Ходовая пружина для часов



Ходовая пружина для часов
Ходовая пружина для часов

 

G04B1/14 - Часы механические; механические элементы часов; вообще приборы для определения времени по солнцу, луне или звездам (механизмы, приводимые в действие пружинами или грузами F03G; электромеханические часы G04C; электромеханические часы с присоединенными или встроенными средствами, воздействующими на управляемые устройства в заданное время или по истечении заданного периода времени G04C 23/00; с устройствами для остановки G04F 7/08; конструктивные детали или корпуса, специально предназначенные для электронных часов без подвижных частей G04G 17/00))

Владельцы патента RU 2634790:

НИВАРОКС-ФАР С.А. (CH)

Данное изобретение относится к ходовой пружине (1), включающей в себя металлическую ленту (3). Согласно данному изобретению металл представляет собой аустенитную сталь, чтобы ограничить чувствительность к магнитным полям, и, по меньшей мере, наружную поверхность ленты (3) упрочняют по сравнению с остальной частью ленты на заранее заданную глубину (7), чтобы упрочнить ленту (3) в основных зонах механических напряжений, в то же время сохраняя низкий модуль упругости. Данное изобретение относится к барабанам часов. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к ходовой пружине для часов, в частности к ходовой пружине, предназначенной для встраивания в барабан.

Уровень техники, предшествующий изобретению

Известно, что для изготовления ходовой пружины, предназначенной для размещения в барабане, используется материал "Нивафлекс 45/5" (Nivaflex 45/5). Этот материал имеет высокий предел упругости, как правило, составляющий 3100 МПа, и высокий модуль упругости, как правило, составляющий 220 ГПа.

Краткое описание изобретения

Цель данного изобретения - преодолеть все или часть вышеупомянутых недостатков, предложив альтернативную выполненную в виде единого целого ходовую пружину, которая ограничивает чувствительность к магнитным полям и обеспечивает более низкий модуль упругости, в то же время имеет улучшенный предел упругости в основных зонах механических напряжений.

Данное изобретение, таким образом, относится к ходовой пружине, содержащей металлическую ленту, характеризующейся тем, что металл представляет собой аустенитную сталь для ограничения чувствительности к магнитным полям, и что по меньшей мере внешняя поверхность ленты упрочнена по сравнению с остальной частью ленты на заранее заданную глубину в основных зонах механических напряжений, в то же время сохраняя низкий модуль упругости аустенитной стали.

Соответственно, поверхностную зону всей ленты упрочняют, т.е. сердечник ленты может быть немного модифицирован или не модифицирован. Это селективное упрочнение ленты означает, что ходовая пружина может сочетать в себе преимущества, такие как нечувствительность к магнитным полям, низкий модуль упругости и в основных зонах механических напряжений высокий предел упругости, наряду с хорошей стойкостью к коррозии и усталости.

В соответствии с прочими преимущественными характерными особенностями данного изобретения:

- заранее заданная глубина представляет от 5 до 40% полной толщины е ленты;

- упрочненная наружная поверхность включает в себя диффундированные атомы по меньшей мере одного неметалла, такого как азот и/или углерод;

- упрочненная наружная поверхность имеет твердость более 1100 HV по Викерсу;

- упрочненная наружная поверхность имеет предел упругости более 3500 МПа.

Кроме того, данное изобретение относится к барабану для часов, характеризующемуся тем, что он включает в себя ходовую пружину, выполненную согласно любому из предыдущих вариантов.

И наконец, данное изобретение относится к способу производства ходовой пружины, включающему в себя следующие этапы:

a) формирование ленты на основе аустенитной стали, чтобы ограничить чувствительность к магнитным полям;

b) диффундирование атомов на заранее заданную глубину на наружной поверхности ленты, чтобы упрочнить ленту в основных зонах механических напряжений, в то же время сохраняя низкий модуль упругости.

