JP6646743B2 - 機械時計ムーブメント用の振動子 - Google Patents

Description

本発明は、５ｋＨｚを上限とする揺動周波数を許容する時計用ムーブメントを制御し、装着時の振動子のより良好な安定性及び進行精度のための振動子に関するものである。振動子は、チューニングの必要を削減しつつより大きなＱ値も許容する。振動子は、とりわけバネテンプアセンブリと、その固有の軸線において旋回するアンクル脱進機とを含む従来の振動子を置き換えるように設定されている。本発明は、このような振動子を含む時計用ムーブメントに関するものでもある。

時計用ムーブメントにおいて、脱進機の機能は、それ自体メインバネによって駆動されるギヤトレーンによって受け止められるエネルギーをバネテンプアセンブリによって構成される共振器へ伝達することである。一般的に、この脱進機は、プレートにおいて軸支された軸線周りの揺動する独立したアンクルを含んでいる。アンクルの各角部に対して接触するピンを支持するプレートによって構成された、アンクルと共振器の間の機械的な結合は、比較的複雑である。さらに、バネテンプアセンブリは、繊細な調整を必要とする。最後に、このような共振器は、一般的に最大で１０Ｈｚの揺動周波数に制限されている。

特許文献１には、振動部材と統合されたアンクルを含む脱進機装置であって、アンクルがガンギ車の平面に対して垂直に揺動するように配置されている、脱進機装置が開示されている。アンクルは、埋設又は溶接によって固定されており、埋設された振動ブレードの端部では剛直な支持部における端部によって固定されている。音叉又は音叉に基づく共振器は、アンクルを支持する分岐部のうちの１つ及び第１の分岐部と同期する一方で自由に揺動する他の分岐部を有する振動ブレードの代わりに用いられることが可能である。

特許文献２には、プライマリ共振器として動作する音叉と、セカンダリ共振器として動作する、端部において、２つのアンクル石を備えたアンクルをガンギ車の中心部に対して径方向において反対に固定する振動ブレードとを含む脱進機が記載されている。リフトのうち１つに対するガンギ車の歯の衝突の作用の下で揺動ブレードが揺動し、その揺動の振幅により、アンクルが同様にその固有の周波数で揺動する音叉の分岐部のうちの１つの端部に軽く当たることが許容される。

特許文献３には、回転するように可動に取り付けられたアンクルと協働し、角度位置によりガンギ車をロック及びロック解除することが可能な音叉揺動を含む機械的な共振器が記載されている。この共振器は、音叉の分岐部に取り付けられた部材とアンクルの要素、この場合には音叉との間のいわゆる自由動作に必要な隙間により、振動子の各交替において位相のロスが生じるという欠点を有している。これら位相は、時計製造の分野においてロス軌道として知られている。他方で、部品点数及びその設定により、このシステムの実行が非常に繊細なものとなってしまう。

特許文献４、特に図１１に示された上記文献の改善された変形態様においては、アンクルは、弾性アームに可動に取り付けられているとともに、従来の態様で後者の揺動を計数するためのテンプと協働する。共振器の揺動をできる限り妨害しないために、特に垂直な位置において、アンクル部はできる限り軽量であるべきである。アンクルを支持するアームは、双安定タイプの挙動、各交替におけるエネルギー集約的な構成を有することができるとともに、ギヤから受け取るエネルギーが１つの双安定な状態から他の双安定な状態へ受け渡すのに必要なエネルギーよりも小さい場合に維持されるべき振子の揺動を許容するものではない。

特許文献５には、仮想的な回転点周りの共振器の揺動を許容するフレキシブルなブレードを有する、運動におけるベースに固定することでフレキシブルなブレードでの揺動において維持された機械的な共振器が開示されている。この文献は、脱進機と協働するためのプレートピンの通常の機能を有する部材と共に移動する部分を設ける可能性を提供する。したがって、本発明の構成は、部品点数及び部品間の各接触における破壊的な摩擦の数を低減しない共振器とは別のアンクルを常に含んでいる。

米国特許第３４４０８１５号明細書 スイス国特許第４４２１５３号明細書 国際公開第２０１３／０４５５７３号 欧州特許出願公開第２６４５１８９号明細書 欧州特許出願公開第２９１１０１２号明細書 スイス国特許第６５６０４４号明細書 スイス国特許第６９９７８０号明細書

本発明の課題は、従来の欠点を解消することにある。

本発明は、機械式の時計用ムーブメントを調整するための振動子であって、該振動子が、ガンギ車と、振動子の時間基準を構成する共振器とを含んでおり、共振器が、少なくとも２つの振動要素によって揺動するよう維持される質量要素を含んでおり、質量要素が、共振器の揺動を維持するとともにガンギ車を交互の各揺動と共に移動させるために、当該質量要素に統合され、ガンギ車と直接協働するように構成された少なくとも１つのアンクル部を含んでおり、第１の共振器が、時計用ムーブメントにおいて固定又は可動に設定されたベースを更に含んでおり、質量要素が、振動要素を介してベースによってのみ支持されている振動子に関するものである。

機械的なムーブメントは、同一の時間基準を用いるか否かにかかわらず、調整機構、特に時計用ムーブメントのメインホイール、更にこのような調整を用いる追加のホイール又はモジュールを用いた、クロノグラフ、アラーム又は分の反復の機構において遭遇するような打撃機構、遊星歯車列のようなあらゆる時計製造機構を意味するが、これらに限定されるものではない。

本発明による振動子は、高い揺動周波数と、装着時のより良好な安定性及び進行精度とを許容するものである。

本発明の振動子では、アンクル部は質量要素に統合されている。したがって、本発明の振動子は、従来の振動子に比べて、特に従来のバネテンプ、アンクル及びガンギ車を備えた振動子に比べて、小さな設置面積を有しており、より少ない部品点数で済む。

