CN219958082U - 用于引导游丝摆轮系统的旋转轴的装置及钟表机芯和钟表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于引导游丝摆轮系统的旋转轴(6)的装置(1)，以及钟表机芯和钟表。该装置至少包括所述旋转轴和用于引导所述旋转轴的一端的导向轴承(2)，该导向轴承包括用于接触并保持旋转轴的端部的表面(5)和至少一个叶片(3)。旋转轴的至少一个端部部分以及至少导向轴承的所述叶片和接触表面由杨氏模量小于或等于100GPa和/或减小接触部分的摩擦系数的材料制成。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于引导钟表的游丝摆轮系统的旋转轴的装置。
本实用新型还涉及一种钟表机芯和钟表，其各自包括用于引导游丝摆轮系统的旋转轴的上述装置。
背景技术
构成机械振荡器的游丝摆轮系统的应用在钟表领域是已知的，该机械振荡器的振荡频率可以通过连接到发条盒系统的走时轮系电子地或机械地调节。在旋转轴一端处的枢轴/枢转部一般可以通过穿过圆形导向开口被引导，但存在一定游隙。在这些条件下，定位被认为相当不精确并且观察到取决于手表位置的高水平摩擦，这种摩擦能够快速导致所述枢轴磨损并改变手表的计时精度，这是一个缺点。
瑞士专利文献No.239 786公开了一种用于引导游丝摆轮系统的旋转轴一端处的枢轴的装置。该装置配有橄榄形钻和相对于摆轮的轴倾斜的止动件。旋转轴在没有任何游隙的情况下被引导。因而摩擦与手表的位置无关。因此，在手表处于水平位置时，枢轴的圆柱形部分与橄榄形钻的额外摩擦与在竖直位置经历的摩擦相似。然而，在所有位置的幅度都较低，这在精度控制方面是一个缺点。
从欧洲专利文献No.3 258 325B1和瑞士专利文献No.269 552还已知由陶瓷材料制成的游丝摆轮系统旋转轴的生产，其目的在于防止导向构件中的旋转轴端部处发生过快的磨损。
欧洲专利文献No.3 382 472A1公开了一种用于钟表游丝摆轮系统的旋转轴的枢轴的导向轴承。在旋转轴端部的两侧可设置有导向轴承。在一个实施例中，导向轴承可由三个均匀间隔的螺旋形弯曲叶片组成，其中的每个叶片的第一端被紧固在与旋转轴同轴的环上，而每个叶片的第二端与摆轮旋转轴的一个端部相接触以径向保持该旋转轴。导向轴承由金属材料制成。由金属材料制成的导向轴承不能充分减小与旋转轴或与旋转轴上的枢轴接触时的力。在这些条件下，能量损失太多，主要归咎于与枢轴端部或旋转轴端部的摩擦，即使摩擦不再真正取决于手表的取向，这是一个缺点。
实用新型内容
因此，本实用新型的主要目的是通过提供一种用于引导游丝摆轮系统的旋转轴的装置来克服现有技术的缺点，其中由重力导致的旋转轴的游隙是受限的，并且导向构件的接触部分的材料和几何形状被选择为减小支承力并从而减小摩擦力。
为此，本实用新型涉及一种用于引导游丝摆轮系统的旋转轴的装置，所述装置至少包括所述旋转轴和至少一个导向轴承，所述导向轴承用于引导所述游丝摆轮系统的所述旋转轴的端部或者紧固到所述旋转轴的一端上的枢轴，所述导向轴承包括用于接触并保持所述游丝摆轮系统的所述旋转轴的所述端部或所述枢轴的至少一个支承部分和至少一个接触叶片，其特征在于，所述旋转轴的或所述枢轴的至少一个端部部分或者至少所述导向轴承的接触部分由杨氏模量小于或等于100GPa的材料制成，和/或所述接触部分或所述接触部分的涂层的材料的摩擦系数至少小于或等于0.15。
有利地，至少旋转轴或紧固在旋转轴上的枢轴以及用于旋转轴的导向轴承的接触部分：
-由杨氏模量小于或等于100GPa的材料制成，以减小摩擦力，和/或
-由其间的摩擦系数小于0.15或0.1或甚至0.05的材料制成或涂覆该材料。