Соответственно благодаря диффундированию атомов в сталь получается поверхностный слой, в котором вся лента упрочняется без необходимости осаждать второй материал поверх ленты. На самом деле упрочнение происходит внутри материала ленты, что преимущественно согласно данному изобретению предотвращает любое последующее отслоение.

В соответствии с другими преимущественными характерными особенностями данного изобретения:

- заранее заданная глубина составляет от 5 до 40% полной толщины е ленты;

- атомы включают в себя по меньшей мере один неметалл, такой как азот и/или углерод;

- этап b) состоит из термомеханической диффузионной обработки;

- этап b) состоит из процесса ионной имплантации и диффузионной обработки;

- ленту наматывают на этапе a) или после выполнения этапа b).

Краткое описание чертежей

Прочие характерные особенности и преимущества данного изобретения станут очевидны из последующего технического описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1 приведена схема ходовой пружины, выполненной согласно данному изобретению;

на фиг.2 показано схематически поперечное сечение ходовой пружины, выполненной согласно данному изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Данное изобретение относится к ходовой пружине, такой как пружина, предназначенная для барабана часов. Очевидно, что другие применения, требующие ходовой пружины, могут быть также предусмотрены, такие как, например, средства автоматики.

Ходовая пружина 1, выполненная согласно данному изобретению, включает в себя металлическую ленту 3, которая предпочтительно намотана в виде спирали. Во время разработки и имитационного моделирования было обнаружено, что ходовые пружины этого типа подвергаются механическим напряжениям, которые по существу прикладываются к наружной поверхности ленты 3, т.е. на длине l, высоте h и толщине е. Таким образом, механические напряжения уменьшаются от наружной поверхности к центру ленты 3, где механические напряжения равны нулю.

Соответственно было обнаружено, что важно, чтобы лента 3 имела высокий предел упругости, причем эта величина не обязательно должна быть равномерной, и она может быть ограничена до определенной глубины в наружной поверхности.

Кроме того, из-за наличия магнетизма, создаваемого объектами, которые встречаются в повседневной жизни, важно ограничить чувствительность ходовых пружин 1, чтобы избежать отрицательного влияния магнитных полей на работу часов, в которые они встроены. Однако материал с высоким пределом упругости обычно очень чувствителен к магнитным полям.

Данное изобретение решает обе эти проблемы одновременно без компромисса и обеспечивает дополнительные преимущества. Таким образом, металл 5 представляет собой аустенитную и предпочтительно нержавеющую сталь, чтобы обеспечить преимущество, заключающееся в ограничении чувствительности к магнитным полям. Кроме того, по меньшей мере наружная поверхность 7 ленты упрочняется по сравнению с остальной частью ленты на заранее заданную глубину, с тем чтобы обеспечить, преимущественно согласно данному изобретению, высокий предел упругости на вышеупомянутой наружной поверхности, в то же время сохраняя низкий модуль упругости аустенитной стали.

В действительности, согласно данному изобретению, предел упругости упрочненной наружной поверхности 7 составляет от 3500 до 4500 МПа, тогда как модуль упругости остается по существу равным или менее 190 ГПа для поверхности, упрочненной до твердости более чем 1100 HV по Викерсу и преимущественно составляющей от 1200 до 2000 HV. Вышеуказанные величины были получены при изготовлении пружины из аустенитной хромоникелевой нержавеющей стали марки 316L. Конечно же, может быть предусмотрено использование других аустенитных сталей.

Эмпирическим путем было продемонстрировано, что глубина 7 упрочнения, составляющая от 5 до 40% полной толщины e ленты 3, достаточна для применения в ходовой пружине. Путем примера, если половина толщины e/2 составляет 50 мкм, глубина упрочнения предпочтительно составляет приблизительно 15 мкм по всему периметру поперечного сечения ленты 3. Очевидно, в зависимости от конкретного применения, возможно обеспечить различную глубину 7 упрочнения, составляющую от 5 до 80% полной толщины е.

