CN219625874U - 包括旋转轮组和轴承的组件以及包括此类组件的时计 - Google Patents

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CN219625874U CN202223473769.4U CN202223473769U CN219625874U CN 219625874 U CN219625874 U CN 219625874U CN 202223473769 U CN202223473769 U CN 202223473769U CN 219625874 U CN219625874 U CN 219625874U
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Abstract

本实用新型涉及一种特别是用于时计的组件（10），其包括旋转轮组和诸如宝石轴承（20、30）的轴承，旋转轮组设有至少一个枢轴（17），该枢轴（17）至少部分包括非磁性材料，轴承包括旨在接收枢轴（17）的孔（8、28），轴承还包括顶面（5、25）和底面（6、26），所述底面（6、26）包括与所述孔（8、28）连通的锥体（12、22），所述锥体（12、22）在其基部处具有第一开口并且在其顶点处具有第二开口，所述第一开口比所述第二开口大并且形成在所述轴承的底面（6、26）中，所述锥体的角度在30°至120°之间。本实用新型还涉及包括此类组件的时计。

Description

包括旋转轮组和轴承的组件以及包括此类组件的时计
技术领域
本实用新型涉及特别是用于时计的组件，该组件包括设有枢轴的旋转轮组和设有锥体的轴承。
本实用新型还涉及包括这样的组件的时计。
背景技术
在制表的现有技术中，诸如摆轮的旋转轮组通常包括两个枢轴，其端部插入到宝石轴承(jewel)中使得其可旋转。通常，红宝石或蓝宝石型的宝石轴承用于形成称为轴承的托石或引导元件。轴承也可是金属的。这些托石和引导元件旨在与枢轴发生接触，以使枢轴能够以最小的摩擦旋转移动。例如，其因此形成安装为使得其旋转的轮组的心轴的轴承座的全部或部分。
用作为枢轴的旋转引导元件的宝石轴承通常具有通孔，枢轴插入该通孔中以支承在托石上。在枢轴插入的面上绕孔形成基本上半球形的凹部是已知的并且其旨在有助于枢轴插入。此外，在枢轴由于冲击而弹出的情况下，则该凹部允许将枢轴放回原位。
图1是组件1的来自现有技术的示例，该组件1包括设有孔3的宝石轴承2和形成孔3的入口的半球形凹部4。组件1还包括枢轴7，该枢轴7构造为插入到孔3中以允许可移动元件(图中未以其整体示出)的旋转。
组件内部的枢轴必须满足几个标准。其必须以最小的摩擦执行其功能，并且同时能够承受磁场，即其必须由非磁性材料制成。以最小的摩擦执行其功能要求枢轴在其整个使用过程中保持其初始几何形状。这要求其耐磨损并且耐冲击，以避免变形和材料损失。
通常由于其非磁性特性而使用的材料一般是软质的，其具有相应低的耐磨损性。软质材料的使用还对如图1中所示并如上文所述的现有旋转轮组构造的耐冲击性具有负面影响。由于半球形凹部，在孔的边缘处呈现突出的脊，该脊能够对软质非磁性材料制成的枢轴造成损坏，例如当由于冲击枢轴离开孔以及重新进入孔时。几次这样的冲击之后，枢轴快速发生变形，这将影响此后机芯的准确性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于通过提出一种设有枢轴的组件克服上述缺点，该枢轴构造成满足耐冲击和耐磨损的相互矛盾的标准。依据本实用新型的一主要方面，提供了形成孔的入口的凹部的改进的几何形状。
