具体实施方式

在图1中，可看见根据本发明的集成到机械机芯手表中的三问报时机构的主要部件。小时和分钟指针1和2连接到常规的机械机芯3，该常规的机械机芯被不带有细节地示出。三问报时系统包括通过音簧承载件5附接到手表的主夹板(未示出)的音簧4。可根据从现有技术已知的实施例生产音簧4。三问报时机构进一步包括电能蓄积器6(诸如电池)和由电能蓄积器6供能的集成电路7，以及指针1和2的轴线的位置的检测器8和9。这些检测器本身也是已知的。它们可配置成检测例如但不限于设在相应的轴线上的一系列齿的位置。

击锤15可旋转地围绕旋转轴线16安装，使得击锤可撞击音簧4。击锤15的旋转可由连接到集成电路7的电动力致动器17致动。击锤15设有使击锤在撞击后返回到其静止位置的弹簧(未示出)。致动器17接收由集成电路7基于由检测器8和9检测的位置产生的电流脉冲，以便按照使用者的要求通过一系列特定的声音播报时间。优选地，存在第二音簧4'和设有其机电致动器(未示出)的第二击锤以产生不同的声音。致动器17的尺寸和击锤15的尺寸仅示出为指示，但是明显的是，这些部件的全部将仅占据由纯机械报时机构(其通常占据表盘的整个表面)占据的空间的部分。

图2示出了根据本发明的石英类型的电子手表，其还包括具有与在图1的情况下相同类型和尺寸的两个机械音簧4和4'以及对应的击锤15和电动力致动器17(示出了单个击锤和单个致动器)。如从现有技术已知的那样，由电能蓄积器6(诸如电池)使用连接到石英21的集成电路7而供能的马达20使指针1和2旋转，所述部件形成手表的电子机芯的部分。电动力致动器17接收来自电子机芯的集成电路7的脉冲。在该实施例中，指针1和2的轴线的位置的检测器8和9的存在是可选的。还可能配置集成电路7使得其可确定将由击锤播报的时间，而不是具有检测器8和9。

有利地，根据本发明的手表将一个或多个机械音簧与由电动力致动器致动的击锤结合。相比于纯机械手表，该解决方案允许具有多得多的自主性、更高的声音强度、改善的脉冲的可重复性、脉冲之间的恒定间隔，以及比机械报时系统小的多的报时系统的空间占据。在电子手表中，本发明允许实现用于响闹和/或三问报时的自然声音。

撞击噪音的音量取决于所使用的电动力致动器的性能。已经进行了使用现有电动力振动器的测试。如可在以下所看见的那样，发现的是：单次撞击的能量是相当的，但是仍然小于机械致动器的撞击的能量。然而，本发明的特定实施例涉及以下方式：其中，相对于击锤15的静止位置并且相对于报时机构的参数的数值配置发送到致动器17的电流脉冲。在图3中示出了机构的框图图示。击锤15与磁体25(其通过返回装置27(可为弹簧)连接到手表的主夹板26)构成整体。线圈28包围磁体25并且接收由电压信号U(t)产生的电流脉冲I(t)，其在方向X上致动击锤15的轴向运动。磁体25、线圈28和弹簧27的组件构成电动力致动器17。音簧4和处于静止位置的击锤15之间的距离为在附图中示出的距离x₀。在该位置，弹簧27未预加应力。取决于电流I的方向，击锤15的运动发生在方向+x或-x上。当电流中断时，在由质量-弹簧系统的特征确定的大量振荡后，弹簧27使击锤返回到静止位置。在图3中示出的系统以以下的程度相当于在图1和图2中示出的系统：在后者中，弹簧可为扭簧或板簧，并且致动器配置成致动击锤围绕轴线16的旋转。

应该注意的是，返回装置27还可为机械凸轮，或者为电磁力，或另一装置。

对于单个电流脉冲31的情况，图4a示出随着击锤15的位移的演变，该单个电流脉冲致动击锤朝向音簧4的运动直到时间t_i时的撞击。下列假设允许研究击锤的运动以及计算撞击的能量：

· 相比于所施加的电压，由运动所感应的电压是可以忽略的。

· 电压、电流和机电力F_em在脉冲的持续时间内被认为是恒定的(这些也被称为峰值)。在图中将脉冲31有效地示出为力脉冲F_em。

· 忽略摩擦，

· 时间x(t)与对应于质量-弹簧系统的振荡的自然频率f₀的周期成正弦，f₀由公式给出，其中k为弹簧常量(N/m)并且m为击锤+磁体的质量(kg)。

由脉冲施加的机电力F_em的大小是这样的：该力致动振幅2x₀的振荡30。该振荡由曲线30示出，直到撞击的时刻t_i。如果音簧不存在，振荡将跟随虚线曲线。在t=0和虚线曲线的最大值之间的时间对应于，其中=1/f₀。可看见的是，在所示出的实施例中，脉冲31的持续时间是这样的：撞击近似发生在击锤的速度处于其最大值时。这意味着脉冲的持续时间近似为。

