用於鐘錶的單件式輪副的製作方法

2023-05-01 07:36:51

專利名稱：用於鐘錶的單件式輪副的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種單件式輪副，例如同軸的擒縱輪副，更具體地涉及由可微機械加工或可電成型(electroformabIe)材料製成的這種類型的輪副。
背景技術：
已知機械鐘錶機芯的擒縱系統(無論它是同軸擒縱系統還是瑞士槓桿式擒縱系統)包含擒縱輪，其中均勻間隔開的齒承受通常由紅寶石製成的叉鑽的衝擊。同軸擒縱系統的一個示例在歐洲專利No. 1045297中給出。如圖11所示，此類機構包括由第一擒縱輪1和第二擒縱輪11形成的輪副。第二擒縱輪11 (也稱為衝擊輪)安裝於同一心軸3上。第二擒縱輪11的齒13的角位置被標示在第一擒縱輪1的齒8的角位置。第一擒縱輪1採用傳統瑞士槓桿式擒縱輪的形式。第二擒縱輪11通過與中間輪 17嚙合還作為擒縱小齒輪15，這具有減小機構高度的優點。擺輪機構(未示出)的圓盤19承載衝擊銷釘/圓盤釘21和衝擊叉鑽23。衝擊銷釘21用於經由槓桿(擒縱叉，lever) 25的叉27驅動槓桿25前後運動，而衝擊叉鑽23用於與第一擒縱輪1的齒8配合。槓桿25包含衝擊叉鑽M，該衝擊叉鑽M與第二擒縱輪11的齒13配合。槓桿25 還包含另外兩個元件，分別是進入鎖爪26和離開鎖爪觀，其與第一擒縱輪1的齒8配合。這種同軸擒縱系統的設計要求很高的精度，尤其是在第一擒縱輪1和第二擒縱輪 11的相對對中/對準方面，這使得製造很困難。此外，一般來說，諸如通常的輪-小齒輪類型的兩層級鐘錶的齒輪系總是需要在它們之間具有良好的標示(indexing)

發明內容
本發明的目的之一是通過提出一種輪副例如同軸擒縱輪副來克服全部或部分上述缺陷，其中減少了對中問題並且降低了慣性。因此，本發明涉及一種單件式輪副，該單件式輪副包括在一板的周邊處形成的第一齒圈，以及第二齒圈，其特徵在於，所述第二齒圈與第一齒圈的所述板形成為單個部件， 從而減少了關於一個相對於另一個對中的任何問題，並且降低了輪副的總體質量，特別地， 本發明涉及同軸擒縱輪副，其中第一齒圈設置為與銷釘/圓盤釘和至少一系列第一叉鑽配合，第二齒圈設置為與一系列第二叉鑽配合。與目前的難以相對於彼此調節的兩個部件相比，這種輪副的優點是顯而易見的， 包括設計的簡化(單件式以及更少的材料)。根據本發明的其它有利特徵-第二齒圈的每個齒獨立於其它的齒，並且相對於第一齒圈的所述板突出；-所述板由輪轂形成，該輪轂經由至少一個臂與第一齒圈相連；-第二齒圈的每個齒與所述板的所述至少一個臂成一體；
-第二齒圈具有的齒的數量與所述板具有的臂的數量相同；-所述板包括用於與心軸配合的開口，以便可旋轉地安裝所述同軸擒縱輪副；-所述開口包含緊固裝置，該緊固裝置彈性變形以抓持所述心軸，同時不會對所述板施加任何破壞性應力；-所述開口包含緊固裝置，該緊固裝置塑性變形以抓持所述心軸，同時不會對所述板施加任何破壞性應力；-所述輪副可由金屬或金屬合金製成，或者可以基於矽。此外，本發明涉及一種用於鐘錶的同軸擒縱系統，包括與根據前述變型之一的單件式同軸擒縱輪副配合的槓桿，其中該輪副的第一齒圈設置為與和擺輪機構成一體的銷釘 /圓盤釘配合併且用於與所述槓桿的一系列第一叉鑽配合，第二齒圈用於與所述槓桿的一系列第二叉鑽配合併且設置為形成擒縱小齒輪。


參考附圖，從下面對作為非限制性說明給出的描述中，可以清楚看到其它特徵和優點，其中-圖1至4是根據本發明的第一實施方式製造擒縱輪副的方法的連續步驟的圖；-圖5至8是根據本發明的第二實施方式製造擒縱輪副的方法的連續步驟的圖；-圖9是根據本發明的第一變型的同軸擒縱輪副的透視圖；-圖10是根據本發明的第二變型的同軸擒縱輪副的透視圖；-圖11是同軸擒縱系統的透視圖。