更具体地，本实用新型涉及一种用于时计的组件，该组件包括旋转轮组和诸如宝石轴承的轴承，该旋转轮组设有至少一个枢轴，该枢轴包括非磁性材料，该轴承包括旨在接收该枢轴的孔，该轴承还包括顶面和底面，底面包括与孔连通的锥体，该锥体在其基部处具有第一开口并且在其顶点处具有第二开口，第一开口比第二开口大并且形成在轴承的底面中，该锥体的角度在30°至120°之间。
根据本实用新型的一个具体实施例，在孔的水平处限定的轴承的本体内壁包括圆角区域。
根据本实用新型的一个具体实施例，轴承的顶面包括边沿。
为此，组件值得注意之处在于其几何形状(称为功能性几何形状)是锥形形状的；并且其中，枢轴的体积(与表面相对，也可称为本体)是由非磁性材料制成的；并且其中，至少在枢轴外表面的部分上，枢轴覆盖有将确保耐磨损性的涂层。
非磁性材料是选自基于铜的材料、基于钯的材料和基于铝的材料的合金。形成枢轴核心的该软质非磁性材料覆盖有Ni或NiP层，以确保耐磨损性。
孔的锥形入口防止冲击导致由非磁性材料制成的覆盖有硬质层的枢轴变形。更具体地，孔和锥体之间的脊凸出的程度要小得多，使得如果在冲击之后枢轴离开并重新进入孔，枢轴不会遭到损坏。此外，诸如基于铜的、基于钯的或基于铝的合金的材料特别好地适用于此目的。
因此，孔的入口的具体几何形状与覆盖枢轴的Ni或NiP层相结合，允许在使用中保持枢轴的几何形状，并因此保持计时性能随时间的一致性。对制成枢轴体积的非磁性材料的选择保证了枢轴对磁场的不敏感性并且因此保证了机芯的精度。
更具体地，本实用新型涉及一种特别是用于时计的组件，其包括旋转轮组和诸如宝石轴承的轴承，旋转轮组设有至少一个枢轴，该枢轴至少部分包括、优选地仅包括非磁性材料，轴承包括设有孔的面，该孔制成在轴承的本体中并且在孔的入口处具有功能性几何形状。依据本实用新型的一主要方面，该功能性几何形状具有锥形形状；其中枢轴的非磁性材料包括选自基于铜的材料、基于钯的材料或基于铝的材料的合金；并且其中，枢轴的外表面的至少部分覆盖有Ni或NiP层，优选地覆盖有无电镀NiP层。
根据本实用新型的一个具体实施例，非磁性材料具有的维氏硬度小于500HV，优选地小于450HV或者甚至小于400HV。
根据本实用新型的一个具体实施例，非磁性材料是CuBe2型基于铜的合金。
根据本实用新型的一个具体实施例，非磁性材料是基于钯的合金，其按重量计包括：
-在25％和55％之间的钯，
-在25％和55％之间的银，
-在10％和30％之间的铜，
-在0.5％和5％之间的锌，
-金和铂，这两种元素的总百分比在15％和25％之间，
-在0％和1％之间的选自硼和镍的一种或多种元素，在0％和1％之间的百分比涵盖硼和镍的总量，
-在0％和3％之间的选自铼和钌的一种或多种元素，在0％和3％之间的百分比涵盖铼和钌的总量，
-在0％和0.1％之间的选自铱、锇和铑的一种或多种的元素，在0％和0.1％之间的百分比涵盖铱、锇和铑的总量，和
-最多0.2％的任何杂质，元素的相应含量为当其加在一起时达到100％。
根据本实用新型的一个具体实施例，非磁性材料是合金，其按重量计包括：在30％和40％之间的钯、在25％和35％之间的银、在10％和18％之间的铜、在0.5％和1.5％之间的锌，并且该合金包含金和铂，这两种元素按重量计总百分比在16％和24％之间。
根据本实用新型的一个具体实施例，非磁性材料是是合金，其按重量计包括：
-在34％和36％之间的钯，
-在29％和31％之间的银，
-在13.5％和14.5％之间的铜，
-在0.8％和1.2％之间的锌，
-在9.5％和10.5％之间的金，
-在9.5％和10.5％之间的铂，
-在0％和0.1％之间的选自铱、锇、铑和钌的一种或多种的元素，在0％和0.1％之间的百分比涵盖铱、锇、铑和钌的总量，
-最多0.2％的任何杂质，元素的相应含量为当其加在一起时达到100％。
根据本实用新型的一个具体实施例，非磁性材料是基于钯的合金，其按重量计包括：
-在25％和55％之间的钯，
-在25％和55％之间的银，
-在10％和30％之间的铜，
