CN102368148B

CN102368148B - 用于钟表的单件式轮副

Info

Publication number: CN102368148B
Application number: CN201110169455.2A
Authority: CN
Inventors: F·瓦切尔; P·卡森; M·韦拉尔多; J-P·蒂埃博
Original assignee: Omega SA
Current assignee: Omega SA
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2031-06-22
Also published as: KR20110139110A; EP2400351A1; HK1168156A1; EP2400351B1; US20110310709A1; CN102368148A; JP5802441B2; JP2012008125A; US8439557B2

Abstract

本发明涉及一种单件式同轴擒纵轮副(100、100′)，包括在一板(103、103′)的周边处形成的第一齿圈(108、108′)，以及第二齿圈(113、113′)。根据本发明，第二齿圈(113、113′)与第一齿圈(108、108′)的板(103、103′)形成为单个部件，从而减少一个相对于另一个的任何对中问题，以及降低轮副(100、100′)的总体质量。本发明涉及钟表领域。

Description

用于钟表的单件式轮副

技术领域

本发明涉及一种单件式轮副，例如同轴的擒纵轮副，更具体地涉及由可微机械加工或可电成型(electroformable)材料制成的这种类型的轮副。

背景技术

已知机械钟表机芯的擒纵系统(无论它是同轴擒纵系统还是瑞士杠杆式擒纵系统)包含擒纵轮，其中均匀间隔开的齿承受通常由红宝石制成的叉钻的冲击。

同轴擒纵系统的一个示例在欧洲专利No.1045297中给出。如图11所示，此类机构包括由第一擒纵轮1和第二擒纵轮11形成的轮副。第二擒纵轮11(也称为冲击轮)安装于同一心轴3上。第二擒纵轮11的齿13的角位置被标示在第一擒纵轮1的齿8的角位置。

第一擒纵轮1采用传统瑞士杠杆式擒纵轮的形式。第二擒纵轮11通过与中间轮17啮合还作为擒纵小齿轮15，这具有减小机构高度的优点。

摆轮机构(未示出)的圆盘19承载冲击销钉/圆盘钉21和冲击叉钻23。冲击销钉21用于经由杠杆(擒纵叉，lever)25的叉27驱动杠杆25前后运动，而冲击叉钻23用于与第一擒纵轮1的齿8配合。

杠杆25包含冲击叉钻24，该冲击叉钻24与第二擒纵轮11的齿13配合。杠杆25还包含另外两个元件，分别是进入锁爪26和离开锁爪28，其与第一擒纵轮1的齿8配合。

这种同轴擒纵系统的设计要求很高的精度，尤其是在第一擒纵轮1和第二擒纵轮11的相对对中/对准方面，这使得制造很困难。此外，一般来说，诸如通常的轮-小齿轮类型的两层级钟表的齿轮系总是需要在它们之间具有良好的标示(indexing)

发明内容

本发明的目的之一是通过提出一种轮副例如同轴擒纵轮副来克服全部或部分上述缺陷，其中减少了对中问题并且降低了惯性。

因此，本发明涉及一种单件式轮副，该单件式轮副包括在一板的周边处形成的第一齿圈，以及第二齿圈，其特征在于，所述第二齿圈与第一齿圈的所述板形成为单个部件，从而减少了关于一个相对于另一个对中的任何问题，并且降低了轮副的总体质量，特别地，本发明涉及同轴擒纵轮副，其中第一齿圈设置为与销钉/圆盘钉和至少一系列第一叉钻配合，第二齿圈设置为与一系列第二叉钻配合。

与目前的难以相对于彼此调节的两个部件相比，这种轮副的优点是显而易见的，包括设计的简化(单件式以及更少的材料)。

根据本发明的其它有利特征：

-第二齿圈的每个齿独立于其它的齿，并且相对于第一齿圈的所述板突出；

-所述板由轮毂形成，该轮毂经由至少一个臂与第一齿圈相连；

-第二齿圈的每个齿与所述板的所述至少一个臂成一体；

-第二齿圈具有的齿的数量与所述板具有的臂的数量相同；

-所述板包括用于与心轴配合的开口，以便可旋转地安装所述同轴擒纵轮副；

-所述开口包含紧固装置，该紧固装置弹性变形以抓持所述心轴，同时不会对所述板施加任何破坏性应力；

-所述开口包含紧固装置，该紧固装置塑性变形以抓持所述心轴，同时不会对所述板施加任何破坏性应力；

-所述轮副可由金属或金属合金制成，或者可以基于硅。

此外，本发明涉及一种用于钟表的同轴擒纵系统，包括与根据前述变型之一的单件式同轴擒纵轮副配合的杠杆，其中该轮副的第一齿圈设置为与和摆轮机构成一体的销钉/圆盘钉配合并且用于与所述杠杆的一系列第一叉钻配合，第二齿圈用于与所述杠杆的一系列第二叉钻配合并且设置为形成擒纵小齿轮。