优选地，所述材料可以是陶瓷或玻璃，或者也可以是填充的或未填充的聚合物，以便特别是制造所述装置的导向轴承的用于引导和保持的一个或多个叶片，其与游丝摆轮系统的旋转轴的或旋转轴的端部枢轴的一端接触。除了所选择的材料之外，还必须获得在规定公差范围内的加工精度。所述一个或多个叶片的几何形状也可进行调整，以使得与旋转轴的或旋转轴上的枢轴的端部接触面积最小化。
根据本实用新型的一个具体实施例，所述支承部分是支承表面。
根据本实用新型的一个具体实施例，所述支承部分是适于与所述旋转轴或所述枢轴形成单个接触点或形成接触线的任何几何形状的支承表面。
根据本实用新型的一个具体实施例，所述至少一个支承部分包括由两个所述接触叶片构成的两个支承部分，从而所述装置具有三个接触叶片，以使所述游丝摆轮系统的旋转轴线居中。
根据本实用新型的一个具体实施例，每个接触叶片呈线圈形状；以及，每个接触叶片的第一端紧固到与所述旋转轴同轴的环上，而每个接触叶片的第二端与所述旋转轴的一端相接触以轴向保持所述旋转轴。
根据本实用新型的一个具体实施例，每个接触叶片的形状是直线的；以及，每个接触叶片的第一端紧固到与所述旋转轴同轴的环上，而每个接触叶片的第二端与所述旋转轴的一端相接触以轴向保持所述旋转轴。
根据本实用新型的一个具体实施例，所有接触叶片围绕所述环彼此均匀地间隔开120°。
根据本实用新型的一个具体实施例，所述至少一个接触叶片或支承部分包括与所述旋转轴或所述枢轴相接触的接触部分，所述接触部分形成为与所述旋转轴或所述枢轴仅具有单点接触。
根据本实用新型的一个具体实施例，每个接触叶片均包括接触部分，所述接触部分与所述旋转轴或所述枢轴相接触并且形成为仅具有单点接触以减少摩擦。
根据本实用新型的一个具体实施例，所述旋转轴的接触部分、所述接触叶片和所述支承部分由相同的陶瓷、玻璃或者填充或非填充的聚合物材料制成。
根据本实用新型的一个具体实施例，所述旋转轴的接触部分、所述导向轴承的所述接触叶片和所述支承部分由两种不同的陶瓷、玻璃或者填充或未填充的聚合物材料制成。
根据本实用新型的一个具体实施例，所述导向轴承的各元件是一体成型的。
根据本实用新型的一个具体实施例，所述接触部分或所述接触部分的涂层的材料的摩擦系数至少小于或等于0.1。
本实用新型还涉及一种包括上述用于引导游丝摆轮系统的旋转轴的装置的钟表机芯。
本实用新型还涉及一种钟表，所述钟表设有钟表机芯，所述钟表机芯包括上述用于引导游丝摆轮系统的旋转轴的装置。
附图说明
用于引导游丝摆轮系统的旋转轴的装置的目的、优点和特征将在下面特别是参考附图的描述中更清楚显现，在附图中：
-图1a和1b示出了具有根据本实用新型的用于引导游丝摆轮系统的旋转轴的装置的游丝摆轮系统的三维顶视图，以及具有根据本实用新型的用于引导旋转轴的装置的游丝摆轮系统的竖直侧视图；
-图2示出了根据本实用新型的用于引导旋转轴的装置的导向轴承的第一实施例的简化顶视图；以及
-图3示出了根据本实用新型的用于引导旋转轴的装置的导向轴承的第二实施例的简化顶视图。
具体实施方式
在下面的描述中，用于引导游丝摆轮系统的旋转轴的装置的所有部件或元件通常是已知的。因此将仅简要描述这些元件或部件。首先应当指出的是，用于引导游丝摆轮系统的旋转轴的装置还包括所述旋转轴，其与该旋转轴的导向元件以及用于避免重力作用的机构形成整体的一部分。不言而喻，还可以提及包括至少一个导向轴承和游丝摆轮系统的旋转轴的组件，以定义用于引导游丝摆轮系统的旋转轴的装置。
在下面对用于引导游丝摆轮系统的旋转轴的装置的描述中，可以提供导向轴承，该导向轴承可包括接触部分，比方说，例如用于定位游丝摆轮系统的轴线的柔性叶片。当机芯处于水平位置时，这尤其限制了游丝摆轮系统的寄生运动。一般来说，所产生的运动是造成计时误差的原因。在一个具有柔性叶片的实施例中，这些叶片对游丝摆轮系统的旋转轴线具有定心作用。