本発明の実施例は、添付の図面によって示された説明において表される。

一実施例による、振動要素を含む共振器を含む振動子の斜視図である。 一実施例による共振器を示す図である。 他の実施例による共振器を示す図である。 更に別の実施例による共振器を示す図である。 振動要素の異なる形態を概略的に示す図である。 一実施例による、振動要素を有する共振器を示す図である。 他の実施例による、振動要素を有する共振器を示す図である。 様々な実施例による、振動要素を有する共振器を示す図である。 様々な実施例による、振動要素を有する共振器を示す図である。 一実施例による、ガンギ車と協働する共振器を示す図である。 他の実施例による振動子を示す図である。 図１０の振動子の共振器の詳細を示す図である。 他の実施例による振動子を示す図である。 他の実施例による振動子を示す図である。 他の実施例による振動子を示す図である。 他の実施例による振動子を示す図である。 振動子の更に別の構成を示す図である。 他の実施例による振動子を示す図である。 図１４の振動子の底面図である。 図１４の振動子の底面図である。 他の実施例による振動子を示す図である。 図１６の振動子を示す図である。 図１６の振動子を示す図である。 他の実施例による振動子を示す図である。 他の実施例による振動子を示す図である。 更に別の実施例による振動子を示す図である。 他の実施例による、振動子のためのオン／オフ機構を示す図である。 一実施例による、振動子のガンギ車の歯の詳細図が示されている。 一実施例による、振動子のガンギ車の歯の詳細図が示されている。 他の実施例による共振器を示す図である。 他の実施例による共振器を示す図である。 一実施例による振動子の断面図である。

図１には、一実施例による振動子１の斜視図が示されている。振動子１は、振動子の時間基準を構成するガンギ車５及び共振器３を含んでいる。共振器３は、少なくとも２つの振動要素３１によって揺動状態に維持されている質量要素３２を含んでいる。質量要素３２は、第１の共振器３の揺動を維持するためにガンギ車５と直接協働するように、及び揺動の各交替によってガンギ車５を移動させることができるように設定されたアンクル部４を含んでいる。

特に、共振器３は、平面Ｐにおける中心部１２から径方向に延びる３つの振動要素３１で形成されている。説明の残余について、限定しない方法において、図に示された座標系によって表されるように、振動子１が延びる基準平面Ｐを規定する横方向「ｘ」及び長手方向「ｙ」と、長手方向及び横方向に対して垂直な軸線「ｚ」とを採用する。

振動要素３１は、約１２０°で互いに角度的に間隔をあけられている。各振動要素３１は、その基部（中心部１２近傍）において、プレート１０上に取り付けられるように設定されたベース２又は時計用ムーブメントの他の固定部分又は前記時計用ムーブメントにそれ自体取り付けられた中間フレームに固定されている。各振動要素３１の端部３５は、質量要素３２に留められている。したがって、各振動要素３１は、その基部と端部の間で自由に振動又は揺動することができる。一般的に、及び振動要素３１の配置とは無関係に、質量要素３２は、振動要素３１を介してベース２によってのみ支持されている。

一実施例によれば、取付手段２０は、ベース２をフレーム１０に固定するためにベース２に設けられることが可能である。フレーム１０は、図１２に示されているようにケージを含むことが可能である。フレーム１０は、時計用ムーブメント（不図示）に固定して、又は可動に取り付けられるように設定されている。これに代えて、ベース２は、時計用ムーブメント、例えばプレート又はブリッジに直接取り付けられている。

フレーム１０は、振動子１のアフターサービスの体制において、組付、分解、調整及び費やす作業についての利点を有している。フレーム１０は、（図１のように）ケージ又はカプセルの形状をとることが可能である。フレーム１０は、ムーブメントを調節するギヤと協働するために、ムーブメントの一部、例えばプレートに取り付けられ、調整されることが可能である。図１に示された実施例によっても、ガンギ車は、ベース２を有する固定したブリッジ２１にそれ自体取り付けられたシャフト５４周りに旋回可能に取り付けられているガンギ車５である。ブリッジは、アッパーブリッジ２１及びロアブリッジ２１’を含むことができる。

図２には、振動要素３１が存在しない共振器３の他の例が示されている。この例では、ベース２がシャフト５４の下軸支部を取り付けることが可能なロアブリッジ２１’を形成するためにベース２が延びている。

図３には、シャフト５４の下軸支部を受け入れるためのガイドストーン５５を含むロアブリッジ２１’を形成するために共振器３のベース２が延びている、他の例が示されている。

したがって、シャフト５４の軸支部は、直接的に（図２）又はガイドストーン５５（図３）によって取り付けられることが可能である。したがって、図２及び図３の例では、ブリッジ２１，２１’は、共振器３の一部を形成するフレーム１０の要素とみなすことが可能である。他方では、フレームは、共振器３と、ガンギ車５のシャフト５４の軸支部のうち１つとを受け入れるために平面Ｐにおいて延びる共振器３のベース２を含むことも可能である。換言すれば、振動子１が本発明により取り付けられたフレーム１０は、共振器３に部分的に統合されることが可能である。また、図１５及び図１３に示された例では、ガンギ車５のシャフト５４の軸支部のうち１つがブリッジ２１’に取り付けられることができる一方、他の軸支部は、時計用ムーブメントに組み付けられるフレーム１０の一部に保持される。

質量要素３２は、平面Ｐにおいて中心部１２に心合わせされたベース２からやはり径方向に延びる質量要素の３つの部分３２’を含んでいる。これら部分３２’は、ほぼ１２０°で互いに対して角度的に間隔をあけられている。このような構成においては、質量要素３２が、共振器３、ここでは振動要素３１を用いて、ベース２に、したがって振動子１がムーブメントに取り付けられている場合にはムーブメントの一部に固定されている。これら要素が振動すると、振動要素３１は、質量要素３２も振動させる。

図１の例では、質量要素３２の３つの部分３２’は、いわゆる骨格透かし細工構造で構成されている。この骨格透かし細工構造は、多数の凹部３６を含んでいる。したがって、質量要素３２の質量又は慣性は、主に部分３２’の壁部３３によって決定される。各振動要素３１は、各部分３２’の内部に、例えば図１に図示されているように壁部３３に形成されたハウジング３８内に収容されることができる。各振動要素３１は振動ブレードを含んでいる。

アンクル部４は、２つの隣接した部分３２’の間の円形セグメントと、隣接する各部分３２’によって支持される部材４０とで構成されている。この構成では、ガンギ車５が、アンクル部４と協働するために、アンクル部４によって画成された内部空間１１に収容されている。

