CN101183238A - 包括叉形弹性结构的组件和包括该组件的计时器 - Google Patents

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Abstract

在例如硅的脆性材料的板中形成的特别适用于计时器(10)的组件(18)，包括被提供用于心轴(26)的轴向插入的孔(32)，孔(32)的内壁(33)包括刻蚀于板中的弹性结构(34)，并且每一个弹性结构包括用于径向夹紧心轴(26)的至少一个支撑表面(36，38)，从而相对于心轴(26)固定组件(18)。通过叉形物形成每个弹性结构(34)，通过材料的桥(40)，该叉形物被连接至孔的内壁(33)，并且其包括两个分支(42，44)，在材料的桥(40)的任一侧延伸，通常朝向心轴(26)。每个分支(42，44)包括与其自由端(46，48)相邻的支撑表面(36，38)。本发明也提出了装配有这种类型的组件(18)的计时器。

Description

包括叉形弹性结构的组件和包括该组件的计时器
技术领域
本发明涉及一种组件和包括该组件的计时器。
本发明更具体地涉及一种在例如硅的脆性材料板中形成的特别适用于计时器的组件，包括用于心轴轴向插入而提供的孔，孔的内壁包括弹性结构，弹性结构刻蚀于板中，并且其每一个包括至少一个支撑表面，以用于径向夹紧或挤压心轴，从而相对于心轴固定组件。
背景技术
通常，在计时器中，如计时器指针和齿轮的组件通过被驱动在它们的旋转心轴上而被固定，即，空心圆筒受压于其直径稍大于圆筒内径的销上。通常为金属的被采用的材料的弹性和塑性特性用于驱动进入所述元件。对于由比如硅的脆性材料制成的部件，其不具有可用的弹性范围，不可能像机械制表中使用的那些，以直径公差为+/-5微米级，驱动空心圆筒到传统的旋转心轴上。
此外，用于固定比如指针的组件的解决方法必须提供足够的力，以便在震动发生时保持元件在合适的位置。必须用于传统的计时器指针的力例如为一牛顿的数量级。
为了克服这些问题，已经提出在比如硅游丝夹头的组件中制造布置于孔的周边的柔性的条状弹性结构，以便利用条的弹性变形通过驱动入型布置在心轴上固定夹头，以便夹紧心轴，并且在心轴上保持夹头。这种类型的固定方法的例子已在EP专利No.1655642中具体公开。
这种解决方法并不完全令人满意，尤其是因为这些柔性条的显著的硬度，其会引起装配问题。而且，这种方法不能用于将旋转元件固定至其旋转心轴上，这可能导致这两个部件之间的相对滑动。
发明内容
本发明的目的是通过提供改进的弹性结构来克服这些问题，具体地允许使用组件作为在计时器机构中的旋转元件，具体地作为计时器指针。
因而，本发明提出一种前述类型的组件，其特征在于：通过叉形物形成每一个弹性结构，通过材料的桥，该叉形物连接到孔的内壁，并且包括在材料的桥的任一侧上延伸的两个分支，通常朝向心轴；并且每个分支包括与其自由端相邻的支撑表面。
根据本发明的组件改进了靠着心轴的夹紧力，从而允许形成组件的材料中的弹性变形关联的应力的较好分布，并且允许在心轴上获得的夹紧力的较好控制，同时保持消除掉材料破损范围。
此外，在其弹性变形之后，根据本发明的弹性结构提供径向间隙，其足以补偿用于驱动指针的被应用于比如用于计时器的那些的心轴的直径的制造公差。
根据本发明的其他特征：
-弹性结构的每个分支具有基本上抛物线的形状，其一个固定端被设置在相关的材料的桥上，其第二自由端面向弹性结构的另一端的自由端，每个分支的支撑表面被设置在其自由端部分的内表面上；
-每个弹性结构包括主要部分，该主要部分在材料的桥的任一侧上延伸，从与材料的桥相对的主要部分的一端，沿着倾斜的直线方向朝向相关的分支，相对于径向方向，每个分支延伸，并且在其自由端设置每个分支的支撑表面；
-主要部分基本上沿着圆周方向延伸；
-孔的内壁包括规则分布在心轴的周围的至少三个弹性结构；
-计时器指针形成组件。
本发明亦提出一种计时器，其特征在于：它包括根据前述特征中的任何一个的至少一个组件。
通过阅读以下参照附图的以非限制性例子的方式给出的详细描述，本发明的其他特征和优点将更清楚地呈现，其中：
附图说明
-图1是示意性示出了装配有组件的计时器的轴向截面图，通过根据本发明的教示制成的计时器指针形成所述组件；
-图2至4是顶视图，其分别示意性示出了装配于图1的计时器的时针、分针和秒针的，并且其配备有以C形实施例的弹性结构；
-图5是图2中的一个部件的放大图，其示出了时针安装环；
-图6至8是与图2至4类似的视图，其分别示意性示出了时针、分针和秒针，当它们配备有依据第二L形实施例的弹性结构时。
具体实施方式
在以下的描述中，同样的或类似的元件以相同符号标记。
图1示意性示出了根据本发明的教示制作的计时器10。
计时器10包括安装在通过晶体16封闭的表壳14中的机芯12。机芯12围绕轴线A1驱动模拟显示装置旋转，在这里通过时针18、分针20和秒针22形成该模拟显示装置，这些指针在表盘24上延伸。通过被弹性夹紧至同轴圆柱形旋转心轴26、28、30，指针18、20、22以驱动入型布置被固定，如下文中所见。
优选地，心轴26、28、30为通常用于计时器机芯的常规心轴，例如金属或塑料心轴。
在下面的说明中，我们将以非限制性方式利用沿着指针18、20、22的旋转轴线A1的轴向定向和相对于轴线A1的径向定向。此外，根据它们相对于轴线A1的径向定向，元件将被称作内部或外部。
指针18、20、22形成组件，每个指针18、20、22形成在脆性材料板中，优选为基于硅的晶体材料，并被装配在其心轴26、28、30上。
