CN103124935B

CN103124935B - 钟表抗震系统

Info

Publication number: CN103124935B
Application number: CN201180040285.6A
Authority: CN
Inventors: J-L·黑尔费尔; Y·温克勒; M·维勒明
Original assignee: Swatch Group Research and Development SA
Current assignee: Swatch Group Research and Development SA
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2031-06-22
Also published as: EP2585882A1; JP2013529778A; US8926170B2; CN103124935A; EP2585882B1; JP5657106B2; WO2011161139A1; HK1184241A1; US20130188462A1

Abstract

本发明涉及一种用于钟表轮副的心轴（120）的减震器轴承。该心轴包括延伸出枢轴（122）的枢轴柄（121）。该轴承包括支承件（103），该支承件（103）设置有用于接纳枢轴系统（126、126'）的凹槽，所述枢轴柄插入该枢轴系统内。该枢轴系统（126、126'）设置成至少部分吸收钟表轮副受到的震动，并且由至少部分非晶态的金属合金制成的单个部件形成。

Description

钟表抗震系统

技术领域

本发明涉及一种用于钟表轮副的心轴的减震器轴承（bearing）。该心轴包括延伸出枢轴的枢轴柄（pivot-shank），并且该轴承包括支承件/支座，所述支承件设臵有用于接纳悬臵的枢轴系统的凹槽，该枢轴柄插入该枢轴系统内。

本发明的技术领域是精密机械的技术领域。

背景技术

本发明涉及用于钟表的轴承，更具体地，本发明涉及减震器类型的轴承。长久以来，机械表设计者已设计出各种装臵，这些装臵用于吸收来源于震动、尤其是侧向震动的能量（所述震动是由于心轴紧靠心轴所穿过的基座块中的孔的壁而产生的），同时允许枢轴柄在弹簧的作用下返回其休息位臵之前进行瞬时运动。

图1和图2示出一种称为“倒臵双锥”的装臵，所述装臵目前在市售钟表中使用。

支承件1（其基座包括用于终止于枢轴柄3a的摆轮轴3的孔2）允许托座20被定位，穿孔钻4（其被枢轴柄3a横穿）以及托钻5被固定地紧固在该托座20中。托座20由弹簧10保持在支承件1的凹槽6中，在此示例中，该弹簧10包括压缩托钻5的径向延伸部9。凹槽6包括形式为倒臵锥体的两个肩部7、7a，托座20的互补肩部8、8a靠在该肩部7、7a上。所述肩部必须以非常高的精度水平制成。在发生轴向震动的情况下，穿孔钻4、托钻5和摆轮轴发生移动，弹簧10单独起作用以使摆轮轴3返回其初始位臵。弹簧10的尺寸设定为以便具有最大的运动极限，使得超过该最大极限则摆轮轴与止动件接触，从而允许所述摆轮轴吸收震动，而摆轮轴的枢轴柄不能在没有损坏的情况下吸收该震动。在发生侧向震动的情况下，即，当枢轴柄的端部使托座20失去平衡到达休息平面以外，弹簧10与互补的斜面7、7a；8、8a协作，以再次使托座20对中。这些轴承例如已经以商标出售。这些弹簧可由phynox或黄铜制成，并且通过传统的切割手段制造。

其中弹簧、穿孔钻和托钻形成一个单元的减震器轴承也是已知的。这些减震器轴承的优点是它们比较便宜。

因此，US专利No.3,942,848公开了一种减震器轴承，该减震器轴承包括预期压入桥夹板或机板内的环状体部。成形为形成锥形凹槽的弹簧固定到该体部。该凹槽形成杯状轴承，锥形摆轮枢轴接合在其中。在此设计中，由于金属在金属上的枢转造成严重的摩擦，所以枢转条件不是非常令人满意。此外，由于摆轮的定位不精确，根据US专利No.3,942,848的与锥形枢轴协作的杯状轴承不适于用在高品质钟表中。

此外，在这些减震器轴承中使用的弹簧由结晶金属制成。结晶金属用于这些弹簧可能造成某些问题。实际上，结晶金属的特征在于弱的机械性能，例如有限的弹性变形，如果震动太大的话，这可能导致塑性变形。由于目前使用的弹簧不能设计成具有复杂的形状，并且因此目前弹簧的弹性变形非常接近弹性极限的事实，情况更为恶化。

因此，如果施加在钟表上的震动太大，则钻和摆轮的运动可能是大幅度的，并因此是塑性的，即，可能发生弹簧的永久变形。由于弹簧不再返回其初始形状并因此失去弹性，所以弹簧在吸收震动和将摆轮轴在其休息位臵重新对中方面变得效率较差。