-在0％和5％之间的锌，
-在0％和2％之间的选自铼、钌、金和铂的一种或多种元素，在0％和2％之间的百分比涵盖铼、钌、金和铂的总量，
-在0％和1％之间的选自硼和镍的一种或多种元素，在0％和1％之间的百分比涵盖硼和镍的总量，
-最多0.2％的任何杂质，元素的相应含量为当其加在一起时达到100％。
根据本实用新型的一个具体实施例，非磁性材料是合金，其按重量计包括：在38％和43％之间的钯、在35％和40％之间的银、在18％和23％之间的铜，和在0.5％和1.5％之间的锌。
根据本实用新型的一个具体实施例，非磁性材料是基于铝的合金，其按重量计包括：
-在83％和94.5％之间的铝，
-在4％和7％之间的锌，
-在1％和4％之间的镁，
-在0.5％和3％之间的铜，
-在0％和3％之间的选自铬、硅、锰、钛和铁的一种或多种元素，在0％和3％之间的百分比涵盖铬、硅、锰、钛和铁的总量，
-最多0.2％的任何杂质，元素的相应含量为当其加在一起时达到100％。
根据本实用新型的一个具体实施例，非磁性材料是合金，其按重量计包括：
-在87.32％和91.42％之间的铝，
-在5.1％和6.1％之间的锌，
-在2.1％和2.9％之间的镁，
-在1.2％和2％之间的铜，
-在0.18％和0.28％之间的铬，
-在0％和0.4％之间的硅，
-在0％和0.3％之间的锰，
-在0％和0.2％之间的钛，和
-在0％和0.5％之间的铁。
根据本实用新型的一个具体实施例，宝石轴承包括氧化铝Al2O3或氧化锆ZrO2。
根据本实用新型的一个具体实施例，宝石轴承包括顶面和底面，底面包括锥体。
根据本实用新型的一个具体实施例，孔是贯通的以将所述锥体连接到所述宝石轴承的顶面。
根据本实用新型的一个具体实施例，Ni或NiP层具有的厚度介于0.5μm和10μm之间，优选地在1μm和5μm之间，并且更优选地在1μm和2μm之间。
根据本实用新型的一个具体实施例，Ni或NiP层具有的硬度大于400HV、优选大于500HV。
本实用新型还涉及包括这样的组件的时计。
附图说明
参考所附附图，其他具体特征和优点将在以下描述中将清楚可见，该描述是作为粗略指引给出的并且不以任何方式作为限制性指引，其中：
-图1是现有技术中已知的包括宝石轴承和旋转轮组的枢轴的组件的示意图；
-图2是根据本实用新型的第一实施例的包括宝石轴承和旋转轮组的枢轴的组件的示意图；
-图3是根据本实用新型第二实施例的宝石轴承的示意图；
-图4是根据本实用新型的组件的枢轴的局部剖视图，该枢轴的外表面涂覆有硬质材料层。
具体实施方式
如上文解释的，本实用新型涉及特别是用于时计的组件，其包括旋转轮组和诸如宝石轴承的轴承。宝石轴承旨在与旋转轮组的枢轴发生接触，以使其能够以最小摩擦旋转。在本实用新型中，该轴承包括旨在接收该枢轴的孔，该轴承还包括顶面和底面，底面包括与孔连通的锥体，该锥体在其基部处具有第一开口并且在其顶点处具有第二开口，第一开口比第二开口大并且形成在轴承的底面中，该锥体的角度在30°至120°之间。然而，这样的组件不限于钟表领域并且可应用于任何安装为使得其可相对于轴承座移动的零件。
宝石轴承优选地由具有单晶型或多晶型晶体结构的氧化铝或氧化锆制成。例如，宝石轴承形成旨在于安装在时计的减震器轴承座内部的引导元件。
在图2中，组件10的宝石轴承20具有从其中穿过的旨在接收枢轴17的孔8，该枢轴17也称为耳轴。宝石轴承20具有顶面5和底面6，其中一个包括与通孔8连通的锥体12。换言之，孔8与顶面5连通并且还与限定在底面6中的大致锥形的凹部连通。该凹部因此形成用于穿孔宝石轴承20的接合锥体。锥体12优选地是旋转对称的。锥体12在其基部处具有第一开口19并且在其顶点处具有第二开口。第一开口19比第二开口大并且形成在宝石轴承20的底面6中。锥体12和孔8之间的链接以第二开口的方式产生以形成脊15。