動作中には、振動要素３１の揺動が部分３２’と、部材４０を含むアンクル部４とを揺動させる。振動要素３１、部分３２’及びアンクル部４は、中心部１２周りに同一の平面Ｐ内で揺動する。アンクル部４の部材４０は、第１の共振器３の揺動を維持するために、及び揺動の各交替によって１つの歯５０だけガンギ車５を進めるために、ガンギ車５の歯５０と協働する。特に部材４０は、ガンギ車５を交互にロック及びロック解除し、共振器３の周期的な揺動を維持するために、ガンギ車５の歯５０からのパルスを交互に受け取る。したがって、振動子１は、ガンギ車５がアンクル部４の往復動において進むように、歯５０の連続的な脱出を可能とする。ガンギ車５は、第１の共振器３及びアンクル部４が揺動する平面と同一の平面Ｐにおいて旋回する。

図４には、部材４０が部分３２’の端部に配置された別の実施例による共振器３が図示されている。この構成において、ガンギ車５が、２つのそれぞれ隣接する部分３２’の間の各アンクル部４によって画成される内部空間１１のうち１つ又は他のものに取り付けられ得るように、各部分３２’は部材４０を含んでいる。

一般的に、共振器３の振動要素３１は、はりの形状、振動ブレード、又は高いＱ値を有する１０〜５０００Ｈｚの所望の範囲内を含む周波数において共振を促進するとともに利用のために設定される設置面積要件に適合する他の形状を含む様々な形状をとることが可能である。

図５において概略的に図示されているように、振動要素３１は、特にその端部（基部及び先端）における応力を制限するように構成されることが可能である。このことは、分配された負荷はり（図５ｂ）、多板振動要素（図５ａ及び図５ｄ）を用いて、又は例えば孔のような局所的な開口部（図５ｅ）を設けることではりの局所的な部分を修正して行われることができる。非常に重要な態様で付加を低減させることが可能な「曲がりくねった」タイプの構造（図５ｃ）を形成することで振動部材の長さを伸ばすことなくブレードのアクティブな長さを延長することも可能である。最後に、一般的に破断又は疲労の原因である鋭角を鈍化することによって、埋設時の破壊のリスクを低減させることが可能である。

他方で、振動現象から、振動する構造に沿った節点の存在について、及びその間隔が共振周波数の直接的な関数であることが分かっている。したがって、ある周波数を奨励し、及び／又は高調波を除去し、したがって共振器のエネルギー及びＱ値を最大化するために、ブレード（図５ｂ）に沿った部分を変化させることが可能である。上述のいくつかの手段の組合せをこれらの利点を組み合わせるために考慮することも可能であることは明白である。

制限されない図示として、強度ｋ（ｍＮ・ｍ／ｒａｄで表される）の単一ばりによって形成され、高さｈ及び厚さｅによって特徴付けられたいくつかの振動要素３１を含む質量共振器Ｍ（ｇで表される）の場合に、ｋ／Ｍの比が０．１〜１．０であり、ｈ／ｅの比が３〜２０であることで、特に満足な欠陥が得られる。

例えば、図１の例では、振動要素３１はブレードである。図６及び図７に示された他の実施例によれば、各振動要素３１は、例えば蛇行状又は曲がりくねったタイプの折り曲げ部３１’を有するブレードを含んでいる。図６の例では折り曲げ部３１’は、径方向へ配向された折り目を含んでいるものの、図７の例では、折り曲げ部３１’は中心部１２に対して角度方向へ配向された折り目を含んでいる。

共振器３の他の例は、図８，図９ａ，図９ｂ，図１０及び図１１に示されている。図８及び図９ａに示された実施例によれば、質量要素３２は、２つの正反対の部分３２’を含んでいる。各部分３２’は、図８では単一のブレードの形状の、図９ａでは折り曲げ部３１’を有する２つの振動要素３１を含んでいる。

図９ｂは、２つのアンクル部材４０を介してガンギ車５と協働する共振器が示されている。ガンギ車５は、共振器３に統合されてブリッジ２１に取り付けられている。

図１０には、共振器３の質量要素３２が互いに約９０°で角度的に間隔をあけられた４つの部分３２’を含む他の実施例による振動子１が示されており、各部分は振動要素３１を含んでいる。２つのアンクル部材４０を介してガンギ車５と協働する共振器が示されている。共振器３は、振動子１のケージを形成する上部１４を含むフレーム１０に取り付けられている。図１１には、振動要素３１が存在しない図１０の振動子の共振器の詳細が示されている。

図１２ａ〜図１２ｄに図示された他の実施例によっても、共振器は、実質上環状の形状３２を有する質量要素３２ａを含んでいる。アンクル部４は、質量要素３２に固定された２つの部材４０を含んでいる。ガンギ可動部（車）５は、第１の共振器３が揺動する平面Ｐに対して平行な平面Ｐ’において、図示の例では共振器３の下方に旋回可能に取り付けられている。したがって、アンクル部４の部材４０は、例えば質量要素に関して軸方向に下方へ延びることで、下側の平面Ｐ’内に位置するガンギ車５の歯５０と協働するように配置されている。動作中には、ガンギ車５は、質量要素３２ａの揺動平面Ｐに対して平行な平面Ｐ’において旋回する。

図１２ａの例では、振動要素３１は弓形の形状である。図１２ｂには、２つの対の振動要素３１を含む図１２ａの共振器が示されており、各対は、円筒形状となる互いに対向する円弧の２つの振動要素３１を含んでいる。図１２ｃには、図１２ｂによる３つの対の振動要素３１を含む図１２ａの共振器が示されている。図１２ｄには図１２ａの共振器が示されており、各振動要素３１は、径方向に配置された２つの平行なブレード３１’を含んでいる。共振器３は、外縁部３２ａと同心に配置されているものの後者よりも小さな径のセグメント３９を含んでいる。共振器３の揺動中には、セグメント３９は、共振器３の軸支部の方向において、ブレード３１’のうち１つに対して押圧することとなる。ブレード３１’の復元力により、共振器３を揺動させる逆方向へセグメント３９が押圧される。