图2、3和4示出了分别应用时针18、分针20和秒针22的本发明的第一实施方式。每个指针18、20、22在这里包括安装环31，该安装环31限定孔32，通过轴向插入孔32，该孔被提供用于将指针18、20、22固定到相关的心轴26、28、30。孔32的内壁33包括弹性结构34，它们刻蚀于形成安装环31的板中，并且其每一个包括支撑表面36、38，用于径向夹紧相关心轴26、28、30，以便将指针18、20、22轴向和径向保持于心轴26、28、30上，并且将心轴和相关指针旋转地互相固定。
依据本发明的教示，每个弹性结构34由叉形物构成，通过材料的桥40，叉形物连接到孔32的内壁33，且其包括两个分支42、44，在材料的桥40的任一侧通常朝向心轴26、28、30延伸。此外，每个分支42、44包括与其自由端46、48相邻的支撑表面36、38。
根据本发明的第一实施例，其通过图2至5描述，每个弹性结构34的两个分支42、44以互相面对的方式弯曲，形成几乎封闭的“C”。
如图2中所示和在图5中以放大方式所示的，现在通过检查时针18描述依据本发明的弹性结构34的第一实施例。注意，此处所示的弹性结构34处于静止状态，即在通过相关的心轴26，28，30的插入的变形之前。
每个弹性结构34的每个分支42、44具有基本上抛物线的形状，其第一固定端50、52被布置在相关的材料的桥40上，其第二自由端46、48面对弹性结构34的另一分支42、44的自由端46、48。
优选地，每个弹性结构34的分支42、44的自由端46、48充分靠近，从而使每个分支42、44的内表面基本上与心轴26的轴向表面相切，接近自由端46、48，每个分支42、44的支撑表面36、38由此被定位在其自由端部分的内表面上，与心轴26相对。
当心轴26被插入孔32时，施加在支撑表面36、38上的径向作用力引起弹性结构34的两个分支42、44的弹性变形，从而使分支42、44的自由端46、48向外径向移动。该弹性变形产生对心轴26的径向夹紧，类似于驱动入布置。
优选地，弹性结构34围绕轴线A1均匀分布。
有利地，对于每个指针18、20、22，围绕孔32设置的弹性结构34的数量被选择为相关心轴26、28、30的直径的函数，并且被选择为在孔32的内壁33与指针18、20、22的安装环31的外壁54之间可用的径向空间的函数。这样，心轴26、28、30的直径越大并且上述径向空间越小，弹性结构34的数量就越多。
因而，在这一实施例中，由于与时针18相关的心轴26的直径比与秒针22相关的心轴30的直径大得多，而且由于安装环31的外径不会成比例地改变，我们为时针18选择等于12的多个弹性结构34，而为秒针22选择了等于3的数量的弹性结构34。以中间方式，分针20中弹性结构34的数量这里等于6。
注意，使固定系统具有至少三个弹性结构34有助于使安装环31相对于相关心轴26、28、30居中。
在图6至8中示出了弹性结构34的第二实施例，其示出了分别固定于时针18、分针20和秒针22的安装环31。根据该第二实施例，每个弹性结构34包括主要部分56，该主要部分在材料的桥40的任一侧上延伸。每个分支42、44从相对于材料的桥40的主要部分56的端部沿着直线方向延伸。每个分支42、44相对于径向方向朝着相关分支42、44倾斜。每个分支42、44的支撑表面36、38设置在分支42、44的自由端46、48处。
优选地，每个弹性结构34的主要部分56基本上沿圆周方向与孔32的内圆柱壁33平行延伸，其最大化主要部分56和直线分支42、44的长度，以便在更大体积内分布与分支42、44的弹性变形关联的应力。
第二实施例具有当心轴26、28、30和相关指针18、20、22装配在一起时产生自锁效应的优点。实际上，分支42、44的倾斜允许对旋转加速度产生动态反应，这使得本实施例特别适用于固定经历高的角加速度的组件或者旋转元件具有明显的重量分布不平衡的情形，计时器指针就是这种情形。
在第二实施例中，每个弹性结构34的两个分支42、44在相反方向施加推力作用力，从而使每个分支42、44阻止指针18、20、22以优选旋转方向相对于关联的心轴26、28、30的相对旋转。在图6所示例子中，每个弹性结构34的第一分支42阻止指针18以逆时针方向的相对旋转，每个弹性结构34的第二分支44阻止指针18以顺时针方向的相对旋转。第二实施例的弹性结构34由此提供了在指针18、20、22和相关心轴26、28、30之间旋转的特别有效的固定装置。
以包括一个切向或圆周定向的部分(部分56)和朝向相关心轴26、28、30定向的直线部分(分支42、44)的叉形物的形式构成弹性结构34，可降低弹性结构34的硬度，这样允许充分值的径向间隙，以便允许将所述结构固定于心轴26、28、30上，特别是可以补偿心轴的直径公差。每个弹性结构34必须有足够的柔性，以便既能被固定到直径比标称值小的心轴上，又能被固定到直径比标称值大的心轴上。
由于包括两个分支42、44的弹性结构的形成提供了对角加速度的动态反应的优点，参考第二实施例在此处提到的优点将被部分地应用于第一实施例。此外，第一实施例中的曲线分支42也允许获得弹性结构34的硬度降低，并产生足够的径向间隙来固定到心轴。
注意，在第一和第二实施例中，每个弹性结构34具有轴向对称面P，该轴向对称面P沿着半径延伸通过材料的桥40的中部。
尽管关于通过指针18、20、22形成的组件已经描述了本发明的，但其不限于这些实施例。因而，组件可以通过另一类型的旋转元件形成，例如计时器机芯中使用的齿轮。组件还可以通过非旋转元件形成，例如装配于包括金属固定心轴或柱块的另一元件上的脆性材料板。
本发明适用于在包括单个硅层的硅板中和在SOI(绝缘体上硅)类型的硅板中形成的指针18、20、22，其中SOI类型的硅板包括被氧化硅中间层分开的硅顶层和底层。

