專利名稱：包括重疊帶形彈性結(jié)構(gòu)的組件及裝配該組件的時計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種組件和包腿種組件的時計。
本發(fā)明尤其涉及一種在脆性材料板例如硅板上帶臘的組件，其特別是用于 時計，該組件包括用于軸向插入心軸的孔口，該孔口的內(nèi)壁包括蝕刻在該板中 的彈性結(jié)構(gòu)，并且*至少包括一個支撐表面用于徑向夾緊或擠壓心軸，以使 組件相對于心軸固定，其中，每一個彈性結(jié)構(gòu)包括第一直線彈性帶，其沿著相 對于心軸的切向方向延伸，該支撐表面被安置在i亥第一彈性帶的內(nèi)面上。
背景技術(shù)：
一M說，在時計里，組件例如時計指針和齒^I過被驅(qū)動進(jìn)它們的旋轉(zhuǎn) 心軸里來固定，即中空的筒被推動到直徑比該筒內(nèi)徑稍微大一點(diǎn)的銷上。被采 用材料， 一般來說金屬的彈性的和塑性屬性被用來驅(qū)動入所述的元件。對于由 脆性材料例如硅制成的部件來說，它沒有可用的塑性范圍，不可能像在機(jī)械表
制造中使用的那些一樣，驅(qū)動中空筒到常規(guī)旋轉(zhuǎn)心軸上，具有±5微米數(shù)量級 的直徑公差。
然而，固定組件例如指針的方案必須提供足夠的力來在振動的情況下在原 位置保持該元件。例如，常規(guī)時計指針需要的力為一牛頓數(shù)量級。
為了克服這些問題，已經(jīng)提議在組件例如硅平衡彈簧夾頭中制造設(shè)置在該 孔口周邊的柔性帶狀彈性結(jié)構(gòu)，以驅(qū)入類布置將夾頭固定在心軸上，利用帶的 彈性形變以夾緊心軸并且保持夾頭在心軸上。在歐洲專利No.1655642中具體 公開了這種鄉(xiāng)的固定方法的例子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供該解決方案的改進(jìn)，特別是允許這種組件在時計機(jī)構(gòu) 中用作旋轉(zhuǎn)元件，特別是用作時計指針。
因此，本發(fā)明提出一種前面描述，的組件，其特征在于每一個彈性結(jié)構(gòu)
由幾個平行的彈性帶的徑向堆疊形成，每一個彈性帶通過成兩個部分的直線分
離器孑UA相鄰的彈性帶徑向分離，分離器孔的兩個部分M31連接兩個相鄰彈性 帶的橋材料分離，并且其和支撐表面基本上徑向?qū)?zhǔn)，并且位于第-一個帶的相 對側(cè)上的該堆疊的最后一個彈性帶被成單個部分的孔從板的剩余部分徑向分 離，該 L被稱為間隙 L其限定了該彈性結(jié)構(gòu)的徑向間隙空間。
根據(jù)本發(fā)明的組ft^高了靠著心軸的夾緊力，以允許更好地分布與形成組 件的材料中彈性形變相關(guān)的應(yīng)力，并且允許更好地控制心軸上得到的夾緊力。 尤其是，在維持每一個彈性帶最低可能的剛性水平時，堆疊中每一個彈性帶的 返回力加在一起。在不超出材料彈性范圍的情況下，彈性結(jié)構(gòu)尤其是在支撐表 面上獲得明顯彎曲。因此，根據(jù)本發(fā)明的彈性結(jié)構(gòu)在他們彈性形變后提供了足 夠大的徑向間隙，來補(bǔ)償施加至吣軸直^i:的制作公差，如同時計中驅(qū)動指針 4OT的那些一樣。
另外，根據(jù)本發(fā)明的彈性結(jié)構(gòu)優(yōu)化了用于執(zhí)行夾緊和固定功能的組件中的 可用體積。
關(guān)于本發(fā)明的其它特征