根据本实用新型，还可以平衡钟表机芯的水平位置和竖直位置之间的摩擦力。摩擦损失通常导致振幅下降，因此由于游丝摆轮系统固有的非等时性而导致计时快慢的差异。如果无论是水平位置还是竖直位置都观察到相同的损失，则无论其空间位置如何，都可以获得机芯的良好精度。
根据本实用新型，还可以设想封闭空间中的枢轴系统，其允许使用润滑剂，这与现有技术中描述的情况相反，其中使用通常与润滑不相容的所谓的开放系统。添加的润滑剂最大限度地减少了摩擦损失，其优点是可以结合导向轴承叶片，这些叶片可以刚度更大，但是在组装各个部件时也可以更容易操纵。
正如下文将根据本实用新型所描述的，使用由聚合物材料制成的组成部件是有利的。例如，这些组成部件是为导向轴承中的柔性或弹性叶片而制造的，或者是为此类导向轴承的涂层接触部分而制造的。代替柔性或弹性叶片或者接触部分，也可以设想使用具有摩擦表面的弹性体，所述摩擦表面由更适合于与足够的插入件摩擦的材料制成。
图1a和1b示出了具有用于引导游丝摆轮系统的旋转轴6组件的装置1的游丝摆轮系统。游丝摆轮系统由轮缘12和游丝13形成，轮缘12例如通过三个臂15连接到中心旋转轴6，游丝13的第一端连接到摆夹板的外桩(未示出)。游丝13的第二端直接地或经由内桩间接地紧固在游丝摆轮系统的旋转轴6上。
用于引导游丝摆轮系统的旋转轴6的装置1包括所述旋转轴6和优选地设置在旋转轴6一端处的至少一个导向轴承2。不言而喻，可以设想设置在旋转轴的两端处的用于旋转轴的两个导向轴承2，特别是为了使旋转轴6沿中心轴线AC居中。
导向轴承2可以有利地安装在旋转轴6的上端部处，例如在表盘侧。然而，可以设想两个导向轴承2分别安装在旋转轴6的每个端部处。在下文中参考图2和3更详细描述的每个导向轴承2都包括用于接触和保持旋转轴的或旋转轴的端部枢轴的端部的接触部分，因为连接到游丝摆轮系统的旋转轴在正常操作中总是经历相对于导向轴承2的交替旋转运动，该导向轴承2固定地安装在调节构件(未示出)之中或之上。
导向轴承2的和旋转轴6的或旋转轴的端部枢轴的至少所有接触部分有利地由弹性模量(杨氏模量)小于或等于100GPa的材料制成，和/或由摩擦系数尽可能低，例如至少小于或等于0.15的材料制成。优选地，所述材料可选自陶瓷、玻璃或者填充或未填充的聚合物，这些材料的列表将在“具体实施方式”的第二部分中更详细地给出。
图2示出了用于引导连接到游丝摆轮系统的旋转轴6的导向轴承2的第一实施例。导向轴承2的整体形状是外周总体圆柱形的，以便被容纳和紧固在镶座或安装板(未示出)的开口内。在其中将实现旋转轴6的引导和保持的导向轴承2的中心部分中，设置了至少一个导向叶片3，以用于在其一端4处与旋转轴6接触，或者在添加到旋转轴的一个部分上接触，所述部分可以是枢轴。
根据此第一实施例中的实用新型，至少一个导向轴承2在中心轴线AC的第一侧包括支承部分5，该支承部分5是适于与旋转轴6或安装在旋转轴上的枢轴形成单个接触点或形成接触线的任何几何形状的支承表面5。该支承表面也可呈V字形，或者轴瓦形/垫形等，并且布置成使轴6的旋转轴线在支承表面5的二等分面上居中。该支承表面5是对称的。同一导向轴承2在旋转轴线的与第一侧相对的第二侧上包括在叶片3的自由端处的至少一个保持元件4，其与支承表面5基本上沿直径相对地设置。应当理解，关于其二等分面对称的支承表面5包括两个基本支承表面，在这种情况下为V形表面。
根据本实用新型，用于保持与接触表面40接触的所有保持元件3、4布置成在轴6上施加指向中心轴线AC的合成弹性复位力，并防止在旋转轴线的方向上沿轴向插入该导向轴承2中的轴6沿径向离开该导向轴承2。