これまで説明した振動子１の様々な実施例においては、共振器３の質量要素３２は回転運動における揺動において、すなわちその中心部１２周りの旋回運動において駆動される。

共振器３が回転運動による揺動において駆動されるこれらの構成の利点は、重力場又は衝撃中における振動子１の異なる位置間の走行距離の位置を含んでいる。

図１３には振動子１の他の構成が示されており、質量要素３２は、全般的に中心部１２に対して半円で同一の平面Ｐ内で延びる２つの部分３２’を含んでいる。ガンギ車５は、アンクル部４の部材４０をそれぞれ支持する質量部分３２’によって画成された内部空間１１に配置されている。ガンギ車５は、ガンギ車５の歯（不図示）が部材４０と協働するように中心部１２周りに旋回するように取り付けられている。ガンギ車５はガンギ車５と同一の平面Ｐにあり、後者は、質量部分３２’によって内接する円と同心である。振動要素３１は、星形部材（ここでは３つのブレードが約１２０°で角度的に間隔をあけられている）に配置され、基部において円セグメントの形状を有するベース２に固定されたブレード３１’を含んでいる。ブレード３１’の端部３５は、脚部９を介して質量要素３２に留められている。動作中には、ブレード３１’の揺動により、図１３において矢印９０で示されているように平面Ｐにおける揺動運動が得られる。

さらに、図１３の振動子１の共振器３の回転中心及び重心の重ね合わせは、システムが従属し得る加速度に対するシステムの感度を最小化する。

しかしながら、本発明の振動子１は、質量要素３２が並進運動による揺動において維持され得る共振器も含むことが可能である。

このような実施例は図１４に示されており、共振器は、基部においてベース２に付設された２つのブレード３１’で形成された振動要素３１を含んでいる。２つのブレード３１’のそれぞれは、端部３５において、アンクル部４の部材４０を含む質量部分３２’を支持している。ガンギ車５は、部材４０と協働するように２つの質量部分３２’間に配置されている。振動要素３１は、その基部から揺動し、２つの質量部分３２’を往復運動における並進運動で駆動する。特に、部材４０は、ガンギ車５を交互にロック及びロック解除し、共振器３の周期的な揺動を維持するために、ガンギ車５の歯（不図示）からのパルスを交互に受け取る。

共振器３の効率は、異なる周波数で共振する振動要素３１によって妨害され得る。共振器３の効率は、その端部のうちの１つにおいて同一のベース２に留められ、他の端部で同一の質量要素３２に留められ、異なる振幅で揺動する振動要素３１の共振によっても妨害され得る。したがって、実質上同一の振幅（径方向又は横方向）で振動要素３１が実質上共振することが有利である。

図１４の例では、２つの質量部分３２’は固結されているため、ブレード３１’及び質量部分３２’が実質上同一の周波数及び同一の振幅で揺動する。

実質上同一の周波数で揺動する振動要素３１により、振動要素３１の１つ又は他のものの非同期運動による損失を吸収することが可能である。それゆえ、最良のＱ値を得るために、全ての振動器具が同一の周波数で共振することが本質的である。

振動子１の製造に用いることができる製造プロセスのほとんどにより、原則的には振動要素３１の幾何形状の完全な複製を保証することが可能であるが、｛００１｝タイプの向きのある単結晶シリカのような異方性構造を有する材料の使用は、完全な寸法上の複製が許容するものではない。この場合、幾何形状の補正により、振動要素が全て同一でない結晶学的な軸にないように分配された多数の振動要素で構成される場合には、寸法上のバリエーションについて補償し、全ての振動要素の固有の共振周波数を保証することが可能であり得る。

あるガラスのような少なくとも部分的にペースト状の構造を有する材料から成る振動子１の場合には、フェムト秒レーザでの照射で暴露することによって材料の構造変更を局所的に用いることが可能である。

特に、本発明の振動子１は、１０〜４００Ｈｚの理想的な周波数範囲を有する、１０〜５０００Ｈｚの高い周波数範囲について設定されている。

図１５ａ及び図１５ｂは、図１４の振動子１の底面図であり、ガンギ車５の歯と係合又は係合解除するアンクル部４の各部材４０を有する質量要素３２の往復並進運動を図示している。

図１６に示される更に別の実施例では、振動子１は、第１の共振器３が質量要素３２及びアンクル部４を揺動させる平面Ｐに対して実質上垂直な平面において旋回するガンギ車５を含んでいる。

特に、共振器３は、平面Ｐにおいて軸線９１周りのねじりにおいて揺動する２つのブレード３１’を含んでいる。各ブレード３１’の端部３５は、外縁部の形状の質量要素３２に留められている。アンクル部４の部材４０は、例えば質量要素３２の内周部に付設されている。ガンギ車５は、アンクル部４の部材４０と協働するように質量要素３２の内部に収容されることができる。この構成では、２つのブレード３１’で形成された振動要素及び質量要素３２は、ねじり振子のように揺動する。ブレード３１’は、モードが非対称かつ平面Ｐ外である周波数で励起されるダブルブレードで構成されることが可能である。

図１７ａ及び図１７ｂは、図１６の振動子１の側面図であり、ガンギ車５の歯と係合又は係合解除するアンクル部４の各部材４０を有する質量要素３２の、Ｙ軸と一致する軸線９１周りの揺動運動を図示している。

２つの部材４０を備えたアンクル部４により交互に歯５０を離すことが可能である一方、部材４０間の間隔を変更することでガンギ車５が異なる速度で進むように、より多くの部材４０を有するアンクル部４を設けることも可能である。

図１８ａ及び図１８ｂにおいて図示された実施例によれば、各アンクル部４は、４つのうち１つの部材４０のみが各揺動においてガンギ車５の歯５０と協働するように、２つでなく４つの部材４０を備えている。このような構成により、交互に歯の半分の進み、すなわち２つの交代につき１つの歯の進みを得ることができる。

同様に、回転の周波数を、アンクル部４，４’につき２つより多くの部材４０を加えることで更に低減することが可能である。この場合、いくつかの部材がガンギ車５の解放に関与する一方他のものが解放及びインパルスに関与するように、すなわち戻止脱進機の場合よりも一般的に高い性能のいわゆるロストビート脱進機を得る共振器３の維持に関与するように、部材４０の機能を変更することが容易である。