-在每個彈性結(jié)構(gòu)中，彈性帶的長度從堆疊中的第一個彈性帶到最后一個 彈性帶逐漸減??；
-每個彈性帶的徑向厚度大致在它的整個長度上是恒定的，并且，在每個 彈性結(jié)構(gòu)中，彈性帶的徑向厚度從堆疊中的第一個彈性帶到最后一個彈性帶逐
漸減??；
-分離器 L的徑向厚度對每一個分離器孔來說大致是恒定的，并且大致從
一個分離粉L到下一個分離器孔是g定的；
-間隙孔的最小徑向厚度大于等于分離器孔的徑向厚度； -每一個分離新L的端部的齡的輪廓為倒亂
-第一個彈性帶的支撐表面包括離散的突起元件，其增大心軸和支撐表面 間的摩擦；
-孔口的內(nèi)壁包括至少三個彈性結(jié)構(gòu)，其規(guī)則地分布在心軸周圍； -孔口的內(nèi)壁由兩個彈性結(jié)構(gòu)和一個固定支撐表面形成，兩個彈性結(jié)構(gòu)的
第一個彈性帶在它們之間限定了確定角，并且兩個彈性結(jié)構(gòu)的第一個彈性帶在
其固定端之一彼此結(jié)合；
-孔口內(nèi)壁的外形為整體上的等腰三角形，并且固定支撐表面形成等腰三
角形的底邊；
-固定支撐表面設(shè)置于突出在孔口內(nèi)部的切口部分的自由端；
-組件由旋轉(zhuǎn)元件形成，該旋轉(zhuǎn)元件可旋轉(zhuǎn)地固定地安裝在心軸上；并且 -組件由時計指針形成。
本發(fā)明也提出了一種時計，其特征在于它包括至少一個根據(jù)任一上述特征 的組件。


iiai非限制性示例給出的，參照提供的附圖，在讀了下面的詳細(xì)描述后，
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將更力隨楚地顯見，其中
-圖1是一軸向截面圖，其示意性地示出了裝配有根據(jù)本發(fā)明教示制作的
由時計指針?biāo)纬傻慕M件的時計；
-圖2至圖4是頂視圖，其示意性地分別示出了裝配到圖1所示時計且其
具有重疊的彈性帶結(jié)構(gòu)的時針、分針和秒針；
-
圖5是圖2 —部分的放大圖，其示出了時針安裝環(huán)；
-圖6是圖4一部分的放大圖，其示出了秒針安裝環(huán)；禾口
-
圖7是和圖6類似的視圖，其示出了彈性結(jié)構(gòu)的可選實施例，該彈性結(jié)
構(gòu)包括支撐表面上離散的突起元件。
具體實施例方式
在下面的描述中，相同的或類似的元件將用相同的參考數(shù)字表示。
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明教示制造的時計10。
時計10包括安裝在水晶玻璃16封閉的外殼14里的機(jī)芯12。機(jī)芯12 驅(qū)動模擬顯示裝置繞軸線Al旋轉(zhuǎn)，該模擬顯示裝置在此處由時針18、分 針20和秒針22形成，這些指針在面盤24上方延伸。如下文中所見的，指 針18、 20、 22以驅(qū)入類布置通過被彈性地夾到同軸圓柱形旋轉(zhuǎn)心軸26、 28、 30來固定。
Mi也，心軸26、 28、 30是時計機(jī)芯中常用的常規(guī)心軸，例如金屬或者 塑料心軸。
在下面的描述中，以一種非限制的方式，劍門將利用^&#指針18、 20、 22 的旋轉(zhuǎn)軸線Al的軸向取向以及相對于軸線Al的徑向取向。此外，取決于相 對于軸線A1的徑向取向?qū)⒃Q為內(nèi)部或者外部。
指針18、 20、 22形成組件，每一個指針18、 20、 22被制造在脆性材料，
ifc^硅基晶體材料的板內(nèi)。
