УЗЕЛ, В КОТОРОМ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ КОНИЧЕСКИЙ УПРУГИЙ СТОПОРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 2016 года по МПК G04B11/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к узлам, включающим в себя конический упругий стопорный элемент, позволяющий выполнять сборку детали, изготовленной из материала, который не обладает пластичностью, т.е. имеет весьма ограниченную пластичность, с элементом, содержащим материал другого типа.

Уровень техники

В настоящее время узлы, включающие в себя деталь на основе кремния, обычно скрепляются посредством склеивания. Операция этого типа требует крайней осторожности, что удорожает ее выполнение.

Сущность изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы устранить все или часть вышеуказанных недостатков посредством выполнения сборки без использования клея, которая обеспечивает крепление детали, изготовленной из материала, который не обладает пластичностью, с элементом, содержащим пластичный материал, например, металл или металлический сплав.

С этой целью изобретение относится к узлу, включающему в себя элемент, изготовленный, по меньшей мере, из первого материала и включающий в себя ось и заплечик, при этом ось элемента размещена в отверстии детали, изготовленной из второго материала, и отличающемуся тем, что узел включает в себя стопорный элемент, изготовленный из третьего материала, предназначенного для упругого крепления детали между заплечиком вышеуказанного элемента и стопорным элементом, и что стопорный элемент является шайбой, имеющей внутреннюю стенку, включающую в себя, по существу, прямолинейный участок на участке высоты стопорного элемента, который радиально зажимает ось вышеуказанного элемента, при этом вышеуказанная внутренняя стенка включает в себя рядом, по существу, с прямолинейным участком участок, который конически расширяется, когда он приближается к детали, изготовленной из второго материла, так чтобы только периферийный участок стопорного элемента прикладывал осевое упругое усилие вертикально к заплечику вышеуказанного элемента для скрепления сборки, содержащей элемент - деталь - стопорный элемент.

Эта конфигурация преимущественно позволяет скреплять сборку элемент - деталь - стопорный элемент без клеевого соединения с обычным элементом с регулируемой точностью, обеспечивая, чтобы деталь не подвергалась разрушающим нагрузкам, даже если она выполнена, например, из материала на основе кремния. Автор заявки был удивлен возможности скрепления сборки элемент - деталь - стопорный элемент, в частности во время относительного вращения, имеющей весьма простую конструкцию, поскольку до настоящего времени согласно ранее разработанным принципам в отношении механического сопротивления деталей, изготовленных из материала на основе кремния, требовалось, чтобы к детали, изготовленной из материала, который имеет незначительную пластичность или не обладает пластичностью, не прикладывалось никакого осевого усилия.

По другим преимущественным отличительным признакам изобретения:

- третий материал включает в себя металл или металлический сплав, релаксационная стойкость которого через 10000 часов при температуре 70°C равна, по меньшей мере, 50% прикладываемого усилия, составляющего 75% от нагрузки, необходимой для получения пластической деформации 0,2% на третьем материале для обеспечения скрепления сборки элемент - деталь - стопорный элемент;

- третий материал включает в себя медь, латунь, нейзильбер (также именуемый как «мельхиор» или «новое серебро»), сплав ARCAP, сплав Pfinodal, сплав Spinodal, сплав Durnico, сплав Durimphy, сплав Cu-Be и/или сталь 20AP;

- отношение высоты к ширине стопорного элемента в сечении в осевой плоскости составляет 0,1-5;

- отношение ширины расширяющегося участка к полной ширине стопорного элемента в сечении в осевой плоскости составляет 0,1-0,95;

- отношение высоты расширяющегося участка к полной высоте стопорного элемента в сечении в осевой плоскости составляет 0,1-0,95;

- внутренняя стенка стопорного элемента включает в себя симметрично, по существу, прямолинейному участку второй участок, который конически расширяется, по существу, от прямолинейного участка;

- стопорный элемент имеет фаски во избежание повреждения второго материала;

- второй материал является материалом на основе кремния, таким как кремний, кварц, оксид кремния, нитрид кремния или карбид кремния;

- вышеуказанный, по меньшей мере, первый материал включает в себя металл или металлический сплав;

- ось и заплечик выполнены как одно целое.

Кроме того, изобретение относится к часам, отличающимся тем, что они содержат, по меньшей мере, один узел по любому из предыдущих вариантов, при этом деталь, которая не обладает пластичностью, может быть колесом, палетой или пружиной баланса.

И, наконец, изобретение относится к способу изготовления узла, включающему в себя следующие этапы:

a) использование элемента, изготавливаемого, по меньшей мере, из первого материала и включающего в себя ось и заплечик, детали с отверстием, изготавливаемой из второго материала, и стопорного элемента в форме шайбы на основе третьего материала, при этом вышеуказанный стопорный элемент включает в себя отверстие, которое меньше оси вышеуказанного элемента, и внутренняя стенка которого имеет, по существу, прямолинейный участок на участке высоты стопорного элемента и участок, который конически расширяется, по существу, от прямолинейного участка;

b) свободное вставление оси вышеуказанного элемента в отверстие детали;

c) размещение оси у отверстия в стопорном элементе, при этом вышеуказанный расширяющийся участок обращен к детали, и принудительное скольжение стопорного элемента по оси за счет прикладывания усилия с помощью инструмента для деформирования стопорного элемента, по существу, в прямолинейном участке внутренней стенки, так чтобы периферийный участок стопорного элемента был расположен как можно ближе к детали;

d) остановка и удаление инструмента, когда между инструментом и заплечиком вышеуказанного элемента достигается заданное усилие меньше предела текучести третьего материала.