能量守恒定律允许将力F_em在路径x₀上的功联系到由致动器接收的动能E_cin。电平衡也得到了评估。可示出的是，撞击的动能和消耗的电能分别为：

(1),

(2),

其中R为电阻(Ohm)，并且k_u为线圈磁体耦合系数(N/A)。

如在图5中所示出的那样，用于致动器-击锤-弹簧组件的测试中的测试原型，敲击安装在黄铜底座51上的机械音簧的振动器50。方向x在附图中示出。尺寸以mm指示，例如音簧的直径可为35.6mm，底座51可为44mm乘44mm，并且振动器可为24.15mm长和9.56mm宽。已经如以下那样建立了在公式(1)和(2)中出现的参数的值：

k=1606N/m, x₀=0.19mm, R=80Ohm, m=2.68gr, k_u=2.07[N/A],

U=9V=>I=U/R=112.5mA, =>F_em=k_u*I=0.233N。

利用这些参数，由根据图4a的实施例的原型实现的撞击的动能计算为15.3μJ。这与由机械报时系统实现的撞击(估计处于50J)具有相同的大小的量级，但是明显地小于后者。为了提高该能量，可施加更强大的电流脉冲和/或可通过修改致动器的参数(诸如质量、弹簧常量和耦合系数)来使致动器最优化。但是如可在以下看见的那样，即使利用未最优化的致动器，简单地增加预振荡脉冲极大地提高了该能量。

根据另一个实施例，通过以例如在图4b中示出的不同方式致动击锤提高了由等于或小于力F_em(对于使用单个脉冲的前述情况施加该力F_em)的机电力产生的撞击能量。根据该实施例，首先施加与前述实施例的单个脉冲具有相同大小F_em的第一反向脉冲35。因此，反向脉冲35致动负预振荡30，该负预振荡具有在方向-x上的2x₀的振幅。当击锤到达在位置-2x₀处的极值点时(在该处击锤和音簧之间的距离等于3乘以x₀)，第一脉冲由具有相同大小F_em的第二正脉冲36跟随，其产生将在音簧4的方向上击发击锤15的振荡38，直到在时间t_i时的撞击(其发生在t=时)。

通过以与之前相似的方式论证，此时，对于能量，我们得到：

(4),

(5)。

图4c示出了在双预振荡期间的脉冲和位移。施加具有大小F_em/2的第一正脉冲40，使得通过第一预振荡43将击锤带到更靠近音簧而不接触其，在t=时由具有大小F_em的第二负脉冲41跟随，使得第二预振荡44将击锤从静止位置带回到-3x₀的距离。在位于-3x₀处的极值点处(在该处击锤和音簧之间的距离为4乘以x₀)，在t=时，具有大小F_em的第三正脉冲42产生最终的振荡45，该振荡将击锤朝向音簧投掷，直到在t=时发生的撞击的时刻t_i。

在该情况下，能量通过下列表达式给出：

(4),

(5)。

下列表格将在两个前述部分中评估的理论性能聚合在一起：

右列表示为了达到与利用3个脉冲(图4c)相同的动能而待施加到讨论中的模式的功率消耗的倍增系数。

示例：

E_cin(1个脉冲)需要8.5x 大的力EM以达到E_cin(3个脉冲)。然而，消耗将为8.5^2=72x大。但是因为消耗比率为1.75/0.5=3.5，最终获得的是8.5^2/3.5=20.6x。

通过施加1个或2个预振荡，而不是施加单个直接的脉冲，明显地看见了显著的能量获得。例如，在寻求获得与单个脉冲相同的动能的情况下，如利用2个脉冲那样，消耗将提高到20.6/2.5=8x。

下列表格是以上的6个公式在图5中的原型的数据的情况下的数值应用。

明显的是，在两个或三个脉冲的情况下，显著地超过了机械报时工件的50µJ能量。

因为在实际中，以上所提到的简化仅为近似的(例如摩擦和感应电压非零，频率不精确地为f₀)，包括至少一个预振荡的实施例可如以下那样表示：致动击锤使得其在到达撞击之前经受至少两次振荡，该至少两次振荡中的至少一个被指定为“预振荡”，该预振荡由导致撞击的最终振荡跟随。在该上下文中，用语“振荡”指在由击锤经受的振动的两个连续极值位置之间的运动。振荡由一系列具有相反符号的脉冲产生，使得自第二脉冲起，近似在击锤到达由之前的脉冲产生的振荡的极值点时，施加每个脉冲。通常，产生预振荡的脉冲的大小等于或小于产生最终振荡的脉冲的大小。

预振荡的数量可大于两个，条件是在预振荡期间，脉冲的大小适于避免撞击。

通过延伸到多个预振荡，明显的是，所施加的交流信号(其为方形或其他)必须具有贴近质量-弹簧系统的振荡的自然频率的频率，以便有效地增强振荡。该共振现象为本领域技术人员所熟知。

根据又一个实施例，击锤15和音簧4设有吸引磁体，一个磁体固定地安装在音簧4上，并且另一个磁体固定地安装在击锤15上，使得在击锤的撞击在音簧上的时刻时磁体物理地接触。吸引的力是这样的：击锤和音簧在音簧振动时保持接触，直到施加到电动力致动器的反向脉冲导致击锤向后运动，打断磁体之间的接触。该在击锤和音簧之间的延长接触能够改善动能从击锤到音簧的传递。该实施例可与以上所描述的方法结合，根据此，不利用或利用预振荡操作报时工件。在多个预振荡的情况下，必须调节其振幅以防止磁体在撞击的期望时刻之前将击锤粘到音簧。