本發(fā)明涉及一種鐘表組件，其包括旋轉(zhuǎn)元件的心軸和在鐘表機(jī)芯內(nèi)部使心軸繞確定的軸線樞轉(zhuǎn)的裝置，該裝置包括至少一個(gè)磁性軸承和托鉆托鉆(endstone)，所述磁性軸承包括在心軸的由磁性材料制成的樞軸上施加吸引力的磁體磁體，該托鉆布置在磁體和樞軸之間。本發(fā)明更具體地涉及這樣一種裝置：其中，托鉆和樞軸之間的摩擦系數(shù)小于或基本等于0.1，并且形成托鉆的材料具有大于500HV的硬度。

背景技術(shù)：

在鐘表機(jī)芯的旋轉(zhuǎn)元件中使用永磁體可能是有利的，這特別是因?yàn)樗谙拗颇Σ恋耐瑫r(shí)可以形成顯著的局部力。

已知滿足前序部分中給出的定義的磁性樞轉(zhuǎn)裝置。一個(gè)示例是在專利文獻(xiàn)WO 2012/062524的圖13中表示的用于在鐘表中樞轉(zhuǎn)心軸的裝置。本文的附圖1是該現(xiàn)有技術(shù)的圖示的再現(xiàn)。所示樞轉(zhuǎn)裝置被設(shè)置成用于心軸1，該心軸1的端部構(gòu)成兩個(gè)樞軸，分別標(biāo)記為2和3。該樞軸由磁性材料制成。該附圖還示出布置成支承和引導(dǎo)兩個(gè)樞軸2和3旋轉(zhuǎn)的第一軸承和第二軸承。該兩個(gè)軸承中的每個(gè)軸承包括底座(setting)，分別標(biāo)記為40和44，安裝在底座中的永磁體，分別標(biāo)記為4和6，以及插入磁體和底座的開口之間的寶石蓋(jewel cap)，分別標(biāo)記為18和19。第一軸承和第二軸承的磁體4和6取向成分別吸引第一和第二樞軸，從而將心軸1保持在樞軸軸線上，并具有一定的徑向和軸向游隙。

由于極其縮小的尺寸和精確地執(zhí)行精密時(shí)計(jì)功能所需的高空間精度，生產(chǎn)根據(jù)上述原理工作的可靠的鐘表機(jī)構(gòu)是一個(gè)重大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

實(shí)際上，大多數(shù)天然或合成磁性材料在毫米或更小數(shù)量級(jí)上是不同質(zhì)的。因此很難控制這一級(jí)別上的磁場(chǎng)的定位和強(qiáng)度。特別地，具有最高磁能強(qiáng)度的永微磁體，例如SmCo或NdFeB微磁體，通常由來自于稀土族的化學(xué)元素的粉末制造，因?yàn)槠漕w粒結(jié)構(gòu)具有包括在1和100微米之間的尺寸。當(dāng)其接近顆粒度時(shí)，磁場(chǎng)的同質(zhì)性總體上減小。

在圖1中示出的這種類型的樞轉(zhuǎn)裝置的另一缺陷與在磁體和樞軸之間存在寶石蓋(分別標(biāo)記為18和19)有關(guān)。事實(shí)上，寶石蓋的存在具有增加磁體和樞軸之間的氣隙的寬度的作用。已知當(dāng)遠(yuǎn)離磁體表面移動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度快速地減小。在這些情況下，寶石蓋的厚度足夠使由磁體施加在樞軸上的回復(fù)力的強(qiáng)度極大地減少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是通過提供一種樞轉(zhuǎn)裝置來克服現(xiàn)有技術(shù)的前述缺陷，在該樞轉(zhuǎn)裝置中，磁場(chǎng)在承載表面處的分布以更大的精度確定，使得磁通量大部分地集中在以樞軸軸線為中心的較小區(qū)域內(nèi)。