脱進機のこのような変形態様は、図１及び図１８に示されたものとは異なる他のタイプ、例えばこれに限定されない、アンクル、戻止め、円筒又は接線タイプの脱進機、又は磁石脱進機のような非接触の脱進機への必要な適合により同様に良好に応用されることも明らかである。

振動子１は、削減的及び／若しくは付加的な微細加工プロセス又はこれらの組合せ、好ましくは非磁性材料又は互いに組み合わされ、細粒材料が好ましくは非磁性であるベース材料の単一基材から製造されることが可能である。選択される材料は、金属、非金属又はこれらの組合せであってよい。

非磁性の金属材料は、少なくとも部分的に金属合金のような金属材料、少なくとも部分的に非結晶である少なくとも１つの金属及び金属合金を含む複合物を含んでいる。

選択される非金属非磁性材料は、ガラス（石英を含む）、セラミック、ガラスセラミック、例えばシリコンのような反金属及び非金属複合物を含んでいる。

好ましくは、振動子１は、単一基材、好ましくはガラス、セラミック、ガラスセラミック又はシリコンの基材から成っており、後者は、好ましくはウエハの形状で、又は高精度及び／若しくは反復性のＩＳＬＥ（体積選択エッチング）として知られるＤＲＩＥ又は選択的体積エッチング微細加工のような微細加工動作に適した形態で選択され、フェムト秒レーザ照射と化学エッチングを組み合わせ、特にある一群のガラスに適している。

いくつかの非金属材料はよりもろく、例えば硬質の保護層を提供するとともに有利なトライボロジ的性質を有するダイヤモンドのような保護材料の層による、仕上げられた構成部材の表面の少なくとも部分的なコーティングを用いることが可能である。ダイヤモンドは、特にあるシリコン構成要素のコーティングに用いられる。

有利には、振動子１の周波数を、振動要素３１の寸法及び／又は質量要素３２の寸法を変更することで制御することが可能である。

様々な揺動モードの揺動周波数は、振動子１の幾何形状に依存するとともに、質量要素３２の慣性モーメントを変更することで調整されることが可能である。この目的のために、また共振器３を製造するために用いられる基材の性質に依存してその慣性と容積の間の比率を変更するためにも、共振器、特にその質量要素３２の慣性を変更することが必要であり得る。

質量要素３２のより大きな慣性モーメントにより、振動子１のより低い揺動周波数となるとともにより長い揺動時間（揺動のより緩慢な消勢）となる。

質量要素３２の慣性モーメントは、質量要素３２における慣性ブロックを追加するか、又は除去することで変更されることができる。図１に戻って、このような慣性ブロック３４は、凹部３６内に収容されている。１つの慣性ブロック又は複数の慣性ブロック３４は、質量要素３２の慣性モーメントを変更することができるように、質量要素３２へ加えられ、取り外されることが可能である。１つの慣性ブロック又は複数の慣性ブロック３４により、質量要素３２の慣性モーメントを変更することができ、それゆえ、実質上振動子１の容積を増やすことなく共振器の慣性モーメントを変更することが可能である。

したがって、選択された材料並びに要求された位置決め公差及び寸法公差に適合された手段によって組み付けられ得る、永続的に設けられた慣性ブロック３４を用いることが可能である。慣性ブロック３４は、必要であれば適当な層で基材を覆った後、又は接着性を最適化するために、若しくは部分的な広がりを高めるためにその表面を処理した後、のり付け、ろう付け、溶接又は接着プロセスによって質量要素３２に結合されることが可能である。

材料を増やすことで、例えばガルバニック成長によって、焼結又は共振器３（例えば質量要素３２）の１つ又は複数の面における微細構成要素へ応用可能な他の付加的なプロセスによって、共振器３の慣性モーメントを変更することも可能である。ねじ止め、圧着又はリベット留め、ピン止め又は締め付けによる弾性構造部への取付のような機械的な組付方法を用いることも可能である。

有利には、慣性ブロック３４は、共振器３の他の部分に用いられる材料よりも高い密度を有する材料で製造されている。例えば、慣性ブロック３４は、金又は他の密な金属若しくは合金で構成されることが可能である。変更される慣性の量に依存して、共振器の材料の密度と同じか、むしろ低い密度を有する慣性ブロックを用いることもでき、その場合、調整の精細さが改善される。

必要な慣性ブロック３４がベース材料の密度と同じ密度を有していれば、これらは、寸法が上述の機能を満たすように選択される限り、慣性ブロックとみなしつつ一体的に同一の材料で構成されることが可能である。

共振器３の製造後に周波数を調整するために、とりわけ当該機構を調整する時計用ムーブメントのような協働する機構を調和させるために、質量要素３２及び／又は慣性ブロック３４の慣性を変更することが可能である。特に、周波数は、質量要素３２及び／又は慣性ブロック３４における材料の除去によって高められ得る。

材料の除去は、機械加工（機械的、レーザ、化学的又はその他）によって、（例えば特許文献６に記載されているような）取り外し可能な要素を切断することで、又は他の適切な方法によって行われることが可能である。取り外し可能な要素が用いられれば、これら要素は、共振器３の製造作業と同一の作業中に形成されることが可能である。

慣性ブロック３４は、全ての同一のサイズ及び同一の質量を有することができる。これに代えて、大きな範囲でのより精細な調整を得るために、異なる質量を有する慣性ブロック３４を用いることが可能である。例として、慣性ブロック３４は、１ｓ／ｄ、２ｓ／ｄ、４ｓ／ｄ、８ｓ／ｄ及び１６ｓ／ｄの補正にそれぞれ対応するために、５つの異なる質量に寸法設定されることが可能である。このようにして、適当な要素の組合せを取り外すことで、１〜３１ｓ／日から補正することが可能である。

共振器３の揺動周波数を変更する他の方法は、好ましくは二次モーメントの変更による振動要素３１の剛性及び／又は材料の局所的な剛性の変更にある。

図１９には、他の実施例による振動子１が示されている。振動子１は、図１４に図示されたものと類似のように構成された第１の共振器３を含んでいる。振動子１は、更に第２の共振器７を含んでいる。第２の共振器７は、アンクル部４を有していないとともに、ガンギ車（図１９では不図示）と協働しない。第２の共振器７は、自由に揺動することができるように、すなわち第１の共振器３のアンクル部４によって妨害されないように設定されている。

