что между резонатором и спусковым колесом нет контакта.

В частности, по меньшей мере один диск спускового колеса содержит первый ряд периферийных магнитов, расположенных тангенциально или по существу тангенциально и называемых далее "тангенциальными магнитами", которые предназначены для взаимодействия с магнитами резонатора путем их отталкивания.

Более конкретно, по меньшей мере один диск спускового колеса содержит второй ряд компенсирующих магнитов, функция которых заключается в коррекции задержки на спусковом механизме таким образом, чтобы компенсировать любой анизохронизм резонатора с целью получения осциллятора, в целом являющегося изохронным.

В предпочтительном и неограничивающем варианте осуществления изобретения, представленном на чертежах, данные компенсирующие магниты расположены радиально или по существу радиально, и поэтому далее они будут называться "радиальными магнитами".

На фиг. 3-10 проиллюстрирована работа магнитного спускового механизма в моменты времени, отделенные друг от друга 1/8 периода, при которой два магнита резонатора отталкиваются тангенциальными магнитами спускового колеса.

Более подробно, во время первого колебания, изображенного на фиг. 3-6, один из тангенциальных магнитов спускового колеса приближается к магниту справа, называемому первым магнитом резонатора, который, таким образом, отталкивается вправо, а магнит с левой стороны, называемый вторым магнитом резонатора, входит в воздушный зазор спускового колеса в области, где нет тангенциального магнита.

Во время второго колебания, показанного на фиг. 3-6, второй магнит резонатора (слева) отталкивается влево тангенциальным магнитом колеса, в то время как первый магнит резонатора (справа) входит в воздушный зазор спускового колеса.

Корректор изохронизма является результатом взаимодействия компенсирующих магнитов спускового колеса с первым или вторым магнитами резонатора.

Действительно, во время первого колебания резонатор свободно перемещается в течение периода времени между t=T/8 и 3T/8. В это время на работу осциллятора может влиять расположение магнитов, в частности данных радиальных магнитов, рядом с магнитом резонатора, входящим в воздушный зазор спускового колеса. То же самое относится и ко второму колебанию в период между t=5T/8 и 7T/8.

В целом, остаточный анизохронизм, требующий коррекции, невелик, независимо от того, что является его причиной, спусковой механизм или резонатор. Необходимо обеспечить, чтобы создаваемое изменение в работе было надежным и чтобы его величина изменялась в зависимости от изменения амплитуды колебаний.

В примере, показанном на прилагаемых чертежах, компенсирующие магниты установлены по существу в радиальном направлении на колесе или точно в радиальном направлении колеса, как показано на чертежах, в области, прилегающей к траектории магнита резонатора. Таким образом, область малой утечки этих компенсирующих магнитов, в частности радиальных магнитов, взаимодействует с магнитом резонатора, и, следовательно, создает небольшое изменение в работе. Размеры (длина, ширина) радиальных магнитов и их радиальное расположение выбираются таким образом, чтобы зависимость изменения работы от амплитуды колебаний точно компенсировала остаточный анизохронизм резонатора или спускового механизма. Эта настройка может выполняться в каждом конкретном случае путем изменения геометрии радиальных магнитов. Следует отметить, что ширина также может изменяться в зависимости от радиального расстояния.

Для того чтобы осциллятор не выключался в случае сильного ударного воздействия, механизм предпочтительно содержит механические противоразъединительные упоры: на спусковом колесе предусмотрена звездочка, а инерционный элемент резонатора, а именно баланс, оснащен двумя пальцами. Эти элементы выполняют функцию механических упоров в случае ударного воздействия, в результате которого магнитное взаимодействие может нарушиться. Данная конкретная геометрия, с двумя пальцами на инерционном элементе, обеспечивает полную безопасность в следующем смысле: в любой момент времени один из двух пальцев входит в область упоров, расположенных на колесе, обеспечивая противоразъединительную функцию в случае ударного воздействия. Следует отметить, что при нормальной работе магнитного спускового механизма между этими элементами нет никакого механического контакта.

Более конкретно, как показано на чертежах, механический часовой механизм 1000 содержит ленточный резонаторный механизм 100, который содержит по меньшей мере один инерционный элемент 10, совершающий колебания относительно первой оси D1 поворота под действием механических упругих возвратных средств 11.

Эти механические упругие возвратные средства 11 содержат множество гибких полосок 13, прикрепленных, с одной стороны, непосредственно или опосредствованно, к структуре 12 резонаторного механизма 100 и, с другой стороны, прикрепленных непосредственно или опосредствованно к по меньшей мере одному инерционному элементу 10.