因此，锥体12的外扩允许容易地插入能够旋转的部件的心轴16的枢轴17，特别是在发生冲击的情况下。锥体的角度选择为使其防止由锥体顶部和孔8形成的脊15突出达过大程度。例如，选择介于30°至120°之间的角度，优选地在45°至90°之间的角度。
还应注意的是，在孔8的水平处限定的该宝石轴承20的本体内壁包括圆角区域，该区域旨在最小化与枢轴的接触，但还有利于可能的润滑。
在图2中所示的实施例中，底面6包括在锥体12的开口19处的和在开口的边缘处的凹陷。需明确的是，如在图3中所示的实施例中，该底面6可是平坦的，即没有任何凹陷。
宝石轴承的顶面5包括边沿18，在轴承座的情形中特别是横向包绕托石。边沿18优选地是外周，即其界定了宝石轴承20的顶面5的边缘。此外，边沿18限定了顶面5的内部区域9，该内部区域9包括支承面11和通孔8的出口，并且区域9呈从支承面11到孔8的同心凸形。
带有这样的边沿18的顶面5允许横向阻挡例如布置在宝石轴承20的顶面上的元件。在用于摆轮轴的轴承座的情形中，其中宝石轴承20作用为引导元件，托石可以下述方式设置，即使得在托石搁置在支承面11上时受到边沿18的内侧的横向阻挡。托石定大小为与宝石轴承10的区域9匹配。宝石轴承因此形成托石的轴向和径向支撑。
此外，宝石轴承20具有部分外扩的外周面13，其连接具有较小表面积的底面6和具有较大表面积的顶面5。
图3示出了组件的宝石轴承30的替代实施例。宝石轴承30具有不同的形状，其中顶面25是穹顶状的并且底面26是基本上平坦的。该宝石轴承30不包括任何边沿，并且必须插入到特定的环(或镶托)中。通孔28和锥体22与图2中的相似。
根据本实用新型，旋转轮组设有枢轴，该枢轴至少部分包括非磁性材料，优选地仅包括非磁性材料。非磁性材料限制了枢轴对磁场的敏感性。枢轴的非磁性材料包括选自基于铜的材料、基于钯的材料或基于铝的材料的金属合金。包括在枢轴中的非磁性材料是软质的，即其具有小于500HV的维氏硬度，优选地小于450HV，或者甚至小于400HV或350HV。因此，与用于形成普通旋转轮组的枢轴的较硬金属材料相比，非磁性材料是“软质”材料。
在第一实施例中，非磁性材料包括CuBe2型铜-铍合金。优选地，枢轴基本上完全由该铜-铍合金形成。合金通常包括至少90％的铜，或95％的铜，或甚至高达98％的铜，并辅以铍。
在第二实施例中，非磁性材料是合金，其按重量计包括：
-在25％和55％之间的钯，
-在25％和55％之间的银，
-在10％和30％之间的铜，
-在0.5％和5％之间的锌，
-金和铂，这两种元素的总百分比在15％和25％之间，
-在0％和1％之间的选自硼和镍的一种或多种元素，
-在0％和3％之间的选自铼和钌的一种或多种元素，
-在0％和0.1％之间的选自铱、锇和铑的一种或多种的元素，和
-最多0.2％的任何杂质，元素的相应含量为当其加在一起时达到100％。
有利地，非磁性材料是合金，其按重量计包括：
-在30％和40％之间的钯，
-在25％和35％之间的银，
-在10％和18％之间的铜，
-在0.5％和1.5％之间的锌，
-在8％和12％之间的金和8％和12％之间的铂，具有按重量计比例介于0和6％之间的铼和钌。
根据优选的替代实施例，非磁性材料是合金，其按重量计包括：
-在34％和36％之间的钯，
-在29％和31％之间的银，
-在13.5％和14.5％之间的铜，
-在0.8％和1.2％之间的锌，
-在9.5％和10.5％之间的金，
-在9.5％和10.5％之间的铂，
-在0％和0.1％之间的选自铱、锇、铑和钌的一种或多种的元素，和
-最多0.2％的其他杂质，组分的相应含量为当其加在一起时达到100％。
根据甚至更优选的替代实施例，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％锌组成的合金。
在第三实施例中，非磁性材料是合金，其按重量计包括：