Этот способ преимущественно позволяет скреплять сборку элемент - деталь - стопорный элемент простым упругим образом без возможности осевого перемещения. Фактически, преимущественно по изобретению для обеспечения исключительно упругого периферийного зажимания предусматривается и подвергается деформации только один стопорный элемент. Можно легко понять, что такой способ позволяет скреплять сборку элемент - деталь - стопорный элемент с учетом вариантов изготовления различных компонентов.

И, наконец, неожиданным образом осевая нагрузка, прикладываемая периферийным участком стопорного элемента по вышеуказанному способу, не приводит к поломке второго материала, который имеет незначительную пластичность или не обладает пластичностью. Это техническое преимущество позволяет значительно упростить сборку деталей, изготовленных из материала, который имеет незначительную пластичность или не обладает пластичностью, на поворотной оси. В частности, подразумевается, что для скрепления деталей друг с другом, в частности, что касается относительных перемещений вокруг оси вращения поворотной оси, необязательно использовать клей, дополнительную закрепляющую гайку или сопрягающиеся закрывающие элементы.

По другим преимущественным отличительным признакам изобретения:

- этап d) завершается, когда усилие, прикладываемое вышеуказанным инструментом, составляет 20-90% предела текучести третьего материала;

- третий материал включает в себя металл или металлический сплав, релаксационная стойкость которого через 10000 часов при температуре 70°C равна, по меньшей мере, 50% прикладываемого усилия, прикладываемого на этапе d) и составляющего 75% от нагрузки, необходимой для получения пластической деформации 0,2% на третьем материале для обеспечения скрепления сборки элемент - деталь - стопорный элемент;

- третий материал включает в себя медь, латунь, нейзильбер (также именуемый как «мельхиор» или «новое серебро»), сплав ARCAP, сплав Pfinodal, сплав Spinodal, сплав Durnico, сплав Durimphy, сплав Cu-Be и/или сталь 20AP;

- отношение высоты к ширине стопорного элемента в сечении в осевой плоскости составляет 0,1-5;

- отношение ширины расширяющегося участка к полной ширине стопорного элемента в сечении в осевой плоскости составляет 0,1-0,95;

- отношение высоты расширяющегося участка к полной высоте стопорного элемента в сечении в осевой плоскости составляет 0,1-0,95;

- внутренняя стенка стопорного элемента включает в себя симметрично, по существу, прямолинейному участку второй участок, который конически расширяется, по существу, от прямолинейного участка;

- стопорный элемент имеет фаски во избежание повреждения второго материала;

- второй материал является материалом на основе кремния, таким как кремний, кварц, оксид кремния, нитрид кремния или карбид кремния;

- вышеуказанный, по меньшей мере, первый материал включает в себя металл или металлический сплав;

- деталь является колесом, палетой часов или пружиной баланса.

Краткое описание чертежей

Другие отличительные признаки станут понятными из приведенного ниже описания в качестве неограничивающего примера со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

Фиг. 1 - вид в перспективе стопорного элемента по изобретению;

Фиг. 2 - вид в разрезе в осевой плоскости стопорного элемента из Фиг. 1;

Фиг. 3 - график усилия, прикладываемого по способу согласно осевому положению инструмента, прикладывающего вышеуказанное усилие;

Фиг. 4-8 - схематичные виды в разрезе согласно последовательным этапам способа по изобретению;

Фиг. 9 - вид в разрезе в осевой плоскости стопорного элемента по альтернативному варианту по отношению к Фиг. 2;

Фиг. 10 и 11 - частичные схематичные виды ходового механизма часов, включающего в себя узел по изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения

Как описано выше, изобретение относится к узлу детали, изготовленной из материала, который не имеет пластичности, т.е. имеет весьма ограниченную пластичность, с элементом, содержащим материал другого типа.

Этот узел предназначен для применений в области часового дела. Однако узел может использоваться и в других областях, в частности, таких как авиация, ювелирное дело, автомобильная промышленность или производство посуды.

В области часового дела выполнение этой сборки вызвано увеличением роли хрупких материалов, таких как материалы на кремниевой основе, подобные легированному или нелегированному монокристаллическому (поликристаллическому) кремнию, оксид кремния, такой как кварц или кремнезем, монокристаллический или поликристаллический корунд или, в более общем смысле, оксид алюминия, нитрид кремния или карбид кремния. В качестве примера можно рассматривать изготовление пружины баланса, анкеров, мостов или даже колес, например анкерных колес, полностью или частично с основой из хрупких материалов.

Однако во всех случаях возможность использования обычных стальных осей, изготовление которых освоено, ограничивается сложностью их использования с деталями, которые не обладают пластичностью. Фактически, испытания показали, что невозможно установить стальную ось, поскольку она разрушает хрупкие детали, т.е. детали, которые не обладают пластичностью. Например, становится понятным, что срезающее усилие, которое создает металлическая ось, входящая в отверстие в кремниевом компоненте, систематически разрушает его.

В связи с этим изобретение относится к узлу 1, 101, 121, 201 сборки, включающей в себя элемент 3, 103, 123, 203, изготовленный, по меньшей мере, из первого материала и включающий в себя ось 2, 102, 122, 202 и заплечик 4, при этом ось 2 элемента размещена в отверстии 6 детали 5, 105, 205, изготовленной из второго материала на основе материала, который имеет незначительную пластичность или не обладает пластичностью.