Предпочтительно, согласно данному изобретению, чтобы упрочненная наружная поверхность 7 включала в себя диффундированные атомы по меньшей мере одного неметалла, такого как азот и/или углерод. В действительности, как объясняется ниже, благодаря межузловому насыщению атомов в стали 5 поверхностная зона 7 упрочняется без необходимости осаждать второй материал поверх ленты 3. В действительности, упрочнение происходит внутри материала 5 ленты 3, и это, преимущественно согласно данному изобретению, предотвращает любое последующее отслоение.

Соответственно по меньшей мере одна поверхностная зона 7 упрочняется, т.е. сердечник ленты 3 может оставаться немного модифицированным или не модифицированным, без какой-либо значительной модификации качественных свойств ходовой пружины. Это селективное упрочнение ленты 3 означает, что ходовая пружина 1 может сочетать в себе преимущества, такие как нечувствительность к магнитным полям, низкий модуль упругости и, в основных зонах механических напряжений, высокий предел упругости, в то же время имея хорошую стойкость к коррозии и усталости.

Данное изобретение также относится к способу изготовления ходовой пружины, как объяснялось выше. Способ данного изобретения преимущественно включает в себя следующие этапы:

a) формирование ленты на основе аустенитной стали, чтобы ограничить чувствительность к магнитным полям;

b) диффундирование атомов на заранее заданную глубину в наружной поверхности ленты, чтобы упрочнить ленту в основных зонах механического напряжения, в то же время сохраняя низкий модуль упругости.

Согласно первому предпочтительному варианту осуществления данного изобретения, ленту 3 наматывают на этапе a) для диффундирования атомов сразу же в окончательную форму ходовой пружины 1.

Однако, согласно второму предпочтительному варианту осуществления данного изобретения, ленту можно также наматывать после выполнения этапа b), чтобы диффундировать атомы в промежуточную заготовку ходовой пружины 1.

Преимущественно, согласно данному изобретению, независимо от варианта осуществления данного изобретения, способ может быть применен в массовом производстве. Таким образом, этап b) может состоять из термомеханической обработки, такой как науглероживание или азотирование нескольких ходовых пружин и/или нескольких заготовок ходовых пружин. Ясно, что этап b) может состоять из межузловой диффузии атомов неметалла, такого как азот и/или углерод, в сталь 5. И наконец, преимущественно, было обнаружено, что сжимающие напряжения способа данного изобретения улучшают стойкость к усталости.

Этап b) может также состоять из процесса ионной имплантации и диффузионной обработки. Этот вариант имеет преимущество, заключающееся в том, что он не ограничивает тип диффундируемых атомов и позволяет осуществлять как межузловую, так и замещающую диффузию.

Данное изобретение не ограничено проиллюстрированным примером, а способно к различным вариантам и изменениям, которые будут очевидны для специалистов в данной области техники. В частности, возможно предусмотреть полностью или почти полностью обработанную ленту, т.е. обработку более чем 80% толщины е ленты 3, хотя это не необходимо для применения в ходовой пружине.

1. Ходовая пружина (1), содержащая металлическую ленту (3), характеризующаяся тем, что в качестве металла использована аустенитная сталь (5) для ограничения чувствительности к магнитным полям, при этом наружная поверхность ленты (3) упрочнена путем диффундирования в сталь атомов другого материала на заданную глубину в основных зонах механических напряжений с образованием наружного слоя так, что вся лента (3) упрочнена внутри материала (5) ленты (3) без необходимости осаждать второй материал поверх ленты, сохраняя при этом модуль упругости аустенитной стали.

2. Ходовая пружина (1) по п. 1, отличающаяся тем, что заранее заданная глубина (7) составляет от 5 до 40% полной толщины (е) ленты (3).

3. Ходовая пружина (1) по п. 1, отличающаяся тем, что упрочненная наружная поверхность (7) включает в себя диффундированные атомы по меньшей мере одного неметалла.

4. Ходовая пружина (1) по п. 3, отличающаяся тем, что вышеупомянутый по меньшей мере один неметалл представляет собой азот и/или углерод.