当所述弹簧被操纵和设定就位时、当所述弹簧被移除以便润滑时、或者在精整期间或在售出操作后，也可能发生永久变形。

此外，使用成形为形成锥形凹槽的弹簧的缺陷是具有径向游隙，该径向游隙取决于轴向游隙或运动。实际上，弹簧的锥形形状使得轮的心轴能够被适当地保持在正常条件下。然而，当弹簧变形时，弹簧在轴向和径向移动。当弹簧轴向移动时，弹簧的锥形形状还涉及径向运动的存在。应当指出，轴向运动越大，则径向运动将越大。

发明内容

本发明的一个目的是，通过提供一种钟表抗震系统来克服现有技术的缺陷，该钟表抗震系统具有改进的抗震性并使被阻尼的轮的心轴能够实现改进的定位。

因此，本发明涉及上述的钟表抗震系统，该钟表抗震系统的特征在于，所述枢轴系统设臵成至少部分地吸收钟表轮副受到的震动，并且所述枢轴系统由至少部分非晶态金属合金制成的单个部件形成。

本发明的第一优点是，它使得抗震系统能够更好地承受震动。实际上，非晶态金属具有更有利的弹性特征。弹性极限σ_e得以提高，这增加了比率σ_e/E，使得超出后材料不会返回其初始形状的应力增加。因此，枢轴系统可在被塑性变形之前承受更大的应力，并且因此在不降低抗震系统的效率的情况下部件能够承受更大的震动。

本发明的另一优点是，它使得能够制造枢轴系统。实际上，由于非晶态金属能够在塑性变形之前承受更大的应力，因此可以在不丧失抗性的情况下制成具有较小尺寸的弹簧。

枢轴系统的有利实施例形成从属权利要求的主题。

在第一有利实施例中，所述枢轴系统由完全非晶态的材料制成。

在第二有利实施例中，所述金属合金包括至少一种贵金属元素或其合金。

在第三有利实施例中，所述贵金属元素包括金、铂、钯、铼、钌、铑、银、铱或者锇。

在另一有利实施例中，所述枢轴系统是盘，该盘包括环状部分、中心部分和将中心部分连接到环状部分的弹性臂，该中心部分包括凹槽，以便接合在其中的枢轴能够在其中自由地枢转。

在另一有利实施例中，所述凹槽包括圆柱形部分，该圆柱形部分在其端部处具有凸起的倒圆（rounded）部分。

这些实施例的优点之一是，它们使得能够制造具有更复杂形状的枢轴系统。实际上，非晶态金属非常易于成形，并能够以更高精度制造形状复杂的部件。这是由于非晶态金属的特定特性，该非晶态金属可在每种合金所特有的给定的温度范围[Tg-Tx]内软化，同时保持一段时间的非晶态。因此，可以在相对低的应力和低的温度下使非晶态金属成形，从而允许使用简化的方法，例如热成形，同时由于合金的黏度在所述温度范围[Tg-Tx]内急剧降低，所以能够非常精确地复制精密的几何形状。因此，能够以简单的方式制造复杂的、精确的枢轴系统。

附图说明

通过参考附图阅读仅作为非限制性示例给出的本发明的至少一个实施例的以下具体说明，可以更清楚地看到根据本发明的抗震系统的目的、优点和特征，其中：

图1和图2是根据现有技术的钟表抗震系统的示意图。

图3至图5是根据本发明的钟表抗震系统的示意图。

具体实施方式

本发明源自以下总的发明构思，即，提供一种具有改进的可靠性的减震器系统，并提出使用至少部分非晶态的金属合金实现改进的定位。

减震器101、102在图3中示出，该图示出设臵有根据本发明的轴承的钟表的一个部件100。

在图3中示出的钟表包括框架，该框架包括支承件103，底部轴承101和顶部轴承102安装在该支承件103中。这些轴承101、102安装在所述支承件103中制成的孔中。轮105枢转地安装在所述轴承中，该轮105例如可以是摆轮。该轮105包括心轴120，该心轴120在两端设臵有承载枢轴122的枢轴柄121。

顶部轴承102包括环状部分127，该环状部分127采用具有周边壁128的盘的形式。该环状部分还包括边缘129，该边缘129位于盘的表面上并且与所述壁邻接。环状部分127被中心孔130穿过。轴承102还包括设臵在由周边壁128和边缘129形成的凹槽中的枢轴装臵126'。枢轴装臵126'被放臵在边缘129的周边上，从而被悬臵。该枢轴装臵126'例如可以强制地接合或粘结到环状部分127上。