第２の共振器７は、共振による振動子１の第１の共振器３の揺動に関連付けられることが可能である。したがって、第２の共振器７により、振動子１の動作中のアンクル部４による妨害、例えばアンクル部４の部材４０へのガンギ車５の歯５０の衝撃による妨害を低減することが可能である。

ガンギ車５と協働する第１の共振器３と第２の共振器７の間の振動の伝達及び結合（関連付け）は、支持構造（機械的な共振）の周囲流体（音響共鳴）を用いて、又は磁気結合によって行うことが可能である。周囲流体を介した結合の場合には、調整部材１の表面を、変位波の圧力を増大させ、したがって品質の同期を促進するために、（例えばナノ構造によって）変更することが可能である。これに代えて、又は組合せにおいて、振動子１の幾何形状を変更することが可能である。磁気結合の場合には、自由な第２の共振器７は、調整部材１のＱ値を改善するために、制御された雰囲気の下で、例えば磁気透過性のカプセル（不図示）内に取り付けられることが可能である。一般的に、第２の振動子７は、共振器３のＱ値の改善に寄与するものである。

図２０に図示された実施例では、振動子１は、時間設定機構のプルタブ６２によって作動され、時計用ムーブメントの自己始動機能を提供するために通常の動作モードにおける共振器３の２つの極端な位置のうち１つ（又はガンギ車５に対して偏心した位置）に対応するアンバランスな位置で振動子１の振動要素３１を停止させることで振動子１を停止させ、シャットダウンされた状態に維持するよう設定されたレバー６１を含むオン／オフ機構６０を含んでいる。好ましくは、振動子１は、第１の揺動モードにおいてオンされる。衝撃時に共振器が過度に変位するのを回避するために、重大な衝撃時に「ｘ軸」、「ｙ軸」及び「ｚ軸」に沿った振動子１の移動を制限するためにストッパ（不図示）を構成することが可能である。

有利には、自己始動機能は、共振器のアンクル部４の部材における特有の幾何形状の形成及びガンギ車の歯５０によって促進され、これらの組合せによって、必要な脱進機の機能を満たすことに加えて、共振器が他の器具と協働しない場合に特に共振器の均衡位置から２つの要素を共に変位させる振動子の不安定な位置が促進される。

図２１ａ及び図２１ｂには、一実施例によるガンギ車５の歯５０の詳細図が示されている。ガンギ車５の各歯５０は、インパルス面５１と静止面５２の傾斜平面を含んでいる。各リフト４０も、傾斜した静止面４１を含んでいるが、パルス面は含んでおらず、リフト４０の頂部４２は、むしろ端部が多少明確な丸みを有することが可能な鋭い形状を有している。この実施例におけるガンギ車５の歯５０及びリフト４０の構成により、リフト４０が、歯５０からのパルスを受け取ることができるとともに、ガンギ車５が進む間に共振器３の揺動を維持することが可能である。

ガンギ車５の歯５０におけるインパルス中に起こり得るリフト４０のはね返りを制限するために、ガンギ車５は、歯５０におけるリフト４０の衝撃を吸収するために弾性アーム５３を備えることができる。

振動子１は、補償コーティングと、ゼロ熱弾性係数を有する材料と、局所的に変更された構造材料と、テンプにおいて用いられるこれらに類似した他の手段、例えばバイメタル構造又はその他を含む、熱補償手段を含むことが可能である。

例えば、振動子１がシリコンで構成されていれば、振動子は、その表面の少なくとも一部に沈積された二酸化ケイ素のコーティングを含むことが可能である。これに代えて、シリコンで構成された調整部材１の熱補償手段は、本出願人の特許文献７に記載された手段のうちの１つであってよい。

他の実施例では、調整部材は一群のガラスから成る材料で構成されており、熱補償は、基材の熱弾性係数とは逆の傾向の熱弾性係数である酸化アルミニウムを基礎とするコーティングによって得られる。

更に別の実施例では、共振器は第１の熱弾性係数を有するガラスの材料で構成されており、熱補償は、部材の一部に第１の熱弾性係数に対して補償する第２の熱弾性係数を与えるために部材の一部の局所的な変更によって得られ、この変更は好ましくは照射によって得られる。

共振器３はシリコンで構成されることができ、熱補償は、シリコンの熱弾性係数とは逆の傾向の熱弾性係数を有する材料を加えることで得られるとともに、振動要素３１の表面及び／又は構成要素材料において均等に又は不連続に分配される。

熱補償材料は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）であり得る。

ここで説明される共振器３において、アンクル部４は、質量要素３２に統合して固定されている。アンクル部４は、適切な手段によって質量要素３２と統合して構成されている。例えば、アンクル部４は、接着、溶接又は質量要素３２へアンクル部４を固定する他の手段によって質量要素３２と統合して構成されている。アンクル部４は、特に振動子１の製造中に質量要素３２と統合して形成されることも可能である。したがって、共振器３は、有利には、部品点数と、各部品間の各接触における破壊的な摩擦量とを削減するために、別のアンクル部の追加を必要としない。

ギヤトレーンにおける部品点数を削減するために、及び／又は協働するギヤトレーンの可動輪間のギヤ比を決定するその数を単純化するために、例えば特定周期の情報を表示するために、そのガンギ車に単一の回転速度を与えるように振動子を寸法設定することが可能である。例えば、ガンギ車は、１秒で、又は整数倍若しくは分数倍で回転することが可能である。

特に共振器３とガンギ車５の間の対形成へ移行するように、振動子１は、そのガンギ車５がいくつかのモードにより共振器３と協働するように設定されている。この目的のために、図２２には、図１１の共振器と類似した、３つのアンクル部４を備えた共振器３が示されており、各アンクル部は、隣接する２つの質量部分３２’の端部に配置された部材４０を含んでいる（１つのアンクル部４のみが完全に視認可能である）。例えば、このような配置は、内部空間１１ごとのアンクル部４を含むことが可能である。この配置により、ガンギ車５に対する共振器３の３つの異なる角度位置における位置決めすること、及び所望の性能を達成するために最適なアンクル部４と協働させることが可能である。

