CN102906646A - 桶形弹簧 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于由主发条驱动的机构的桶形弹簧（10），具体是用于计时装置的桶形弹簧（10），由金属玻璃的整体带状物构成。本发明的目的是将至少一种附加功能整合于由集成在弹簧中的功能部分实现的弹簧功能。

Description

桶形弹簧

技术领域

本发明涉及由主发条驱动的机构的领域，特别是钟表领域。更具体地说涉及金属玻璃的整体带状物形成的桶形弹簧。

在本申请中，术语“弹簧”必须被解释为用具有弹性性质的材料制造的并且在其每个端部包括紧固部分的带状物，紧固部分使该带状物能够储存并释放机械能量。

背景技术

从文献CH 698962所知道的是由金属玻璃制造旨在用作桶形弹簧的整体带状物的可能性。术语“金属玻璃”是指其固态物体从熔融的合金得到的非晶体金属合金或非晶体金属。金属玻璃的内在性质使它们具有非常好的弹性特质、优异的延展性、巨大的机械强度以及最佳的疲劳特性。因此这种类型的材料特别适合用在桶形弹簧中，具体说用在计时装置中。

前面提到的文献也提出用于制造这种金属玻璃的带状物的方法，其中通过加热金属玻璃带来使该带松弛以设置其形状之前，在最终冷却它之前，利用所谓的平面流铸造技术，使得该金属玻璃带的形状尽可能接近预定的形状。提及的是，在附加的步骤中，滑簧片可以被组装到该弹簧的最后一圈以使它能够被安装在桶筒中。没有提及的是叶片的内圈在桶条轴上的组装。另一个附加的步骤必须应用于该带状物，以使它能够连接于条轴。因此，这个文献仅仅准备制造金属玻璃的整体带状物，严格地说不是准备用金属玻璃制造弹簧，因为紧固部分必须添加或形成在利用在该专利申请中所述的方法获得的带状物上。

本申请进一步提出利用金属玻璃制造桶形弹簧，包括实现该目的的方法。

发明内容

具体说，本发明提出制造桶形弹簧，该桶形弹簧由金属玻璃的整体带状物构成，在带状物的每个端部包括紧固部分，其特征在于所述弹簧，即带状物和位于其端部的紧固部分，是整体式的并且通过模制操作直接得到。

根据另一方面，本发明涉及用金属玻璃的整体带状物形成的桶形弹簧，其特征在于该带状物包括与该带状物一体的至少一个功能部分，以执行除了弹簧功能之外的至少一个附加功能。“除了弹簧功能之外的附加功能”是指不同于储存或释放机械能或该带状物的紧固功能的功能，带状物的紧固功能被认为是弹簧功能固有的。

正如权利要求中所提到的，也能够产生各种附加的功能。这些功能可以潜在地相互结合。

附图说明

当阅读参考附图所提出的下面的描述时，本发明的其他细节将变得更加明显，其中图1至图6图解说明根据本发明的桶形弹簧的不同替代方案。

具体实施方式

附图示出用金属玻璃制造的桶形弹簧。除了桶形弹簧的正常功能之外，即由于由弹性材料制成的带状物使它能够储存能量的弹簧功能之外（带状物的端部具有紧固部分），根据本发明的桶形弹簧包括附加的功能。换句话说，在整体式的实施例中，桶形弹簧构被造成以便具有功能部分，使得它能够执行附加的功能。因此，“除了弹簧功能之外的附加的功能”是指不同于能量储存功能的功能，带状物的紧固部分参与（participate in）弹簧功能。

这种可能性尤其由作为本发明的一方面的方法提供。实际上，能够实现本发明的一种有趣想法是利用与现有技术提出的——具体是前面提到的文献——提出的方法完全不同的制造方法，以获得用金属玻璃制造的桶形弹簧。