附图说明

参考附图，从下面对作为非限制性说明给出的描述中，可以清楚看到其它特征和优点，其中：

-图1至4是根据本发明的第一实施方式制造擒纵轮副的方法的连续步骤的图；

-图5至8是根据本发明的第二实施方式制造擒纵轮副的方法的连续步骤的图；

-图9是根据本发明的第一变型的同轴擒纵轮副的透视图；

-图10是根据本发明的第二变型的同轴擒纵轮副的透视图；

-图11是同轴擒纵系统的透视图。

具体实施方式

有利地根据本发明，通过制造轮副100、100′减少了第一轮和第二轮之间的任何对中问题，其中所述轮副100、100′使这些轮彼此接合从而形成单个部件。相应地，仅其中一个轮的齿113、113′仍需保留，这意味着不再需要两个轮之一的板的大部分，因而还减少了该擒纵轮副100、100′的质量，顺带地也降低了其惯性。为了更加简化，下面的说明参考同轴擒纵轮给出。然而清楚的是本发明可适用于具有至少两个层级的任何类型的轮副。

图9和图10为单件式同轴擒纵轮副100、100′的根据本发明的两个示例性实施方式。每个轮副100、100’包含在一个层级上的两个不同的造型(pattern)。

根据图9所示的第一实施方式，第一造型形成带齿的轮101，其与图11中的第一擒纵轮1相对应。该第一造型包括形成轮毂102的板103，该轮毂102的中心具有开口104，臂106从开口104延伸。每个臂的端部形成一个齿108，其与图11中的齿8对应。由此获得了在周边处具有第一齿圈的板103。

如图9所示，开口104包括弹性的紧固装置105，该紧固装置105用于通过弹性变形与图11中的附图标记3指示类型的心轴沿径向配合，以便可旋转地安装擒纵轮101和从而安装擒纵轮副100。此弹性的紧固装置105是通过延长部分形成的，所述延长部分是通过挖空轮毂102的一部分实现的。所述延长部分使得心轴能够被抓持，即，使得轮副100能够被固定，同时不会对板103的其余部分施加任何应力。

当然，也可以设想其它弹性装置。这些弹性装置例如可以采取欧洲专利No.1655642的图10A到10E中所公开的形式，或者国际专利No.2007/099068的图2至5所公开的形式，上述两个文献都结合在本文中作为参考。

因此，有利地根据本发明，与图11中所示的增加第二擒纵轮11不同，由于轮副100是单个部件，所以从第一造型101突出的第二造型111仅通过包含齿113的第二齿圈形成，所述齿113对应于图11中的齿13。

优选地，根据本发明，齿113彼此独立并且与臂106成一体。在图9的特定示例中，应注意到每个齿113与一个不同的臂106成一体。因此清楚的是，第二齿圈具有的齿113的数量与板103具有的臂106的数量相同。但是，此特征不是必需的，单独一个臂106上也可以具有多个齿113。

根据图10所示的第二实施方式，第一造型形成带齿的轮101′，其与图11中的第一擒纵轮1相对应。该第一造型包括形成轮毂102′的板103′，该轮毂102′的中心具有开口104′，臂106′从开口104′延伸，所述臂的每个端部形成一个齿108′，其与图11中的齿8对应。由此获得了在周边处包含第一齿圈的板103′。

如图10所示，开口104′包括塑性的紧固装置107，该紧固装置107用于与图11中的附图标记3指示类型的心轴沿径向配合，以便可旋转地安装擒纵轮101′和从而安装擒纵轮副100′。此塑性的紧固装置107由金属材料制成的垫圈形成，能够通过塑性变形使得轮副100′相对于所述心轴被推压，同时不会使板103′受到应力。当然，也可以设想其它的塑性紧固装置。

因此，有利地根据本发明，与图11中所示的增加第二擒纵轮11不同，由于轮副100′是单个部件，所以从第一造型101′突出的第二造型111′仅通过包含齿113′的第二齿圈形成，所述齿113′对应于图11中的齿13。

