用于在钟表机芯中枢转心轴的磁性装置 |
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| 申请号 | CN201610416303.0 | 申请日 | 2016-06-14 | 公开(公告)号 | CN106257346A | 公开(公告)日 | 2016-12-28 |
| 申请人 | 蒙特雷布勒盖股份有限公司; | 发明人 | A·佐格; B·雷格瑞特; S·马莱夏; D·萨尔其; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于围绕确定的轴线枢转 心轴 (101)的枢转装置，其包括至少一个 磁性 轴承 (105)，该磁性轴承包括磁体(106)，该磁体对心轴的由磁性材料制成的枢轴(103)施加吸引 力 。另外，轴承(105)包括布置在磁体(106)和枢轴(103)之间的磁通量集中结构(60)，和用于该集中结构的支承件(144)。该集中结构包括外周部分(61)和通过至少一个连接构件(65)弹性连接至外周部分的中心部分(63)，该中心部分由高导磁材料制成，并且具有比磁体的直径小的直径。外周部分被刚性压入配合到支承件(144)中，从而中心部分 定心 在枢轴轴线上。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于在钟表机芯中围绕确定的枢轴轴线枢转心轴(101)的枢转装置，所述枢转装置包括至少一个磁性轴承(105)，该磁性轴承(105)包括磁体(106；206)，该磁体(106； |
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| 说明书全文 | 用于在钟表机芯中枢转心轴的磁性装置技术领域[0001] 本发明涉及一种钟表组件，该钟表组件包括旋转构件的心轴和在钟表机芯中围绕确定的轴线枢转该心轴的枢转装置，该枢转装置包括至少一个装备有磁体的磁性轴承，该磁体布置成对心轴的由磁性材料制成的枢轴施加吸引力。 背景技术[0003] 已知满足前序部分中给出的定义的具有磁体的枢转装置。一个示例是在国际专利申请No.2012/062524的图13中表示的用于在钟表中枢转心轴的装置。本文的附图1是该现有技术的图示的再现。所示枢转装置被设置成用于心轴1，该心轴1的端部构成两个枢轴，分别标记为2和3。该枢轴由磁性材料制成。附图还示出布置成支承和引导两个枢轴2和3旋转的第一轴承和第二轴承。该两个轴承中的每个轴承包括底座(setting)，分别标记为40和44，安装在底座中的永磁体，分别标记为4和6，和插入磁体和底座的开口之间的具有支承表面的宝石，该支承表面分别标记为18A和19A。第一轴承和第二轴承的磁体4和6取向成分别吸引第一和第二枢轴，从而将心轴1保持在枢轴轴线上，并具有一定的径向和轴向游隙。 [0004] 由于极其缩小的尺寸和精确地执行精密时计功能所需的高空间精度，生产根据上述原理工作的可靠的钟表机构是一个重大的技术挑战。 [0005] 实际上，大多数天然或合成磁性材料在毫米或更小数量级上是不同质的。因此很难控制这一级别上的磁场的定位和强度。特别地，具有最高磁能强度的永微磁体，例如SmCo或NdFeB微磁体，通常由来自于稀土族的化学元素的粉末制造，因为其颗粒结构具有包括在1和100微米之间的尺寸。当其接近颗粒度时，磁场的同质性总体上减小。 发明内容[0007] 将理解，根据本发明，磁体和枢轴之间的磁通量集中结构(centring structure)的存在一方面具有增加中心部分中的磁场强度的效果，另一方面具有增加磁场的径向梯度的效果。本发明的第一优点因此是，增加径向作用于枢轴上的磁性回复力。 [0008] 根据本发明，在关于枢轴轴线的横截面中，中心部分具有比磁体的直径更小的直径。另外，由于中心部分使磁场集中，因此沿着中心部分的中心的方向吸引枢轴。本发明的第二优点因此是，无论磁体中具有任何磁性缺陷，都以改进的精度使枢轴居中。 [0009] 根据本发明，外周部分刚性装配至支承件，从而中心部分以确定的枢轴轴线为中心。本发明的第三优点因此是，无论磁体中具有任何几何缺陷，都通过设计使磁通量集中结构居中且该磁通量集中结构在所提供的枢轴轴线上居中地从磁体引导磁通量。 [0010] 根据本发明，通过外周部分将集中结构的中心部分弹性地保持就位，该中心部分连接至该外周部分。实际上，通过至少一个连接构件将中心部分弹性地连接至外周部分，该外周部分被强行插入支承件中的壳腔内，该中心部分经由该外周部分连接至支承件。因此，即使外周部分在被压入配合到支承件中时变形，中心部分也相对于集中结构的外周部分总体上保持其居中位置。本发明的第四优点因此是，中心部分将在集中结构装配到其支承件时“自居中”。 [0011] 规定“弹性地或弹力地连接”是指中心部分和外周部分之间的连接构件是弹性的，并且其在外周部分压入配合到支承件期间经受的变形基本上是弹性变形。形容词“弹性的”或“弹力的”意味着：“具有在变形之后至少部分地恢复其初始形状或体积的品质”。当弹性或弹力物体变形时，该变形产生回复力，该回复力抵抗该变形，并且其强度是变形的幅度的递增函数。 附图说明[0012] 在参考附图阅读下文仅通过非限制性示例给出的描述时，本发明的其它特征和优点将显而易见，图中： [0013] -图1是现有技术的磁性枢转装置的纵向剖视图。 [0014] -图2和4分别是根据本发明的第一示例性实施例的抗震枢转装置的透视图和局部纵向剖视图。 [0015] -图3是手表机芯的局部剖视图，示出图2和4的枢转装置如何结合在钟表机芯中的一个示例。 [0016] -图5、6和7是示出适合于例如在图2、3和4的枢转装置中使用的磁通量集中结构的三种变型的示意性平面图。 [0017] -图8A是适合于例如在图8B的枢转装置中使用的磁通量居中装置的透视图。 [0018] -图8B是与图4类似的局部纵向剖视图，但是示出根据本发明的第二示例性实施例的枢转装置。 具体实施方式[0019] 图5、6和7是示出用于根据本发明的一个具体实施例的枢转装置的磁通量集中结构的三种变型的示意性平面图。 [0020] 根据本发明，集中结构包括外周部分(在图5、6和7中分别标记为61、71、81)和通过至少一个连接构件(分别标记为65、75、85)弹性地连接至外周部分的中心部分(分别标记为63、73、83)。同样根据本发明，中心部分由高导磁材料制成。磁通量居中结构的其它部分可以由与中心部分相同的材料制成。然而，还可以由其它材料制造连接构件和外周部分，例如优选地具有低导磁率的材料，特别是非磁性材料。非磁性材料是指具有其值接近1的低导磁率的材料。磁通量集中结构例如可以通过LIGA技术制造。 [0021] 根据本发明的一个变型(未示出)，将外周部分弹性地连接至中心部分的连接构件可以采用薄片的形式(可以是瓦楞薄片)，该薄片从中心部分延伸到外周部分，优选地全部围绕中心部分覆盖360°的范围，以封闭外周部分和中心部分之间的空间。在构成连接构件的薄片由与中心部分相同的材料制成的情况下，其厚度优选地等于或小于中心部分的厚度的十分之一，以避免封闭磁体周围穿过薄片的磁场线，由此使得任何屏蔽效应最小化。还将理解，构成连接构件的薄片还可以被刺穿多个孔。 [0022] 再次参考图5、6和7，可看到所示的磁通量集中结构各自至少包括多个弹性的连接构件。图5中表示的磁通量集中结构60的外周部分61采用圆环的形式。然而将理解，外周部分可以替代地是卵形、椭圆形、多边形等。在图5所示的示例中，中心部分63是圆盘的形式，该圆盘的直径等于外周部分的直径的约12％。中心部分和外周部分通过三个S形的连接构件65连接。如图5所示，三个连接构件沿径向布置在中心部分周围并且彼此在角度上隔开约120°。另外，连接构件延伸的长度等于集中结构的直径的约40％。更一般地，连接构件的跨度优选地包括在集中结构的直径的20％和45％之间。还将理解，连接构件65的“S”形状具有增加其弹性的效果。 [0023] 现在更具体地参考图6，可看到所示的集中结构包括外周部分71和中心部分73，该外周部分71和中心部分73通过四个连接构件75彼此连接。如可以看到的，所示连接构件是弯曲成圆弧的小条形件的形式。将理解，所示变型中的由小条形件呈现的圆弧曲率具有增加中心部分和外周部分之间的连接的弹性的效果。在图6中，四个弹性连接构件各自相对于两个相邻构件中的每个构件在角度上偏移90°的角度。 [0024] 图7表示的磁通量集中结构的变型与两个前述变型的不同之处特别在于：外周部分81不构成闭合的框架。如在该图中看到的，在所示变型中，外周部分由成形为圆弧的连接构件85的三个远端构成。外周部分因此是不连续的。在所示的示例中，外周部分被限制为围绕构成中心部分83的圆盘规则地分布的三个突出部。 [0025] 在图5至7的三个变型中，根据一个优选实施例，弹性连接构件规则地布置在中心部分周围。更特别地，在这些变型中，弹性连接构件全部具有相似的形状，并且相对于中心部分在角度上布置为使得任意两个相邻的连接构件之间具有总体上恒定的角度偏移。应注意，“相似的形状”还包括由给定形状的轴向或中心对称变换得到的形状，例如具有竖直对称轴线的反向的“S”形。此优选实施例使得当磁通量集中结构压入配合到其支承件中时，无论在该压入配合期间向外周部分施加的任何应力(其可能导致外周部分的一些变形，尤其是其外尺寸的减小)，都能够相对于磁通量集中结构的支承件维持中心部分的给定的中心位置。 [0026] 制成本发明的磁通量集中结构的中心部分的高导磁材料可以有利地是镍或钴或者镍或钴基合金。在一个实施例中，该材料可以是具有小于或等于11％的磷百分比的镍-磷合金。根据另一变型，磁通量集中元件可以完全由软磁性材料制成，其特征在于小于5kA/m的矫顽场Hc，其具有比0.5T更高的饱和度和等于或大于1000的最大导磁率μR。根据另一变型，该材料可以是硬磁性的。 [0027] 图2、3和4示出对应于本发明的第一具体实施例的抗震枢转装置。将理解，关于图5、6和7描述的磁通量集中结构60、70和80尤其适合于在现在将描述的枢转装置中使用集中结构。 [0028] 图2、3和4示出支承件145，其基部包括用于供枢轴103通过的开口135。该支承件布置成用于定位底座144。为此，该底座144通过弹性装置被保持在支承件145中的倒锥形壳腔中，在该示例中，该弹性装置由弹簧110构成。在所示的示例中，支承件145是包括圆形边缘的回转部件。枢转装置设置成用于心轴101，该心轴101的端部102、103分别构成第一和第二枢轴。枢轴103由磁性材料制成。另外，底座144和支承件145构成轴承105的一部分，该轴承105布置成支承和引导枢轴103旋转。如图3所示，该示例的枢转装置还包括第二轴承(未标记)，该第二轴承布置成支承和引导枢轴102旋转(图2和4中未示出)。 [0029] 还可以看到，底座144容纳有封闭宝石146、永磁体106、磁通量集中结构60和摩擦宝石(tribological jewel)119，该摩擦宝石119具有用于枢轴103的承载表面119A。该承载表面构成用于枢轴的止动件。宝石146布置成封闭底座的顶部并由此构成用于永磁体的封闭壳腔。摩擦宝石插入磁体和底座的开口之间，磁通量集中结构夹在磁体和摩擦宝石之间。将理解，磁体106和集中结构60布置成吸引枢轴103，从而将心轴101维持在确定的径向位置，同时以一定游隙位于给定的轴向位置。 [0030] 在轴向震动的情况下，摆轴101的枢轴103向上推动摩擦宝石119和底座144。在这种情况下，仅弹簧110进行作用以使底座和摆轴返回其初始位置。弹簧110的尺寸被确定成具有有限的位移，从而在其限度之外，轴101的凸肩抵靠开口135的外缘以允许该轴的较厚部分吸收震动。在中等强度的侧向震动的情况下，仅磁体106产生的磁场进行作用以使枢轴返回其平衡位置。将理解，枢轴的平衡位置对应于最大的磁场强度，该最大强度的位置与集中结构60的中心部分63的位置相一致。