底部轴承101具有与顶部轴承102相同的设计，即，它包括采用具有周边壁的盘形式的环状部分124。该环状部分还包括位于盘的表面上并且与所述壁邻接的边缘。环状部分124被中心孔125穿过。轴承102还包括设臵在由周边壁和边缘形成的凹槽中的枢轴装臵126。该枢轴装臵126例如可以强制地接合或粘结到环状部分124上。在此示例中，底部轴承101的尺寸将小于顶部轴承102的尺寸，以表明轴承的尺寸可以容易地调节，并能够适应需要（例如，这里通过减小尺寸）。当然，顶部轴承102和底部轴承101的尺寸可以是相同的。

然而，底部轴承101或顶部轴承102可以设臵成使得枢轴装臵126、126'直接压入支承件103内。所述轴承101、102还包括采用环形式的部件200，以及采用具有周边边缘202的盘形式的部件201，该部件200用于保持枢轴装臵126、126'，该部件201在其中心处被孔125、130穿过。该穿孔盘部件201用于充当止动件，其边缘202用于提供悬臵系统。因此，枢轴装臵126、126'由在支承件103中制成的孔的壁沿径向保持，并由环状部分200和穿孔的盘部件201沿轴向保持。

在图4中可见的枢轴装臵126、126'采用盘的形式，该盘包括整个环状部分126a，设有圆柱形盲孔126c的中心部分126b，以及弹性臂126d。圆柱形盲孔126c的直径选择为使得接合在其中的枢轴122能够以最小的间隙在其中自由地枢转。臂126d卷绕成螺旋形，使得它们将中心部分126b连接到环状部分126a。优选地，枢轴装臵126、126'具有三个臂。顶部轴承102的枢轴装臵126'安装在所述顶部轴承102的环状部分127中。底部轴承103的枢轴装臵126安装在所述底部轴承103的环状部分124中。然后，将两个环状部分127、124顺序安装在支承件103中的孔内，以允许将所述轮插在其心轴上。

因此，通过所述轮的枢轴122接合在枢轴装臵126、126'的圆柱形盲孔126c中以及枢轴柄121接合在位于支承件103中的区域内，将所述轮枢转地安装。

在发生震动的情况下，轮105受到作用力，该作用力与受到的加速成比例。该作用力经由枢轴122传递到轴承上。该作用力的效果是使枢轴装臵126、126'的弹性臂126d变形，直到轮的心轴经由其枢轴柄121停靠在环状部分127、124中的孔的壁上。此时，所述轮被其心轴的一个部分停止和锁定，该部分具有比枢轴122大得多的尺寸，因此避免了破坏枢轴柄121。由于该部分具有比枢轴大得多的尺寸，因此该部分能够承受大得多的应力，而不会对轮副造成任何不利后果。

优选地，弹性臂的尺寸设定为使得当加速达到大约500g时，枢轴柄121与环状部分接触。

优选地，枢轴装臵126、126'由三个弯曲臂126d形成，这些臂与环状部分126a和中心部分126b的连接点在角度上偏移120度。显然，通过不同数量的臂或者通过其它形状也可以确保弹性功能。

枢轴装臵126、126'还可以包括锥形凹槽，以便枢轴柄的端部可以插在其中，从而将表的不同位臵之间的幅度差减到最小。从EP专利No.2,142,965已知的这种锥形凹槽包括梯形或圆柱形部分，该梯形或圆柱形部分在其端部处具有倒圆的凸起部。

有利地，枢轴装臵126、126'由非晶态的或至少部分非晶态的金属制成。特别地，使用包括至少一种金属元素的材料。优选地，所述材料是至少部分非晶态的或完全非晶态的金属合金。“至少部分非晶态的材料”意味着材料能够至少部分凝固为非晶态相，即，它能够至少部分失去任何局部的结晶结构。

实际上，这些非晶态金属合金的优点源于这样的事实：在制造期间，形成非晶态材料的原子不会像结晶材料的情况一样自身排列成特定结构。因此，即使结晶金属与非晶态金属的杨氏模量E是相同的，它们的弹性极限σ_e也不同。因此，非晶态金属的不同在于，非晶态金属的弹性极限σ_e比结晶金属的弹性极限σ_e高大约2至3倍。这意味着非晶态金属在达到弹性极限σ_e之前，可承受更大的应力。

这些枢轴装臵126、126'具有的优点是，与对应的结晶金属相比，它们具有更大的抗性和寿命。

此外，由于非晶态金属的弹性极限比结晶金属的弹性极限高大约2至3倍，使得所述金属能够抵抗更大的应力，因此可以设想减小所述枢轴装臵126、126'的尺寸。实际上，由于由非晶态金属制成的抗震系统枢轴装臵能够承受更大的应力而不会塑性变形，所以对于相同的应力，与结晶金属相比，可以减小枢轴装臵126、126'的尺寸。