Этот резонаторный механизм 100 соединен с магнитным спусковым механизмом 200, который содержит по меньшей мере один узел 20 спускового колеса, поворачивающийся относительно второй оси D2 поворота, и на который действует крутящий момент, создаваемый по меньшей мере одним источником 300 энергии, таким как пружина и т.п.

По меньшей мере один такой инерционный элемент 10 на своей периферии содержит по меньшей мере две первые намагниченные области 15, взаимодействующие непосредственно со вторыми намагниченными областями 25, имеющимися в узле 20 спускового колеса, и частично перекрывается с ним в проекции на плоскость, перпендикулярную первой оси D1 поворота, таким образом, что в любой момент времени только одна первая намагниченная область 15 взаимодействует с по меньшей мере одной второй намагниченной областью 25 узла 20 спускового колеса.

Согласно настоящему изобретению этот по меньшей мере один узел 20 спускового колеса содержит множество тангенциальных намагниченных областей 25, каждая из которых расположена по существу тангенциально и отталкивает одну из первых намагниченных областей 15.

Часовой механизм 1000 включает в себя средство коррекции изохронизма, образованное, с одной стороны, некоторыми из первых намагниченных областей 15 и, с другой стороны, компенсирующими магнитами 27, установленными на по меньшей мере одном узле 20 спускового колеса.

Каждый компенсирующий магнит 27 установлен вблизи второй соседней тангенциальной намагниченной области 25 и создает поле магнитного рассеяния, направление которого отличается от направления поля второй соседней тангенциальной намагниченной области 25.

Интенсивность поля рассеяния мала по сравнению с интенсивностью поля второй соседней тангенциальной намагниченной области 25. Размеры данного поля рассеяния выбираются таким образом, чтобы оно взаимодействовало с одной из первых намагниченных областей 15 и создавало небольшое изменение в работе резонаторного механизма 100.

Предпочтительно, по меньшей мере один узел 20 спускового колеса содержит множество таких компенсирующих магнитов 27, образующих радиальные намагниченные области, ограничивающие задержку на спусковом механизме, при взаимодействии с первыми намагниченными областями 15, расположенными на периферии инерционного элемента 10, для обеспечения изохронизма резонаторного механизма 100.

Более конкретно, каждый компенсирующий магнит 27 проходит в направлении или расположен перпендикулярно второй тангенциальной намагниченной области 25.

Для обеспечения противоразъединительной функции в предпочтительном варианте по меньшей мере один инерционный элемент 10 содержит на своей периферии два пальца 16, проходящих радиально относительно первой оси D1 поворота, за первой намагниченной областью 15. Кроме того, узел 20 спускового колеса содержит множество упоров, в частности радиальных упоров 26, установленных поочередно со вторыми тангенциальными намагниченными областями 25, причем каждый из упоров 26 ориентирован ко второй оси D2 поворота, при этом совместно с одним из опорных пальцев 16 данные упоры образуют механические противоразъединительные средства. Выбранная геометрия, с двумя пальцами 16 на инерционном элементе, обеспечивает полную безопасность в следующем смысле: в любой момент времени один из двух пальцев 16 входит в область упоров, расположенных на колесе, обеспечивая противоразъединительную функцию в случае ударного воздействия. Таким образом, обеспечивается полная безопасность для резонаторного механизма 100, благодаря этому множеству радиальных упоров 16, которые в любой момент времени взаимодействуют с одним или другим из опорных пальцев 16.

Более конкретно, радиальные упоры 26 вместе образуют звездочку 260 с центром на второй оси D2 поворота.

Более конкретно, пальцы 16 расположены по существу по окружности C с центром на первой оси D1 поворота.

Более конкретно, компенсирующие магниты 27 проходят радиально относительно второй оси D2 поворота за пределами радиальной границы радиальных упоров 26.

В частном варианте по меньшей мере один инерционный элемент 10 содержит множество регулируемых инерционных блоков 17, которые обеспечивают возможность регулировки частоты и положения центра инерции инерционного элемента 10 или всего подвижного узла резонатора 100 на первой оси D1 поворота.

Более конкретно, резонаторный механизм 100 представляет собой перекрестно-ленточный резонатор, в котором механические возвратные средства 11 содержат множество лент 13, проходящих в по существу параллельных плоскостях на расстоянии друг от друга и пересекающихся в проекции на плоскость проекции на первой оси D1 поворота.

Объектом настоящего изобретения являются также часы 2000, содержащие по меньшей мере один часовой механизм 1000 данного типа.

