CN101978329A - 枢轴机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种枢轴机构(5a，5b)，其能使钟表传动部件的机件(3)绕旋转轴旋转，其包含两个组件，即枢轴(7a，7b)和容纳所述枢轴(7a，7b)的轴承(6a，6b)，其中一个被设置与所述机件(3)结合，另一个被设置与所述传动部件的框架(1)结合。所述组件(6a，6b，7a，7b)在其相对的表面具有这样的形状，从而组件之一的截面沿与旋转轴垂直的平面是圆形截面，另一个组件的截面沿所述平面是非圆形的，以便减小枢轴(7a，7b)与轴承(6a，6b)之间的接触面。至少两个相对的组件的接触面由本身具有低摩擦系数和低磨损系数的至少一种材料制造。

Description

枢轴机构

技术领域

本发明涉及一种枢轴机构，其被设计以允许钟表传动部件的机件绕旋转轴AA旋转，其包含两个组件，即枢轴和容纳所述枢轴的轴承，组件之一与所述机件结合，另一个则与所述传动部件的框架结合。

背景技术

一般，用在钟表传动部件中的每个机件包括设在其两端的带有枢轴的心轴，每一个在轴承中啮合。由轴承和枢轴组成的枢轴机构通常用于确保出现在传动部件中的旋转机件的轴向和径向定位。

枢轴一般用钢铁制造，轴承用如黄铜、青铜或红宝石制造，选择这对材料从而使轴承与枢轴之间的摩擦扭矩尽可能的小并一致。因此，根据专利US 2,546,002，据了解，用如钻石或蓝宝石的宝石制造轴承。

然而，就得到的摩擦扭矩的值而言，用这些对材料制造的枢轴组件仍然不能完全符合要求。它们需要用油来润滑，这趋于随着时间恶化。

为了尝试解决这个问题，专利FR 1033071提出用具有圆形截面的带孔的宝石和在宝石对面的表面处有多边形截面的钢枢轴来修改枢轴和宝石的形状，以便减小枢轴与宝石之间的接触面。然而，这种解决方法不符合要求，因为它仍然需要润滑，在宝石中设有油槽。

因此，本发明的一个目的是通过提出一种枢轴机构排除这个缺点，此枢轴机构使得进一步减小轴承与枢轴之间的摩擦扭矩以便不需要润滑也不影响磨损成为可能。

本发明的另一个目的是提出一种组件易于制造的枢轴机构。

发明内容

为此，根据本发明，提出一种枢轴机构，其意欲允许钟表传动部件的机件绕旋转轴AA旋转，其包含两个组件，即枢轴和容纳所述枢轴的轴承，组件之一与所述机件结合，另一个则与所述传动部件的框架结合，所述组件在它们相对的表面具有这样的形状，从而组件之一的截面沿与旋转轴AA垂直的平面是圆形的，另一组件的截面沿所述平面是非圆形的，以便减小枢轴与轴承之间的接触面，确保机件在旋转中轴向和径向的定位。

根据本发明，至少两个相对的组件的接触面由本身具有小摩擦系数和小磨损系数的至少一种材料制造。

更好地，两个组件由本身具有小摩擦系数和小磨损系数的至少一种材料制造。

所述本身具有小摩擦系数和小磨损系数的材料可以是钻石。

根据第一实施方式，与枢轴相对，轴承有圆形截面，枢轴具有多边形截面，其边缘已经被圆整。有利地，枢轴可以具有正方形的截面，其边缘已经被圆整。

根据另一个实施方式，枢轴具有圆形截面，轴承由至少三个平行六面体的轴承组件组成，由轴承架保持，对着枢轴的所述轴承组件的面与所述枢轴相切。

根据另一个实施方式，枢轴具有圆形截面，轴承由至少三个圆形轴承组件组成，由轴承架保持，所述轴承组件与枢轴相切地布置。在这种情况下，轴承架包括形状与圆形轴承组件互补的保持组件，所述保持组件与枢轴没有接触面。