具體實施例方式有利地根據本發明，通過製造輪副100、100'減少了第一輪和第二輪之間的任何對中問題，其中所述輪副100、100'使這些輪彼此接合從而形成單個部件。相應地，僅其中一個輪的齒113、113'仍需保留，這意味著不再需要兩個輪之一的板的大部分，因而還減少了該擒縱輪副100、100'的質量，順帶地也降低了其慣性。為了更加簡化，下面的說明參考同軸擒縱輪給出。然而清楚的是本發明可適用於具有至少兩個層級的任何類型的輪副。圖9和圖10為單件式同軸擒縱輪副100、100'的根據本發明的兩個示例性實施方式。每個輪副100、100』包含在一個層級上的兩個不同的造型(pattern)。根據圖9所示的第一實施方式，第一造型形成帶齒的輪101，其與圖11中的第一擒縱輪1相對應。該第一造型包括形成輪轂102的板103，該輪轂102的中心具有開口 104， 臂106從開口 104延伸。每個臂的端部形成一個齒108，其與圖11中的齒8對應。由此獲得了在周邊處具有第一齒圈的板103。如圖9所示，開口 104包括彈性的緊固裝置105，該緊固裝置105用於通過彈性變形與圖11中的附圖標記3指示類型的心軸沿徑向配合，以便可旋轉地安裝擒縱輪101和從而安裝擒縱輪副100。此彈性的緊固裝置105是通過延長部分形成的，所述延長部分是通過挖空輪轂102的一部分實現的。所述延長部分使得心軸能夠被抓持，即，使得輪副100能夠被固定，同時不會對板103的其餘部分施加任何應力。當然，也可以設想其它彈性裝置。這些彈性裝置例如可以採取歐洲專利No. 1655642的圖IOA到IOE中所公開的形式，或者國際專利No. 2007/099068的圖2至5所公開的形式，上述兩個文獻都結合在本文中作為參考。因此，有利地根據本發明，與圖11中所示的增加第二擒縱輪11不同，由於輪副100 是單個部件，所以從第一造型101突出的第二造型111僅通過包含齒113的第二齒圈形成， 所述齒113對應於圖11中的齒13。優選地，根據本發明，齒113彼此獨立並且與臂106成一體。在圖9的特定示例中， 應注意到每個齒113與一個不同的臂106成一體。因此清楚的是，第二齒圈具有的齒113 的數量與板103具有的臂106的數量相同。但是，此特徵不是必需的，單獨一個臂106上也可以具有多個齒113。根據圖10所示的第二實施方式，第一造型形成帶齒的輪101'，其與圖11中的第一擒縱輪1相對應。該第一造型包括形成輪轂102'的板103'，該輪轂102'的中心具有開口 104'，臂106'從開口 104'延伸，所述臂的每個端部形成一個齒108'，其與圖11中的齒8對應。由此獲得了在周邊處包含第一齒圈的板103'。如圖10所示，開口 104'包括塑性的緊固裝置107，該緊固裝置107用於與圖11 中的附圖標記3指示類型的心軸沿徑向配合，以便可旋轉地安裝擒縱輪101'和從而安裝擒縱輪副100'。此塑性的緊固裝置107由金屬材料製成的墊圈形成，能夠通過塑性變形使得輪副100'相對於所述心軸被推壓，同時不會使板103'受到應力。當然，也可以設想其它的塑性緊固裝置。因此，有利地根據本發明，與圖11中所示的增加第二擒縱輪11不同，由於輪副 100'是單個部件，所以從第一造型101'突出的第二造型11Γ僅通過包含齒113'的第二齒圈形成，所述齒113'對應於圖11中的齒13。優選地，根據本發明，齒113'彼此獨立並且與臂106'成一體。在圖10的特定示例中，應注意到每個齒113'與一個不同的臂106'成一體。因此清楚的是，第二齒圈具有的齒113'的數量與板103'具有的臂106'的數量相同。但是，此特徵不是必需的，單獨一個臂106'上也可以具有多個齒113'。圖9和圖10的這兩個實施方式可以使用多種不同的材料形成。但是，可電成型材料或者可微機械加工材料是優選的。實際上，迄今為止只有反應離子刻蝕和LIGA類型的電成型兩種工藝能夠製造出具有使同軸輪副100、100'適當運行所需精度(幾個微米的數量級)的部件。但是，也可以應用能夠滿足相同製造公差的任何其它工藝。可電成型材料可以通過金和/或銅和/或銀和/或銦和/或鉬和/或鈀和/或鎳形成，但是這並不是成分的窮舉性列表。實際上，也可以少量添加其它成分例如磷。可微機械加工材料可以由碳化矽、結晶矽、結晶氧化鋁或者結晶二氧化矽形成，但是此成分列表不是窮舉性的。下面將在圖1-4和圖5-8中分別給出兩種類型的製造。