JP2015075489A - 円錐面を有する弾性的なロック要素を利用するアセンブリシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】塑性領域のない材料で作られた部品を、金属又は金属合金のような延性のある材料を有するメンバーへと固定することができる接着剤なしのアセンブリシステムを提供する。【解決手段】スタッフ棒２と肩部４を有し、第１の材料で作られたメンバー３を有するアセンブリシステム１に関し、メンバー３のスタッフ棒２は、塑性領域がまったく又は少ししかない第２の材料で作られた部品５の開口において受けられる。アセンブリシステム１は、メンバー３の肩部４とロック要素９の間に部品５を弾性的に取り付けるように構成する第３の材料で作られたロック要素９を有する。メンバー３−部品５−ロック要素９のアセンブリを固定するために、ロック要素９は、メンバー３のスタッフ棒２を放射方向内側につかむ内壁を有する円錐面を有するワッシャーと、及びメンバー３の肩部４に垂直な弾性的な放射方向の力を与えるロック要素９の周辺部分とを有する。【選択図】図８
Description
本発明は、使用可能な塑性領域がない材料によって、すなわち、塑性領域が非常に限定されている材料によって作られた部分を、異なる種類の材料を有するメンバーへと組み立てることを可能にする円錐面を有する弾性的なロック要素を利用するアセンブリシステムに関する。
ケイ素ベースの部品を有する現在のアセンブリは、一般に、ボンディングによって固定される。この種の操作には、非常に繊細な塗布が必要であり、これによって、高コストになっている。
本発明は、塑性領域のない材料で作られた部品を、金属又は金属合金のような延性のある材料を有するメンバーへと固定することができる接着剤なしのアセンブリを提供することによって、上記問題のすべて又は一部を克服することを目的とする。
この目的のために、本発明は、スタッフ棒及び肩部を有し、少なくとも第１の材料で作られたメンバーを有するアセンブリシステムに関し、前記メンバーの前記スタッフ棒は、第２の材料で作られた部品の開口において受けられ、当該アセンブリシステムは、第３の材料で作られたロック要素を有し、前記ロック要素は、前記メンバーの前記肩部と当該ロック要素の間にて前記部品を弾性的に取り付けるように構成し、前記ロック要素は、前記メンバーの前記スタッフ棒を放射方向内側につかむ当該ロック要素の高さを有する内壁を有するワッシャーであり、前記内壁は、前記実質的に直立の部分に隣接して、前記第２の材料で作られた部品に向かって円錐フレア面を形成する部分を有し、これによって、前記ロック要素の前記周辺部分のみが、前記メンバーの肩部に垂直な軸の弾性力をはたらかせ、このようにして、前記メンバー−部品−ロック要素のアセンブリを固定する。
好ましいことに、この構成によって、メンバー−部品−ロック要素のアセンブリを、通常の精度が制御されたメンバーへと接着結合せずに固定することができ、かつ、例えば、ケイ素ベースの材料で部品が形成されていても、部品に破壊的な応力を与えないことを確実にすることができる。実際に、出願人は、このような大きな構造の単純性で、特に、相対的な回転に対して、メンバー−部品のロック要素を固定することができたことに驚いた。なぜなら、ケイ素ベースの材料から作られた部品の機械的な抵抗に関する先入観によって、これまでは、塑性領域がまったく又は少ししかない材料で作られた部品に軸方向の力を与えてはならないことが必要とされたからである。
本発明は、以下のような他の好ましい特徴を有する。
●第３の材料は、抵抗温度７０℃、１０，０００時間後の緩和抵抗が、第３の材料の０．２％の塑性変形を得るのに必要な応力の７５％に相当する作用力の少なくとも５０％であるような金属又は金属合金を有し、これによって、メンバー−部品−ロック要素の固定されたアセンブリが維持される。
●第３の材料は、銅、真鍮、洋銀（「マイルショー（maillechort）」又は「ニューシルバー」とも呼ばれる）、ARCAP合金、Pfinodal合金、スピノーダル合金、Durnico合金、Durimphy合金、Ｃｕ−Ｂｅ合金及び／又は２０ＡＰ鋼を含有する。
●軸平面での断面におけるロック要素の幅に対する高さの比が、０．１〜５である。
●軸平面での断面におけるロック要素の全幅に対するフレア部分の幅の比が、０．１〜０．９５である。
●軸平面での断面におけるロック要素の全高さに対するフレア部分の高さの比が、０．１〜０．９５である。
●ロック要素の内壁が、実質的に直立の部分に対して対称な、実質的に直立の部分から外側に円錐フレア面を形成する第２の部分を有する。
●ロック要素が、第２の材料へのいずれの損傷をも防ぐように面取りされる。
●第２の材料が、ケイ素、石英、酸化ケイ素、窒化ケイ素又は炭化ケイ素のようなケイ素ベースの材料である。
●少なくとも１つの第１の材料が、金属又は金属合金を含有する。
●シャフトと肩部が、一片で形成される。
●第３の材料は、抵抗温度７０℃、１０，０００時間後の緩和抵抗が、第３の材料の０．２％の塑性変形を得るのに必要な応力の７５％に相当する作用力の少なくとも５０％であるような金属又は金属合金を有し、これによって、メンバー−部品−ロック要素の固定されたアセンブリが維持される。
●第３の材料は、銅、真鍮、洋銀（「マイルショー（maillechort）」又は「ニューシルバー」とも呼ばれる）、ARCAP合金、Pfinodal合金、スピノーダル合金、Durnico合金、Durimphy合金、Ｃｕ−Ｂｅ合金及び／又は２０ＡＰ鋼を含有する。
●軸平面での断面におけるロック要素の幅に対する高さの比が、０．１〜５である。
●軸平面での断面におけるロック要素の全幅に対するフレア部分の幅の比が、０．１〜０．９５である。
●軸平面での断面におけるロック要素の全高さに対するフレア部分の高さの比が、０．１〜０．９５である。
●ロック要素の内壁が、実質的に直立の部分に対して対称な、実質的に直立の部分から外側に円錐フレア面を形成する第２の部分を有する。
●ロック要素が、第２の材料へのいずれの損傷をも防ぐように面取りされる。
●第２の材料が、ケイ素、石英、酸化ケイ素、窒化ケイ素又は炭化ケイ素のようなケイ素ベースの材料である。
●少なくとも１つの第１の材料が、金属又は金属合金を含有する。
●シャフトと肩部が、一片で形成される。