本發(fā)明通過提供一種鐘表組件來實(shí)現(xiàn)該目的，該鐘表組件包括旋轉(zhuǎn)元件的心軸和在鐘表機(jī)芯內(nèi)使心軸圍繞確定的樞軸軸線樞轉(zhuǎn)的裝置，該樞轉(zhuǎn)裝置包括至少一個(gè)磁性軸承，該磁性軸承包括磁體和布置在磁體與樞軸之間的托鉆，該磁體在心軸的由磁性材料制成的樞軸上施加吸引力。托鉆由硬度大于500HV的材料制成，且該材料與形成樞軸的材料之間的摩擦系數(shù)小于或基本等于0.1。形成托鉆的材料還具有高的導(dǎo)磁率且在關(guān)于樞軸軸線的橫截面中具有比磁體要小的尺寸，布置在鐘表機(jī)芯中的托鉆在確定的樞軸軸線上定心。

需要指出，“具有高導(dǎo)磁率的材料”表示這樣的材料：其相對(duì)導(dǎo)磁率達(dá)到大于10的最大值，并且其中磁場(chǎng)飽和值大于0.5Tesla。

根據(jù)本發(fā)明，托鉆由具有高導(dǎo)磁率的材料制成并且布置在磁體和樞軸之間。在這些情況下，可以理解的是，從磁性的視角，本發(fā)明的托鉆起到磁極件的作用。另外，因?yàn)樵跈M截面中磁極件的尺寸小于磁體的尺寸，所以磁極件用作磁通量集中器。由于該特征，本發(fā)明使得一方面可以增大在托鉆的承載表面處的磁場(chǎng)強(qiáng)度，另一方面可以增大磁場(chǎng)的徑向梯度。本發(fā)明的第一優(yōu)點(diǎn)因而是增加徑向地作用在樞軸上的磁性回復(fù)力。

根據(jù)本發(fā)明，托鉆布置為在樞軸軸線上對(duì)中/定心。另外，由于托鉆使磁場(chǎng)集中，因此磁場(chǎng)強(qiáng)度最大的區(qū)域也在樞軸軸線上對(duì)中。無論磁體的裝配公差如何，情況都是如此。該特征的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，代替壓入磁體，可以使用精度較小但是限制也較小的方法，比如粘接。破壞由磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)因而減少了。還可以理解，前述特征的第二優(yōu)點(diǎn)是，樞軸以改進(jìn)的精度對(duì)中，而不論在磁體中的磁性缺陷如何。

根據(jù)本發(fā)明，同一構(gòu)件起到托鉆的作用和磁通量集中器的作用，并且也起到使磁性心軸對(duì)中的磁性結(jié)構(gòu)的作用，即，用于使心軸在所提供的樞軸軸線上對(duì)齊的作用。因此本發(fā)明的第三優(yōu)點(diǎn)是，在使樞軸在所提供的樞軸軸線上正確對(duì)中的同時(shí)也使磁通量集中，而不會(huì)增加樞轉(zhuǎn)裝置的尺寸。另外，可以理解，由于減少了構(gòu)件的數(shù)量，本發(fā)明使得可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和減少花費(fèi)。

附圖說明

在參照附圖閱讀下面僅僅作為非限制性示例給出的描述后，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將顯現(xiàn)，圖中：

–圖1是現(xiàn)有技術(shù)的磁性樞轉(zhuǎn)裝置的縱向剖視圖。

–圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的樞轉(zhuǎn)裝置的示意圖。

–圖3和圖4分別是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的變型的抗震樞轉(zhuǎn)裝置局部的縱向剖視圖和立體圖。

–圖5是手表機(jī)芯的局部剖視圖，其示出了圖3和4的樞轉(zhuǎn)裝置如何結(jié)合到鐘表機(jī)芯中的一個(gè)示例。

–圖6A是與圖3類似的局部縱向剖視圖，但是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的第一變型的樞轉(zhuǎn)裝置。