同様に、図２３には４つのアンクル部４を有する共振器３が示されており、各アンクル部４は、４つの異なるモードによりガンギ車５と協働するように設定されている。

これらの変形態様が有利な対形成の可能性を提供する一方、例えば近い対を有するものの、その距離により、用いられるべき同一の振動子を許容しない内径の場合には、振動子を時計用ムーブメントの広い範囲に対してより広範囲に使用可能とするために２つの部材を共に対にする他の方法が存在する。

したがって、ガンギ車５自体が、振動子のより多くの等級への対形成を拡張することが可能ないくつかの変形態様により寸法設定されることが可能である。

他の方法において、図２４には、一実施例による、ガンギ車５と協働するアンクル部４の２つの部材４０を通る平面に対向する振動子１の断面図が示されている。共振器３は、その高さにおいて、異なる幾何形状であるものの同一のガンギ車５と協働可能な複数のアンクル部４を含んでいる。したがって、共振器３のＺ平面におけるガンギ車５の位置の変更により、特別な場合には時計の進行をその所有者による装着状態に適合させることが可能な追加的な変形態様を得ることが可能である。

フレキシブルな取り付けプレートを有し、そのシャフトにおいて切断された複数のシートにおいて支持されたガンギ車を示す図２４を参照すると、ガンギ車５と協働する共振器３のステージ８の選択は異なる方法で行われることができ、前記各シートは、スライドすることなく両者の回転駆動を保証するように設定された１つ若しくはいくつかの面又は平坦な部分を支持する。この場合、ガンギ車のピニオンが直接ホイール上に直接取り付けられ、固定される一方、時計製造者は、適切なアンクル部４と協働するようにガンギ車５のプレートを適当に移動させることが可能である。

操作及び柔軟性に関するこの解決手段の実行のしやすさ（組込／取外しは不要）は、特に、このような作業が不利（産業化、アフターサービスなど）となる作業に対して意図されている。

他の方法では、ここでも図２４を参照すると、ガンギ車５は、共振器の正中面の位置の第１の面を規定するアンクル部４，４０を有する共振器３の正中面の外側に配置されたアンクル部４，４０と協働することが可能である。そして、共振器３は、（部材が可逆的な機能を許容しない場合に同一の機能を保証するために）逆対称に配置されるアンクル部４，４０を有する正中面のうちのこの第１の平面に配置された各アンクル部４，４０のための第２のアンクル部４，４０を含んでいる。そして、対形成は、共振器３の取付方向と、有利にはそのシャフト５４に心合わせされて取り付けられる脱進機可動部を有するガンギ車５の取付方向とを逆にすることでなされる。

対形成の範囲を更に拡張するために、上記において提案された全ての対形成解決手段は、当然、組み合わされることができ、異なるガンギ車５と共振器３の適当なアンクル部４，４０の組合せにより、ガンギ車５に伝達される可変のトルクに対する同一の周波数範囲を得ることが可能となる。

共振器３が、異なっていてよいか（対形成の場合）、又は同一であってよいいくつかのアンクル部４を有している場合。後者の変形形態は、この場合にはそれぞれ専用のギヤトレーンと協働する複数のガンギ車５を含む振動子１によって、いくつかの別々のギヤを調整するために同一の共振器３を用いることができる利点を有している。

本発明は、上述の実施例に限定されないこと、及び本発明の範囲を逸脱しない限り様々な単純な変更及び変形形態が当業者によって想定され得ることはいうまでもない。

例えば、振動子１の幾何形状と、特に振動要素３１の幾何形状は、異なる方法で変更されることができる。例えば、各共振器３、各質量要素３２及び／又は各アンクル部４は、振動子の単一要素又は振動要素として共に融合されることが可能である。

さらに、ガンギ車５の歯５０と協働するように適合されたアンクル部４の部材４０は、異なる形状をとることが可能である。

不図示の他の代替的な実施例では、ストッパが、平面Ｐにおける横方向の運動を制限する。このようなストッパは、可動の脱進機の平面に対して垂直な軸線へ向けられることができるとともに、振動子１を受け入れるように設定されたフレームに取り付けられることが可能である。ストッパは、他の解決手段を排除することなく、共振器３の幾何形状へ、好ましくはその可動部分、すなわち質量要素３２又はアンクル部４へ直接統合されることもできる。

本発明の調整部材及び脱進機は意匠性も有しており、これら調整部材及び脱進機は、ある意味で時計の装着者にこれらを視認可能とするように、有利には時計の時計用ムーブメントに組み入れられることが可能である。例えば、調整部材及び脱進機は、ムーブメントの駆動部材の上方又は下方に取り付けられることが可能である。秒も表示するために、ガンギ車は、１ｒｐｍの速度で回転するように適合されることが可能である。

１ 振動子
１０ フレーム
１１ 内部空間
１２ 中心部
１４ フレームの下部
２ ベース
２０ アセンブリ手段
２１ ブリッジ、アッパーブリッジ
２１’ ロアブリッジ
３ 第１の共振器
３１ 振動要素
３１’ 折り曲げ部、ブレード
３２ 質量要素
３２’ 質量部分
３３ 壁部
３４ 慣性ブロック
３５ 端部
３６ 凹部
３７ 取り外し可能な要素
３７’ 取り外し可能な要素の削減された部分
３８ ハウジング
３９ セグメント
４ アンクル部
４０ リフト
４１ リフトの静止面
４２ 歯の頂部
５ ガンギ車
５０ ガンギ車の歯
５１ 歯のインパルス面
５２ 歯の静止面
５３ ガンギ車のアーム
５４ シャフト
６ ストッパ
６０ オン／オフ機構
６１ レバー
６２ プルタブ
７ 第２の共振器
８ ステージ
９ 脚部
９０ 揺動の方向
９１ 軸線
Ｐ 平面
Ｐ’ 平行な平面

Claims (31)