圖2、 3、 4為三個指針中的每一個指針，即分別為時針18、分針20和秒 針22示出了優(yōu)選的實施例。每一個指針18、 20、 22在此包括確定了孔口 32 的安裝環(huán)31， i!31軸向插入孔口32，將指針18、 20、 22固定到相關(guān)的心軸26、 28、 30上?？卓?32的內(nèi)壁33包括彈性結(jié)構(gòu)34,其被蝕亥贓形成安裝環(huán)31的 板內(nèi)，并且針包括至少一個支撐表面36來徑向夾緊相關(guān)的心軸26、 28、 30， 以在軸向和徑向上保持指針18、 20、 22在心軸26、 28、 30上，并且使得心軸 和相關(guān)的指針彼此可旋轉(zhuǎn)地固定。
現(xiàn)在，如圖2和以放大方式的圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的彈性結(jié)構(gòu)34的第 一〈腿實施例將M:檢驗時針18來描述。需要注意的是，這里的彈性結(jié)構(gòu)34 是以靜態(tài)示出的，也就是說，在插入相關(guān)的心軸26、 28、 30而形變之前。
每一個彈性結(jié)構(gòu)34都由具有大致疸定徑向厚度的幾個彈性的直線的并且 平行的帶Ln的徑向堆疊形成，其每一個都沿著相對于相關(guān)的心軸26的切向方 向延伸。在心軸26的側(cè)面上，每一個彈性結(jié)構(gòu)34的支撐表面36被布置在堆 疊的第一彈性帶L,的內(nèi)面38上。在每一個彈性結(jié)構(gòu)34內(nèi)，每一個彈性帶Ln 艦成兩個部分I^ 1。b的直線分離器孔L從相鄰的彈性帶1^、 L^徑向分離， 分離粉L In的兩個部分I皿、Inb被連接兩個相鄰彈性帶Ln的橋材料Pn分離，并 且該橋材料和支撐表面36基本上徑向?qū)?zhǔn)。因此，彈性帶I^之間的連續(xù)的系 列橋材料P。形成了徑向連接梁40。
有禾哋，每一個分離器孔I。端部有倒圓的輪廓，例如半圓形，由此阻止在 彈性帶k彎曲時端部機(jī)MZ力積累，該IW應(yīng)力積累可引起開裂。
在示出的示例中，形成彈性結(jié)構(gòu)34的堆疊包括三個彈性帶L,、 b、 b和 兩個分離器孔I,、 I這里，分離器孔In的徑向厚度大致是恒定的且相同的。
根據(jù)本發(fā)明的另外一4^寺征，堆疊的最后一個彈性帶位于第一帶L,的 相對側(cè)上，m稱作間隙 L 42的成單個部分的孔42，最后一個彈性帶被從形 成指針18的板的剩余部分徑向分離，間隙孔42為相關(guān)的彈性結(jié)構(gòu)34限定了
徑向間隙空間。值得注意的是， 一方面，通過蝕刻脆性材料板艦的方法所允
許的最小徑向槽厚度來確定間隙孔42的最小徑向厚度，另一方面，通過彈性 結(jié)構(gòu)34的最大徑向間隙來確定間隙 L42的最小徑向厚度。這兩個參數(shù)中S^ 的一個將被選為間隙孔42的最小徑向厚度。優(yōu)選地，間隙孔42的徑向厚度大 致是恒定的并且大于分離^ L In的徑向厚度。
當(dāng)心軸26被插入孔口 32中時，施加在支撐表面36的作用力弓胞彈性結(jié) 構(gòu)34的所有彈性帶Ln彈性形變，使得這些帶Ln的中心部分徑向地向外移動， 減小了與梁40相對的間隙孔42的徑向厚度。該彈性形變在心軸26上產(chǎn)生徑 向夾緊力，類似于5gA布置。
值得注意的是，連接梁40將所有的彈性帶Ln相互連接在一起，使得當(dāng)徑 向作用力施加到支撐表面36時，所有的彈性帶將同時發(fā)生形變，且由此分布 機(jī) 力到幾個地方來最小化斷裂的危險。