优选地，根据本发明，齿113′彼此独立并且与臂106′成一体。在图10的特定示例中，应注意到每个齿113′与一个不同的臂106′成一体。因此清楚的是，第二齿圈具有的齿113′的数量与板103′具有的臂106′的数量相同。但是，此特征不是必需的，单独一个臂106′上也可以具有多个齿113′。

图9和图10的这两个实施方式可以使用多种不同的材料形成。但是，可电成型材料或者可微机械加工材料是优选的。实际上，迄今为止只有反应离子刻蚀和LIGA类型的电成型两种工艺能够制造出具有使同轴轮副100、100′适当运行所需精度(几个微米的数量级)的部件。但是，也可以应用能够满足相同制造公差的任何其它工艺。

可电成型材料可以通过金和/或铜和/或银和/或铟和/或铂和/或钯和/或镍形成，但是这并不是成分的穷举性列表。实际上，也可以少量添加其它成分例如磷。可微机械加工材料可以由碳化硅、结晶硅、结晶氧化铝或者结晶二氧化硅形成，但是此成分列表不是穷举性的。

下面将在图1-4和图5-8中分别给出两种类型的制造。图1-4示出微机械加工的主要的连续步骤，以便更好地理解。优选地，该方法包括第一步骤，即，取用包含顶层33和底层35的基底31，所述顶层33和底层35由可微机械加工材料制成并且通过中间层34相互固定。此类基底31还简称为S.O.I.(绝缘体上硅)。

在第二步骤中，在顶层33中刻蚀至少一个造型36，直到中间层34显露出来，从而至少形成在板103、103′的周边处的擒纵轮副100、100′的第一齿圈(齿108、108′)。因此，此第二步骤使得能够在顶层33中制成轮副100、100′的一个或多个第一造型101、101′。

如图2所示，例如通过光刻法(photolithography)形成掩模37，以保护将被保留的顶层33的部分，然后如图中虚线所示，对基底31的顶部部分进行D.R.I.E(深反应离子刻蚀)。如图3所示，获得了第一造型36，其包括至少一个擒纵轮副100、100′的第一层级101、101′。

在第三步骤中，在底层33中刻蚀至少一个第二造型38，直到中间层34显露出来，从而至少形成与擒纵轮100、100′的第一齿圈(齿108、108′)的板103、103′成一体部件的第二齿圈(齿113、113′)。因此，此第三步骤使得能够在底层35中形成轮副100、100′的一个或多个第二造型111、111′。

如图3所示，例如通过光刻法形成掩模39，以保护将被保留的底层35的部分，然后如图中虚线所示，对基底31的底部部分进行深反应离子刻蚀。如图4所示，获得了第二造型38，其包括与在先前步骤中形成的其中一个第一层级101、101′成一体部件的至少一个第二层级111、111′。

然后只需要从基底31(以及可能地中间层34的暴露部分)释放这样形成的每个两层级轮副100、100′，以便将擒纵轮100、100′安装在最终的擒纵系统中。优选地，当擒纵轮副100、100′由硅基形成时，执行附加的氧化步骤，以便在其外表面上形成至少一个二氧化硅部分，以增加轮副的机械抗性。

图5至8示出连续的主要的电成型步骤，以便更好地理解。优选地，该方法包括第一步骤，即，取用包含导电顶层的基底41。所述层可通过在绝缘材料上沉积导电材料获得或者通过这样的事实获得，即，所述基底由导电材料形成。

主要的电成型步骤包括：形成模具，然后例如通过电铸法(galvanoplasty)用材料填充模具。这种类型的电成型已知缩写为L.I.G.A，该缩写是从德语术语″

Galvanoformung &Abformung″得到的。根据具有多个层级的模具是在每个电铸过程之间形成还是完整地形成并且随后仅进行填充，可以有多种类型的L.I.G.A.工艺。下面的说明中给出的技术包括形成每个层级，即形成模具的一个层级并填充该层级，然后转到下一个层级。当然，可以设想能够形成具有至少两个不同层级的单件式轮副的任何类型的电成型工艺，不管它是否是L.I.G.A.类型的。

如图5和6所示，在第一阶段，利用例如图5所示的树脂的光刻来形成模具的第一层级47。形成至少一个凹腔，其形状与第一造型101、101′(即，在板103、103′的周边处的擒纵轮副100、100′的至少第一齿圈(齿108、108′))相匹配。然后通过金属材料46的电沉积来填充所述第一层级。