また、本発明は、上記の変形例のいずれかに従うアセンブリシステムを少なくとも１つ有し、塑性領域のない部分は、車、パレット又はバランスバネとなることができるような計時器に関する。
最後に、本発明は、下記ステップを有するアセンブリシステムを製造する方法に関する。
ａ）スタッフ棒及び肩部を有する第１の材料で少なくとも作られるメンバーと、開口を有し、第２の材料で作られた部品と、及び第３の材料をベースにする材料で作られ、ワッシャーの形態であるロック要素とを形成するステップであって、前記ロック要素は、前記メンバーの前記スタッフ棒よりも小さい穴を有し、前記ロック要素の内壁が、前記ロック要素の高さの一部にわたって実質的に直立の部分と、及び前記実質的に直立の部分から外側に円錐フレア面を形成する部分を有する、ステップと、
ｂ）前記部品の前記開口へと前記メンバーの前記スタッフ棒を自由に通すステップと、
ｃ）前記ロック要素における前記穴に対向するように前記スタッフ棒を配置するステップであって、前記フレア部分は、前記部品に対向しており、前記ロック要素の前記周辺部分が前記部品に最も近いように前記内壁の前記実質的に直立の部分における前記ロック要素を変形するために、工具を使用して力を与えることによって前記スタッフ棒に対して前記ロック要素を強制的にスライドさせる、ステップと、及び
ｄ）前記工具と前記メンバーの前記肩部との間で前記第３の材料の降伏強さ未満の所定の力に達すると、前記工具を止め、その後、除去するステップとである。
ａ）スタッフ棒及び肩部を有する第１の材料で少なくとも作られるメンバーと、開口を有し、第２の材料で作られた部品と、及び第３の材料をベースにする材料で作られ、ワッシャーの形態であるロック要素とを形成するステップであって、前記ロック要素は、前記メンバーの前記スタッフ棒よりも小さい穴を有し、前記ロック要素の内壁が、前記ロック要素の高さの一部にわたって実質的に直立の部分と、及び前記実質的に直立の部分から外側に円錐フレア面を形成する部分を有する、ステップと、
ｂ）前記部品の前記開口へと前記メンバーの前記スタッフ棒を自由に通すステップと、
ｃ）前記ロック要素における前記穴に対向するように前記スタッフ棒を配置するステップであって、前記フレア部分は、前記部品に対向しており、前記ロック要素の前記周辺部分が前記部品に最も近いように前記内壁の前記実質的に直立の部分における前記ロック要素を変形するために、工具を使用して力を与えることによって前記スタッフ棒に対して前記ロック要素を強制的にスライドさせる、ステップと、及び
ｄ）前記工具と前記メンバーの前記肩部との間で前記第３の材料の降伏強さ未満の所定の力に達すると、前記工具を止め、その後、除去するステップとである。
好ましいことに、この方法は、メンバー−部品−ロック要素のアセンブリを、単純な弾性的な手法で、相対的運動が可能ではなく、固定することを可能にする。実際に、好ましいことに、本発明によると、純粋に弾性的な周辺部分のクランプを達成するために、１つのロック要素のみが設けられ変形される。この種の方法は、様々な部品における製造バラツキに適合させながら、メンバー−部品−ロック要素のアセンブリを固定することを可能にする。
最後に、驚くべきことに、本方法において、ロック要素の周辺部分によって与えられる軸方向応力は、塑性領域がまったく又は少ししかない材料をベースにする第２の材料の損傷を引き起こさない。この技術的な利点によって、塑性領域がまったく又は少ししかない材料で作られた部品の回転するスタッフ棒へのアセンブリを相当に単純化することが可能になる。より詳細には、特に、回転軸と回転するシャフトの相対的な運動についてお互いの部品を固定するために、いずれの接着剤、付加的なロック用キャップ、相補的なカバー形状をも設けることを必要としないことを理解できるであろう。
本発明は、以下のような他の好ましい特徴を有する。
●ステップｄ）は、工具によって与えられる力が第３の材料の降伏強さの２０％〜９０％である場合に、止められる。
●メンバー−部品−ロック要素の固定されたアセンブリを維持するために、第３の材料は、温度７０℃で１０，０００時間後の緩和抵抗が第３の材料の０．２％塑性変形を得るのに必要な応力の７５％に相当する、ステップｄ）に与えられる力の少なくとも５０％である金属又は金属合金を含有する。
●第３の材料は、銅、真鍮、洋銀（「マイルショー」又は「ニューシルバー」とも呼ばれる）、ARCAP合金、Pfinodal合金、スピノーダル合金、Durnico合金、Durimphy合金、Ｃｕ−Ｂｅ合金及び／又は２０ＡＰ鋼を含有する。
●軸平面での断面におけるロック要素の幅に対する高さの比が、０．１〜５である。
●軸平面での断面におけるロック要素の全幅に対するフレア部分の幅の比が、０．１〜０．９５である。
●軸平面での断面におけるロック要素の全高さに対するフレア部分の高さの比が、０．１〜０．９５である。
●ロック要素の内壁が、実質的に直立の部分に対して対称な、実質的に直立の部分から外側に円錐フレア面を形成する第２の部分を有する。
●ロック要素は、第２の材料へのいずれの損傷も防ぐように面取りされる。
●第２の材料は、ケイ素、石英、酸化ケイ素、窒化ケイ素又は炭化ケイ素のようなケイ素ベースの材料である。
●少なくとも第１の材料が金属又は金属合金を含有する。
●部品は、計時器車セット、計時器パレット又は計時器バランスバネである。
●ステップｄ）は、工具によって与えられる力が第３の材料の降伏強さの２０％〜９０％である場合に、止められる。
●メンバー−部品−ロック要素の固定されたアセンブリを維持するために、第３の材料は、温度７０℃で１０，０００時間後の緩和抵抗が第３の材料の０．２％塑性変形を得るのに必要な応力の７５％に相当する、ステップｄ）に与えられる力の少なくとも５０％である金属又は金属合金を含有する。
●第３の材料は、銅、真鍮、洋銀（「マイルショー」又は「ニューシルバー」とも呼ばれる）、ARCAP合金、Pfinodal合金、スピノーダル合金、Durnico合金、Durimphy合金、Ｃｕ−Ｂｅ合金及び／又は２０ＡＰ鋼を含有する。
●軸平面での断面におけるロック要素の幅に対する高さの比が、０．１〜５である。
●軸平面での断面におけるロック要素の全幅に対するフレア部分の幅の比が、０．１〜０．９５である。
●軸平面での断面におけるロック要素の全高さに対するフレア部分の高さの比が、０．１〜０．９５である。
●ロック要素の内壁が、実質的に直立の部分に対して対称な、実質的に直立の部分から外側に円錐フレア面を形成する第２の部分を有する。