4，地，在每一個彈性結(jié)構(gòu)34中，彈性帶Ln的長度從堆疊的第一個彈性 帶L,到最后一個彈性帶1^逐 ^減小，其總體澍盾安裝環(huán)31的夕卜部圓柱開邀 44的曲率。
根據(jù)圖5所示的實施例，每一個分離器孔In的徑向厚度大致在其旨長度 上是恒定的，且所有分離粉IA的徑向厚度基本上是相等的。
為了在心軸26上得到最大夾緊力，在安裝環(huán)31的給定材料體積內(nèi)，最小
化每一個分離器孔In的徑向厚度。
有利地是，對每一個指針18、 20、 22，設(shè)置在孔口32周圍的彈性結(jié)構(gòu)34 的數(shù)量被選為相關(guān)心軸26、 28、 30直徑的函數(shù)，并且作為孔口 32的內(nèi)壁33 和指針18、 20、 22的安裝環(huán)31夕卜壁44之間可用徑向空間的函數(shù)。因此，心 軸26、 28、 30的直t彌大，前面所述的徑向空間越小，彈性結(jié)構(gòu)34的數(shù)M 大。
因此，在本實施例中，由于與時針18相關(guān)的心軸26的直徑遠(yuǎn)大于與 秒針22相關(guān)的心軸30的直徑，并且由于安裝環(huán)31的外部直徑不按比例變 化，所以我們?yōu)闀r針18選擇彈性結(jié)構(gòu)34的數(shù)量為4個，而為秒針22選擇 的彈性結(jié)構(gòu)34的數(shù)量為2個。以中間的方式，這里分針20的彈性結(jié)構(gòu)34 的數(shù)量為3個。
值得注意的是，對于時針18和分針20來說，彈性結(jié)構(gòu)34規(guī)則地分布在
軸線Al周圍，使得孔口 32的內(nèi) 廓^1 體上分別是正方形和三角形的。
現(xiàn)在我們具體參考圖6描述秒針22的具體結(jié)構(gòu)，它的孔口 32只有兩個彈 性結(jié)構(gòu)34和一個固定支撐表面46。依照本實施例，兩個彈性結(jié)構(gòu)34的第一彈 性帶L,在它們之柳艮定了銳角e并且它們大致在其一個固定端部結(jié)合。例如， 角度P具有30度值。
固定支撐表面46沿相對于相關(guān)心軸30的切線方向延伸，并且它形成等腰 三角形的底邊，等腰三角形的其它兩邊由兩個彈性結(jié)構(gòu)34的第一彈性帶L,的 內(nèi)面38形成。這里，固定支撐表面46被設(shè)置在整體上的梯形切口部分48的 自由端，突出在孔口32中。切口部分48被蝕亥暖膨成指針22的板中，并且 它在此包括兩個側(cè)壁50、 52，其每一個平行于相對的彈性結(jié)構(gòu)34的第一帶L, 延伸。
與秒針22相關(guān)的心軸30鄰靠固定支撐表面46和彈性結(jié)構(gòu)34的支撐表面36。
值得注意的是，孔口 32的內(nèi)壁33的輪廓具有整體上的等腰三角形形狀。 依照圖6所示的有利實施例，在每一個彈性結(jié)構(gòu)34里，每一個彈性帶Ln 的徑向厚度大致在其整^:度上是恒定的，并且彈性帶Ln的徑向厚度從堆疊的 第一彈性帶"到最后一個彈性帶L9逐漸減小，這里每一個彈性結(jié)構(gòu)34包括9 個從內(nèi)部向外部長度減小的彈性帶Ln。因此，彈性帶L,的徑向厚度適應(yīng)其長
度，這允許盡管它們有不同的長度，fa^有彈性帶k能夠獲得大致均勻的柔性。