Таким образом, понятно, что ось 2, 102, 122, 202 и заплечик 4 могут быть выполнены как одно целое, используя один первый материал, или ось 2, 102, 122, 202 и заплечик 4 могут быть образованы из нескольких материалов и/или нескольких частей.

Преимущественно по изобретению узел 1, 101, 121, 201 сборки включает в себя стопорный элемент 9, 19, 109, 129, 209, изготовленный из третьего материала, предназначенный для упругого крепления части 5, 105, 205 между заплечиком 4 элемента 3, 103, 123, 203 и стопорным элементом 9, 19, 109, 129, 209. Как более наглядно показано на Фиг. 8, преимущественно по изобретению часть 5 прижимается к заплечику 4 элемента 3 за счет упругого усилия стопорного элемента 9. Несложность узла 1, 101, 121, 201 сборки по изобретению, которая не требует использования клея и дополнительной закрепляющей гайки применительно к формам или пластической деформации, такой как ползучесть, является очевидной.

Предпочтительно по изобретению стопорный элемент 9, 19, 109, 129, 209 является шайбой, которая имеет внутреннюю стенку, включающую в себя, по существу, прямолинейный участок 10, 20 на участке H_T-H_E высоты H_T стопорного элемента 9, 19, 109, 129, 209, который радиально зажимает ось 2, 102, 122, 202 элемента 3, 103, 123, 203, при этом внутренняя стенка включает в себя рядом с прямолинейным участком 10, 20 участок 16, 26, который конически расширяется к части 5, 105, 205, изготовленной из второго материала, поэтому только периферийный участок 12, 13, 22, 23 стопорного элемента 9, 19, 109, 129, 209 прикладывает осевое упругое усилие вертикально к заплечику 4 элемента 3, 103, 123, 203 для скрепления сборки, содержащей элемент 3, 103, 123, 203 - деталь 5, 105, 205 - стопорный элемент 9, 19, 109, 129, 209.

На Фиг. 1 и 2 также показано, что стопорный элемент 9, 19, 109, 129, 209 включает в себя верхнюю поверхность, предназначенную для контакта с предпочтительно плоским инструментом 15, и нижнюю поверхность 12, предназначенную для контакта с верхней поверхностью детали 5, 105, 205.

Фактически, как описано ниже, осевая нагрузка, прикладываемая периферийным участком 12, 13, 22, 23 стопорного элемента 9, 19, 109, 129, 209 по вышеуказанному способу, не приводит к поломке второго материала, который имеет незначительную пластичность или не обладает пластичностью. Это техническое преимущество позволяет значительно упростить сборку 5, 105, 205, например, на поворотной оси 2, 102, 122, 202. Это преимущество обеспечивается по той причине, что, в частности, периферийный участок 2, 13, 22, 23 стопорного элемента 9, 19, 109, 129, 209 прижимается на заплечике 4, а не в консольном положении относительно заплечика 4. Таким образом, важно, чтобы поверхность стопорного элемента 9, 19, 109, 129, 209 не превышала поверхности заплечика 4.

В примере, показанном на Фиг. 1 и 2, стопорный элемент 9 является асимметричным, т.е. поверхности 11 и 12 могут быть или верхней, или нижней поверхностью. Однако эта асимметрия не является обязательной.

Фактически, по другому варианту, показанному на Фиг. 9, предпочтительно используемому для предотвращения ошибок из-за неправильного обращения во время изготовления, стопорный элемент 19 также может быть симметричным. В этом варианте внутренняя стенка вокруг отверстия 18 включает в себя симметрично прямолинейному участку 20 первый участок 26 и второй участок 28, которые конически расширяются от прямолинейного участка 20.

Упругая сборка стопорного элемента 9, 19, 109, 129, 209 преимущественно обеспечивается с помощью третьего материала, который включает в себя металл или металлический сплав, релаксационная стойкость которого равна, по меньшей мере, 50% прикладываемого усилия. Испытания на определение этого процентного отношения были выполнены через 10000 часов при температуре 70°C и под воздействием усилия, составляющего 75% от нагрузки, необходимой для получения пластической деформации 0,2%), т.е., по существу, 75% предела упругости третьего материала.

Стойкость более 50% наблюдалась в случае, когда третий материал включал в себя медь, латунь, нейзильбер (также именуемый как «мельхиор» или «новое серебро»), сплав ARCAP, и даже более 85%, когда третий материал включал в себя сплав Pfinodal, сплав Spinodal, сплав Durnico, сплав Durimphy, сплав Cu-Be и сталь 20AP.

Специально применительно к часовому делу стопорный элемент 9, 19, 109, 129, 209 еще более предпочтительно выбирают из вышеуказанных материалов, которые не обладают ферромагнитными свойствами и невосприимчивы к воздействию магнитных полей, таких как медь, латунь, нейзильбер (также именуемый как «мельхиор» или «новое серебро»), сплав ARCAP, сплав Pfinodal, сплав Spinodal, сплав Cu-Be и сплав Durimphy.