-在25％和55％之间的钯，
-在25％和55％之间的银，
-在10％和30％之间的铜，
-在0％和5％之间的锌，
-在0％和2％之间的选自铼、钌、金和铂的一种或多种元素，
-在0％和1％之间的选自硼和镍的一种或多种元素。
优选地，非磁性材料是合金，其按重量计包括：
-在38％和43％之间的钯，和/或
-在35％和40％之间的银，和/或
-在18％和23％之间的铜，和/或
-在0.5％和1.5％之间的锌。
更特别是，非磁性材料是包括41％钯、37.5％银、20％铜、1％锌和0.5％铂的合金。
在铝基实用新型的第四实施例中，非磁性材料是合金，其按重量计包括：
-在83％和94.5％之间的铝，
-在4％和7％之间的锌，
-在1％和4％之间的镁，
-在0.5％和3％之间的铜，
-在0％和3％之间的选自铬、硅、锰、钛和铁的一种或多种元素，
-最多0.2％的任何杂质，元素的相应含量为当其加在一起时达到100％。
优选地，使用以“7075”(zicral)型铝合金已知的合金，更具体地按重量计包括：
-在87.32％和91.42％之间的铝，
-在5.1％和6.1％之间的锌，
-在2.1％和2.9％之间的镁，
-在1.2％和2％之间的铜，
-在0.18％和0.28％之间的铬，
-在0％和0.4％之间的硅，
-在0％和0.3％之间的锰，
-在0％和0.2％之间的钛，和
-在0％和0.5％之间的铁。
根据本实用新型并且如图4中示意性示出的，枢轴17由非磁性材料32制成，该非磁性材料32至少在其外表面的部分上覆盖有层31，从而确保枢轴是耐磨损的。优选地，该层由Ni或NiP制成。磷含量可优选地介于按重量计0％(因此使用纯Ni)和15％之间。优选地，NiP的磷含量可是介于6％和9％之间的平均含量，或介于9％至12％之间的高含量。然而，清楚的是NiP可具有低磷含量。
此外，当层由具有中或高磷含量的NiP制成时，其可通过热处理硬化。通常，热处理在200℃和400℃之间执行达介于20分钟和24小时之间的持续时间。
Ni或NiP层具有的硬度优选大于400HV，更优选大于500HV。在特别有利的方式中，未硬化的Ni或NiP层具有的硬度优选大于500HV但小于600HV，即优选地介于500HV和550HV之间。当通过热处理硬化时，NiP层可具有介于900HV和1,000HV之间的硬度。
在有利的方式中，Ni或NiP层可具有的厚度介于0.5μm和10μm之间，优选地在1μm和5μm之间，并且更优选地在1μm和2μm之间。
优选地，层是NiP层，并且更特别是无电镀NiP层，即化学沉积的NiP层。
为了提高Ni或NiP层的粘附性，枢轴可包括沉积在非磁性材料和Ni或NiP层之间的至少一个粘附子层。例如，可在Ni或NiP层下方提供金子层和/或电镀镍子层。
根据本实用新型，Ni或NiP层使用选自包括PVD、CVD、ALD、电镀和化学沉积的组的方法沉积，并且优选地通过化学沉积。
根据一个特别优选的实施例，该层由NiP制成，并且NiP层使用从次磷酸盐无电镀镍沉积方法沉积。从次磷酸盐无电镀镍的所考虑的各种参数，诸如沉积物中的磷含量、pH、温度或镀镍浴的组成，是本领域技术人员已知的。例如，可参考出版物Y.Ben Amor et al，chimiquede nickel，synth è se bibliographique，Mat é riaux&Techniques102，101(2014)。但是，应注意的是，具有中(6％-9％)和高(9％-12％)磷含量的商业可得浴是优选的。然而，显然也可使用低磷含量浴或纯镍浴。无电镀镍沉积方法特别有利之处在于其获得均匀的沉积而没有任何峰值效应。这使得可在加工期间预测枢轴销的大小，以获得期望的应用Ni或NiP层后的几何形状。无电镀镍沉积方法还具有其可批量应用的优点。