Объектом изобретения является также магнитное спусковое колесо 20, выполненное с возможностью поворота относительно второй оси D2 поворота и содержащее намагниченные области 25, расположенные на его периферии. Согласно настоящему изобретению каждая из вторых намагниченных областей 25 расположена по существу тангенциально, при этом магнитное спусковое колесо 20 содержит компенсирующие магниты 27, причем каждый компенсирующий магнит 27 расположен рядом со второй соседней тангенциальной намагниченной областью 25 и создает поле рассеяния в направлении, противоположном направлению поля второй соседней тангенциальной намагниченной области 25, причем интенсивность поля рассеяния является низкой по сравнению с интенсивностью поля второй соседней тангенциальной намагниченной области 25.

Более конкретно, каждый компенсирующий магнит 27 расположен перпендикулярно второй тангенциальной намагниченной области 25.

Кроме того, узел 20 спускового колеса содержит множество радиальных упоров 26, установленных поочередно со вторыми тангенциальными намагниченными областями 25, причем каждый из упоров 26 ориентирован к указанной второй оси D2 поворота и образует механическое противоразъединительное средство.

Более конкретно, радиальные упоры 26 вместе образуют звездочку 260 с центром на второй оси D2 поворота.

Более конкретно, компенсирующие магниты 27 проходят радиально относительно второй оси D2 поворота за пределами радиальной границы радиальных упоров 26.

Часовой механизм (1000), содержащий гибкий ленточный резонатор (13), взаимодействующий с магнитным спусковым механизмом (200), в котором узел (20) спускового колеса включает в себя тангенциальные намагниченные области (25), которые отталкивают первые намагниченные области (15) инерционного элемента (10) резонатора (100), причем данный часовой механизм (1000) содержит средство коррекции изохронизма, образованное первыми намагниченными областями (15) и компенсирующими магнитами (27) на узле (20) спускового колеса, каждый из которых расположен рядом с тангенциальной намагниченной областью (25) и создает поле магнитного рассеяния, направление которого противоположно направлению поля тангенциальной намагниченной области (25), причем интенсивность поля рассеяния является низкой по сравнению с интенсивностью поля второй тангенциальной намагниченной области (25), и это поле рассеяния взаимодействует с одной из первых намагниченных областей (15) с целью создания небольшого изменения в работе резонаторного механизма (100). 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Механический часовой механизм (1000), содержащий ленточный резонаторный механизм (100), включающий в себя по меньшей мере один инерционный элемент (10), выполненный с возможностью совершения колебаний относительно первой оси (D1) поворота под действием механических упругих возвратных средств (11), содержащих множество гибких лент (13), прикрепленных, с одной стороны, непосредственно или опосредствованно к конструкции (12) указанного резонаторного механизма (100) и, с другой стороны, непосредственно или опосредствованно к указанному по меньшей мере одному инерционному элементу (10), причем указанный резонаторный механизм (100) соединен с магнитным спусковым механизмом (200), содержащим по меньшей мере один узел (20) спускового колеса, выполненный с возможностью поворота относительно второй оси (D2) поворота под действием крутящего момента, создаваемого по меньшей мере одним источником (300) энергии, при этом указанный по меньшей мере один инерционный элемент (10) на своей периферии содержит по меньшей мере две первые намагниченные области (15), которые выполнены с возможностью непосредственного взаимодействия со вторыми намагниченными областями (25), содержащимися в одном указанном узле (20) спускового колеса, и находятся в частичном перекрытии с ними в проекции на плоскость проекции, перпендикулярную указанной первой оси (D1) поворота, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один узел (20) спускового колеса содержит множество указанных вторых тангенциальных намагниченных областей (25), каждая из которых расположена по существу тангенциально и выполнена с возможностью отталкивания одной из указанных первых намагниченных областей (15), при этом указанный часовой механизм (1000) содержит средство коррекции изохронизма, образованное, с одной стороны, указанными первыми намагниченными областями (15) указанного по меньшей мере одного инерционного элемента (10) и, с другой стороны, компенсирующими магнитами (27) на указанном по меньшей мере одном узле (20) спускового колеса, причем каждый указанный компенсирующий магнит (27) расположен рядом с одной указанной второй соседней тангенциальной намагниченной областью (25) и выполнен с возможностью создания поля рассеяния, направление которого противоположно направлению поля указанной второй соседней тангенциальной намагниченной области (25), при этом интенсивность указанного поля рассеяния является низкой по сравнению с интенсивностью поля указанной второй соседней тангенциальной намагниченной области (25), причем размер указанного поля рассеяния выбран таким, чтобы оно взаимодействовало с одной из указанных первых намагниченных областей (15) указанного по меньшей мере одного инерционного элемента (10) и создавало небольшое изменение в работе указанного резонаторного механизма (100).