Как более наглядно показано на Фиг. 1 и 2, предпочтительно по изобретению отношение (H_T/L_T) высоты H_T к ширине L_T стопорного элемента 9, 19, 109, 129, 209 в разрезе по осевой плоскости составляет 0,1-5. Таким образом, важно надлежащим образом выбирать длину Lx для получения периферийного участка 12, 13, 22, 23, который расположен достаточно далеко от центральной оси D, для обеспечения достаточно высокого плеча рычага и достаточного зажимания с целью закрепления сборки. В то же время высота H_T также должна выбираться надлежащим образом для получения минимальной высоты для достаточной защиты второго материала на основе материала, который имеет незначительную пластичность или не обладает пластичностью, и максимальной высоты для обеспечения промежуточной деформации, что описывается ниже. Таким образом, подразумевается, что отношение H_T/L_T должно соответствовать предполагаемому применению.

Кроме того, геометрия расширяющегося участка 16, 26 стопорного элемента 9, 19, 109, 129, 209 также обеспечивает возможность задавать высоту H_E и ширину L_E, на которых участок 16, 26 расширяется от прямолинейного участка 10, 20. Очевидно, что периферийный участок 13, 23 в контакте с деталью 5, 105, 205 может непосредственно ограничиваться на нижней поверхности 12, 22 с помощью значения ширины L_E, выбранной для расширенного участка 16, 26.

Предпочтительно, как показано на Фиг. 2 и 9, отношение (H_E/H_T) высоты расширенного участка 16, 26 к полной высоте H_T стопорного участка 9, 19 в разрезе по осевой плоскости составляет 0,1-0,95. Кроме того, отношение (L_E/L_T) ширины L_E расширенного участка 16, 26 к общей высоте L_T того же разреза, показанного на Фиг. 2 и 9, составляет 0,1-0,95.

В варианте, показанном на Фиг. 9, который предпочтительно используется для предотвращения ошибок из-за неправильного обращения во время изготовления, отношения H_E/H_T и L_E/L_T второго участка 28, который конически расширяется от прямолинейного участка 20, идентичны соответственно отношениям H_E/H_T и L_E/L_T первого участка 26, который конически расширяется от прямолинейного участка 20.

Однако, несмотря на потерю преимущества в отношении возможности взаимозаменяемой установки на нижнюю поверхность 22 или верхнюю поверхность 21, вариант из Фиг. 9 может быть модифицирован таким образом, чтобы стопорный элемент 19 был несимметричным, т.е. не имел идентичных расширенных участков 26 и 28 с каждой стороны прямолинейного участка 20 внутренней стенки вокруг отверстия 18.

По другому предпочтительному варианту стопорный элемент 9, 19, 109, 129, 209 имеет фаски для предотвращения поломки второго материала на основе материала, который имеет незначительную пластичность или не обладает пластичностью. Фактически, как описано ниже, в зависимости от геометрии промежуточной деформации фаска может предотвращать контакт стопорного элемента 9, 19, 109, 129, 209 с верхней поверхностью детали 5, 105, 205 на острой кромке, которая может создавать чрезмерные нагрузки и/или давление на минимальной поверхности.

Таким образом, преимущественно по изобретению вышеуказанный, по меньшей мере, один первый материал, образованный для элемента 3, 103, 123, 203, может включать в себя большое разнообразие материалов, таких как металл или металлический сплав.

Способ изготовления по первому варианту выполнения узла 1 сборки по изобретению, показанной на Фиг. 10, описан ниже со ссылкой на Фиг. 3-8.

Способ включает в себя первый этап a), состоящий в образовании каждого участка узла 1 сборки. Этап a) включает в себя фазу, предназначенную для образования элемента, изготавливаемого, по меньшей мере, из первого материала, включающего в себя ось 2 и заплечик 4, которые могут быть или могут не быть одним целым, и вторую фазу, предназначенную для образования детали 5, изготавливаемой из второго материала на основе материала, который имеет незначительную пластичность или не обладает пластичностью, с отверстием 6.

И, наконец, этап a) включает в себя третью фазу, предназначенную для образования стопорного элемента 9 в форме шайбы на основе третьего материала, отверстие 8 которой меньше диаметра оси 2 элемента 3, и внутренняя стенка которой включает в себя, по существу, прямолинейный участок 10 на участке H_T-H_E высоты H_T стопорного элемента 9 и участок 16, который конически расширяется от прямолинейного участка 10. Подразумевается, что на этапе a) порядок выполнения фаз не имеет значения.

Осуществление способа продолжается на втором этапе b), состоящем в свободном прохождении оси 2 элемента 3 в отверстие 6 детали 5. Этап b) показан на Фиг. 4.

Этап c) продолжает осуществление способа и включает в себя первую фазу, предназначенную для размещения оси 2 у отверстия в стопорном элементе 9, соблюдая предосторожность, чтобы обеспечить размещение расширенного участка 16 напротив детали 5. Фактически, обратная компоновка делает сборку невозможной. Эта первая фаза этапа c) также показана на Фиг. 4.

На Фиг. 4 также показан инструмент 15. Этот инструмент 15 предпочтительно является плоским, т.е. имеет, по существу, плоскую поверхность 14, предназначенную для контакта с верхней поверхностью 11 стопорного элемента 9. Следует отметить, что только симметричный вариант стопорного элемента 19, как показано на Фиг. 9, позволяет исключить ошибки при сборке применительно к верхней поверхности 11 и нижней поверхности 12.

Этап c) продолжается на второй фазе, предназначенной для принудительного скольжения стопорного элемента 9 по оси 2 с помощью инструмента 15 для деформирования стопорного элемента 9, так чтобы периферийный участок 13 стопорного элемента 9 располагался рядом с деталью 5, как показано на Фиг. 5. Понятно, что эта вторая фаза могла бы соответствовать операции «забивания».