●ロック要素は、第２の材料へのいずれの損傷も防ぐように面取りされる。
●第２の材料は、ケイ素、石英、酸化ケイ素、窒化ケイ素又は炭化ケイ素のようなケイ素ベースの材料である。
●少なくとも第１の材料が金属又は金属合金を含有する。
●部品は、計時器車セット、計時器パレット又は計時器バランスバネである。
添付図面を参照する以下の説明（例としてのみ示している）によって、他の特徴及び利点を明白に想起することができるであろう。
上で説明したように、本発明は、使用可能な塑性領域がない材料、すなわち、非常に限定された塑性領域を有する材料で、作られた部品を、異なる種類の材料を有するメンバーへと組み立てられたシステムに関する。
このアセンブリシステムは、測時分野のアプリケーションのために考えられた。しかし、他の分野でも同様に考えることができる、例えば、航空、宝石、自動車産業、食器類である。
測時分野では、このアセンブリは、脆弱な材料が役割を果たす増強された部分において必要になる。この脆弱な材料としては、例えば、ドープされた又はドープされていない単結晶（又は多結晶質）ケイ素、石英又はシリカのような酸化ケイ素、単結晶又は多結晶のコランダムのようなケイ素ベースの材料、又はより一般的には、アルミナ、窒化ケイ素又は炭化ケイ素がある。例えば、バランスバネ、バランス、パレット、ブリッジ又はエスケープ車のような車セットなどを、完全に又は部分的に脆弱材料をベースに形成することを想起することができる。
しかし、製造方法が習得された通常の鋼製のスタッフ棒、シャフト又はアーバーをいつも使用できる状況は、塑性領域がない部品を使用することと調和させることが困難であるような制約になっている。実際に、テストを行うと、鋼製のスタッフ棒によって駆動することができず、これによって、脆弱な部品、すなわち、使用不能な塑性領域のものを系統的に壊すようになっていた。例えば、ケイ素部品における開口に入る金属製スタッフ棒によって発生する剪断が、部品を系統的に壊してしまうことが明らかになった。
このため、本発明は、少なくとも第１材料で作られるメンバー３、１０３、１２３、２０３を有するアセンブリシステム１、１０１、１２１、２０１に関し、このメンバー３、１０３、１２３、２０３は、スタッフ棒２、１０２、１２２、２０２及び肩部４を有し、このメンバーのスタッフ棒２は、塑性領域がまったく又は少ししかない材料をベースにする第２の材料で作られた部品５、１０５、２０５の開口６において受けられる。
なお、スタッフ棒２、１０２、１２２、２０２及び肩部４は、単一の第１の材料を用いる同じ単一片であってもよく、あるいは、メンバー３、１０３、１２３、２０３のスタッフ棒２、１０２、１２２、２０２及び肩部４は、いくつかの材料及び／又はいくつかの部分で形成されていてもよい。
好ましいことに、本発明によると、アセンブリシステム１、１０１、１２１、２０１は、第３の材料で作られたロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９を有し、これは、メンバー３、１０３、１２３、２０３の肩部４とロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９の間の部品５、１０５、２０５に弾性的に取り付けられるように構成する。図８にわかりやすく示してあるように、好ましいことに、本発明によれば、部品５は、ロック要素９の弾性力によってメンバー３の肩部４に対向するようにクランプされる。本発明に係るアセンブリシステム１、１０１、１２１、２０１には、接着剤、付加的なロック用キャップ、相補的なカバー形状又はクリープのような塑性変形が必要なく、単純であることがすぐにわかるであろう。
好ましくは、本発明によると、ロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９は、実質的に直線な部分１０、２０を含む内壁を有するワッシャーであり、この実質的に直線な部分１０、２０は、メンバー３、１０３、１２３、２０３のスタッフ棒２、１０２、１２２、２０２を放射方向内側につかむロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９の高さＨTの部分ＨT−ＨEにわたっている。この内壁は、直立部分１０、２０に隣接していて、第２の材料で作られた部品５、１０５、２０５に向かって円錐フレア面を形成する部分１６、２６を有し、これによって、ロックする要素９、１９、１０９、１２９、２０９の周辺部分１２、１３、２２、２３のみが、メンバー３、１０３、１２３、２０３の肩部４に対して垂直な軸方向の弾性力をはたらかせ、これによって、メンバー３、１０３、１２３、２０３−部品５、１０５、２０５−ロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９を有するアセンブリが固定される。
図１及び２には、ロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９が、好ましくは平坦な工具１５と接触するように意図された上部表面１１と、部品５、１０５、２０５の上部表面と接触するように意図された下部表面１２とを有することを示している。
実際に、下で説明するように、本方法において、ロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９の周辺部分１２、１３、２２、２３によって与えられた軸方向の応力は、驚くべきことに、塑性領域がまったく又は少ししかない材料をベースにしている第２の材料の損傷をまったく引き起こさない。この技術的な利点によって、回転スタッフ棒２、１０２、１２２、２０２などに対する部品５、１０５、２０５のアセンブリを相当に単純化することができる。この利点は、具体的には、ロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９の周辺部分１２、１３、２２、２３が肩部４を押し、肩部４に対して片持ち（カンチレバー）の姿勢で押すのではないために発生する。したがって、ロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９の表面が、肩部４の表面を超えないことは重要である。
図１及び図２に示す例において、ロック要素９は非対称である。すなわち、表面１１及び１２は、上部表面又は下部表面のいずれかであることができる。しかし、このような非対称性は、単なる選択肢に過ぎない。