根据另一个实施方式，枢轴有圆形截面，轴承在其对着枢轴的面上有至少三个槽和至少三个凸起，后述部件被布置得与所述枢轴相切。在这种情况下，枢轴在其周边有圆槽，其被布置以容纳轴承的所述凸起。

本发明还涉及包含至少一个上述限定的枢轴机构的时钟。

附图说明

通过参考附图阅读下述说明，可以使本发明的其它特征更清楚，其中：

图1和图2分别是本发明的第一实施方式的透视图和截面图；

图3是显示根据第一实施方式的枢轴及其轴承的详图；

图4是本发明的另一个实施方式的截面图；

图5和图6分别是其它实施方式的详细透视图和俯视图；

图7和图8分别是本发明的另一个实施方式的透视图和俯视图；

图9和图10分别是本发明的另一个实施方式的透视图和仰视图；

图11是本发明的另一个实施方式的透视图；

图12是根据图11的实施方式的轴承架的图；以及

图13和图14分别是本发明的另一个实施方式的透视图和俯视图。

具体实施方式

在这个说明中，本身具有小摩擦系数和小磨损系数的材料是任何能够不借助于外部润滑剂而保证其自身润滑的材料。优选地，这个摩擦系数小于或等于0.1。此外，这种材料必须足够硬以具有非常小的磨损系数。优选地，所述材料具有大于或等于9的莫氏硬度。优选地，所述材料是钻石。可以使用具有与钻石相当的摩擦系数和磨损系数的任何其它材料。同样，也可能使用钻石和另一种具有与钻石相当的摩擦系数和磨损系数的材料，或单独使用具有与钻石相当的摩擦系数和磨损系数的任何其它材料的混合物。

在这个说明中，至少枢轴与轴承之间的接触面由本身具有小摩擦系数和小磨损系数的至少一种材料制造。这些组件也可以用本身具有小摩擦系数和小磨损系数的至少一种材料整体制造。框架或仅其表面可以用本身具有小摩擦系数和小磨损系数的至少一种材料或任何其它材料制造。

图1到图3说明了时钟传动部件的零件，包含框架1和轮和小齿轮(wheel and pinion)，轮和小齿轮包括心轴2、设有一个切齿和两个凸缘4一起形成轮的板3。两个凸缘4和板3与心轴2形成整体，如通过粘贴。轮和小齿轮用两个枢轴机构5a和5b安装在框架1上绕轴AA自由旋转，每个枢轴机构分别包含轴承6a、6b和枢轴7a、7b。枢轴7a、7b通过心轴2的端形成。轴承6a、6b安装在框架1上，在这种情况下，分别在梁1a和底板1b上。它们通过敲到框架1中的板形成，例如用黄铜制造。轴承6a、6b包含在它们中心的孔8，心轴2在其中啮合。

根据本发明，并更明确地参考图3，轴承6a(或6b)的孔8沿与旋转轴AA垂直的平面具有圆形截面。此外，心轴2和由此的枢轴7a(或7b)沿所述平面有正方形的截面，其边9被圆整。因此，枢轴7a、7b与轴承6a、6b之间的接触面分别被减小以减小这两个组件之间的摩擦扭矩，同时也确保心轴2的径向定位。

非常明显，心轴和由此的枢轴可以具有任何其它多边形形状使其可能减小枢轴与其轴承之间的接触面，例如八边形或甚至三角形截面的形状。

轴承6a、6b和心轴2(和由此的枢轴7a、7b)用钻石制造，例如通过在硅底板上钻石的化学气相沉积(CVD)，然后通过等离子体刻蚀获取。例如，心轴2可以从用通过CVD沉积的钻石覆盖的底板获得，然后用等离子体刻蚀加工以形成宽度与厚度相等的棒。然后磨这些棒以圆整它们的边缘。