因此，本發(fā)明在用于固定的材料的整個體積內(nèi)，即這里在整個安裝環(huán)31內(nèi)均 勻化了機(jī)械應(yīng)力。
當(dāng)然這種彈性帶L。之間的厚度變化可應(yīng)用于其它實施例的指針18、 20、 22中。
值得注意的是，形成^堆疊的彈性帶的數(shù)量適合作為各種參數(shù)的函數(shù)， 尤其是作為可用的徑向空間的函數(shù)，作為期望作用在相關(guān)心軸上的夾緊力的函 數(shù)，作為用于制造相關(guān)的指針18、 20、 22的材料鄉(xiāng)的函數(shù)。
圖7示出了秒針22的可選實施例，它不同于前面實施例在于，每一個支 撐表面36、 46都具有離散的魏元件54，它提高了心軸30和支撐表面36、 46 之間的摩擦，以提高了心軸30和指針22之間的可旋轉(zhuǎn)固定。三角形輪廓齒在 此形成了這些離散的突起元件54。
當(dāng)然這些變體可應(yīng)用于設(shè)置在參考圖2和圖3描述的時針18和分針20的 孔口32內(nèi)的支撐表面36。
盡管本發(fā)明已經(jīng)描述了關(guān)于指針18、 20、 22形成的組件，但它不限于這 些實施例。因此，該組件也可以由其它鄉(xiāng)的旋轉(zhuǎn)元件形成，例如，在時計機(jī) 芯中使用的齒輪。該組件也可以由非旋轉(zhuǎn)元件例如脆性材料板形成，該脆性材 料板為另一元件上的裝配而設(shè)，該另一元件包括金屬制成的固定心軸或者短 軸。
本發(fā)明可適用于包括單層硅的硅板內(nèi)制造的指針18、 20、 22，和在SOI (絕緣體上硅)型硅板中制造的指針18、 20、 22，該SOI型硅板包括由中間 層的氧化硅分隔的硅頂層和硅底層。
權(quán)利要求
1.制作在脆性材料例如硅的板上的組件(18、20、22)，尤其用于時計(10)，包括孔口(32)，用于軸向插入心軸(26、28、30)，該孔口(32)的內(nèi)壁(33)包括被蝕刻到板中的彈性結(jié)構(gòu)(34)，并且每一個包括至少一個支撐表面(36)，以徑向夾緊心軸(26、28、30)，以便相對于心軸(26、28、30)固定組件(18、20、22)，其中每一個彈性結(jié)構(gòu)(34)包括沿著相對于心軸(26、28、30)的切線方向延伸的第一直線彈性帶(L1)，支撐表面(36)被設(shè)置在第一彈性帶(L1)的內(nèi)面(38)上，其特征在于，每一個彈性結(jié)構(gòu)(34)由幾條平行彈性帶(Ln)的徑向堆疊形成，每一條彈性帶(Ln)通過成兩個部分的直線分離器孔(Ln)從相鄰的彈性帶(Ln)徑向分離，該分離器孔(Ln)的兩個部分通過連接兩個相鄰彈性帶(Ln)的橋材料(Pn)分離，且該橋材料(Pn)大致與支撐表面(36)徑向?qū)?zhǔn)，且位于第一彈性帶(L1)相對側(cè)上的堆疊的最后一個彈性帶(Ln)通過成單個部分的孔從板的剩余部分徑向分離，該成單個部分的孔被稱為間隙孔(42)，其為彈性結(jié)構(gòu)(34)限定了徑向間隙空間。
2. 如權(quán)利要求1所述的組件(18、 20、 22)，其特征在于，在每個彈性 結(jié)構(gòu)(34)中，彈性帶(Ln)的長度從堆疊中的第一彈性帶(L,)到最后一個 彈性帶(Ln)逐漸減小。
3. 如權(quán)利要求2所述的組件(18、 20、 22),其特征在于，每個彈性帶 (Ln)的徑向厚度煩在其 ^度上是恒定的，且在每個彈性結(jié)構(gòu)(34)中，彈性帶(Ln)的徑向厚度從堆疊中的第一彈性帶(L,)到最一個后彈性帶(Ln) 逐漸減小。
