[實用新型]機械鐘表的游絲

有效

• 申請號: 201320532626.8
• 申請日: 2013-07-17
• 公開（公告）號: CN203643750U
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 程浩
• 申請（專利權）人: 動力專家有限公司
• 主分類號: G04B17/06
• 分類號: G04B17/06
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 董惠石

技術領域

本實用新型涉及一種機械鐘表的游絲。更具體地，本實用新型涉及一種在使用中提供更佳同軸度的游絲。

背景技術

游絲是機械鐘表的關鍵部件。鐘表振蕩器有兩個主要部件，其中之一是游絲，另一個是擺輪。通過振蕩器的簡諧擺動，其提供了時間調節的方式。

擺輪是作為一種慣性元件，并且與螺旋形游絲的內端嚙合。游絲的螺旋幾何形狀通常為阿基米德螺旋線的形狀，并且其具有等螺距。游絲的外端通常固定連接到固定柱(stud)上。

理想地，游絲為擺輪提供回復轉矩，該回復轉矩與擺輪距離平衡位置的位移成比例，并且可利用運動方程來描述二階線性系統。振蕩器平衡位置被定義為擺輪處于靜止時的擺輪角位置，也就是當游絲施加到擺輪的凈轉矩為零時的擺輪角位置。這樣產生的振蕩器是等時的，這就是說振蕩器的固有頻率與其振幅無關。

由于振蕩器需要來自擒縱機構的有規律的轉矩輸入以補償摩擦耗散效應，因此等時性是鐘表振蕩器的重要性能。由于存在多個直接影響振蕩器振幅的因素，因此擒縱機構的轉矩可能不是恒定的。正因如此，等時振蕩器(isochronous?oscillator)提供了更可靠且穩定的時間調節。

典型地，當擺輪圍繞其平衡位置轉動時，鐘表游絲的螺旋圈要盡可能保持同軸心，原因包括：

(i)如果游絲不同軸，游絲的質量中心就不會靠近轉軸。當擺輪轉動時，質量中心可能會漂移，這樣就產生了要由軸承來補償的徑向力，導致過度摩擦；

(ii)如果游絲不同軸，在運行過程中游絲還會具有偏離阿基米德螺旋線的幾何形狀，從而產生不等時的非線性二階系統。

(ii)在一些情況下，如果游絲不同軸，游絲的螺旋形幾何形狀可能會顯著變形，這樣相鄰圈之間相互碰撞和損傷，也造成了系統的不等時。

在現有技術中，根據用于游絲設計的Phillips(菲利普斯)和Lossier數學模型，通過改變游絲內端和外端曲線的幾何形狀，可以提高游絲的同軸度。

Breguet(寶璣)已經將該理論應用在Breguet雙層游絲(over-coil)并用于其外端上。雙層游絲使用了改進的最外圈，該最外圈為向上且向內彎曲的。但是，該方法僅僅能夠保持部分的同軸，并且生產出所要求的最外圈形狀會增加制造難度和成本。

為了保持游絲的等時性，需要將游絲設計為對溫度變化不敏感。決定材料強度的材料的楊氏模量，隨溫度變化很小。

在游絲中，楊氏模量決定了彈簧常量并且最終決定了振蕩器的固有頻率。游絲楊氏模量隨溫度的任意變化，都將對振蕩器可靠調節時間的能力產生消極影響。

通過在制造游絲的過程中使用尼瓦洛克斯合金(Nivarox)，已經廣泛解決了現代游絲楊氏模量的溫度敏感度問題。尼瓦洛克斯合金(Nivarox)是一種金屬合金，其楊氏模量就溫度變化的敏感度而言非常小但不等于0。

在過去的十年中，手表行業中已經出現了微加工技術并且使用了硅，從而引入了設計和制造具有改進等時性的游絲的新方法。這種工藝能夠根據游絲條寬度變化來制造游絲，從而有選擇地改變游絲沿其整個弧長的彎曲強度。

而且，這種工藝能夠使游絲的楊氏模量有希望達到對溫度變化完全不敏感。使游絲楊氏模量關于溫度變化不敏感的過程定義為溫度補償。

由于微加工技術能夠制造出任何高精度的平面元件，因此，實際上僅僅利用微加工技術就可以制造出具有變化游絲條寬度的游絲。

基于理論、數值模擬或實驗，利用微加工技術可以提高游絲的同軸度。硅游絲的一個示例是百達翡麗(Patek?Philippe，手表品牌)Spiromax游絲，其具有外端附近的游絲最外圈中的增加的游絲條寬度部分，這樣的游絲設置和尺寸可提高游絲同軸度。

這樣的微加工技術還可以通過在硅游絲上涂敷二氧化硅薄覆層以達到溫度補償目的。硅的楊氏模量隨溫度增加而減小，而二氧化硅的楊氏模量隨溫度增加趨于增加。

因此，通過向硅晶片精確地涂敷恰當厚度的二氧化硅覆層，可以形成復合游絲，其中兩種材料楊氏模量的溫度敏感度大體相互抵消。這可以使得游絲總的楊氏模量在理論上對溫度變化不敏感。

現有技術中通過微加工技術構建的硅游絲的缺點是不能同時實現在提高同軸度的設計中有較大自由，以及希望進行總的溫度補償。

微加工技術通常只限定于制造平面元件。盡管理論上其可以生產出Breguet樣式的雙層游絲，即具有多個重疊層，但這樣的制造能力目前是不可靠的，并且至少制造過程具有顯著的額外復雜性。

實用新型內容