应说明的是，Ni或NiP层可仅覆盖枢轴的外表面或者甚至仅覆盖枢轴的外表面的部分。替代地，包含枢轴的枢轴销的整个外表面可覆盖以Ni或NiP层。
以已知的方式，可在沉积之前或之后车削或抛光枢轴，以便实现期望的枢轴最终尺寸和表面光洁度。
最后，应说明的是，本实用新型不限于所示的示例，而是可对其做出对于本领域技术人员而言显而易见的各种替代和修改。例如，诸如黄铜、镍银、或者甚至软质非磁性钢的其他材料都是已知的。/>

Claims (18)

1.一种组件(10)，其特征在于，其包括旋转轮组和轴承，所述旋转轮组设有至少一个枢轴(17)，所述枢轴(17)包括非磁性材料(32)，所述轴承包括旨在接收所述枢轴(17)的孔(8、28)，所述轴承还包括顶面(5、25)和底面(6、26)，所述底面(6、26)包括与所述孔(8、28)连通的锥体(12、22)，所述锥体(12、22)在其基部处具有第一开口并且在其顶点处具有第二开口，所述第一开口比所述第二开口大并且形成在所述轴承的底面(6、26)中，所述锥体的角度在30°至120°之间，形成所述枢轴(17)的所述非磁性材料(32)的外表面的至少部分覆盖有Ni或NiP的层(31)。
2.根据权利要求1所述的组件(10)，其特征在于，所述轴承是宝石轴承(20、30)。
3.根据权利要求1或2所述的组件(10)，其特征在于，在所述孔(8、28)的水平处限定的所述轴承的本体内壁包括圆角区域。
4.根据权利要求1或2所述的组件(10)，其特征在于，所述轴承的顶面(5、25)包括边沿(18)。
5.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述枢轴(17)的所述非磁性材料(32)包括选自基于铜的材料、基于钯的材料或基于铝的材料的合金。
6.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(32)具有的维氏硬度小于500HV。
7.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述轴承包括顶面(5、25)和底面(6、26)，所述底面(6、26)包括锥体(12、22)。
8.根据权利要求7所述的组件，其特征在于，所述孔(8、28)是通孔，使得所述孔(8、28)将所述锥体(12、22)连接到所述宝石轴承(20、30)的所述顶面(5、25)。
9.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述层(31)具有的厚度介于0.5μm和10μm之间。
10.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述层(31)具有的硬度大于400HV。
11.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述层(31)是非电镀NiP层。
12.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述组件用于时计。
13.根据权利要求6所述的组件，其特征在于，所述非磁性材料(32)具有的维氏硬度小于450HV。
14.根据权利要求13所述的组件，其特征在于，所述非磁性材料(32)具有的维氏硬度小于400HV。
15.根据权利要求9所述的组件，其特征在于，所述层(31)具有的厚度介于1μm和5μm之间。
16.根据权利要求15所述的组件，其特征在于，所述层(31)具有的厚度介于1μm和2μm之间。
17.根据权利要求10所述的组件，其特征在于，所述层(31)具有的硬度大于500HV。
18.一种时计，其包括根据权利要求1至17中任一项所述的组件(10)。
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