圖1-4示出微機械加工的主要的連續步驟，以便更好地理解。優選地，該方法包括第一步驟，即，取用包含頂層33和底層35的基底31，所述頂層33和底層35由可微機械加工材料製成並且通過中間層34相互固定。此類基底31還簡稱為S. 0. I.(絕緣體上矽)。在第二步驟中，在頂層33中刻蝕至少一個造型36，直到中間層34顯露出來，從而至少形成在板103、103'的周邊處的擒縱輪副100、100'的第一齒圈(齒108、108『)。因此，此第二步驟使得能夠在頂層33中製成輪副100、100'的一個或多個第一造型101、 101'。如圖2所示，例如通過光刻法(photolithography)形成掩模37，以保護將被保留的頂層33的部分，然後如圖中虛線所示，對基底31的頂部部分進行D. R. I. E(深反應離子刻蝕)。如圖3所示，獲得了第一造型36，其包括至少一個擒縱輪副100、100'的第一層級 101,101'。在第三步驟中，在底層33中刻蝕至少一個第二造型38，直到中間層34顯露出來， 從而至少形成與擒縱輪100、100'的第一齒圈(齒108、108')的板103、103'成一體部件的第二齒圈(齒113、113')。因此，此第三步驟使得能夠在底層35中形成輪副100、100' 的一個或多個第二造型111、111'。如圖3所示，例如通過光刻法形成掩模39，以保護將被保留的底層35的部分，然後如圖中虛線所示，對基底31的底部部分進行深反應離子刻蝕。如圖4所示，獲得了第二造型38，其包括與在先前步驟中形成的其中一個第一層級101、101'成一體部件的至少一個第二層級 111、111'。然後只需要從基底31 (以及可能地中間層34的暴露部分)釋放這樣形成的每個兩層級輪副100、100'，以便將擒縱輪100、100'安裝在最終的擒縱系統中。優選地，當擒縱輪副100、100'由矽基形成時，執行附加的氧化步驟，以便在其外表面上形成至少一個二氧化矽部分，以增加輪副的機械抗性。圖5至8示出連續的主要的電成型步驟，以便更好地理解。優選地，該方法包括第一步驟，即，取用包含導電頂層的基底41。所述層可通過在絕緣材料上沉積導電材料獲得或者通過這樣的事實獲得，即，所述基底由導電材料形成。主要的電成型步驟包括形成模具，然後例如通過電鑄法(galvanoplasty) 用材料填充模具。這種類型的電成型已知縮寫為L. I. G.A，該縮寫是從德語術語〃 rihltgenLIthographie, Galvanoformung Mbformung"得到的。根據具有多個層級的模具是在每個電鑄過程之間形成還是完整地形成並且隨後僅進行填充，可以有多種類型的L. I.G.A.工藝。下面的說明中給出的技術包括形成每個層級，即形成模具的一個層級並填充該層級，然後轉到下一個層級。當然，可以設想能夠形成具有至少兩個不同層級的單件式輪副的任何類型的電成型工藝，不管它是否是L. I.G.A.類型的。如圖5和6所示，在第一階段，利用例如圖5所示的樹脂的光刻來形成模具的第一層級47。形成至少一個凹腔，其形狀與第一造型101、101' (S卩，在板103、103'的周邊處的擒縱輪副100、100'的至少第一齒圈(齒108、108'))相匹配。然後通過金屬材料46 的電沉積來填充所述第一層級。如圖7所示，以和第一階段相似的方式，在第二階段中例如利用樹脂的光刻來形成第二層級49。形成至少一個凹部，其形狀與第一造型111、111 『(即，擒縱輪副100、100 『 的至少第二齒圈(齒113、113'))相匹配，並且與第一層級47的所述至少一個凹腔連通。 然後通過金屬材料48的電沉積來填充第二層級49。然後只需要從基底41和樹脂47、49釋放這樣形成的兩層級輪副100、100'，如圖 8所示，以便將擒縱輪100、100'安裝在最終的擒縱系統中。在通過電成型獲得的擒縱輪副 IOOUOO'的示例中，清楚的是，不再需要形成彈性的緊固裝置105或塑性的緊固裝置107，因為金屬材料可通過其開口 104、104'被直接推壓在心軸上。當然，本發明並不局限於圖中所示的示例，本領域技術人員還能夠想到各種變型和替代。特別地，作為替代，帶齒的輪101、101'也可以包括如圖11中附圖標記9指代的輪緣，而不會偏離本發明的範圍。此外，雖然以上給出了同軸擒縱輪的示例，但是很清楚的是，齒輪系的輪-小齒輪類型的輪副或者甚至常規的擒縱輪將具有相同的優點。第一齒圈108、108'將是所述輪的齒圈，第二齒圈113、113'將是所述小齒輪的齒圈，反之亦然。最後，必須理解的是，在單個部件中實現至少兩個層級。因此，優選地可以設想在所述板(即，與承載第二齒圈113、113'的面相對的面)下方和/或在所述板上方形成至少一個附加的層級。