然而，应当指出的是，具有接触表面40以保持旋转轴抵靠V形表面5的单个叶片3是难以制造的，因为取决于钟表的取向，游丝摆轮系统太重而不能由所提供的唯一叶片保持。
在图2和3中，叶片3直至其自由端具有矩形横截面，从而具有在接触线上与轴6或枢轴6’的端部接触的平面接触部分40。可选地，至少叶片3的自由端具有透镜状的横截面几何形状，以便在部分40上只有一个接触点，从而减少在与旋转轴6的或安装在旋转轴上的枢轴的端部接触时的摩擦。
应当指出，可以设想轴6或枢轴与一个或多个支承部分5之间的接触为点接触或线接触的形式。在接触点的情况下，每个支承部分5可以例如制成为穹顶结构或球形部分的形式。然而，可以设想诸多其他结构以获得这样的接触点。对于沿接触线的接触，它也可以是支承部分的圆柱形部分或结构，其沿着平行于旋转轴的或任何其他结构的旋转轴线的轴线设置。可以设想接触点或接触线的组合。此外，可以提出任何几何形状以便与旋转轴或安装在旋转轴上的枢轴形成接触点或接触线。
关于此第一实施例的更多信息，可以参考瑞士专利申请No.716957A2，特别是第[0021]段至[0027]段，其描述了用于时间指示轴的导向轴承。
图3示出了用于引导游丝摆轮系统的旋转轴6的装置1的导向轴承2的第二实施例。该导向轴承2可包括至少一个接触叶片3和两个支承部分5，所述两个支承部分5优选地是两个另外的接触叶片3。因此，导向轴承2由外周环和三个叶片3组成，所述三个叶片3呈线圈形式以便朝向旋转轴6移动，从而与旋转轴6接触并沿中心轴线AC保持和引导旋转轴6。每个叶片3的自由端4与旋转轴6直接接触，以沿中心轴线AC对旋转轴6保持、定中心和引导。所述三个叶片3可以具有与线圈不同的形状，以及具有非矩形的横截面。例如，每个叶片都是直线形的，成角度地设置并且彼此均匀间隔120°，以便每个叶片以一致的方式接触旋转轴。也可以设想多于三个的叶片与旋转轴进行接触。
此第二实施例的导向轴承2可以由陶瓷、玻璃或者填充或未填充的聚合物材料一体地获得，其特别是在小于或等于100GPa的弹性模量的阈值极限以下和/或具有尽可能低的摩擦系数，例如小于或等于0.15。此外，旋转轴6的与导向轴承2的部分接触的部分由相同或不同的材料或涂层制成，该材料或涂层满足由弹性模量阈值限定的条件或具有尽可能低的摩擦系数，例如至少小于或等于0.15。
关于此第二实施例的更多信息，可以参考欧洲专利申请No.3396470A1，从[0018]段至[0022]段。
用于导向轴承和/或旋转轴的陶瓷类型可以是基于氧化物的陶瓷，主要是氧化铝和氧化锆，或者二氧化硅。
氧化锆(ZrO2)可用于氧化钇稳定氧化锆(ZrO2+Y2O3)，其具有亚稳态四方晶体结构，晶粒尺寸小于0.50μm，密度大于6.00g/cm3，硬度约为1,200HV。氧化锆也可以用氧化铈(ZrO2+CeO2)或氧化镁((ZrO2+MgO)来稳定，具体取决于所需最终材料的性能。
关于氧化锆-氧化铝，复合材料一般为80％3Y-TZP/20％ Al2O3(ATZ)或者90％Al2O3/10％3Y-TZP(ZTA)，从而将高纯度氧化锆和氧化铝的性能结合以获得提供每种材料最佳性能的最终性能。
还应当指出的是，使用硬质材料可以降低或减小接触材料的接触摩擦力，这也是所追求的。
基于刚刚给出的描述，在不脱离通过权利要求限定的本实用新型范围的情况下，本领域技术人员可以设想用于引导游丝摆轮系统的旋转轴的装置的多种替代实施例。
Claims (15)