2. Часовой механизм (1000) по п. 1, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один узел (20) спускового колеса содержит множество указанных компенсирующих магнитов (27), которые образуют радиальные намагниченные области, ограничивающие задержку на спусковом механизме во взаимодействии с указанными первыми намагниченными областями (15), расположенными на периферии указанного по меньшей мере одного инерционного элемента (10), для обеспечения изохронизма указанного резонаторного механизма (100).

3. Часовой механизм (1000) по п. 1, отличающийся тем, что каждый указанный компенсирующий магнит (27) проходит в направлении или расположен перпендикулярно указанной второй тангенциальной намагниченной области (25).

4. Часовой механизм (1000) по п. 1, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один инерционный элемент (10) на своей периферии содержит два пальца (16), проходящих радиально относительно указанной первой оси (D1) поворота за пределы указанных первых намагниченных областей (15), при этом указанный узел (20) спускового колеса содержит множество установленных попеременно с указанными вторыми тангенциальными намагниченными областями (25) радиальных упоров (26), каждый из которых ориентирован к указанной второй оси (D2) поворота и образует механическое противоразъединительное средство, причем указанное множество радиальных упоров (26) выполнено с возможностью взаимодействия в любой момент времени с одним или другим из указанных упорных пальцев (16) для обеспечения полной надежности указанного резонаторного механизма (100).

5. Часовой механизм (1000) по п. 4, отличающийся тем, что указанные радиальные упоры (26) вместе образуют звездочку (260) с центром на указанной второй оси (D2) поворота.

6. Часовой механизм (1000) по п. 4, отличающийся тем, что указанные пальцы (16) проходят по существу по окружности (C) с центром на указанной первой оси (D1) поворота.

7. Часовой механизм (1000) по п. 4, отличающийся тем, что указанные компенсирующие магниты (27) проходят радиально относительно указанной второй оси (D2) поворота за пределами радиальной границы указанных радиальных упоров (26).

8. Часовой механизм (1000) по п. 1, отличающийся тем, что указанный инерционный элемент (10) содержит множество регулируемых инерционных блоков (17), позволяющих осуществлять регулировку положения центра инерции указанного инерционного элемента (10) на указанной первой оси (D1) поворота.

9. Часовой механизм (1000) по п. 1, отличающийся тем, что указанный резонаторный механизм (100) представляет собой перекрестно-ленточный резонатор, причем указанные механические возвратные средства (11) содержат множество лент (13), проходящих в по существу параллельных плоскостях на расстоянии друг от друга и в проекции на указанную плоскость проекции пересекающихся на указанной первой оси (D1) поворота.

10. Часы (2000), содержащие по меньшей мере один часовой механизм (1000) по п. 1.

11. Магнитное спусковое колесо (20), выполненное с возможностью поворота относительно второй оси (D2) поворота и содержащее намагниченные области (25) на своей периферии, отличающееся тем, что каждая из указанных вторых намагниченных областей (25) расположена по существу тангенциально, при этом указанное магнитное спусковое колесо (20) содержит компенсирующие магниты (27), причем каждый компенсирующий магнит (27) установлен рядом с указанной второй соседней тангенциальной намагниченной областью (25) и выполнен с возможностью создания поля рассеяния, направление которого противоположно направлению поля указанной второй соседней тангенциальной намагниченной области (25), причем интенсивность указанного поля рассеяния является низкой по сравнению с интенсивностью поля указанной второй соседней тангенциальной намагниченной области (25).

12. Магнитное спусковое колесо (20) по п. 11, отличающееся тем, что каждый указанный компенсирующий магнит (27) расположен перпендикулярно указанной второй тангенциальной намагниченной области (25).

13. Магнитное спусковое колесо (20) по п. 11, отличающееся тем, что указанный узел (20) спускового колеса содержит множество радиальных упоров (26), установленных поочередно с указанными вторыми тангенциальными намагниченными областями (25), причем каждый из упоров (26) ориентирован к указанной второй оси (D2) поворота и образует механическое противоразъединительное средство.

14. Магнитное спусковое колесо (20) по п. 13, отличающееся тем, что указанные радиальные упоры (26) вместе образуют звездочку (260) с центром на указанной второй оси (D2) поворота.

15. Магнитное спусковое колесо (20) по п. 13, отличающееся тем, что указанные компенсирующие магниты (27) проходят радиально относительно указанной второй оси (D2) поворота за пределами радиальной границы радиальных упоров (26).