実際に、図９に示す別の変形例によれば、ロック要素１９は、製造時に取り扱い上の誤りを防ぐように好ましくは適用され、ロック要素１９は、対称的であることもできる。この変形例において、穴１８のまわりの内壁は、直立部分２０に対称的に第１の部分２６及び第２の部分２８を有し、これらは両方、直立部分２０から外側に円錐フレア面を形成する。
ロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９の弾性的なアセンブリは、緩和に対する抵抗が作用した力の少なくとも５０％のように等しくある金属又は金属合金を含有する第３の材料を用いて好ましく得られる。０．２％の塑性変形を得るのに必要な応力の７５％の力で、すなわち、第３の材料に関する弾性限界の実質的に７５％で、温度７０℃において１０，０００時間の後に、この割合の決定するテストを行った。
第３の材料が、銅、真鍮、洋銀（「マイルショー」や「ニューシルバー」とも呼ばれる）、ARCAP合金を含有する場合に、５０％を超える抵抗が観察され、第３の材料がPfinodal合金、スピノーダル合金、Durnico合金、Durimphy合金、Ｃｕ−Ｂｅ合金及び２０ＡＰ鋼を含有する場合には、さらに大きな８５％を超える抵抗をも観察することができた。
測時分野に特有の考察について、ロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９は、強磁性の特性を有しない上記の材料の中から選ばれることが、磁界に反応しないためには好ましい。これは、例えば、銅、真鍮、洋銀（「マイルショー」や「ニューシルバー」とも呼ばれる）、ARCAP合金、Pfinodal合金、スピノーダル合金、Ｃｕ−Ｂｅ合金及びDurimphy合金である。
図１及び図２にわかりやすく示したように、本発明によると、好ましくは、軸平面での断面におけるロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９の幅ＬTに対する高さＨTの比（ＨT／ＬT）は、０．１〜５である。したがって、アセンブリを共に固定するために十分なクランプを提供することで十分に高いレバーアームを得るために、軸中心Ｄから十分に遠い周辺部分１２、１３、２２、２３を得るために長さＬTを適切に選択することは重要である。同時に、高さＨTも適切に選択されなければならない。これによって、塑性領域がまったく又は少ししかない材料をベースとする第２の材料を十分に保護するための最小の高さが得られ、そして、下で説明する中間的変形をさらに得るための最大の高さを得ることができる。したがって、比ＨT／ＬTは、予期されるアプリケーションに適合する必要があることを理解できるであろう。
また、ロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９のフレア部分１６、２６の幾何学的形状も、高さＨE及び幅ＬEを調整する可能性を提供する。このフレア部分１６、２６にわたって、部分１６、２６が直立部分１０、２０から広がる。部品５、１０５、２０５に接触する周辺部分１３、２３がこのようにフレア部分１６、２６に対して選択された幅ＬEの値によって下部表面１２及び２２上に直接制限されるということが理解できるであろう。
好ましくは、図２及び図９に示すように、軸平面での断面においてロック要素９、１９の全高さＨTに対するフレア部分１６、２６の高さの比（ＨE／ＨT）は、０．１〜０．９５である。また、図２及び９に示す同じ断面の全幅ＬTに対するフレア部分１６、２６の幅ＬEの比（ＬE／ＬT）は、０．１〜０．９５である。
したがって、図９に示した変形例が製造時の取り扱い誤りを防ぐために好ましくは利用されるので、直立部分２０から外側に円錐フレア面を形成する第２の部分２８の比ＨE／ＨT及びＬE／ＬTは、直立部分２０から外側に円錐フレア面を形成する第２の部分２６の比ＨE／ＨT及びＬE／ＬTとそれぞれ等しい。
しかし、下部表面２２又は上部表面２１をお互い交換できるという利点を失うが、図９の変形例では、ロック要素１９が対称的ではないように変更することができる。すなわち、穴１８のまわりの内壁の直立部分２０の両側のそれぞれにおいて、同一のフレア部分２６及び２８を有しないように変更することができる。
別の選択肢によれば、塑性領域がまったく又は少ししかない材料をベースにする第２の材料のいずれの損傷も防ぐように、ロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９を面取りする。実際に、下に説明されるように、中間的変形の幾何学的構成に依存して、面取りによってロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９が微少な表面に対して過剰な応力及び／又は圧力を発生させることがある尖った縁を介して部分１０５、２０５の上部表面に接触することを防ぐことができる。
このように、本発明に従って好ましいことに、メンバー３、１０３、１２３、２０３のために形成される少なくとも１つの第１の材料は、例えば、金属又は金属合金のような、種々様々な材料を含有することができる。
以下、図３〜図８を参照して、図１０に示す本発明の第１の実施形態に従うアセンブリシステム１を製造する方法を説明する。
この方法は、アセンブリシステム１の各部分を形成することを伴う第１のステップａ）を有する。したがって、ステップａ）は、単一片であってもなくてもよいスタッフ棒２及び肩部４を有する第１の材料によって少なくとも作られているメンバー３を形成するように意図された段階と、塑性領域がまったく又は少ししかない材料をベースにする第２の材料で作られ、開口６を有する部品５を形成するように意図された第２段階を有する。
最後に、ステップａ）は、第３の材料をベースにするワッシャーの形態のロック要素９を形成するように意図された第３の段階を有し、ロック要素９の穴８はメンバー３のスタッフ棒２よりも小さく、ロック要素９の内壁は、ロック要素９の高さＨTの部分ＨT−ＨEにわたる実質的に直立の部分１０、及び直立部分１０から外側に円錐フレア面を形成する部分１６を有する。なお、ステップａ）では、これらの段階の実行順序は重要ではないことを理解できるであろう。
この方法は、メンバー３のスタッフ棒２を部品５の開口６へ自由に通すことを伴う第２のステップｂ）に続く。図４にステップｂ）を示した。