5. Ходовая пружина (1) по п. 1, отличающаяся тем, что упрочненная наружная поверхность имеет твердость по Викерсу более 1100 HV.

6. Ходовая пружина (1) по п. 1, отличающаяся тем, что упрочненная наружная поверхность (7) имеет модуль упругости, составляющий более 3500 МПа.

7. Барабан для часов, характеризующийся тем, что он содержит ходовую пружину (1), выполненную по любому из пп. 1-6.

8. Способ изготовления ходовой пружины (1), содержащий следующие этапы:

формирование ленты (3) на основе аустенитной стали (5) для ограничения чувствительности к магнитным полям;

диффундирование в сталь атомов другого материала на заданную глубину (7) в основных зонах механических напряжений с образованием наружного слоя так, что вся лента (3) упрочнена внутри материала (5) ленты (3) без необходимости осаждать второй материал поверх ленты, сохраняя при этом модуль упругости аустенитной стали.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что заранее заданная глубина (7) составляет от 5 до 40% полной толщины (е) ленты (3).

10. Способ по п. 8 или 9, отличающийся тем, что атомы включают в себя по меньшей мере один неметалл.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что вышеупомянутый по меньшей мере один неметалл представляет собой азот и/или углерод.

12. Способ по п. 8, отличающийся тем, что упомянутый этап диффундирования атомов представляет собой термохимическую диффузионную обработку.

13. Способ по п. 8, отличающийся тем, что упомянутый этап диффундирования атомов представляет собой ионную имплантацию и диффузионную обработку.

14. Способ по п. 8, отличающийся тем, что ленту (3) наматывают на этапе ее формирования или после выполнения этапа диффундирования атомов.



 

Похожие патенты:

Препятствующий отсоединению механизм (1) для ограничения хода часового баланса (2), включающего в себя штифт (4), выступающий от оси (3); этот механизм включает в себя гибкий мультистабильный или бистабильный элемент (5), на котором размещен препятствующий отсоединению стопорный элемент (6), который крепится с помощью гибких и упругих соединительных элементов к жесткому конструкционному элементу (7) ходового механизма (10) часов.

Двигатель (1) часового механизма, поворотно установленный между платиной (9) и мостом (5) и содержащий по меньшей мере одну пружину (7), расположенную между поворотным барабаном (6) и крышкой (8) и зацепленную своим внешним концом с барабаном (6), а своим внутренним концом - с валом (3), указанный вал поворачивается совместно с храповым колесом (2) вокруг оси (D) поворота.

Настоящее изобретение относится к области деталей часовых механизмов. Предметом настоящего изобретения является металлическая ось часового механизма, на концах которой установлены цапфы, отличающаяся тем, что в качестве металла для ее изготовления использована аустенитная сталь, аустенитный кобальтовый сплав или аустенитный никелевый сплав с целью ограничения ее чувствительности к воздействию магнитных полей, а также тем, что по меньшей мере внешняя поверхность указанной по меньшей мере одной цапфы подвергнута упрочнению на определенную глубину относительно центра оси с целью повышения поверхностной твердости цапф.

Часы (100), включающие в себя механизм (10) механических часов с часовым индикатором (4), включающим в себя источник (5) световой энергии и тонкий, упругий, подвижный компонент (1), который деформируется при работе, в частности, балансирную пружину, по меньшей мере частично прозрачный, который передает и рассеивает свет, который меняется в зависимости от напряжений в упругом и деформируемом участке, причем упомянутый активный или пассивный источник (5) света вводит свет в один участков упомянутого подвижного компонента (1), который проводит и рассеивает свет по меньшей мере на одном участке подвижного компонента (1) или по всему подвижному компоненту (1), чтобы сделать его видимым в темноте.

Механизм календаря, содержащий устройство 100 программного колеса для механизма календаря, при этом программное колесо 100 содержит: программное колесо 13 дней, которое каждый месяц выполняет полный оборот, приводится в действие часовым механизмом и приводит в действие зубчатую передачу (16-24) для отображения дней месяца, и программную шестерню 43 месяцев, которая каждый год выполняет полный оборот; программное колесо (13) дней и программная шестерня (43) месяцев установлены соосно.