Эта промежуточная упругая деформация, которая может вызывать локальные пластические деформации на прямолинейном участке 10, создает впечатление, что стопорный элемент является тарельчатой шайбой. Однако эта геометрия является нестабильной, т.е. она не является пластической деформацией, такой как ползучесть, и вызвана только усилием, прикладываемым инструментом 15. Эта промежуточная упругая деформация максимально увеличивается посредством использования отверстия 8 в стопорном элементе 9, которое меньше диаметра оси 2 элемента 3, и использования инструмента 15, поверхность 14 которого, по существу, является плоской.

Промежуточная упругая деформация весьма важна для последующего узла 1 сборки в том отношении, что она прикладывает предполагаемую осевую нагрузку к детали 5, как показано на Фиг. 6, не на наиболее близком расстоянии к оси 2, а с помощью плеча рычага шириной L_T стопорного элемента на периферийном участке 13 стопорного элемента 9. Подразумевается, что сечение заплечика 4 элемента 3 должно быть предпочтительно, по существу, равно или больше сечения стопорного элемента 9, так чтобы периферийный участок 13 прикладывал осевое упругое усилие к заплечику 4 элемента 3.

Выполнение способа заканчивается этапом d), состоящим в остановке и удалении инструмента 15, когда между инструментом 15 и заплечиком 4 элемента 3 достигается заданное усилие меньше предела текучести третьего материала. Фактически, после того, как было обеспечено упругое зажимание применительно к периферийному участку 13 стопорного элемента 9 вертикально к заплечику 4 элемента 3, инструмент 15 используется для перемещения прямолинейного участка 10 внутренней стенки как можно ближе к детали 5 без превышения на периферийном участке 12, 13 предела текучести третьего материала, используемого для стопорного элемента 9.

Понятно, что после удаления инструмента 15 нежелательно, чтобы вся ширина (L_T-L_E) нижней поверхности 12 стопорного элемента 9 прикладывала нагрузку к детали 5, но только или в основном на периферийном участке 13. Понятно, что периферийный участок 13, 23 в контакте с деталью 5, 105, 205 может непосредственно ограничиваться на нижней поверхности 12, 22 посредством значения ширины L_E, выбранной для расширяющегося участка 16, 26.

Таким образом, закрепление сборки элемент 3 - часть 5 - стопорный элемент 9 обеспечивается только или в основном с помощью прикладывания осевого упругого усилия периферийного участка 13 или нижней поверхности 12 стопорного элемента 9 вертикально к заплечику 4 элемента 3 в комбинации с зажиманием прямолинейного участка 10 внутренней стенки стопорного элемента 9 у оси 2 элемента 3.

На Фиг. 3 показан график усилия, прикладываемого инструментом 15 по вышеуказанному способу согласно осевому положению инструмента 15. От стрелки A начинается вторая фаза этапа c), как показано на Фиг. 5. От стрелки B периферийный участок 13 стопорного элемента 9 начинает зажимать деталь 5, как показано на Фиг. 6. От стрелки C прямолинейный участок 10 внутренней стенки стопорного элемента 9 перемещается как можно ближе к детали 5, как показано на Фиг. 7, и дополнительное усилие от инструмента 15 прикладывает внутреннюю нагрузку к стопорному элементу 9 без влияния на геометрию стопорного элемента 9.

Таким образом, понятно, что этапы выполнения способа изготовления и элементы узла сборки являются весьма простыми и несложными для внедрения. Таким образом, по первому варианту выполнения, показанному на Фиг. 9, можно крепить пружину 5 баланса к оси 2 баланса, используя узел 1 сборки по изобретению. С этой целью втулка 7 пружины баланса крепится между осью 3 и стопорным элементом 9.

Для сведения к минимуму риска пластической деформации стопорного элемента 9, 19, 109, 129, 209 этап d) заканчивается, когда усилие, прикладываемое инструментом 15, составляет 20-90% предела текучести третьего материала. Разумеется, это процентное отношение должно соответствовать предполагаемому применению. Во время испытаний было установлено, что завершение этапа d) полностью отвечает требованиям, когда усилие, прикладываемое инструментом 15, по существу, равно 75% предела текучести третьего материала.

Как описано выше, упругая сборка стопорного элемента 9, 19, 109, 129, 209 преимущественно выполняется посредством использования третьего материала, который включает в себя металл или металлический сплав, релаксационная стойкость которого равна, по меньшей мере, 50% прикладываемого усилия.

Испытания на определение этого процентного отношения были выполнены через 10000 часов при температуре 70°C и под воздействием усилия, составляющего 75% от нагрузки, необходимой для получения пластической деформации 0,2%.

Стойкость более 50% наблюдалась в случае, когда третий материал включал в себя медь, латунь, нейзильбер (также именуемый как «мельхиор» или «новое серебро»), сплав ARCAP, и даже более 85%, когда третий материал включал в себя сплав Pfinodal, сплав Spinodal, сплав Durnico, сплав Durimphy, сплав Cu-Be и сталь 20AP.

Специально применительно к часовому делу стопорный элемент 9, 19, 109, 129, 209 еще более предпочтительно выбирают из вышеуказанных материалов, которые не обладают ферромагнитными свойствами и невосприимчивы к воздействию магнитных полей, таких как медь, латунь, нейзильбер (также именуемый как «мельхиор» или «новое серебро»), сплав ARCAP, сплав Pfinodal, сплав Spinodal, сплав Cu-Be и сплав Durimphy.

