[发明专利]机械振荡器系统

说明书

本申请是申请日为2003年7月10，中国专利申请号为03816331.4(国际申请号为PCT/GB2003/003000)，发明名称为“机械振荡器系统”的中国专利申请的分案申请。

本发明涉及用于钟表机构(如计时装置)或其它精密仪器的机械振荡器系统，包括平衡轮(balance)和发条(balance spring)。据认为本发明的机械振荡器系统特别适用于机械表中的振荡器系统，尽管本发明并不仅限于此。

先前的机构中将金属合金，特别是Fe-Ni或Ni、Cu-Be、Au-Cu合金，用于发条和平衡轮。最概括地讲，本发明的方面之一提出了平衡轮用非磁性的陶瓷材料制成，以及发条是非磁性的并且由复合材料或聚合物(包括热固性和热塑性聚合物、酯和酚醛树脂)、碳或(非磁性的)陶瓷材料制成，该材料具有适于补偿系统热变化的性质。

与金属不同，上述材料不易受到包含磁性的电磁阻尼以及磁诱导的杨氏模量(Young′s modulus)的变化的影响。这些材料本征地具有一些优于金属的热特性，所以可以制成温度所致的振荡器频率变化降低了的机械振荡器系统。下面将更具体地讨论温度所致的变化。上述材料的发条可以较少地受杨氏模量的内部机械(如摩擦)阻尼的影响，同时允许通过平衡轮保持振幅和较高的振荡频率，从而得到比金属发条更准确的钟表机构或精密仪器。

布置发条，以使平衡轮振荡。优选平衡轮为摆轮(balance wheel)；发条可以布置在摆轮圆周的内部，以便按惯常那样驱动摆轮在其旋转轴附近前后振荡。平衡轮可以连接到擒纵机构(escapement mechanism)上，以调节擒纵轮(其连接到例如表的指针上)的旋转，这一点也是公知的。

优选发条以弯曲的形式工作，以驱动平衡轮振荡，最优选以独特的弯曲形式工作。即，优选发条在其(相对迅速的)振荡期间不依靠应变或剪切性能重复能量的贮存和释放。优选发条圈彼此不接触，即在相邻的发条圈之间存在间隙。这样可以消除或减小摩擦，使得相继的发条圈彼此不受阻碍地发挥作用。

尽管平衡轮的主体是由陶瓷材料制成的，但是其可以具有由其它材料制成的小的附属部分。

现将讨论与振荡器频率特别是振荡器频率随温度变化有关的事项。

机械表的准确性取决于由摆轮和发条构成的振荡器的特定频率。当温度发生变化时，摆轮和发条的热膨胀以及发条杨氏模量的变化，均改变振荡系统的特定频率，干扰表的准确性。本发明人已经注意到，在已知的系统中，大约四分之三的变化归因于发条的热变化或磁力诱导的变化。

补偿这些变化的方法基于如下的考虑：所述特定频率排他性地取决于发条作用于平衡轮的扭矩与平衡轮的转动惯量之间的关系，如下面的关系式所示

T=2πIG---[1]]]>

T：振荡周期，I：平衡轮的转动惯量，G：发条的扭矩。

平衡轮的转动惯量是其质量M及其旋转半径r的函数。

发条的扭矩是其尺寸(长度1、高度h、厚度e)及其杨氏模量E的函数。发条的长度1(其可以为螺面或螺线形)是发条首尾相连的总长度，这不同于例如从顶部到底部的测量，这种测量随着发条圈的间距而变化。

因此，关系式[1]可以写成：