權利要求
1.一種單件式同軸擒縱輪副(100、100')，包括在一板(103、103')的周邊處形成的第一齒圈(108、108')，其中該第一齒圈(108、108')設置為與銷釘和至少一系列第一叉鑽配合，以及設置為與一系列第二叉鑽配合的第二齒圈(113、113')，其特徵在於，該第二齒圈(113、113')與第一齒圈(108、108')的板(103、103')形成為單個部件，從而減少一個相對於另一個的任何對中問題，以及降低擒縱輪副(100、100')的總體質量。
2.根據權利要求1所述的輪副(100、100')，其特徵在於，第二齒圈的每個齒(113、 113')獨立於其它的齒，並且相對於第一齒圈(108、108')的所述板(103、103')突出。
3.根據權利要求2所述的輪副(100、100')，其特徵在於，所述板(103、103')由輪轂(102、102')形成，該輪轂經由至少一個臂(106、106')與第一齒圈相連。
4.根據權利要求3所述的輪副(100、100')，其特徵在於，第二齒圈的每個齒(113、 113')與所述板(103、103')的所述至少一個臂成一體。
5.根據權利要求4所述的輪副(100、100')，其特徵在於，第二齒圈包含的齒(113、 113')的數量與所述板(103、103')具有的臂(106、106')的數量相同。
6.根據權利要求1所述的輪副(100、100')，其特徵在於，所述板(103、103')包括用於與心軸(3)配合的開口(104、104')，以便可旋轉地安裝所述同軸擒縱輪副(100、 100')。
7.根據權利要求6所述的輪副(100)，其特徵在於，所述開口(104)包含緊固裝置 (105)，該緊固裝置彈性變形以抓持所述心軸(3)，同時不會對所述板(10 施加任何破壞性應力。
8.根據權利要求6所述的輪副(100')，其特徵在於，所述開口(104')包含緊固裝置(107)，該緊固裝置塑性變形以抓持所述心軸( ，同時不會對所述板(103')施加任何破壞性應力。
9.根據權利要求1所述的輪副(100、100')，其特徵在於，所述輪副由金屬或金屬合金製成。
10.根據權利要求1所述的輪副(100、100')，其特徵在於，所述輪副由基於矽的材料形成。
11.一種用於鐘錶的同軸擒縱系統，包括與根據前述權利要求中任一項的單件式同軸擒縱輪副(100、100')配合的槓桿(25)，其中該輪副(100、100')的第一齒圈(108、 108')設置為與和擺輪機構成一體的銷釘(23)配合併且用於與所述槓桿05)的一系列第一叉鑽(沈、28)配合，第二齒圈(113、113')用於與所述槓桿05)的一系列第二叉鑽 (24)配合併且設置為形成擒縱小齒輪。
全文摘要
本發明涉及一種單件式同軸擒縱輪副(100、100′)，包括在一板(103、103′)的周邊處形成的第一齒圈(108、108′)，以及第二齒圈(113、113′)。根據本發明，第二齒圈(113、113′)與第一齒圈(108、108′)的板(103、103′)形成為單個部件，從而減少一個相對於另一個的任何對中問題，以及降低輪副(100、100′)的總體質量。本發明涉及鐘錶領域。
文檔編號G04B15/14GK102368148SQ20111016945
公開日2012年3月7日 申請日期2011年6月22日 優先權日2010年6月22日
發明者F·瓦切爾, J-P·蒂埃博, M·韋拉爾多, P·卡森 申請人:奧米加股份有限公司