Как более наглядно показано на Фиг. 1 и 2, предпочтительно по изобретению отношение (H_T/L_T) высоты H_T к ширине L_T стопорного элемента 9, 19, 109, 129, 209 в разрезе по осевой плоскости составляет 0,1-5. Таким образом, важно надлежащим образом выбирать длину L_T для получения периферийного участка 13, 23, который расположен достаточно далеко от центральной оси D, для обеспечения достаточно высокого плеча рычага и достаточного зажимания с целью закрепления сборки. В то же время высота H_T также должна выбираться надлежащим образом для получения минимальной высоты для достаточной защиты второго материала на основе материала, который имеет незначительную пластичность или не обладает пластичностью, и максимальной высоты для обеспечения промежуточной деформации, что описывается ниже. Таким образом, подразумевается, что отношение H_T/L_T должно соответствовать предполагаемому применению.

Кроме того, геометрия расширяющегося участка 16, 26 стопорного элемента 9, 19, 109, 129, 209 также обеспечивает возможность задавать высоту H_E и ширину L_E, на которых участок 16, 26 расширяется от прямолинейного участка 10, 20. Очевидно, что периферийный участок 13, 23 в контакте с деталью 5, 105, 205 может непосредственно ограничиваться на нижней поверхности 12, 22 с помощью значения ширины L_E, выбранной для расширенного участка 16, 26.

Предпочтительно, как показано на Фиг. 2 и 9, отношение (H_E/H_T) высоты расширенного участка 16, 26 к полной высоте H_T стопорного участка 9, 19 в разрезе по осевой плоскости составляет 0,1-0,95. Кроме того, отношение (L_E/L_T) ширины L_E расширенного участка 16, 26 к общей высоте L_T того же разреза, показанного на Фиг. 2 и 9, составляет 0,1-0,95.

В варианте, показанном на Фиг. 9, который предпочтительно используется для предотвращения ошибок из-за неправильного обращения во время изготовления, отношения H_E/H_T и L_E/L_T второго участка 28, который конически расширяется от прямолинейного участка 20, идентичны соответственно отношениям H_E/H_T и L_E/L_T первого участка 26, который конически расширяется от прямолинейного участка 20.

Однако, несмотря на потерю преимущества в отношении возможности взаимозаменяемой установки на нижнюю поверхность 22 или верхнюю поверхность 21, вариант из Фиг. 9 может быть модифицирован таким образом, чтобы стопорный элемент 19 был несимметричным, т.е. не имел идентичных расширенных участков 26 и 28 с каждой стороны прямолинейного участка 20 внутренней стенки вокруг отверстия 18.

По другому предпочтительному варианту стопорный элемент 9, 19, 109, 129, 209 имеет фаски для предотвращения поломки второго материала. Фактически, как описано выше, в зависимости от геометрии промежуточной деформации фаска может предотвращать контакт стопорного элемента 9, 19, 109, 129, 209 с верхней поверхностью детали 5, 105, 205 на острой кромке, которая может создавать чрезмерные нагрузки и/или давление на минимальной поверхности.

Таким образом, преимущественно по изобретению вышеуказанный, по меньшей мере, один первый материал, образованный для элемента 3, 103, 123, 203, может включать в себя большое разнообразие материалов, таких как металл или металлический сплав. Таким образом, понятно, что ось 2, 102, 122, 202 и заплечик 4 могут быть скреплены, используя один первый материал, или ось 2, 102, 122, 202 и заплечик 4 элемента 3, 103, 123, 203 могут быть образованы из нескольких материалов и/или нескольких частей.

Также подразумевается, что в результате выполнения способа изобретения второй материал на основе материала, который имеет незначительную пластичность или не обладает пластичностью, может включать в себя, в частности, кремний, кварц, корунд, оксид кремния, нитрид кремния или карбид кремния без риска поломки.

На Фиг. 11 показаны другие варианты выполнения узла 101, 121, 201 сборок по изобретению в области часового дела. Например, палеты 105 могут включать в себя две сборки 101, 121 по изобретению соответственно для крепления зуба 103 и втулки 123 к рычагу 107.

Как показано на Фиг. 11, каждый узел 101, 121 сборки включает в себя рычаг 107, который крепится между осью 102 зуба 103 или осью 122 втулки 123 и стопорным элементом 109, 129. Понятно, что каждый узел 101, 121 сборки является достаточно устойчивым во избежание образования относительных перемещений компонентов.

На той же фигуре анкерное колесо и, в общем, колесо 205 включает в себя, например, узел 201 сборки, предназначенной для крепления оси 203 к колесу 205. Как показано на Фиг. 11, узел 201 сборки включает в себя втулку 207, которая крепится между осью 202 втулки 203 и стопорным элементом 209.

Таким образом, понятно, что примерный узел 201 сборки может применяться в комплекте колес любого типа. Кроме того, ось 202 может содержать шестерню как отдельную часть для образования полного комплекта колес.

Разумеется, настоящее изобретение не ограничивается до показанного примера, и возможны различные варианты и изменения, которые будут понятны специалистам в этой области. В частности, стопорный элемент 9, 19, 109, 129, 209 может иметь различную геометрию без отклонения от объема изобретения.

Инструмент 15 также может включать в себя, по существу, коническую поверхность 14, по существу, соответствующую форме тарельчатой шайбы, полученной во время промежуточной упругой деформации.