这种方法首先包括制造具有人们希望获得的部件的形状的模具。这个模具有利地利用深槽蚀刻技术用硅制造。因此模具经受住金属玻璃井的熔化温度，同时使得能够非常精确地产生复杂的形状。这些技术对于本领域的技术人员来说是熟知的并且不需要详细地描述。

一旦获得模具，金属玻璃然后能够被浇注到模具中，然后该金属玻璃被冷却以便保持非晶体的状态，并且部件能够被脱模。为了浇注，该玻璃可以处于液相或浆状相。制造的模具的精度意味着所得到的部件不需要进行修整。而且，为了脱模，模具可以被溶解，这使模具被消除，和制造的部件的复杂性无关，而不破坏制造的部件。应当指出，也可以在铜模具中模制弹簧。

利用这种方法，因此能够制造包括附加功能的各种桶形弹簧10。首先，如图1具体地所示，弹簧本身被整体地制造。更具体地说，带状物和位于其每端的紧固部分因此以单件的方式被模制。因此弹簧能够安装在桶轴上，以便将弹簧和轴以旋转的方式固定。因此能够消除桶轴中的典型芯子，并且包括直接在该弹簧的中心或中枢处的该芯子，所述芯子由例如方形孔的非圆形孔12制造，该非圆形孔通过与具有相应形状的轴配合，能够阻挡弹簧相对于该轴转动。

图2和图3示出弹簧，其中该弹簧的最后一圈除了包括紧固部分之外，还有限制该桶的卷绕转矩的附加功能。这种功能由包括在该弹簧的最后一圈中的滑簧片执行。在图2中，弹簧具有“传统的”滑簧片。最后一圈以沿着与平衡弹簧的卷绕相反的方向向外延伸的附加部分14结束。该附加部分14被整体地制造并且不被连接，因而避免组装操作。在弹簧和附加部分之间的连接处还避免材料结构的任何修改，尤其在焊接操作期间这种修改是潜在必需的。

在图3中，滑簧片通过制造得到，即在最后一圈的外周上制造设计为与弹簧安装在其内侧的桶形滚筒的互补结构配合的结构。具体说，最后一圈可以具有设计成与形成在滚筒的内周上的凹陷18配合的凸起16。凸起16与凹陷18的配合使得能够将滚筒与弹簧分开超过由施加在该凸起16和凹陷18之间的力限定的一定的卷绕转矩。

图4建议单向的连接功能，该功能使得能够防止弹簧变形和沿着错误的旋转方向的受压。因此中枢具有适应的结构，使得当桶轴沿着一个方向被驱动时能够驱动弹簧，同时当该轴沿着另一个方向被驱动时轴和弹簧之间的连接脱离。因此弹簧的中枢能够具有凹槽20，其限定弹性棘爪以与形成在轴上的相应结构配合。当该轴沿着第一方向枢转时，它驱动棘爪，棘爪与它刚性配合以卷绕弹簧，而当该轴沿着另一个方向驱动时，棘爪不正合其位并且弹簧不被驱动。

图5所示的弹簧执行附加的功能，该附加的功能使得通过实现带状物的一部分，例如，其厚度可变的最后一圈，能够控制弹簧形成的偏心。通过对带的一部分的弹性刚性起作用，就能够在形成平衡弹簧期间修正观察到的定中心的问题。因此，通过调节弹簧的最后一圈的厚度，就能够确保弹簧的中枢相对于桶保持良好的居中，这因而使得能够减少作用在桶和枢轴上的应力。这使得能够减少枢轴和轴承的磨损，并且，结果，降低其尺寸。甚至能够认为，以这种方式，取消桶的枢轴并且仅仅保持一个连接元件，使得能够传递弹簧的转矩。还能够制造具有比带状物其余部分厚的部分22的最后一圈，以便限制桶的卷绕转矩。