如图7所示，以和第一阶段相似的方式，在第二阶段中例如利用树脂的光刻来形成第二层级49。形成至少一个凹部，其形状与第一造型111、111′(即，擒纵轮副100、100′的至少第二齿圈(齿113、113′))相匹配，并且与第一层级47的所述至少一个凹腔连通。然后通过金属材料48的电沉积来填充第二层级49。

然后只需要从基底41和树脂47、49释放这样形成的两层级轮副100、100′，如图8所示，以便将擒纵轮100、100′安装在最终的擒纵系统中。在通过电成型获得的擒纵轮副100、100′的示例中，清楚的是，不再需要形成弹性的紧固装置105或塑性的紧固装置107，因为金属材料可通过其开口104、104′被直接推压在心轴上。

当然，本发明并不局限于图中所示的示例，本领域技术人员还能够想到各种变型和替代。特别地，作为替代，带齿的轮101、101′也可以包括如图11中附图标记9指代的轮缘，而不会偏离本发明的范围。

此外，虽然以上给出了同轴擒纵轮的示例，但是很清楚的是，齿轮系的轮-小齿轮类型的轮副或者甚至常规的擒纵轮将具有相同的优点。第一齿圈108、108′将是所述轮的齿圈，第二齿圈113、113′将是所述小齿轮的齿圈，反之亦然。

最后，必须理解的是，在单个部件中实现至少两个层级。因此，优选地可以设想在所述板(即，与承载第二齿圈113、113′的面相对的面)下方和/或在所述板上方形成至少一个附加的层级。

Claims

1.一种单件式同轴擒纵轮副（100、100'），包括在一板（103、103'）的周边处形成的第一齿圈（108、108'），其中该第一齿圈（108、108'）设置为与销钉和至少一系列第一叉钻配合，以及包括设置为与一系列第二叉钻配合的第二齿圈（113、113'），其特征在于，该第二齿圈（113、113'）与第一齿圈（108、108'）的板（103、103'）形成为单个部件，从而减少擒纵轮副（100、100'）的任何对中问题，以及降低擒纵轮副（100、100'）的总体质量。

2.根据权利要求1所述的轮副（100、100'），其特征在于，第二齿圈的每个齿（113、113'）独立于其它的齿，并且相对于第一齿圈（108、108'）的所述板（103、103'）突出。

3.根据权利要求2所述的轮副（100、100'），其特征在于，所述板（103、103'）由轮毂（102、102'）形成，该轮毂经由至少一个臂（106、106'）与第一齿圈相连。

4.根据权利要求3所述的轮副（100、100'），其特征在于，第二齿圈的每个齿（113、113'）与所述板（103、103'）的所述至少一个臂成一体。

5.根据权利要求4所述的轮副（100、100'），其特征在于，第二齿圈包含的齿（113、113'）的数量与所述板（103、103'）具有的臂（106、106'）的数量相同。

6.根据权利要求1所述的轮副（100、100'），其特征在于，所述板（103、103'）包括用于与心轴（3）配合的开口（104、104'），以便可旋转地安装所述同轴擒纵轮副（100、100'）。

7.根据权利要求6所述的轮副（100），其特征在于，所述开口（104）包含紧固装置（105），该紧固装置弹性变形以抓持所述心轴（3），同时不会对所述板（103）施加任何破坏性应力。

8.根据权利要求6所述的轮副（100'），其特征在于，所述开口（104'）包含紧固装置（107），该紧固装置塑性变形以抓持所述心轴（3），同时不会对所述板（103'）施加任何破坏性应力。

9.根据权利要求1所述的轮副（100、100'），其特征在于，所述轮副由金属或金属合金制成。

10.根据权利要求1所述的轮副（100、100'），其特征在于，所述轮副由基于硅的材料形成。

11.一种用于钟表的同轴擒纵系统，包括根据前述权利要求中任一项的单件式同轴擒纵轮副（100、100'）和与所述单件式同轴擒纵轮副（100、100'）配合的杠杆（25），其中该轮副（100、100'）的第一齿圈（108、108'）设置为与和摆轮机构成一体的销钉（23）配合并且用于与所述杠杆（25）的一系列第一叉钻（26、28）配合，第二齿圈（113、113'）用于与所述杠杆（25）的一系列第二叉钻（24）配合并且设置为形成擒纵小齿轮。