Claims (8)

1.在例如硅的脆性材料的板中形成的特别适用于计时器(10)的组件(18，20，22)，包括被提供用于心轴(26，28，30)的轴向插入的孔(32)，孔(32)的内壁(33)包括刻蚀于板中的弹性结构(34)，并且每一个弹性结构包括用于径向夹紧心轴(26，28，30)的至少一个支撑表面(36，38)，从而相对于心轴(26，28，30)固定组件(18，20，22)，其特征在于：通过叉形物形成每个弹性结构(34)，该叉形物通过材料的桥(40)被连接至孔的内壁(33)，并且其包括两个分支(42，44)，分支在材料的桥(40)的任一侧延伸，通常朝向心轴(26，28，30)，并且每个分支(42，44)包括与其自由端(46，48)相邻的支撑表面(36，38)。
2.根据权利要求1所述的组件(18，20，22)，其特征在于：弹性结构(34)的每个分支(42，44)具有基本上抛物线的形状，其一个固定端(50，52)被设置在相关的材料的桥(40)上，其第二自由端(46，48)面向弹性结构(34)的另一个分支(42，44)的自由端(46，48)，并且每个分支(42，44)的支撑表面(36，38)被设置在其自由端部分的内表面上。
3.根据权利要求1所述的组件(18，20，22)，其特征在于：每个弹性元件(34)包括主要部分(56)，该主要部分在材料的桥(40)的任一侧上延伸，每个分支(42，44)从与材料的桥(40)相对的主要部分(56)的端部，沿着倾斜的直线朝向相关的分支(42，44)，相对于径向方向延伸，并且每个分支(42，44)的支撑表面(36，38)被设置在其自由端(46，48)。
4.根据权利要求1所述的组件(18，20，22)，其特征在于：主要部分(56)沿着基本上圆周方向延伸。
5.根据权利要求1所述的组件(18，20，22)，其特征在于：孔(32)的内壁(33)包括在心轴(26，28，30)的周围规则分布的至少三个弹性结构(34)。
6.根据权利要求1所述的组件(18，20，22)，其特征在于：其通过旋转固定地安装在心轴(26，28，30)上的旋转元件(18，20，22)形成。
7.根据权利要求6所述的组件(18，20，22)，其特征在于：其由计时器指针(18，20，22)形成。
8.计时器(10)，其特征在于：它包括根据前述权利要求的任何一项的组件。
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