–圖6B是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的第二變型的樞轉(zhuǎn)裝置的立體圖。

–圖7是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的樞轉(zhuǎn)裝置的示意性立體圖。

–圖8A和8B是與圖7的實(shí)施例的變型對(duì)應(yīng)的兩個(gè)托鉆的示意性平面圖。

–圖9是示出與本發(fā)明的第四實(shí)施例對(duì)應(yīng)的樞轉(zhuǎn)裝置的軸承的局部縱向剖視圖。

具體實(shí)施方式

圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的樞轉(zhuǎn)裝置的示意圖。根據(jù)本發(fā)明，該托鉆(標(biāo)記為63)為多功能托鉆，因?yàn)樗财鸬酱艠O件的作用。參照?qǐng)D2，其中可以看到永磁體106、磁極結(jié)構(gòu)119和樞軸103。磁極結(jié)構(gòu)119由中心部分和外周部分形成，中心部分由托鉆63形成，外周部分特別地為框架61。在本示例中，框架61具有中心處布置有托鉆的板的大體形狀。根據(jù)本發(fā)明，托鉆63由具有高導(dǎo)磁率的材料形成，并且圍繞托鉆63的框架61可有利地由與當(dāng)前托鉆相同的材料形成。在這種情況下，在第一實(shí)施例中形成框架的板優(yōu)選地具有比當(dāng)前托鉆的厚度要薄得多的厚度。事實(shí)上，所述板具有較小厚度的事實(shí)阻止了其成為一個(gè)使磁場(chǎng)線朝磁體的另一極返回的屏蔽罩。優(yōu)選地，框架61具有圍繞托鉆的薄板的形式，并且其厚度小于托鉆厚度的十分之一。

可替代地，也可以用與形成托鉆的材料不同的材料形成框架。例如可以選擇具有低導(dǎo)磁率的材料，特別是非磁性材料，即，具有值接近1的導(dǎo)磁率的材料。在該第二種情況下，在當(dāng)前實(shí)施例中形成框架61的板可有利地具有與托鉆63大約相同的厚度，托鉆63插入到位于框架中心的孔中，該孔優(yōu)選地為通孔。

在通向本發(fā)明的研究中，發(fā)明人尋找還對(duì)于托鉆63具有良好摩擦學(xué)性能的磁性材料。他們因此選擇將硬金屬/硬質(zhì)合金與鈷或鎳結(jié)合劑相結(jié)合的合金。根據(jù)一個(gè)有利的變型，所討論的硬金屬是碳化鎢(WC)。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選變型，形成托鉆的材料是包含有20％到25％之間的鈷的碳化鎢和鈷的混合物?？商娲?，形成托鉆的材料可以為磁性金屬玻璃。有利地，該金屬玻璃是鐵基金屬玻璃族(鐵-鈷-鎳)中的一員。優(yōu)選地，可以使用組成為(Fe,Co,Ni)-(Al,Ga)-(P,C,B,Si,Ge)或組成為(Fe,Co,Ni)-(Zr,Nb,Hf,Ta,Mo,W)-(P,C,B,Si)的金屬玻璃。另一有利的替代是選擇鐠-釹基金屬玻璃。如果制造托鉆的材料是該鐠-釹基金屬玻璃，則其優(yōu)選地是組成為(Nd,Pr)-(Fe,Ni,Cu)-Al的金屬玻璃。

再次參照?qǐng)D2，可以看到，在圖示的示例中，磁極結(jié)構(gòu)119直接放置在磁體106上。磁體和磁極結(jié)構(gòu)是具有相同直徑的圓柱體形式。但是，也可以理解，磁極結(jié)構(gòu)的直徑不必與磁體的直徑相等。例如，磁體的直徑可有利地包含在0.4和1.5mm之間，并且它的厚度可以包含在0.2和2.0mm之間。根據(jù)本發(fā)明，托鉆63在關(guān)于樞軸軸線的橫截面中的尺寸小于磁體的尺寸。同樣作為示例，托鉆的直徑可有利地包含在0.1和0.2mm之間，并且它的厚度在80到150μm之間。最后，框架61的外直徑可以包含在例如0.1和1.2mm之間。如果框架由與托鉆相同的材料制成，則它的厚度優(yōu)選地包含在40和100μm之間。

再次參照?qǐng)D2，可以看到，樞軸103在磁極結(jié)構(gòu)的中心處與托鉆63直接接觸。因?yàn)槠浯判孕阅?，托鉆用作使總磁通量的相當(dāng)大的一部分集中的磁極盤(pole disk)。因此，樞軸103受到吸引它朝向磁極結(jié)構(gòu)119的中心的磁性力。另外，如上面看到的并且根據(jù)本發(fā)明，托鉆63在所提供的樞軸軸線上對(duì)中。在這些情況下，可以理解的是，心軸101(圖3，4和5)通過由托鉆形成的磁性對(duì)中結(jié)構(gòu)以一定的徑向游隙保持在樞軸軸線上。

