Gravity-Insensitive Flexure Pivot Oscillators

Autor: M. H. Kahrobaiyan, Ilan Vardi, Simon Henein, Lennart Rubbert, Etienne Thalmann
Přispěvatelé: Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Journal of Mechanical Design
Journal of Mechanical Design, American Society of Mechanical Engineers, 2018, 140 (7), pp.075002-1-075002-9. ⟨10.1115/1.4039887⟩
Journal of Mechanical Design, 2018, 140 (7), pp.075002-1-075002-9. ⟨10.1115/1.4039887⟩
ISSN: 1050-0472
1528-9001
DOI: 10.1115/1.4039887⟩
Popis: International audience; Classical mechanical watch plain bearing pivots have frictional losses limiting the quality factor of the hairspring-balance wheel oscillator. Replacement by flexure pivots leads to a drastic reduction in friction and an order of magnitude increase in quality factor. However, flexure pivots have drawbacks including gravity sensitivity, nonlinearity, and limited stroke. This paper analyzes these issues in the case of the cross-spring flexure pivot (CSFP) and presents an improved version addressing them. We first show that the cross-spring pivot cannot be simultaneously linear, insensitive to gravity, and have a long stroke: the 10 ppm accuracy required for mechanical watches holds independently of orientation with respect to gravity only when the leaf springs cross at 12.7% of their length. But in this case, the pivot is nonlinear and the stroke is only 30% of the symmetrical (50% crossing) cross-spring pivot's stroke. The symmetrical pivot is also unsatisfactory as its gravity sensitivity is of order 104 ppm. This paper introduces the codifferential concept which we show is gravity-insensitive. It is used to construct a gravity-insensitive flexure pivot (GIFP) consisting of a main rigid body, two codifferentials, and a torsional beam. We show that this novel pivot achieves linearity or the maximum stroke of symmetrical pivots while retaining gravity insensitivity.
Databáze: OpenAIRE
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