この方法は、ステップｃ）へと続く。これは、フレア部分１６が部品５と反対側であることを予め注意しつつ、ロック要素９における穴８に対してスタッフ棒２を配置するように意図された第１の段階を有する。実際に、逆の構成であれば、アセンブリが不可能になる。図４に、このステップｃ）の第１段階も示した。
図４には、工具１５も示されている。この工具１５は、好ましくは、平坦である。すなわち、ロック要素９の上部表面１１に接触するように意図された実質的に平坦な面１４を有する。このように、図９に示したような対称的なロック要素１９の変形例のみが、上部表面１１と下部表面１２についての組立時の誤りをなくすことができるということは注目される。
ステップｃ）は、第２の段階へと続く。これは、工具１５を使用して、スタッフ棒２に対してロック要素９を強制的にスライドさせるように意図されており、これによって、図５に示すように、ロック要素９の周辺部分１３が部品５に最も近くなるようにロック要素９を変形する。この第２段階を動作中の駆動にたとえることができることは明らかである。
この中間的な弾性変形は、直立部分１０に対して分離される塑性変形を引き起こす可能性があり、ロック要素９がベルビル（Belleville）ワッシャーであるという印象を与える。しかし、この幾何学的構成は安定していない、すなわち、この幾何学的構成はクリープのような塑性変形ではなく、もっぱら工具１５の力によって引き起こされる。このような中間的な弾性変形は、メンバー３のスタッフ棒２よりも小さいロック要素９における穴８を使用することによって、及び表面１４が実質的に平坦な工具１５を使用することによって、最大化される。
このような中間的な弾性変形は、将来的なアセンブリシステム１に対して非常に重要である。なぜなら、図６に示すように、部品５に対して将来的な軸方向応力が、スタッフ棒２の可能な限り近くではなく、ロック要素９の周辺部分１３上のロック要素９の幅ＬTのレバーアームを介して適用されるからである。したがって、メンバー３の肩部４の断面の面積は、周辺部分１３がメンバー３の肩部４に対して垂直な軸方向に弾性力を与えることが可能なように、実質的にロック要素９の断面以上であることが好ましい。
この方法は、ステップｄ）によって単純に終了する。これは、工具１５とメンバー３の肩部４の間で、第３の材料の降伏強さよりも小さい所定の力に達したときに、工具１５を止めて除去することを伴う。実際に、メンバー３の肩部４に垂直なロック要素９の周辺部分１３との間で弾性的なクランプを実現できると、ロック要素９に使用される第３の材料の降伏強さを周辺部分１２、１３において超えずに、内壁の直立部分１０を部品５のできるだけ近くに動かすように工具１５が使用される。
したがって、一旦、工具１５が除去されると、ロック要素９の下部表面１２の全幅（ＬT−ＬE）が、部品５の周辺部分１３に対してのみ又はこれに主に応力を与えるように、部品５に対して応力を与えることは望ましくないことが明らかである。したがって、部品５、１０５、２０５に接触する周辺部分１３、２３が、フレア部分１６、２６に対して選択された幅ＬEの値によって、下部表面１２及び２２上で直接的に限定されることは理解できるであろう。
このようにして、メンバー３−部品５−ロック要素９のアセンブリの固定が、メンバー３のスタッフ棒２に対するロック要素９の内壁の直立部分１０の放射方向内側のつかみと組み合わさった、周辺部分１３又はメンバー３の肩部４に垂直なロック要素９の下部表面１２の軸方向の弾性力によってのみ又は主にこれによって達成される。
図３は、工具１５の軸方向の位置に応じて上記方法における工具１５が与える力のグラフ図である。図５に示すように、矢Ａからステップｃ）の第２の段階が開始する。図６に示すように、矢Ｂから、ロック要素９の周辺部分１３が部品５をクランプし始める。図７に示すように、矢Ｃから、ロック要素９の内壁の直立部分１０が、部品５のできるだけ近くに動かされ、工具１５からのいずれかの付加的力によって、ロック要素９の幾何学的構成に影響を与えずにロック要素９の内部応力を与える。
このように、この製造方法の各ステップ及びアセンブリシステムの各要素が非常に単純であり、実装することが容易であることも理解できるであろう。したがって、図９に示す第１の実施形態によると、本発明のアセンブリシステム１を用いて、バランスバネ５をバランススタッフ棒２に固定することができる。これを達成するために、バランスバネのコレット７が回転軸３とロック要素９の間で固定される。
ロック要素９、１０９、１２９、２０９の塑性変形のリスクを最小化するために、工具１５によって与えられる力が、第３の材料の降伏強さの２０％〜９０％である場合にステップｄ）が止められる。もちろん、この割合は、予期されるアプリケーションによって適合される必要がある。いくつかのテストを行うことによって、工具１５によって与えられる力が第３の材料の降伏強さの実質的に７５％にある場合に、ステップｄ）を止めることが完全に満足的であることが明らかになった。
上で説明したように、好ましいことに、ロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９の弾性的なアセンブリを、緩和に対する抵抗が与えられた力の少なくとも５０％であるような金属又は金属合金を含有する第３の材料を用いることによって、得ることができた。
この割合を決定するテストを、温度７０℃で、０．２％の塑性変形を得るのに必要な応力の７５％の力の下で、１０，０００時間の後に行った。
第３の材料が銅、真鍮、洋銀（「マイルショー」や「ニューシルバー」とも呼ばれる）、ARCAP合金を含有する場合に、５０％を超える抵抗が観察され、第３の材料がPfinodal合金、スピノーダル合金、Durnico合金、Durimphy合金、Ｃｕ−Ｂｅ合金及び２０ＡＰ鋼を含有される場合にはさらに８５％を超える抵抗が観察された。
測時分野に特有の考察について、ロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９は、強磁性の特性を有しない上記の材料の中から選ばれることが、磁界に反応しないためには好ましい。これは、例えば、銅、真鍮、洋銀（「マイルショー」や「ニューシルバー」とも呼ばれる）、ARCAP合金、Pfinodal合金、スピノーダル合金、Ｃｕ−Ｂｅ合金及びDurimphy合金である。