Кроме того, отверстие 6 в детали 5, 105, 205 не ограничивается до круглой формы и/или деталь 5, 105, 205 может быть частично пробита ниже стопорного элемента 9, 19, 109, 129, 209. Таким образом, в качестве примера пружина 5 баланса на Фиг. 10 могла бы быть заменена пружиной баланса 10, включающей в себя втулку 41, отверстие которой, по существу, имеет форму «трилистника» согласно патенту EP №2363762, который включен посредством ссылки в настоящую заявку без потери каких-либо вышеуказанных преимуществ.

И, наконец, могут быть предусмотрены различные «хрупкие» материалы из материалов на основе кремния или кремнезема, например керамика на основе циркония или титана или стекло. Стопорный элемент 9, 19, 109, 129, 209 также может быть образован на основе аморфных металлов, также именуемых как металлическое стекло.

Настоящее изобретение относится к узлу, включающему в себя элемент, изготовленный из первого материала, и ось с заплечиком, которая расположена в отверстии детали, изготовленной из второго материала, имеющего незначительную пластичность или не обладающего пластичностью. Узел включает в себя стопорный элемент, изготовленный из третьего материала и предназначенный для упругого крепления детали между заплечиком вышеуказанного элемента и стопорным элементом (9, 19, 109, 129, 209), и стопорный элемент (9, 19, 109, 129, 209) является конической шайбой, включающей в себя внутреннюю стенку (10), которая радиально зажимает ось (2, 102, 122, 202) вышеуказанного элемента, и периферийный участок стопорного элемента, который прикладывает упругое радиальное усилие вертикально к заплечику вышеуказанного элемента для скрепления сборки элемент-деталь-стопорный элемент. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Узел (1, 101, 121, 201) часов, включающий в себя элемент (3, 103, 123, 203), изготовленный, по меньшей мере, из первого материала и содержащий ось (2, 102, 122, 202), снабженную заплечиком (4), и установленную в отверстии (6) детали (5, 105, 205), изготовленной из второго материала,
характеризующийся тем, что упомянутый узел (1, 101, 121, 201) включает в себя стопорный элемент (9, 19, 109, 129, 209), изготовленный из третьего материала, предназначенного для упругого крепления детали (5, 105, 205) между заплечиком (4) и стопорным элементом (9, 19, 109, 129, 209), который выполнен в виде шайбы, имеющей внутреннюю стенку, включающую в себя, по существу, прямолинейный участок (10) на участке высоты (H_T) стопорного элемента (9, 19, 109, 129, 209), радиально зажимающий ось (2, 102, 122, 202) вышеуказанного элемента, при этом вышеуказанная внутренняя стенка включает в себя рядом с прямолинейным участком (10) участок (16, 26, 28), конически расширяющийся в направлении к детали (5, 105, 205), выполненной из второго материла, с обеспечением приложения осевого упругого усилия к заплечику (4) с помощью только периферийного участка (13, 23) стопорного элемента (9, 19, 109, 129, 209) для скрепления между собой вышеуказанного элемента (3, 103, 123, 203), детали (5, 105, 205) и стопорного элемента (9, 19, 109, 129, 209).

2. Узел (1, 101, 121, 201) по п. 1, характеризующийся тем, что третий материал включает в себя металл или металлический сплав, релаксационная стойкость которого через 10000 часов при температуре 70°C равна, по меньшей мере, 50% прикладываемого усилия, составляющего 75% от нагрузки, необходимой для получения пластической деформации 0,2% на третьем материале для обеспечения скрепления сборки элемент (3, 103, 123, 203) - деталь (5, 105, 205) - стопорный элемент (9, 19, 109, 129, 209).

3. Узел (1, 101, 121, 201) по п. 2, характеризующийся тем, что третий материал включает в себя медь, латунь, нейзильбер, сплав ARCAP, сплав Pfinodal, сплав Spinodal, сплав Durnico, сплав Durimphy, сплав Cu-Ве и/или сталь 20АР.

4. Узел (1, 101, 121, 201) по п. 1, характеризующийся тем, что отношение (H_T/L_T) высоты (H_T) к ширине (L_T) стопорного элемента (9, 19, 109, 129, 209) в сечении в осевой плоскости составляет 0,1-5.

5. Узел (1, 101, 121, 201) по п. 1, характеризующийся тем, что отношение (H_E/H_T, H_E′/H_T) высоты (H_E, H_E′) расширяющегося участка (16, 26, 28) к полной высоте (H_T) стопорного элемента (9, 19, 109, 129, 209) в сечении в осевой плоскости составляет 0,1-0,95.

6. Узел (1, 101, 121, 201) по п. 1, характеризующийся тем, что отношение (L_E/L_T, H_E′/H_T) ширины (L_E, L_E′) расширяющегося участка (16, 26, 28) к полной ширине (L_T) стопорного элемента (9, 19, 109, 129, 209) в сечении в осевой плоскости составляет 0,1-0,95.

7. Узел (1, 101, 121, 201) по п. 1, характеризующийся тем, что внутренняя стенка включает в себя симметрично прямолинейному участку (10) второй участок (28), который конически расширяется в направлении от детали (5, 105, 205), изготовленной из второго материала.

8. Узел (1, 101, 121, 201) по п. 1, характеризующийся тем, что стопорный элемент (9, 19, 109, 129, 209) снабжен фасками для предотвращения повреждения второго материала.

9. Узел (1, 101, 121, 201) сборки по п. 1, характеризующийся тем, что второй материал является материалом на основе кремния.