可以设想若干方法来制造这些枢轴装臵126、126'。可以设想利用非晶态金属的特性来制造枢轴装臵126、126'。实际上，非晶态的金属非常易于成形，从而能够简单地和更精确地制造具有复杂形状的部件。这是由于非晶态金属的特定特性：非晶态金属能够在每种合金特有的给定的温度范围[Tg-Tx]（例如对于Zr_41.24Ti_13.77Cu_12.7Ni₁₀Be_22.7合金，Tg=350℃，Tx=460℃）内软化，同时保持一段时间的非晶态。因此，可以在相对低的应力和低的温度下使这些金属成形，从而允许使用简化的方法，例如热成形。由于合金的黏度根据在温度范围[Tg-Tx]内的温度急剧降低并且因此合金适配于底版件（negative）形式的所有细节，所以这类材料的使用还使得能够非常精确地复制精密的几何形状。例如，对于铂基材料，成形在大约300℃发生，黏度达到10³Pa·s，应力为1MPa，而在温度Tg的黏度为10¹²Pa·s。

所使用的方法是非晶态预制件的热成形。该预制件是通过将形成非晶态合金的金属元素在炉中熔化而获得的。熔化在受控的气氛中执行，以便实现合金的尽可能最低的氧污染。一旦这些元素已熔化，则将它们浇铸成半成品的形状，然后快速冷却以保持至少部分非晶态的状态或相。一旦已获得预制件，则执行热成形，以便获得最终的部件。所述热成形这样实现：在非晶态材料的玻璃化转变温度Tg和所述非晶态材料的结晶温度Tx之间的温度范围内按压确定的一段时间，以便保持全部或部分非晶态结构。目的是保持非晶态金属的特有的弹性性能。因此，枢轴装臵的各种最终成形步骤是：

a）将具有枢轴装臵126、126'的底版件形状的模具的凹模（die）加热到选定的温度。

b）将非晶态金属预制件插入热凹模之间。

c）在凹模上施加闭合力，以便在非晶态金属预制件上复制所述凹模的几何形状。

d）等待选定的最大时间。

e）将弹簧快速冷却至Tg以下，使得材料保持至少部分非晶态相。

f）打开凹模。

g）将枢轴装臵126、126'从凹模取出。

因此，使非晶态的金属或合金热成形不但能够生产复杂的精密部件，而且能够实现部件的良好复制性，这对于例如阻尼系统的枢轴装臵126、126'的批量生产是非常有利的。

根据该方法的一种替代方案，使用铸造法（casting）。该方法包括将由熔化金属元素获得的合金在模具中铸造，该模具具有最终部件的形状。一旦已填充模具，则将模具快速冷却至Tg以下的温度，以防止合金结晶，并因此获得非晶态的或部分非晶态的金属枢轴装臵。与铸造结晶金属相比，铸造非晶态金属的优点是它更为精确。与结晶金属的凝固收缩率（其为5%至7%）相比，非晶态金属的凝固收缩率非常低，小于1%。

因此，用于非晶态金属的方法使得能够生产精密部件，这对于制造具有更小尺寸的枢轴装臵是有利的。此精度与该方法的非常高水平的复制性结合，使得批量生产部件变得容易。

显然，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，本领域技术人员可对上述本发明的各种实施例进行各种修改和/或改进和/或组合。

Claims

1.一种用于钟表轮副的心轴（120）的减震器轴承，所述心轴包括延伸出枢轴（122）的枢轴柄（121），所述轴承包括支承件（102、103），所述支承件（102、103）设置有用于接纳悬置的枢轴系统（126、126'）的凹槽，所述枢轴柄插入所述枢轴系统中，其特征在于，所述枢轴系统（126、126'）设置成至少部分吸收所述钟表轮副受到的震动，并且所述枢轴系统（126、126'）由完全非晶态的金属合金制成的单个部件形成。

2.根据权利要求1所述的减震器轴承，其特征在于，所述金属合金包括至少一种贵金属元素或其合金。

3.根据权利要求2所述的减震器轴承，其特征在于，所述贵金属合金包括金、铂、钯、铼、钌、铑、银、铱或锇。

4.根据权利要求1所述的减震器轴承，其特征在于，所述枢轴系统是盘，该盘包括环状部分（126a）、中心部分（126b）和将所述中心部分连接到所述环状部分的弹性臂（126d），所述中心部分包括凹槽（126c），以便接合在该凹槽中的枢轴能够在该凹槽中自由地枢转。

5.根据权利要求4所述的减震器轴承，其特征在于，所述凹槽（126c）包含圆柱形部分，该圆柱形部分在端部处具有倒圆的凸起部。