現(xiàn)在更具體地參照?qǐng)D3，4和5，將對(duì)于本發(fā)明的第一實(shí)施例更詳細(xì)地描述一種設(shè)計(jì)變型。此實(shí)施例對(duì)應(yīng)于抗震樞轉(zhuǎn)裝置。示出的樞轉(zhuǎn)裝置包括心軸101，心軸101的端部形成兩個(gè)樞軸，分別標(biāo)記為102和103。樞軸103由磁性材料制成。該附圖還示出了包括磁體105的第一軸承和類似于第一軸承的包括磁體104的第二軸承，該磁體105布置成支承和引導(dǎo)樞軸103旋轉(zhuǎn)。在下文中將僅描述第一軸承，其包括底座144、抵靠底座的底部的承載寶石146、抵靠承載寶石安裝在底座中的永磁體106、以及在磁體和底座的開口之間插入的磁極結(jié)構(gòu)119。在示出的例子中，承載寶石146除了關(guān)閉底座的底部并且作為用于磁體的承載表面以外，沒有其它技術(shù)功能。承載寶石還通過隱藏磁體而具有裝飾功能。該附圖還示出支承件145，支承件145的基部包括用于供樞軸103通過的開口135。支承件145布置成定位且彈性地保持底座144。為此，該底座通過彈性裝置被保持在支承件145中的倒錐形的殼腔內(nèi)，該彈性裝置在本示例中由彈簧110形成。在示出的例子中，支承件145是包括圓形邊緣的回轉(zhuǎn)部件。

根據(jù)本發(fā)明，托鉆63在鐘表機(jī)芯中布置成在樞軸軸線上對(duì)中。可以理解的是，根據(jù)本示例的實(shí)施例，托鉆通過框架61被定位，框架61進(jìn)而被剛性地保持在底座144中，該底座因而用作托鉆的支承件。用于剛性地裝配磁極結(jié)構(gòu)和底座的一個(gè)可能的方式為將框架強(qiáng)制地插入到底座中。

如果鐘表機(jī)芯受到軸向震動(dòng)，則擺軸101的樞軸103將磁極結(jié)構(gòu)119和底座144向上推。在這種情況下，僅由彈簧110進(jìn)行作用來使底座和擺軸回到它們的初始位置。彈簧110的尺寸設(shè)計(jì)為具有有限的位移，使得在它的極限之外，擺軸101的臺(tái)肩抵靠開口135的外緣，以允許擺軸的較厚部分吸收震動(dòng)。在中等強(qiáng)度的側(cè)向震動(dòng)的情況下，僅磁體106產(chǎn)生的并且由托鉆63集中的磁場(chǎng)進(jìn)行作用來使樞軸回到它的平衡位置?？梢岳斫獾氖?，樞軸的平衡位置對(duì)應(yīng)于最大磁場(chǎng)強(qiáng)度并且該最大磁場(chǎng)強(qiáng)度的位置與托鉆63的中心一致。如果側(cè)向震動(dòng)的強(qiáng)度超過特定極限，則由磁場(chǎng)產(chǎn)生的力不足以保持樞軸103。樞軸從而抵靠開口135的外緣。然后，一旦開口的外緣已止動(dòng)樞軸的行程，則磁力能使樞軸朝它的平衡位置返回。

圖6A和6B對(duì)應(yīng)本發(fā)明的第二特定實(shí)施例。圖6A是本發(fā)明的樞轉(zhuǎn)裝置的該第二實(shí)施例的局部縱向剖視圖。圖6B是對(duì)應(yīng)于第二實(shí)施例的示意性立體圖。首先參照?qǐng)D6B，可以看到，示出的磁極結(jié)構(gòu)219具有中空插座的總體形式(在附圖中向下開口)。如在附圖中示出的，永磁體206從下方插入到在磁極結(jié)構(gòu)219內(nèi)部形成的腔室中。在磁體206上方，該插座的平坦底部類似于在圖2中示出的磁極結(jié)構(gòu)119。托鉆63布置于平坦底部的中心處，位于插座的軸線上。插座的其余部分形成框架216A，與前述的例子一樣，框架216A可由與托鉆相同的材料制成，或由不同的材料制成。在示出的例子中，磁極結(jié)構(gòu)具有圓柱形對(duì)稱性。但是可以理解的是，插座可替代地可以具有方形、橢圓形、多邊形截面等。