図１及び図２にわかりやすく示したように、本発明によると好ましくは、軸平面での断面におけるロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９の幅ＬTに対する高さＨTの比（ＨT／ＬT）は、０．１〜５である。したがって、十分に高いレバーアームを得る軸中心Ｄから十分に遠い周辺部分１３、２３を得るために長さＬTを適切に選択することは、アセンブリを共に固定するための十分なクランプを提供するためにことで十分に高いレバーアームを得ることが重要である。同時に、これによって、塑性領域がまったく又は少ししかない第２の材料を十分に保護するために最小の高さが得られ、そして、下で説明する中間的変形をさらに得るための最大の高さを得るように、高さＨTも適切に選択されなければならない。したがって、比ＨT／ＬTは、予期されるアプリケーションに適合する必要があることを理解できるであろう。
また、ロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９のフレア部分１６、２６の幾何学的形状も、高さＨE及び幅ＬEを調整する可能性を提供する。このフレア部分１６、２６にわたって、部分１６、２６が直立部分１０、２０から広がる。部品５、１０５、２０５に接触する周辺部分１３、２３がこのようにフレア部分１６、２６に対して選択された幅ＬEの値によって下部表面１２及び２２上に直接制限されるということが理解できるであろう。
好ましくは、図２及び図９に示すように、軸平面での断面においてロック要素９、１９の全高さＨTに対するフレア部分１６、２６の高さＨEの比（ＨE／ＨT）は、０．１〜０．９５である。また、図２及び９に示す同じ断面の全幅ＬTに対するフレア部分１６、２６の幅ＬEの比（ＬE／ＬT）は、０．１〜０．９５である。
したがって、図９に示した変形例が製造時の取り扱い誤りを防ぐために好ましくは利用されるので、直立部分２０から外側に円錐フレア面を形成する第２の部分２８の比ＨE／ＨT及びＬE／ＬTは、直立部分２０から外側に円錐フレア面を形成する第２の部分２６の比ＨE／ＨT及びＬE／ＬTとそれぞれ等しい。
しかし、下部表面２２又は上部表面２１をお互い交換できるという利点を失うが、図９の変形例では、ロック要素１９が対称的ではないように変更することができる。すなわち、穴１８のまわりの内壁の直立部分２０の両側のそれぞれにおいて、同一のフレア部分２６及び２８を有しないように変更することができる。
別の選択肢によれば、第２の材料のいずれの損傷も防ぐように、ロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９を面取りする。実際に、上で説明したように、中間的変形の幾何学的構成に依存して、面取りによってロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９が微少な表面に対して過剰な応力を発生させることがある尖った縁を介して部分１０５、２０５の上部表面に接触することを防ぐことができる。
メンバー３、１０３、１２３、２０３のために形成される少なくとも１つの第１の材料は、例えば、金属又は金属合金のような、種々様々な材料を含有することができる。したがって、スタッフ棒２、１０２、１２２、２０２及び肩部４は、単一の第１の材料を使用して固定していてもよく、メンバー３、１０３、１２３、２０３のスタッフ棒２、１０２、１２２、２０２及び肩部４が、いくつかの材料及び／又はいくつかの部分によって形成されていてもよいことを理解できるであろう。
また、本発明に係る方法の結果、塑性領域がまったく又は少ししかない材料をベースにする第２の材料は、具体的には、ケイ素、石英、コランダム、酸化ケイ素、窒化ケイ素又は炭化ケイ素を有し、損傷の危険のないようにもできることを理解できるであろう。
図１１は、測時分野内の本発明に係る他の実施形態のアセンブリシステム１０１、１２１、２０１を示す。例えば、パレット１０５は、ダート針１０３及びピン１２３をレバー１０７に固定するために、本発明に係る２つのアセンブリ１０１、１２１をそれぞれ有することができる。
図１１に示されるように、各アセンブリシステム１０１、１２１は、ダート針１０３のスタッフ棒１０２又はピン１２３のスタッフ棒１２２と、ロック要素１０９、１２９との間で固定されたレバー１０７を有する。したがって、各アセンブリシステム１０１、１２１は、その構成部品の間の相対的な運動が発生するのを避けるために十分な抵抗があることが明らかである。
同じ図１１において、エスケープ車、より一般的には、車２０５は、例えば、回転軸２０３を車２０５に固定するように意図されたアセンブリシステム２０１を有する。図１１に示すように、アセンブリシステム２０１は、回転軸２０３のスタッフ棒２０２とロック要素２０９の間に固定されるハブ２０７を有する。
したがって、この例のアセンブリシステム２０１をいずれの種類の車セットに適用することができることをすぐに理解できるであろう。ピン２０２は、完全な車セットを形成するように、単一部分にピニオンを有することができる。
もちろん、本発明は、図示した例には限定されず、当業者が想起することができる様々な変形例及び変更を行うことができる。具体的には、ロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９は、本発明の範囲から逸脱せずに、異なる幾何学的構成を有することができる。
また、工具１５は、中間的な弾性変形時に得られたベルビルワッシャー形状を実質的に追うような円錐面１４を有することもできる。
また、部分、５、１０５、２０５における開口６は、円形の形形状に限定されず、及び／又は部品５、１０５、２０５は、ロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９の下で部分的に貫通していてもよい。したがって、例えば、図１０のバランスバネ５は、開口が欧州特許第２３６３７６２号（これを本特許出願に参照によって取り入れる）に記載された実質的に三つ葉形（トレフォイル）の形状であるコレット４１を有するバランスバネ１０によって置き換えることができる。
最後に、ケイ素又はアルミナベースの材料とは異なる「脆弱」な材料を想起することができる。例えば、ジルコニウム又はチタンに基づくセラミックス又はガラスである。ロック要素９、１９、１０９、１２９、２０９も、金属ガラスとも呼ばれるアモルファス金属をベースとしても形成することができる。
Claims (29)