如果侧向震动的强度超过某一限度，则由磁场产生的力不足以保持枢轴103。该枢轴然后抵靠开口135的外缘。然后，一旦开口的外缘使枢轴的行程停止，磁力将可以使枢轴朝其平衡位置返回。 [0031] 根据一个变型，摩擦宝石119的承载表面119A可以包括凹面而非平面，像图1的宝石19的承载表面19A一样。将理解，在这种情况下，在震动之后，将不仅是磁力进行作用以使枢轴返回其平衡位置，而且枢轴靠着凹面的保持力也将有助于使枢轴返回其平衡位置(经由凹面的反作用力，该轴向力包括径向分量)。 [0032] 在图2、3和4的变型中，磁通量集中结构和磁体具有基本相同的直径。该直径优选地包括在0.4和1.5mm之间。根据本发明，在通过枢轴轴线的横截面中，集中结构60的中心部分63具有比磁体的尺寸小的尺寸。在这些情况下，中心部分的直径优选地包括在0.1和1mm之间。另外，该中心部分的厚度优选地包括在40和100μm之间。 [0033] 根据本发明，该枢转装置包括用于集中结构的支承件。集中结构的外周部分61刚性装配至支承件，该外周部分被强行插入支承件中的壳腔内。将理解，根据此示例的实施例，所讨论的支承件由底座144构成。外周部分由此被推压到底座中。经验表明，这么做可能导致外周部分61的较明显的变形。在这些情况下，如果中心部分63没有弹性连接至外周部分，则将不可能预知在推压配合之后由中心部分占据的位置。本发明的弹性连接的一个优点在于，在推压配合之后中心部分的位置对应于弹性平衡位置，通过设计，该弹性平衡位置保持靠近底座的中心。这由此保证中心部分以经过底座的中心的枢轴轴线为中心。 [0034] 图8A和8B对应于本发明的第二具体实施例。图8B是本发明的枢转装置的该第二实施例的局部纵向横截面图。图8A是仅示出磁通量集中结构和一部分心轴101的示意性透视图。特别地将理解，在该局部视图中未示出定位在心轴端部处的枢轴103，以避免图中内容过多。再参考图8A，可看到所示集中结构90包括三个连接构件95，其采取径向取向(以与在图5中表示的情况类似的方式)的小条形件形式。集中结构90包括小实心圆柱体形式的中心部分93和外围管状部分91。在所示的示例中，外围管状部分91是具有圆形截面的管。然而将理解，外围管状部分91可以替代地是具有卵形、椭圆形、多边形截面等的管。另外，如图8A所示，与第一实施例的情况不同，外周部分91比中心部分93高得多。中心部分位于管91的一端处。因此将理解，在所示实施例中，外周部分在中心部分下方界定了腔。如图8B所示，该腔适合于容纳磁体。 [0035] 图8B与图4非常类似。因此将相同的附图标记赋予图8B的与图4的构件在实质上相同的任何构件。然而将注意，磁体206具有比图4的磁体106的直径小的直径，这使得可以将磁体206推压到磁通量集中结构90的外周部分91中或粘结到该外周部分91内部。将不再详细描述图8B所示的枢转装置，因为其与图4的枢转装置在实质上相同。 [0036] 再参考图8B，还可看到，枢轴103与磁通量集中结构的中心部分93直接接触，该中心部分93由此限定托钻。由此将理解，在所示的变型中，集中结构的中心部分还作为用于枢轴的承载表面。为此，使用同样具有良好的摩擦学性能的磁性材料制造中心部分93。可以例如以将硬金属与钴或镍结合剂相结合的合金形式获得这种同时具有良好的磁性品质和良好的摩擦学性能的材料。根据一个有利的变型，所讨论的硬金属是碳化钨(WC)。根据一个优选变型，构成托钻的材料是碳化钨和钴的混合物，包含介于20-25％之间的钴。可替代地，构成托钻的材料可以是磁性金属玻璃。有利地，该金属玻璃是铁基金属玻璃。同样清楚的是，在不背离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以对构成本说明书的主题的实施例进行对本领域的技术人员显而易见的各种改变和/或改进。 |
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