圖6A非常類似于圖3。這也是圖6A的與圖3的元件實(shí)質(zhì)相同的任何元件被給予相同的附圖標(biāo)記并且這里不再描述的原因。但是，可以注意到，磁體206具有比圖3的磁體106的直徑更小的直徑，這使得磁體206可以被壓入到磁極結(jié)構(gòu)219的插座-框架中或粘接在該插座-框架中。由于其中含有的腔室，根據(jù)當(dāng)前示例的實(shí)施例的樞轉(zhuǎn)裝置的磁極結(jié)構(gòu)219同時(shí)具有以下功能：即，根據(jù)本發(fā)明的包括托鉆63的磁極結(jié)構(gòu)的功能，以及布置成接收磁體206的底座的功能。因而該實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化了抗震軸承的構(gòu)造。

圖7、8A和8B示出了本發(fā)明的第三示例性實(shí)施例。如在圖中看到的，根據(jù)該實(shí)施例，磁極結(jié)構(gòu)包括將框架與托鉆分開的環(huán)形空間，根據(jù)本發(fā)明，該托鉆由具有良好摩擦學(xué)性能的磁性材料制成。至少三個(gè)條形件穿過該環(huán)形空間將框架連接到托鉆。首先參照?qǐng)D7，可以看到永磁體306、磁極結(jié)構(gòu)319和樞軸103(樞軸的端部部分已被移除以更多地看到磁極結(jié)構(gòu)319)?？梢钥吹剑艠O結(jié)構(gòu)319由限定托鉆63A的中心部分和外周部分或框架361形成，該托鉆63A由限定中心盤的小圓柱體形成。在當(dāng)前實(shí)施例中，框架361具有環(huán)形件的總體形狀，該框架通過標(biāo)記為365的至少三個(gè)臂連接到托鉆。

可以理解的是，框架361和臂365可以由與實(shí)際托鉆相同的材料形成。在這種情況下，在托鉆和框架之間的環(huán)形空間的存在防止了磁極結(jié)構(gòu)形成使磁力線朝磁體的另一極返回的屏蔽罩。因此，第三實(shí)施例使得可以具有更厚且因而更堅(jiān)固的框架，即使框架是由與托鉆相同的材料制成。替代地，框架361和壁365可由與形成托鉆的材料不同的材料制成。

現(xiàn)在更具體地參照?qǐng)D8A，可以看到，示出的磁極結(jié)構(gòu)包括通過四個(gè)連接元件375彼此連接的框架371和托鉆73。如可以看到的，示出的連接元件為彎曲成圓弧的小條形件的形式?？梢岳斫獾氖牵谠撌境龅淖冃椭?，小條形件375的彎曲使得在中心部分和外周部分之間形成彈性連接。事實(shí)上，框架371圍繞托鉆73布置以承載托鉆73。在這種情況下，臂的彈性允許托鉆在框架的中心處被彈性地保持就位。因此，即使框架發(fā)生變形(例如當(dāng)框架被插入到底座時(shí))，托鉆也相對(duì)于磁極結(jié)構(gòu)的框架和底座基本保持其中心位置?？梢岳斫獾氖?，彈性臂因而保證托鉆一定程度的“自對(duì)中”。

現(xiàn)在參照?qǐng)D8B，可以看到，圖示的對(duì)中結(jié)構(gòu)包括通過三個(gè)連接元件385彼此連接的框架381和托鉆83。如可以看到的，圖示的連接元件采用彎曲成S形的小條形件的形式?？梢岳斫獾氖?，如在前述變型中一樣，在示出的變型中，小條形件385的彎曲具有增加中心部分和外周部分之間的連接的彈性的作用。

圖9是示出與本發(fā)明的第四實(shí)施例對(duì)應(yīng)的樞轉(zhuǎn)裝置的軸承的局部縱向剖視圖。此實(shí)施例的一個(gè)特點(diǎn)是，磁極結(jié)構(gòu)不具有外周框架，而是限于托鉆，該托鉆的尺寸在關(guān)于樞軸軸線的橫截面中小于磁體的尺寸。在附圖中，可以看到磁體406和直接結(jié)合到磁體的托鉆463。根據(jù)本發(fā)明，該托鉆由具有良好摩擦學(xué)性能的磁性材料形成。