- スタッフ棒（２、１０２、１２２、２０２）及び肩部（４）を有し、少なくとも第１の材料で作られたメンバー（３、１０３、１２３、２０３）を有するアセンブリシステム（１、１０１、１２１、２０１）であって、
前記メンバー（３、１０３、１２３、２０３）の前記スタッフ棒（２、１０２、１２２、２０２）は、第２の材料で作られた部品（５、１０５、２０５）の開口（６）において受けられ、
当該アセンブリシステム（１、１０１、１２１、２０１）は、第３の材料で作られたロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）を有し、前記ロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）は、前記メンバーの前記肩部（４）と当該ロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）の間にて前記部品（５、１０５、２０５）を弾性的に取り付けるように構成し、
前記ロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）は、前記メンバーの前記スタッフ棒（２、１０２、１２２、２０２）を放射方向内側につかむ当該ロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）の高さ（ＨT）の一部にわたって実質的に直立の部分（１０）を有する内壁を有するワッシャーであり、
前記内壁は、前記実質的に直立の部分（１０）に隣接して、前記第２の材料で作られた部品（５、１０５、２０５）に向かって円錐フレア面を形成する部分（１６、２６、２８）を有し、
これによって、前記ロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）の前記周辺部分（１３、２３）のみが、前記メンバーの肩部（４）に垂直な軸の弾性力をはたらかせ、
このようにして、前記メンバー（３、１０３、１２３、２０３）−部品（５、１０５、２０５）−ロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）のアセンブリを固定する
ことを特徴にするアセンブリシステム（１、１０１、１２１、２０１）。 - 前記第３の材料は、抵抗温度７０℃、１０，０００時間後の緩和抵抗が、前記第３の材料の０．２％の塑性変形を得るのに必要な応力の７５％に相当する作用力の少なくとも５０％であるような金属又は金属合金を有し、
これによって、前記メンバー（３、１０３、１２３、２０３）−部品（５、１０５、２０５）−ロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）の固定されたアセンブリが維持されることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリシステム（１、１０１、１２１、２０１）。 - 前記第３の材料は、銅、真鍮、洋銀、ARCAP合金、Pfinodal合金、スピノーダル合金、Durnico合金、Durimphy合金、Ｃｕ−Ｂｅ合金及び／又は２０ＡＰ鋼を含有する
ことを特徴とする請求項２に記載のアセンブリシステム（１、１０１、１２１、２０１）。 - 軸平面での断面における前記ロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）の幅（ＬT）に対する高さ（ＨT）の比（ＨT／ＬT）は、０．１〜５である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアセンブリシステム（１、１０１、１２１、２０１）。 - 軸平面での断面における前記ロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）の全高さ（ＨT）に対する前記フレア部分（１６、２６、２８）の高さ（ＨE、ＨE'）の比（ＨE／ＨT、ＨE'／ＨT）は、０．１〜０．９５であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のアセンブリシステム（１、１０１、１２１、２０１）。
- 軸平面での断面における前記ロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）の全幅（ＬT）に対する前記フレア部分（１６、２６、２８）の幅（ＬE、ＬE'）の比（ＬE／ＬT、ＬE'／ＬT）は、０．１〜０．９５であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のアセンブリシステム（１、１０１、１２１、２０１）。
- 前記内壁は、前記実質的に直立の部分（１０）に対称的な、第２の材料で作られた部品（５、１０５、２０５）から外側に円錐フレア面を形成する第２の部分（２８）を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のアセンブリシステム（１、１０１、１２１、２０１）。
- 前記ロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）は、前記第２の材料のいずれの損傷をも防ぐために面取りされることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のアセンブリシステム（１、１０１、１２１、２０１）。
- 前記第２の材料は、ケイ素ベースの材料であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のアセンブリシステム（１、１０１、１２１、２０１）。
- 前記第２の材料は、ケイ素、石英、酸化ケイ素、窒化ケイ素又は炭化ケイ素を含有することを特徴とする請求項９に記載のアセンブリシステム（１、１０１、１２１、２０１）。
- 前記少なくとも１つの第１の材料は、金属又は金属合金を含有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のアセンブリシステム（１、１０１、１２１、２０１）。
- 前記スタッフ棒（２、１０２、１２２、２０２）及び前記肩部（４）は、同じ単一片で作られることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のアセンブリシステム（１、１０１、１２１、２０１）。