1.一种用于引导游丝摆轮系统的旋转轴(6)的装置(1)，所述装置(1)至少包括所述旋转轴(6)和至少一个导向轴承(2)，所述导向轴承(2)用于引导所述游丝摆轮系统的所述旋转轴(6)的端部或者紧固到所述旋转轴(6)的一端上的枢轴(6’)，所述导向轴承包括用于接触并保持所述游丝摆轮系统的所述旋转轴(6)的所述端部或所述枢轴(6’)的至少一个支承部分(5)和至少一个接触叶片(3)，其特征在于，所述旋转轴(6)的或所述枢轴(6’)的至少一个端部部分或者至少所述导向轴承(2)的接触部分由杨氏模量小于或等于100GPa的材料制成，和/或所述接触部分或所述接触部分的涂层的材料的摩擦系数至少小于或等于0.15。
2.根据权利要求1所述的用于引导游丝摆轮系统的旋转轴(6)的装置(1)，其特征在于，所述支承部分(5)是支承表面。
3.根据权利要求2所述的用于引导游丝摆轮系统的旋转轴(6)的装置(1)，其特征在于，所述支承部分(5)是适于与所述旋转轴(6)或所述枢轴形成单个接触点或形成接触线的任何几何形状的支承表面。
4.根据权利要求1所述的用于引导游丝摆轮系统的旋转轴(6)的装置(1)，其特征在于，所述至少一个支承部分(5)包括由两个所述接触叶片(3)构成的两个支承部分(5)，从而所述装置(1)具有三个接触叶片，以使所述游丝摆轮系统的旋转轴线居中。
5.根据权利要求4所述的用于引导游丝摆轮系统的旋转轴(6)的装置(1)，其特征在于，每个接触叶片呈线圈形状；以及，每个接触叶片的第一端紧固到与所述旋转轴(6)同轴的环上，而每个接触叶片的第二端(4)与所述旋转轴(6)的一端相接触以轴向保持所述旋转轴(6)。
6.根据权利要求4所述的用于引导游丝摆轮系统的旋转轴(6)的装置(1)，其特征在于，每个接触叶片(3)的形状是直线的；以及，每个接触叶片的第一端紧固到与所述旋转轴(6)同轴的环上，而每个接触叶片的第二端(4)与所述旋转轴(6)的一端相接触以轴向保持所述旋转轴(6)。
7.根据权利要求5或6所述的用于引导游丝摆轮系统的旋转轴(6)的装置(1)，其特征在于，所有接触叶片围绕所述环彼此均匀地间隔开120°。
8.根据权利要求1所述的用于引导游丝摆轮系统的旋转轴(6)的装置(1)，其特征在于，所述至少一个接触叶片(3)或支承部分(5)包括与所述旋转轴(6)或所述枢轴(6’)相接触的接触部分，所述接触部分形成为与所述旋转轴(6)或所述枢轴(6’)仅具有单点接触。
9.根据权利要求1所述的用于引导游丝摆轮系统的旋转轴(6)的装置(1)，其特征在于，每个接触叶片(3)均包括接触部分，所述接触部分与所述旋转轴(6)或所述枢轴(6’)相接触并且形成为仅具有单点接触以减少摩擦。
10.根据权利要求1所述的用于引导游丝摆轮系统的旋转轴(6)的装置(1)，其特征在于，所述旋转轴(6)的接触部分、所述接触叶片(3)和所述支承部分(5)由相同的陶瓷、玻璃或者填充或非填充的聚合物材料制成。
11.根据权利要求1所述的用于引导游丝摆轮系统的旋转轴(6)的装置(1)，其特征在于，所述旋转轴(6)的接触部分、所述导向轴承(2)的所述接触叶片(3)和所述支承部分(5)由两种不同的陶瓷、玻璃或者填充或未填充的聚合物材料制成。
12.根据权利要求10或11所述的用于引导游丝摆轮系统的旋转轴(6)的装置(1)，其特征在于，所述导向轴承(2)的各元件是一体成型的。
13.根据权利要求1所述的用于引导游丝摆轮系统的旋转轴(6)的装置(1)，其特征在于，所述接触部分或所述接触部分的涂层的材料的摩擦系数至少小于或等于0.1。
14.一种钟表机芯，所述钟表机芯配备有根据前述权利要求1-13中任一项所述的用于引导游丝摆轮系统的旋转轴(6)的装置(1)。
15.一种钟表，所述钟表设有钟表机芯，所述钟表机芯配备有根据前述权利要求1-13中任一项所述的用于引导游丝摆轮系统的旋转轴(6)的装置(1)。
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| GR01 | Patent grant |