10. Узел (1, 101, 121, 201) сборки по п. 9, характеризующийся тем, что второй материал включает в себя кремний, кварц, оксид кремния, нитрид кремния или карбид кремния.

11. Узел (1, 101, 121, 201) сборки по п. 1, характеризующийся тем, что вышеуказанный, по меньшей мере, один первый материал включает в себя металл или металлический сплав.

12. Узел (1, 101, 121, 201) сборки по п. 1, характеризующийся тем, что ось (2, 102, 122, 202) и заплечик (4) выполнены как одно целое.

13. Часы, отличающиеся тем, что включают в себя, по меньшей мере, один узел (1, 101, 121, 201) часов по любому из п.п. 1-12.

14. Часы по п. 13, отличающиеся тем, что деталь, изготовленная из второго материала, включает в себя комплект (205) колес, паллеты (105) или пружину (5) баланса.

15. Способ изготовления узла (1, 101, 121. 201) часов, содержащий следующие этапы
a) выполнение элемента (3, 103, 123, 203), изготавливаемого, по меньшей мере, из первого материала и включающего в себя ось (2, 102, 122, 202) и заплечик (4), детали (5, 105, 205) с отверстием (6), изготавливаемой из второго материала, и стопорного элемента (9, 19, 109, 129, 209) в форме шайбы на основе третьего материала, при этом вышеуказанный стопорный элемент включает в себя отверстие (8, 18), которое меньше оси (2, 102, 122, 202) вышеуказанного элемента, и внутренняя стенка которого имеет, по существу, прямолинейный участок (10) на участке высоты (H_T) стопорного элемента (9, 19, 109, 129, 209) и участок (16, 26, 28), который конически расширяется по существу, от прямолинейного участка (10);
b) свободное введение оси (2, 102, 122, 202) вышеуказанного элемента в отверстие (6) детали (5, 105, 205);
c) размещение оси у отверстия в стопорном элементе, при этом вышеуказанный расширяющийся участок (16, 26, 28) обращен к детали (5, 105, 205), и принудительное скольжение стопорного элемента (9, 19, 109, 129, 209) по оси (2, 102, 122, 202) за счет прикладывания усилия с помощью инструмента (15) для деформирования стопорного элемента (9, 19, 109, 129, 209), по существу, в прямолинейном участке (10) внутренней стенки, так чтобы периферийный участок (13, 23) стопорного элемента (9, 19, 109, 129, 209) был расположен как можно ближе к детали (5, 105, 205);
d) остановка и удаление инструмента, когда между инструментом (15) и заплечиком (4) вышеуказанного элемента достигается заданное усилие меньше предела текучести третьего материала.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что этап d) завершается, когда усилие, прикладываемое вышеуказанным инструментом, составляет 20-90% предела текучести третьего материала

17. Способ по п. 15, отличающийся тем, что третий материал включает в себя металл или металлический сплав, релаксационная стойкость которого через 10000 часов при температуре 70°C равна, по меньшей мере, 50% усилия, прикладываемого на этапе d) и составляющего 75% от нагрузки, необходимой для получения пластической деформации 0,2% на третьем материале для обеспечения скрепления сборки элемент (3, 103, 123, 203) - деталь (5, 105, 205) - стопорный элемент (9, 19, 109, 129, 209).

18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что третий материал включает в себя медь, латунь, нейзильбер, сплав ARCAP, сплав Pfinodal, сплав Spinodal, сплав Durnico, сплав Durimphy, сплав Cu-Ве и/или сталь 20АР;

19. Способ по п. 15, отличающийся тем, что отношение (H_T/L_T) высоты (H_T) к ширине (L_T) стопорного элемента (9, 19, 109, 129, 209) в сечении в осевой плоскости составляет 0,1-5.

20. Способ по п. 15, отличающийся тем, что отношение (H_E/H_T, H_E′/H_T) высоты (H_E, H_E′) расширяющегося участка (16, 26, 28) к полной высоте (H_T) стопорного элемента (9, 19, 109, 129, 209) в сечении в осевой плоскости составляет 0,1-0,95.

21. Способ по п. 15, отличающийся тем, что отношение (L_E/L_T, H_E′/H_T) ширины (L_E, L_E′) расширяющегося участка (16, 26, 28) к полной ширине (L_T) стопорного элемента (9, 19, 109, 129, 209) в сечении в осевой плоскости составляет 0,1-0,95.

22. Способ по п. 15, отличающийся тем, что внутренняя стенка стопорного элемента (9, 19, 109, 129, 209) включает в себя симметрично прямолинейному участку (10) второй участок (28, 26), который конически расширяется в направлении от прямолинейного участка (10).

23. Способ по п. 15, отличающийся тем, что стопорный элемент (9, 19, 109, 129, 209)
снабжен фасками для предотвращения повреждения второго материала.

24. Способ по п. 15, отличающийся тем, что второй материал является материалом на основе кремния.

25. Способ по п. 24, отличающийся тем, что второй материал включает в себя кремний, кварц, оксид кремния, нитрид кремния или карбид кремния.

26. Способ по п. 15, отличающийся тем, что вышеуказанный, по меньшей мере, один первый материал включает в себя металл или металлический сплав.

27. Способ по любому из п.п. 15-26, отличающийся тем, что вышеуказанная часть является комплектом колес (205) часов.

28. Способ по любому из п.п. 15-26, отличающийся тем, что вышеуказанная часть является паллетами (105) часов.

29. Способ по любому из п.п. 15-26, отличающийся тем, что вышеуказанная часть является пружиной (5) баланса часов.