- 請求項１〜１２のいずれかに記載のアセンブリシステム（１、１０１、１２１、２０１）を少なくとも１つ有することを特徴とする計時器。
- 前記第２の材料で作られる部分は、車セット（２０５）、パレット（１０５）又はバランスバネ（５）であることを特徴とする請求項１３に記載の計時器。
- アセンブリシステム（１、１０１、１２１、２０１）を製造する方法であって、
ａ）スタッフ棒（２、１０２、１２２、２０２）及び肩部（４）を有する第１の材料で少なくとも作られるメンバー（３、１０３、１２３、２０３）と、開口（６）を有し、第２の材料で作られた部品（５、１０５、２０５）と、及び第３の材料をベースにする材料で作られ、ワッシャーの形態であるロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）とを形成するステップであって、
前記ロック要素は、前記メンバーの前記スタッフ棒（２、１０２、１２２、２０２）よりも小さい穴（８、１８）を有し、前記ロック要素の内壁が、前記ロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）の高さ（ＨT）の一部にわたって実質的に直立の部分（１０）と、及び前記実質的に直立の部分（１０）から外側に円錐フレア面を形成する部分（１６、２６、２８）を有する、ステップと、
ｂ）前記部品（５、１０５、２０５）の前記開口（６）へと前記メンバーの前記スタッフ棒（２、１０２、１２２、２０２）を自由に通すステップと、
ｃ）前記ロック要素における前記穴に対向するように前記スタッフ棒を配置するステップであって、
前記フレア部分（１６、２６、２８）は、前記部品（５、１０５、２０５）に対向しており、前記ロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）の前記周辺部分（１３、２３）が前記部品（５、１０５、２０５）に最も近いように前記内壁の前記実質的に直立の部分（１０）における前記ロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）を変形するために、工具（１５）を使用して力を与えることによって前記スタッフ棒（２、１０２、１２２、２０２）に対して前記ロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）を強制的にスライドさせる、ステップと、及び
ｄ）前記工具（１５）と前記メンバーの前記肩部（４）との間で前記第３の材料の降伏強さ未満の所定の力に達すると、前記工具を止め、その後、除去するステップとを有することを特徴とする方法。 - 前記ステップｄ）は、前記工具によって与えられる力が前記第３の材料の降伏強さの２０％〜９０％である場合に、止められることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
- 前記メンバー（３、１０３、１２３、２０３）−部品（５、１０５、２０５）−ロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）の固定されたアセンブリを維持するために、前記第３の材料は、温度７０℃で１０，０００時間後の緩和抵抗が前記第３の材料の０．２％塑性変形を得るのに必要な応力の７５％に相当する、前記ステップｄ）に与えられる力の少なくとも５０％である金属又は金属合金を含有することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の方法。
- 前記第３の材料は、銅、真鍮、洋銀、ARCAP合金、Pfinodal合金、スピノーダル合金、Durnico合金、Durimphy合金、Ｃｕ−Ｂｅ合金及び／又は２０ＡＰ鋼を含有することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
- 軸平面での断面における前記ロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）の幅（ＬT）に対する高さ（ＨT）の比（ＨT／ＬT）は、０．１〜５であることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれかに記載の方法。
- 軸平面での断面における前記ロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）の全高さ（ＨT）に対する前記フレア部分（１６、２６、２８）の高さ（ＨE、ＨE'）の比（ＨE／ＨT、ＨE'／ＨT）は、０．１〜０．９５であることを特徴とする請求項１５〜１９のいずれかに記載の方法。
- 軸平面での断面における前記ロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）の全幅（ＬT）に対する前記フレア部分（１６、２６、２８）の幅（ＬE、ＬE'）の比（ＬE／ＬT、ＬE'／ＬT）は、０．１〜０．９５であることを特徴とする請求項１５〜２０のいずれかに記載の方法。
- 前記ロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）の前記内壁は、前記実質的に直立の部分（１０）に対称な、前記実質的に直立の部分（１０）から外側に円錐フレア面を形成する第２の部分（２８、２６）を有することを特徴とする請求項１５〜２１のいずれかに記載の方法。
- 前記ロック要素（９、１９、１０９、１２９、２０９）は、前記第２の材料のいずれの損傷をも防ぐように面取りされることを特徴とする請求項１５〜２２のいずれかに記載の方法。
- 前記第２の材料は、ケイ素ベースであることを特徴とする請求項１５〜２３のいずれかに記載の方法。
- 前記第２の材料は、ケイ素、石英、酸化ケイ素、窒化ケイ素又は炭化ケイ素を含有することを特徴とする請求項２４に記載の方法。
- 前記少なくとも１つの第１の材料は、金属又は金属合金を含有することを特徴とする請求項１５〜２５のいずれかに記載の方法。
- 前記部品は、計時器の車セット（２０５）であることを特徴とする請求項１５〜２６のいずれかに記載の方法。
- 前記部品は、計時器のパレット（１０５）であることを特徴とする請求項１５〜２６のいずれかに記載の方法。
- 前記部品は、計時器のバランスバネ（５）であることを特徴とする請求項１５〜２６のいずれかに記載の方法。
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