Подвижная деталь (1) часового механизма предназначенная для установки на поворотной оси, состоящая из прозрачной части (2), имеющей отверстие (5); металлического зубчатого обода (3), идущего по окружности прозрачной части (2); металлической муфты (4), с натягом вставленной в отверстие (5) и имеющей отверстие (6), предназначенное для крепления на поворотной оси; зубчатый обод (3) и муфту (4), изготовливают аддитивным способом непосредственно на прозрачной части с тем, чтобы радиальный допуск между отверстием муфты 6 и зубчатым ободом (3) был менее 0,01 мм.

Балансирная пружина (1), содержащая две пары (50) витков, каждая из которых образована смежными витками (51, 52), соответственно содержащих стопорные средства (11) и квинкунциально расположенные в шахматном порядке вспомогательные стопорные средства (12), вместе определяющие для каждой пары (50) соответствующее относительное максимальное угловое перемещение (СА) этих витков во время их локального соединения при ускорениях балансирной пружины (1), которые являются большими, чем желаемые значения, для того чтобы ограничивать количество активных витков.

Энергоаккумулирующее устройство, в котором используется скручивание пружин для преобразования энергии, генерируемой энергогенерирующим устройством, в энергию, аккумулированную в виде энергии пружины, включает несколько зубчатых колес, несколько ограничителей величины скручивающего усилия, несколько однонаправленных подшипников передачи крутящего момента, несколько энергоаккумулирующих блоков, несколько зубчатых колес, повышающих скорость вращения.

Цилиндр (1) часов с барабаном (2), концентричным оси (3) барабана в направлении (D) и предназначенным для размещения пружины (4) барабана, которая зацепляется с вышеуказанным барабаном (2) и с втулкой (5), концентричной с вышеуказанной осью (3) цилиндра и направляемой по этой оси.

Часовой механизм (1) для индикации и коррекции состояния двух различных измеряемых величин времени для часов (1000), включающий в себя ходовой механизм (2), который приводит в действие первый механизм (3) индикации для индикации первой измеряемой величины времени и второй механизм (4) индикации для индикации второй измеряемой величины времени, при этом вышеуказанный ходовой механизм (2) включает в себя регулирующий элемент (50).

Изобретение относится к ходовым пружинам часов, в частности к ходовым пружинам, встраиваемым в корпус. Представленная ходовая пружина (21) содержит свернутую металлическую полосу (23), включающую внешний виток, включающий участок (25) повышенной толщины, составляющий единую деталь с полосой (23) между началом внешнего витка и перед свободным концом внешнего витка, который формирует основание, проходящее в радиальном направлении с по существу постоянной толщиной в сторону внешней части ходовой пружины, и по меньшей мере одна вторая полоса (22, 24), формирующая стяжку (27), являющуюся единой деталью с полосой (23), идет от основания и по меньшей мере частично проходит вдоль внешней части неутолщенного внешнего витка ходовой пружины (21). Технический результат заключается в разработке способа упрощения этапов производства ходовых пружин малых размеров при существенном снижении объема отходов. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Часовая пружина, в частности заводная пружина, выполненная из аустенитной нержавеющей стали на основе железа и хрома, толщина пружины составляет менее 0,20 мм и эта пружина включает по массе:- хром: минимальное значение 15%, максимальное значение 25%;- марганец: минимальное значение 5%, максимальное значение 25%;- азот: минимальное значение 0,40%, максимальное значение 0,75%;- углерод: минимальное значение 0,10%, максимальное значение 1,00%;- общее содержание (С+Ν) углерода и азота 0,40-1,50 мас. %;- массовое отношение углерода к азоту (C/N) 0,125-0,550;- примеси и дополнительные металлы за исключением железа: минимальное значение 0%, максимальное значение 12,0%;- железо: до 100%. 3 н. и 29 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх