CN114815566A - 包括非磁性材料制成的旋转轮和设有锥形部的轴承的组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包括旋转轮和轴承的组件(10)，该组件特别是用于钟表，该轴承例如为宝石(20，30)，该旋转轮设置有至少一个枢轴(17)，所述枢轴至少部分地包括非磁性材料，优选地所述枢轴完全由非磁性材料构成，所述轴承包括表面(6，26)，所述表面设置有形成在所述轴承的主体中的孔(8，28)，所述表面在所述孔(8，28)的入口处具有功能性几何结构，所述功能性几何结构是具有锥形部(12，22)的形状，所述枢轴(17)的非磁性材料包括合金，该合金选自包含铜的材料、包含钯的材料或包含铝的材料。本发明还涉及一种包括上述的组件(10)的钟表。
Description
技术领域
本发明涉及一种组件，该组件包括设有由非磁性材料制成的枢轴的旋转轮和设有锥形部的轴承，该组件特别是用于钟表。
本发明还涉及包括这种组件的钟表。
背景技术
在钟表业的现有技术中，旋转轮如摆轮通常包括两个枢轴，其端部插入宝石中以便能够旋转。通常，红宝石或蓝宝石类型的宝石用于形成称为轴承的托钻(端石)或引导元件。轴承也可以是金属的。这些托钻和引导元件旨在与枢轴接触，以使枢轴以最小的摩擦处于旋转运动中。因此，它们形成例如旋转安装的轮心轴的全部或部分轴承座。
原则上，合成宝石用于钟表机芯。特别地，已知Verneuil类型的方法用于制造单晶类型的宝石。还有多晶类型的宝石，其通过压制前体来制造，目的是在压制工具的基础上获得未来宝石的生坯。
用作引导枢轴旋转的元件的宝石通常具有通孔，枢轴插入该通孔中以支承在托钻上。已知在枢轴插入面上的孔周围形成基本上半球形凹部，以便于枢轴的插入。此外，该半球形凹部允许枢轴在其中枢轴由于撞击而脱出的情况下回到原位。例如，凹部是通过用金刚石雕刻机车削获得的。
图1是现有技术的例子，其中，组件1包括宝石2，宝石2设有孔3和形成孔3入口的半球形凹部4。组件1还包括枢轴7，该枢轴7构造成待插入孔3中，以便允许移动元件(图中未示出)旋转。
此外，磁性是钟表机芯的一个重要问题，因为它会损害机芯的精度。为了解决这个问题，还已知使用非磁性材料来形成机芯的某些部分。因此，这些非磁性材料允许产生避免枢轴磁化的旋转轮心轴。
然而，非磁性材料往往没有常用于旋转轮的磁性材料坚硬。在存在这种凹部的情况下，在孔的边界处存在突出的边缘，使得由软的非磁性材料制成的枢轴可能会在枢轴从孔中出来时和再次回到孔中时、例如在冲击的作用下而被所述边缘损坏。在数次受到这类冲击之后，枢轴迅速会经历过早磨损，这随之会对机芯精度造成影响。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种组件特别是用于钟表的组件来克服上述所有或部分缺点，该组件包括旋转轮和轴承例如宝石，该旋转轮设置有至少一个枢轴，所述枢轴至少部分地包括非磁性材料，优选地完全包括非磁性材料，该轴承包括表面，该表面设置有形成在轴承主体中的孔，并且在孔的入口处设置有功能性几何结构。
为此，该组件的显著之处在于，功能性几何结构具有锥形/圆锥形的形状，并且枢轴的非磁性材料包括合金，该合金选自包含铜的材料、包含钯的材料或包含铝的材料。
通过该组件，软的非磁性材料可以用于旋转轮的枢轴，因为孔的锥形入口避免了枢轴在冲击/碰撞情况下过早磨损的风险。事实上，界定孔和锥形部的边缘突出得少得多，因此，如果枢轴从孔中出来并在碰撞后再次进入孔中，它不会受到损坏。此外，诸如含铜、含钯或含铝的合金的材料特别适合这种用途。
根据本发明的具体实施例，非磁性材料的维氏硬度小于500HV，优选小于450HV，或者甚至小于400HV。
根据本发明的一个具体实施例，非磁性材料是CuBe2型的含铜合金。
根据本发明的一个具体实施例，非磁性材料是含钯的合金，其按重量计包含:
25％至55％的钯；
25％至55％的银；
10％至30％的铜；
0.5％至5％的锌；
两种元素的总百分比为5％至25％的金和铂；
0％至1％的选自硼和镍的一种或两种元素；
0％至3％的选自铼和钌的一种或两种元素；
至多0.1％的选自铱、锇和铑的一种或多种元素；和
至多0.2％的其它杂质，
各组分的相应量加起来达到100％。
根据本发明的一个具体实施例，非磁性材料是合金，该合金按重量计包含：30％至40％的钯、25％至35％的银、10％至18％的铜、0.5％至1.5％的锌，并且该合金包含金和铂，该金和铂按重量计总百分比为16％至24％。
根据本发明的一个具体实施例，非磁性材料是按重量计包含以下的合金:
34％至36％的钯；
29％至31％的银；
13.5％至14.5％的铜；
0.8％至1.2％的锌；
9.5％至10.5％的金；
9.5％至10.5％的铂；
至多0.1％的选自铱、锇、铑和钌的一种或多种元素；和
至多0.2％的其它杂质，
各组分的相应量加起来达到100％。
根据本发明的一个具体实施例，非磁性材料是含有钯的合金，其按重量计包含:
25％至55％的钯；
25％至55％的银；
10％至30％的铜；
0％至5％的锌；
0％至2％的选自铼、钌、金和铂的一种或多种元素；
0％至1％的选自硼和镍的一种或两种元素。
根据本发明的一个具体实施例，非磁性材料是一种合金，其包含按重量计占38％至43％的钯、35％至40％的银、18％至23％的铜、以及0.5％至1.5％的锌。
根据本发明的具体实施例，非磁性材料是包含铝的合金，其按重量计包含:
83％至94.5％的铝；
4％至7％的锌；
1％至4％的镁；
0.5％至3％的铜；
0％至3％的选自铬、硅、锰、钛和铁的一种或多种元素。
根据本发明的一个具体实施例，非磁性材料是按重量计包含以下的合金:
87.32％至91.42％的铝；
5.1％至6.1％的锌；
2.1％至2.9％的镁；
1.2％至2％的铜；
0.18％至0.28％的铬；
0％至0.4％的硅；
0％至0.3％的锰；
0％至0.2％的钛；以及
0％至0.5％的铁。
根据本发明的具体实施例，宝石包含氧化铝Al2O3或氧化锆ZrO2。
根据本发明的具体实施例，宝石包括上表面和下表面，下表面包括锥形部。
根据本发明的一个具体实施例，该孔是通孔，以便将所述锥形部连接到所述宝石的上表面。
本发明还涉及包括这种组件的钟表。
附图说明
从下面参考附图给出的描述中，其它特征和优点将变得清楚，这些描述是为了提供信息而不是为了限制目的，其中:
图1是现有技术中已知的包括宝石和旋转轮枢轴的组件的示意图；
图2是根据本发明第一实施例的包括宝石和旋转轮枢轴的组件的示意图；
图3是根据本发明第二实施例的宝石的示意图。
具体实施方式
如上所述，本发明涉及一种组件，该组件包括旋转轮和轴承，例如宝石，该组件特别是用于钟表。宝石旨在与旋转轮的枢轴接触，以使该枢轴以最小的摩擦旋转运动。然而，这种组件不限于钟表领域，并且可应用于可相对于轴承旋转地安装的任何部件。
宝石优选由具有单晶或多晶类型的晶体结构的氧化铝或氧化锆形成。宝石形成引导元件，该引导元件例如旨在安装在钟表的减震器轴承中。
在图2中，旨在接纳枢轴17(也称为耳轴)的孔8贯穿组件10的宝石20。宝石20包括上表面5和下表面6，所述上表面和下表面中的一者包括与通孔8连通的锥形部12。换句话说，孔8与上表面5连通，并且还与限定在下表面6中的大致锥形/圆锥形的凹部连通。因此，该凹部形成了用于插入被穿孔宝石20的锥形部。锥形部12优选具有旋转对称性。锥形部12在其基部具有第一开口19并且在其顶部具有第二开口。第一开口19大于该第二开口，并且形成在宝石20的下表面6中。锥形部12和孔8的连接通过第二开口实现，以形成边缘15。
因此，锥形部12的外张允许容易地插入旋转运动部件的心轴16的枢轴17，特别是在碰撞/冲击的情况下。选择锥形部的角度以避免由锥形部顶部和孔8形成的边缘15太突出。例如，选择在30°至120°范围内的角度，优选在45°至90°范围内的角度。
还应注意的是，宝石20的主体在孔8处限定的内壁包括经倒圆的区域，该经倒圆的区域旨在最小化与枢轴的接触，但也有助于可能的润滑。
宝石的上表面5包括边沿18，该边沿特别是在轴承的情况下横向/侧向地围绕托钻。边沿18优选是外围/外周/周向的，就是说，该边沿限定宝石20的上表面5的边界。此外，该边沿限定上表面5的包括支承面11和通孔8的出口的内部区域9以及从支承面11到孔8同心地凸出的区域9。
具有这种边沿18的上表面5允许例如横向阻挡布置在宝石20的上表面上的元件。在用于摆轮轴的轴承的情况下(其中宝石20用作引导元件)，托钻宝石可以这样的方式设置，即，使得其在搁置在支承面11上时被边沿18的内侧面横向地阻挡。托钻宝石的尺寸对应于宝石10的区域9。宝石因此形成托钻的轴向和径向支承件。图中未示出的托钻可以嵌套在宝石10中，以实现对托钻的轴向支承和横向保持。
此外，宝石10具有将具有较小表面积的下表面6连接到具有较大表面积的上表面5的局部外扩的外周面13。
图3示出了组件的宝石30的替代实施例。宝石30具有不同的形状，上表面25是穹顶形的，下表面26是基本上平坦的。该宝石30不包括边沿，并且必须插入特定的环(或镶嵌物)中。通孔28和锥形部22类似于图2中的那些。
根据本发明，旋转轮设置有枢轴，该枢轴至少部分地优选整个地包括非磁性材料。非磁性材料允许限制枢轴对磁场的灵敏度。枢轴的非磁性材料包括选自含铜的材料、含钯的材料或含铝的材料的金属合金。包含在枢轴中的非磁性材料是软的，也就是说，其维氏硬度小于500HV，优选小于450HV，或者甚至小于400HV或350HV。因此，相比于通常用于形成旋转轮的枢轴的较硬金属材料，非磁性材料是“软”材料。
在第一实施例中，非磁性材料包括CuBe2类型的铜和铍的合金。优选地，枢轴基本上完全由铜和铍的合金形成。该合金通常包含至少90％的铜，或者甚至至少95％的铜，甚至高达98％的铜，其余的为铍。
在第二实施例中，非磁性材料是按重量计包含以下的合金:
25％至55％的钯；
25％至55％的银；
10％至30％的铜；
0.5％至5％的锌；
两种元素的总百分比在15％至25％的范围内的金和铂；
0％至1％的选自硼和镍的一种或多种元素；
0％至3％的选自铼和钌的一种或多种元素；
至多0.1％的选自铱、锇和铑的一种或多种元素；和
至多0.2％的其他杂质，
各组分的相应量加起来不超过100％。
有利的是，非磁性材料是按重量计包含以下的合金:
30％至40％的钯；
25％至35％的银；
10％至18％的铜；
0.5％至1.5％的锌；
8％至12％的金和8％至12％的铂，以及铼和钌，铼和钌按重量计占比0％至6％。
根据一个优选的替代方案，非磁性材料是按重量计包含以下的合金:
34％至36％的钯；
29％至31％的银；
13.5％至14.5％的铜；
0.8％至1.2％的锌；
9.5％至10.5％的金；
9.5％至10.5％的铂；
至多0.1％的选自铱、锇、铑和钌的一种或多种元素；和
至多0.2％的其它杂质，
各组分的相应量加起来达到100％。
根据更优选的替代方案，非磁性材料是由按重量计35％的钯、30％的银、14％的铜、10％的金、10％的铂和1％的锌组成的合金。
在第三实施例中，非磁性材料是按重量计包含以下的合金:
25％至55％的钯；
25％至55％的银；
10％至30％的铜；
0％至5％的锌；
0％至2％的选自铼、钌、金和铂的一种或多种元素；
0％至1％的选自硼和镍的一种或多种元素。
优选地，非磁性材料是按重量计包含以下的合金:
38％至43％的钯；和/或
35％至40％的银；和/或
18％至23％的铜；和/或
0.5％至1.5％的锌。
更具体地，非磁性材料是包含41％的钯、37.5％的银、20％的铜、1％的锌和0.5％的铂的合金。
在本发明的包含铝的第四实施例中，非磁性材料是按重量计包含以下的合金:
83％至94.5％的铝；
4％至7％的锌；
1％至4％的镁；
0.5％至3％的铜；
0％至3％的选自铬、硅、锰、钛和铁的一种或多种元素。
优选地，使用被称为7075型铝合金(兹克铝合金(zicral))的合金，其更精确地按重量计包含:
87.32％至91.42％的铝；
5.1％至6.1％的锌；
2.1％至2.9％的镁；
1.2％至2％的铜；
0.18％至0.28％的铬；
0％至0.4％的硅；
0％至0.3％的锰；
0％至0.2％的钛；以及
0％至0.5％的铁。
当然，本发明不限于所阐述的例子，而是能够有本领域技术人员将会想到的各种替代和修改。例如，诸如黄铜、德国银、Declafor、或甚至软非磁性钢的其他材料是已知的。
Claims (14)
1.一种包括旋转轮和轴承的组件(10)，该组件特别是用于钟表，该轴承例如为宝石(20，30)，该旋转轮设置有至少一个枢轴(17)，所述枢轴至少部分地包括非磁性材料，优选地所述枢轴完全由非磁性材料构成，所述轴承包括表面(6，26)，所述表面设置有形成在所述轴承的主体中的孔(8，28)，所述表面在所述孔(8，28)的入口处具有功能性几何结构，
其特征在于，所述功能性几何结构是具有锥形部(12，22)的形状，所述枢轴(17)的非磁性材料包括合金，该合金选自包含铜的材料、包含钯的材料或包含铝的材料。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述非磁性材料的维氏硬度小于500HV，优选小于450HV，或者甚至小于400HV。
3.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述非磁性材料是CuBe2型的含铜合金。
4.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述非磁性材料是包含钯的合金，所述包含钯的合金按重量计包含:
25％至55％的钯；
25％至55％的银；
10％至30％的铜；
0.5％至5％的锌；
两种元素的总百分比为5％至25％的金和铂；
0％至1％的选自硼和镍的一种或两种元素；
0％至3％的选自铼和钌的一种或两种元素；
至多0.1％的选自铱、锇和铑的一种或多种元素；和
至多0.2％的其它杂质，
各组分的相应量加起来达到100％。
5.根据权利要求4所述的组件，其特征在于，所述非磁性材料是按重量计包含30％至40％的钯、25％至35％的银、10％至18％的铜、0.5％至1.5％的锌的合金，并且所述合金包含金和铂，金和铂的按重量计的总百分比为16％至24％。
6.根据权利要求5所述的组件，其特征在于，所述非磁性材料是按重量计包含以下的合金:
34％至36％的钯；
29％至31％的银；
13.5％至14.5％的铜；
0.8％至1.2％的锌；
9.5％至10.5％的金；
9.5％至10.5％的铂；
至多0.1％的选自铱、锇、铑和钌的一种或多种元素；和
至多0.2％的其它杂质，
各组分的相应量加起来达到100％。
7.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述非磁性材料是包含钯的合金，所述包含钯的合金按重量计包含:
25％至55％的钯；
25％至55％的银；
10％至30％的铜；
0％至5％的锌；
0％至2％的选自铼、钌、金和铂的一种或多种元素；
0％至1％的选自硼和镍的一种或两种元素。
8.根据权利要求7所述的组件，其特征在于，所述非磁性材料是按重量计包含38％至43％的钯、35％至40％的银、18％至23％的铜、和0.5％至1.5％的锌的合金。
9.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述非磁性材料是包含铝的合金，所述包含铝的合金按重量计包含:
83％至94.5％的铝；
4％至7％的锌；
1％至4％的镁；
0.5％至3％的铜；
0％至3％的选自铬、硅、锰、钛和铁的一种或多种元素。
10.根据权利要求9所述的组件，其特征在于，所述非磁性材料是按重量计包含以下的合金:
87.32％至91.42％的铝；
5.1％至6.1％的锌；
2.1％至2.9％的镁；
1.2％至2％的铜；
0.18％至0.28％的铬；
0％至0.4％的硅；
0％至0.3％的锰；
0％至0.2％的钛；以及
0％至0.5％的铁。
11.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述宝石(20，30)包含Al2O3或ZrO2。
12.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述宝石(20，30)包括上表面(5，25)和下表面(6，26)，所述下表面(6，26)包括锥形部(12，22)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述孔(8，28)是通孔，以便将所述锥形部(12，22)连接到所述宝石(20，30)的上表面(5，25)。
14.一种包括根据前述权利要求中任一项所述的组件(10)的钟表。
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