1. 機械式の時計ムーブメントを調整するための振動子であって、該振動子（１）が、ガンギ車（５）と、前記振動子（１）の時間基準を構成する第１の共振器（３）とを含んでおり、前記第１の共振器（３）が、少なくとも２つの振動要素（３１）によって揺動するよう維持される質量要素（３２）を含んでおり、該質量要素（３２）が、前記第１の共振器（３）の揺動を維持するとともに前記ガンギ車（５）を交互の各揺動と共に移動させるために、当該質量要素（３２）に統合され、前記ガンギ車（５）と直接協働するように構成された少なくとも１つのアンクル部（４）を含んでおり、前記第１の共振器（３）が、前記時計用ムーブメントにおいて固定又は可動に設定されたベース（２）を更に含んでおり、前記質量要素（３２）が、前記振動要素（３１）を介して前記ベース（２）によってのみ支持されていることを特徴とする振動子。
2. 前記少なくとも２つの振動要素（３１）が、実質上同一の固有周波数及び／又は同一の振幅をもった揺動を有していることを特徴とする請求項１に記載の振動子。
3. 前記少なくとも２つの振動要素（３１）が、前記ベース（２）から平面（Ｐ）において径方向に延在しており、前記各振動要素（３１）の少なくとも１つの端部で前記質量要素（３２）に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の振動子。
4. 前記少なくとも１つのアンクル部（４）が、前記ガンギ車（５）と協働するように設定された少なくとも２つの部材（４０）を含んでいることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動子。
5. 前記ガンギ車（５）は、実質上、前記第１の共振器（３）が揺動する平面と同一の平面（Ｐ）において、又は前記第１の共振器（３）が揺動する平面（Ｐ’）に平行な平面において旋回することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動子。
6. 前記ガンギ車（５）は、実質上、前記第１の共振器（３）が揺動する平面（Ｐ）に対して実質上垂直な平面において旋回することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動子。
7. 前記第１の共振器（３）が、前記ベース（２）から平面（Ｐ）において径方向に延在しているとともに、前記各振動要素（３１）の端部（３５）で前記質量要素（３２）に取り付けられている、前記少なくとも２つの振動要素（３１）を含んでいることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の振動子。
8. 前記質量要素（３２）が、前記ベース（２）と前記振動要素（３１）の前記端部（３５）の間で径方向に延在している少なくとも２つの部分（３２’）を含んでいることを特徴とする請求項５に記載の振動子。
9. 前記アンクル部（４）が、少なくとも２つの部材（４０）を含んでいることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の振動子。
10. 前記各振動要素（３１）が、振動するプレート又ははりを含んでいることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の振動子。
11. 前記各振動要素（３１）が、蛇行状又は曲がりくねったタイプの折り曲げ部（３１’）を含んでいることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の振動子。
12. 前記各振動要素（３１）が、弓形の形状を有していることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の振動子。
13. 前記各振動要素（３１）が、円筒状の形状を有していることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の振動子。
14. 前記各振動要素（３１）が、径方向に配置された少なくとも２つの平行なブレード（３１’）を含んでいることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の振動子。
15. 前記少なくとも１つのアンクル部（４）が、前記ガンギ車（５）を交互の各揺動によって回転させるために、前記ガンギ車（５）の歯（５０）と直接協働するように設定されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の振動子。
16. 前記アンクル部（４）が少なくとも２つの部材（４０）を含んでおり、該部材のうち１つの部材（４０）のみが各揺動において前記ガンギ車（５）の歯（５０）と協働するように配置されており、その結果、前記ガンギ車（５）が交互の各揺動により半分の歯（５０）だけ旋回することを特徴とする請求項１５に記載の振動子。
17. 振動するブレードが、０．１〜１．０の質量に対する剛性の比率を有する長方形の部分であり、その厚さに対する高さの比率が３〜２０を含んでいることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の振動子。
18. 前記第１の共振器（３）が１０〜５０００Ｈｚの周波数で揺動することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の振動子。
19. 前記質量要素（３２）が、該質量要素（３２）の慣性モーメントを変更することができるように、前記質量要素（３２）へ加えられ、取り外されることが可能な少なくとも１つの慣性ブロック（３４）を含んでいることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の振動子。
20. 当該振動子（１）を収容するよう配置されているとともに前記時計用ムーブメントにおいて固定又は可動に取り付けられるように設定されたフレーム（１０）を更に含むことを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の振動子。
21. 前記共振器（３）が、熱補償されていることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載の振動子。
22. 前記共振器（３）がシリコンで構成されており、前記熱補償が、シリコンの熱弾性係数とは逆の傾向の熱弾性係数を有する熱補償材料を設けることで得られることを特徴とする請求項２１に記載の振動子。
23. 前記熱補償材料が二酸化ケイ素であることを特徴とする請求項２２に記載の振動子。
24. 当該振動子（１）の揺動周波数が前記質量要素（３２）の質量を変更することで調整可能であることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１項に記載の振動子。
25. 共振によって前記第１の共振器（３）の揺動に結びつけられた第２の共振器（７）を更に含んでいることを特徴とする請求項１〜２４のいずれか１項に記載の振動子。
26. 揺動との結びつきが磁気結合を含んでおり、前記第２の振動子（７）が制御された雰囲気の下で取り付けられていることを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１項に記載の振動子。
27. アンバランスな位置において前記共振器（３）を停止させるとともに保持し、当該振動子（１）の自己始動機能を提供するように構成されたオン／オフ機構を更に含んでいることを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１項に記載の振動子。
28. 前記アンクル部（４）の幾何形状及び／又は前記ガンギ車（５）の幾何形状が、ホイールがトルクを受けるときに自己始動を提供するように選択されていることを特徴とする請求項２７に記載の振動子。
29. 前記共振器がいくつかのガンギ車と協働するように意図されたいくつかのセットの部材を含んでいることを特徴とする請求項１〜２８のいずれか１項に記載の振動子。
30. 請求項１〜２９のいずれか１項に記載の振動子（１）と含む、少なくとも１つのギヤを有する時計用ムーブメント。
31. 請求項１〜２９のいずれか１項に記載の振動子（１）を含み、該振動子が、別々のガンギ車と協働するように意図されたいくつかのホイールと協働することを特徴とする時計用ムーブメント。

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