最后，在图6中所示的弹簧具有附加的运动驱动功能，提供带部分，其外周限定齿24。这种齿24能够与由轮子26表示的钟表的轮系直接啮合，这使得能够取消桶的滚筒。

作为一个例子，已经示出图3中所建议类型的桶形弹簧。在这种具体情况下，卷具有高度为1mm、厚度为0.25mm的矩形截面。这个例子通过在结构化的硅模具中模制液体PdCuNiP合金（T>800K）制作。在浇注之后，熔化的合金利用具有高热传导性的可拆卸活塞被压紧在模具中，使得能够排出热并且很快冷却弹簧，同时保留材料的非晶体性质。在另一个实施例中，用ZrCuTiNiAl型合金利用相同的方法制造相同的弹簧。在另一个例子中，在非晶体状态合金的浆状相中完成模制，即在合金的和模具的温度稍稍高于玻璃的转变温度的情况下完成模制。在这个例子中，可拆卸的活塞被预热到围绕该合金的玻璃转变温度+/-50K的温度。

上面提出的功能在一些情况下可以相互结合。附图仅仅是本发明的非限制性的例子，本发明的实质由权利要求限定。

Claims (17)

1.一种用于由主发条驱动的机构，具体是用于计时装置的桶形弹簧（10），其由包括在其每个端部的紧固部分的金属玻璃的整体带状物制造，其特征在于所述弹簧和位于其端部的所述紧固部分是整体式的并且通过模制操作直接得到。

2.一种用于由主发条驱动的机构，具体说用于计时装置的，由金属玻璃的整体带状物制造的桶形弹簧（10），其特征在于所述带状物包括与所述带状物一体的至少一个功能部件，以执行除弹簧功能之外的至少一种附加功能。

3.根据权利要求2所述的桶形弹簧（10），其中所述带状物包括在其每段的紧固部分，其特征在于所述带状物和紧固部分被模制成单一部件。

4.根据权利要求1至3其中之一所述的弹簧（10），其特征在于所述带状物的下端包括由非圆形孔（12）构成的紧固部分。

5.根据权利要求1至4其中之一所述的弹簧，其特征在于所述带状物包括集成在所述弹簧的最后一圈中的夹紧装置。

6.根据权利要求2至4其中之一所述的弹簧，其特征在于所述附加功能是由集成在所述弹簧的最后一圈中的滑簧片执行的限制所述桶的卷绕转矩的功能。

7.根据权利要求6所述的弹簧，其特征在于所述最后一圈以向外伸出的附加部分（14）结束。

8.根据权利要求6所述的弹簧，其特征在于所述最后一圈具有比所述带状物的其余部分厚的部分（22）。

9.根据权利要求6所述的弹簧，其特征在于所述最后一圈在其外周上具有被设计成与桶形滚筒的互补结构配合的结构。

10.根据权利要求9所述的弹簧，其特征在于所述最后一圈在其外周上具有被设计成与形成在桶形滚筒的内周上的的凹陷（18）配合的凸起（16）。

11.根据权利要求2和3其中之一所述或权利要求5至10其中之一所述的弹簧，其特征在于所述附加功能是由所述弹簧的中枢的适应结构执行的单向连接功能。

12.根据权利要求11所述的弹簧，其特征在于所述弹簧的中枢包括限定弹性棘爪的的凹槽（20）。

13.根据权利要求2至12其中之一所述的弹簧，其特征在于所述附加功能是定所述弹簧的形成的中心的功能，实现具有可变厚度的带部分。

14.根据权利要求2至13其中之一所述的弹簧，其特征在于所述附加功能是实现带部分的运动驱动功能，所述带部分的外周上限定齿（24）。

15.一种用于制造根据前述权利要求之一的弹簧的方法，包括下述步骤：

以人们希望得到的弹簧的形状制造模具，

将金属玻璃浇注到所述模具中，

冷却所述金属玻璃，和

使弹簧脱模。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在浇注之后，所述弹簧被压紧在所述模具中。

17.根据权利要求15和16其中之一所述的方法，其特征在于，所述模具利用深槽蚀刻技术用硅制造。

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