4. 如權(quán)利要求3所述的組件，其特征在于，分離器孔a)的徑向厚度 大致對于^分離器孔(u是恒定的，并且該徑向厚皿一個分離器孔(u 到下一個分離器孔大致是恒定的。
5. 如權(quán)利要求4所述的組件(18、 20、 22)，其特征在于，間隙孔(42) 的最小徑向厚度大于等于分離器孔(In)的徑向厚度。
6. 如權(quán)利要求1所述的組件(18、 20、 22)，其特征在于，每個分離器 孔(I )的端部的每個的輪廓是倒圓的。
7. 如權(quán)利要求1所述的組件(18、 20、 22)，其特征在于，第一彈性帶 (L。的支撐表面(36)包括離散的^元件(54),其增大心軸(26、 28、 30) 和支撐表面(36)之間的摩擦。
8. 如權(quán)利要求1所述的組件(18、 20、 22)，其特征在于，孔口 (32) 的內(nèi)壁(33)包括至少3個規(guī)則分布在心軸(26， 28)周圍的彈性結(jié)構(gòu)(34)。
9. 如權(quán)利要求4所述的組件(18、 20、 22)，其特征在于，孔口 (32) 的內(nèi)壁(33)由兩個彈性結(jié)構(gòu)(34)和一個固定支撐表面(46)形成，兩個彈 性結(jié)構(gòu)(34)的第一彈性帶(L,)在它們之間限定了確定角(e)，并且該兩 個彈性結(jié)構(gòu)(34)的第一彈性帶(L,)在其固定端之一結(jié)合。
10. 如權(quán)利要求9所述的組件(18、 20、 22)，其特征在于，孔口 (32) 的內(nèi)壁(33)的輪廓具有整體上的等腰三角形形狀，并且固定支撐表面(46) 組成該等腰三角形的底邊。.
11. 如權(quán)利要求1所述的組件(18、 20、 22)，其特征在于，固定支撐表 面(46)被設(shè)置于突出在孔口內(nèi)部的切口部分(48)的自由端。
12. 如權(quán)利要求1所述的組件(18、 20、 22)，其特征在于，其由旋轉(zhuǎn)元 件(18、 20、 22)形成，該旋轉(zhuǎn)元件可旋轉(zhuǎn)地固定地安裝到心軸(26、 28、 30) 上。
13. 如權(quán)禾腰求12所述的組件，其特征在于，該組件由時計指針(18、 20、 22)形成。
14. 時計(10)，其特征在于，其包括依照前面任一權(quán)利要求所述的組件 (18、 20、 22)。
全文摘要
制造在脆性材料板內(nèi)的組件(18)，包括孔口(32)，用于軸向插入心軸(26)，孔口(32)的內(nèi)壁(33)包括彈性結(jié)構(gòu)(34)，其被蝕刻在板內(nèi)來徑向夾緊心軸(26)。每一個彈性結(jié)構(gòu)(34)包括沿著相對于心軸(26)的切線方向延伸的第一直線彈性帶(L₁)。依照本發(fā)明，每一個彈性結(jié)構(gòu)(34)由幾個平行的彈性帶的徑向堆疊形成。本發(fā)明還提出了一種裝配了這種組件(18)的時計。
文檔編號G04B19/00GK101196724SQ20071015962
公開日2008年6月11日 申請日期2007年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月9日
發(fā)明者A·扎內(nèi)塔, F·布朗多, L·帕拉特, P·-A·梅斯特, R·比特利, T·沙夫, W·諾爾 申請人:伊塔瑞士鐘表制造股份有限公司