非常明显，技术人员可以提供仅枢轴与轴承之间的或其它相对的组件之间的接触面用钻石制造，例如通过用钻石外层在其接触面上覆盖组件。

板3和凸缘4也可以例如通过等离子刻蚀用通过CVD沉积的钻石获得。在它们的中部，设有正方形的孔，孔的边略高于心轴2的正方形的边。

钻石具有特别小的摩擦系数，因此甚至没有必要给它润滑。此外，钻石承受非常高的赫兹压力。这样，可能减小枢轴与轴承之间的接触面，限制它为钝边。钻石虽然是硬材料，但是可以通过CVD获得并通过等离子刻蚀切割。因此，可能通过用钻石制造的机件确保带有钻石与钻石摩擦的轮和小齿轮转动。根据本发明的枢轴机构可容易制造，不受与本身具有小摩擦系数和小磨损系数的材料使用相关的约束。

为了制造轮和小齿轮，技术人员在心轴2上滑动凸缘4、板3，之后另一个凸缘4，并通过粘贴固定所有组件，确保凸缘4和板3的轴向定位，从而心轴2的两端伸出装配长度以确保枢轴7a、7b的功能。

因此，由此制造的枢轴机构包含设有圆形孔的轴承6a或6b和带有圆整边的非圆形枢轴，在这种情况下是正方形。

图4、图5和图6图解了根据本发明的枢轴机构的另一个实施方式。与第一实施例共有的组件显示具有相同的参考符号。图4显示了时钟传动部件的零件，其包括框架1和轮和小齿轮，轮和小齿轮包含带有正方形截面的心轴2、板3及其带有切齿的小齿轮15。轮和小齿轮用分别包含枢轴10和轴承11的两个枢轴机构安装在框架1上，绕轴AA自由旋转。枢轴10通过心轴2在其中啮合的环形成，所述环与心轴2形成整体，例如通过粘贴。轴承11安装在框架1上，在这种情况下，分别在板1b和过梁(bridge)1a上。

更详细地参考图5和图6，由容纳心轴2的环形成的枢轴10具有圆形截面。轴承11由平行六面体形状、矩形截面的三个轴承组件11a、11b和11c组成。轴承组件11a、11b和11c布置在枢轴10周围从而使它们与所述枢轴10相对的面13与所述枢轴10正切。

枢轴机构还包括与框架结合的轴承架12，例如通过被敲(driven)入板1a中或过梁1b中。轴承架12通常是环形的，被设计用来保持轴承组件11a、11b和11c。为此，轴承架12在其内圆周14上有三个凹口12a、12b、12c，轴承组件11a、11b、11c在其中啮合并保持。空隙16可以设在组件11a、11b、11c与它们各自的凹口12a、12b、12c之间以便于安装，并允许组件的调整使其可能确保机件(piece)之间的最佳可能接触。轴承组件可以在其位置被调整之后被保持在其凹口中，例如通过粘贴。轴承组件也可以通过布置在位于凹口底部与轴承组件之间的空间的弹性装置挤压环来保持。

轴承架12和轴承组件11a、11b和11c具有这样的尺寸，从而轴承架12的内圆周不与枢轴10接触，但是轴承组件11a、11b和11c从凹口12a、12b和12c中伸出以与枢轴10相切地接触。

因此，轴承11具有三角形截面，三角形的三个顶点对应于三个轴承组件11a、11b和11c。因此，由于两个组件10和11之间的接触仅发生在与枢轴10相切的轴承组件11a、11b和11c的面13，枢轴10与轴承11之间的接触面减小了。

为了得到与上述第一实施方式相同的优点，枢轴10、轴承组件11a、11b和11c和轴承架12通过CVD方法和等离子体刻蚀用钻石制造。

图11和图12图解了根据本发明的枢轴机构的另一个实施方式。为了清晰，没有显示带有正方形截面的传动部件的心轴。仅显示了所述心轴在其中啮合的环。根据这个可选例，由容纳心轴的环形成的枢轴20具有圆形截面，轴承21由圆环形的三个轴承组件21a、21b和21c形成。轴承组件21a、21b和21c布置在枢轴20周围从而它们对着枢轴20的面22与所述枢轴20相切。

枢轴机构还包括环形轴承架23，其被设计用来保持轴承组件21a、21b和21c。为此，轴承架23在其对着轴承组件21a、21b和21c的面上有三个圆柱螺栓23a、23b和23c，轴承组件21a、21b和21c绕其整体互锁。

还提供的是在其中心有与轴承架23同心的圆孔24a的支撑组件24。支撑组件24与框架结合。

轴承架23的轴承组件21a、21b和21c和支撑组件24的尺寸和位置为：

-轴承架23被布置在支撑组件24的孔24a的内部，两个部件23和24之间没有接触；

-轴承组件21a、21b和21c与支撑组件24相切地接触并被保持以使轴承架23与框架结合。

轴承架23和轴承组件21a、21b和21c具有这样的尺寸，从而轴承架23的内圆周25不与枢轴20接触，但是轴承组件21a、21b和21c通过它们的面22与枢轴20相切地接触。

因此，轴承21具有大体上成三角形的截面，三角形的三个顶点对应于三个轴承组件21a、21b和21c。因此，由于两个组件20和21之间的接触仅发生在与枢轴20相切的轴承组件21a、21b和21c的面22，枢轴20与轴承21之间的接触面减小了。

为了得到与上述第一实施方式相同的优点，枢轴20、轴承组件21a、21b和21c和轴承架23通过等离子体刻蚀用通过CVD方法沉积的钻石制造。

图13和图14显示了根据本发明的枢轴机构的另一个实施方式。根据此可选例，由容纳心轴2的环形成的枢轴30有圆形截面，轴承31由四个圆形的轴承组件31a、31b、31c和31d组成。轴承组件31a、31b、31c和31d布置在枢轴30周围从而它们对着枢轴30的面32与所述枢轴30相切。

枢轴机构还包括由形状与轴承组件31a、31b、31c和31d互补的四个保持组件33a、33b、33c和33d组成的轴承架33，插在所述轴承组件31a、31b、31c和31d之间。

还提供的是环形的并在其中心有与轴承架33同心的圆孔34a的支撑组件34。支撑组件34与框架结合。

四个保持组件33a、33b、33c和33d的尺寸为，当它们被布置在支撑组件34的孔34a的内部时，它们与所述支撑组件34没有接触面，但是与轴承组件31a、31b、31c和31d相切地接触。

轴承组件31a、31b、31c和31d的尺寸和位置为，所述轴承组件31a、31b、31c和31d还与支撑组件34相切地接触并保持以便使轴承架33与框架结合。

此外，轴承架33和轴承组件31a、31b、31c和31d具有这样的尺寸，从而保持组件31a、31b、31c和31d与枢轴30不接触，但是轴承组件31a、31b、31c和31d通过它们的面32与枢轴30相切地接触。

因此，轴承31具有大体上成正方形的形状，正方形的四个顶点对应于四个轴承组件31a、31b、31c和31d。因此，由于两个组件30和31之间的接触仅发生在与枢轴30相切的轴承组件31a、31b、31c和31d的面32，枢轴30与轴承31之间的接触面减小了。

为了得到与上述实施方式相同的优点，枢轴30、轴承组件21a、21b和21c和轴承架23通过等离子体刻蚀用通过CVD方法沉积的钻石制造。

图7和图8图解了根据本发明的枢轴机构的另一个实施方式。根据此可选例，由容纳心轴2的环形成的枢轴40具有圆形截面，轴承41在其对着枢轴40的面上有三个凸起41a、41b和41c和三个槽42a、42b和42c。凸起41a、41b和41c布置在枢轴40周围，从而它们对着枢轴40的面43与所述枢轴40相切。因此，由于两个部件40和41之间的接触仅发生在与枢轴40相切的凸起41a、41b和41c的面43，枢轴40与轴承41之间的接触面减小了。

有利地，如果需要进一步减小摩擦，存在于枢轴40与三个槽42a、42b和42c之间的自由面44a、44b和44c可以被用作油槽并接受润滑。

为了得到与上述实施方式相同的优点，枢轴40和轴承41通过等离子体刻蚀用通过CVD方法沉积的钻石制造。

图9和图10说明了根据本发明的枢轴机构的另一个实施方式，与图7和图8中显示的非常相似。在图9和图10中，所用的组件也具有图7和图8中所用的相同的参考符号。根据此可选例，由容纳心轴2的环形成的枢轴40在其内圆周上有圆槽45，三个凸起41a、41b和41c在其中啮合。槽45可以通过制造带有顶部和杆的枢轴得到，此杆具有比顶部的直径小的直径。

很明显，本发明的组件的形状不限制于此说明。特别是，技术人员可以提供制造包括用于容纳枢轴的孔的钻石框架，所述孔对应于枢轴在其中啮合的轴承孔，然后轴承成为所述框架的整体部分。

Claims (11)

1.一种设计用来允许钟表传动部件的机件(3)绕旋转轴AA旋转的枢轴机构(5a，5b)，包含两个组件，即枢轴(7a，7b，10，20，30，40)和容纳所述枢轴(7a，7b，10，20，30，40)的轴承(6a，6b，11，21，31，41)，所述组件之一与所述机件(3)结合，另一个与所述传动部件的框架(1)结合，所述组件在其相对的面上具有这样的形状，从而所述组件之一的截面沿与旋转轴AA垂直的平面是圆形的，另一个组件的截面沿所述平面是非圆形的，以便减小所述枢轴(7a，7b，10，20，30，40)与所述轴承(6a，6b，11，21，31，41)之间的接触面，特征在于至少相对的所述两个组件的所述接触面用本身具有低摩擦系数和低磨损系数的至少一种材料制造。

2.根据权利要求1所述的机构，特征在于所述两个组件用本身具有低摩擦系数和低磨损系数的至少一种材料制造。

3.根据权利要求1和2中的任一项所述的机构，特征在于所述本身具有低摩擦系数和低磨损系数的材料是钻石。

4.根据前述权利要求中任一项所述的机构，特征在于与所述枢轴(7a，7b)相对的所述轴承(6a，6b)具有圆形截面，并且所述枢轴(7a，7b)具有多边形截面，其边缘已经被圆整。

5.根据权利要求4所述的机构，特征在于所述枢轴(7a，7b)具有正方形截面，其边缘已经被圆整。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的机构，特征在于所述枢轴(10)具有圆形截面，并且所述轴承(11)由平行六面体形状的至少三个轴承组件(11a，11b，11c)组成，由轴承架(12)保持，与所述枢轴(10)相对的所述轴承组件(11a，11b，11c)的面(13)与所述枢轴(10)相切。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的机构，特征在于所述枢轴(20，30)具有圆形截面，并且所述轴承(21，31)由至少三个圆形轴承组件(21a，21b，21c，31a，31b，31c，31d)组成，由轴承架(23，33)保持，所述轴承组件(21a，21b，21c，31a，31b，31c，31d)与所述枢轴(20，30)相切地布置。

8.根据权利要求7所述的机构，特征在于所述轴承架(33)包括形状与所述轴承组件(31a，31b，31c，31d)互补的圆形的保持组件(33a，33b，33c，33d)，所述保持组件(33a，33b，33c，33d)与所述枢轴(30)没有接触面。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的机构，特征在于所述枢轴(40)具有圆形截面，并且所述轴承(41)在其对着所述枢轴(40)的面上有至少三个槽(42a，42b，42c)和被布置得与所述枢轴(40)相切的至少三个凸起(41a，41b，41c)。

10.根据权利要求9所述的机构，特征在于所述枢轴在其圆周上有被布置以容纳所述轴承(41)的所述凸起(41a，41b，41c)的圆槽(45)。

11.一种时钟，特征在于它包含根据权利要求1-10中任一项所述的至少一个枢轴机构。

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