[发明专利]无润滑的钟表擒纵机构

说明书

技术领域

本发明涉及具有改进的摩擦学性能的钟表擒纵机构，所述钟表擒纵机构包括至少一对构件，所述至少一对构件包括分别具有第一摩擦表面和第二摩擦表面的第一构件和第二构件，所述第一摩擦表面和第二摩擦表面设置成彼此接触地协作。

本发明还涉及一种用于制造这种擒纵机构的方法。

本发明涉及包括长久处于运动中的构件的钟表机构领域、且更具体地涉及擒纵机构领域。

背景技术

钟表设计者常常竭力于提高机芯的可靠性，由此降低维护操作的频率，同时确保钟表机芯的精确运行。

轮和小齿轮以及运动构件的润滑是一个待解决的难题。需要冗长的摩擦学测试以找到简化或者甚至消除润滑的方案。

更具体地，通过尝试限定摩擦接触的成对材料来寻求实现擒纵机构的无润滑运行，所述成对材料具有低的且稳定的摩擦系数和少的磨损，并且展现出随时间的优良的抗磨损性。

CSEM名下的欧洲专利申请No.0732635A1公开了具有包括在非特定组分中的氮化硅的摩擦表面的微机械构件、特别是擒纵机构的擒纵叉杆的制造。该文献设想一对具有改进摩擦学性能的相对部件：该文献例举了氮化钛与碳化钛对、或氮化钛与碳化硅对。

在Messrs Deng和Ko的文献XP XP002734688“A study of static friction between silicon and silicon compounds(硅与硅化合物之间的静摩擦的研究)”中描述了氮化硅-硅对由于随时间的较低的磨损和改进的摩擦学性能而用于精密微机械中的用途。

Messrs Stoffel,Kovacs,Kronsat,Müller的文献XP002734924“LPCVD against PECVD for micromechanical applications(用于微机械应用的LPCVD与PECVD)”公开了通过PECVD或LPCVD获得的非化学计量的氮化硅的使用，以确保摩擦学特性。

发明内容

本发明提出提供针对上述问题的解决方案。

本发明更特别地涉及氮化硅的使用，该氮化硅用作擒纵机构中的高摩擦学性能的材料。

为此，本发明涉及一种具有改善的摩擦学性能的钟表擒纵机构，该钟表擒纵机构包括至少一对构件，该至少一对构件包括分别具有第一摩擦表面和第二摩擦表面的第一构件和第二构件，所述第一和第二摩擦表面布置成彼此接触地协作，其特征在于，所述第二摩擦表面包括至少一种硅基材料，该硅基材料选自包括硅(Si)、二氧化硅(SiO₂)、非晶硅(无定形硅)(a-Si)、多晶硅(p-Si)、多孔硅、或者硅和氧化硅的混合物的组；以及在于，所述第一摩擦表面由立体(固体，实体)元件的表面形成，该立体元件由化学计量配比Si₃N₄形式的立体氮化硅制成。

本发明还涉及一种制造这种擒纵机构的方法，其特征在于，通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或通过化学气相沉积(CVD)或通过阴极溅射将氮化硅层施加至衬底(基质)上，以形成所述第一和第二摩擦表面中的一者。

本发明还涉及一种用于制造这种擒纵机构的方法，其特征在于，通过烧结或通过立体加工(固体加工，solid processing)来形成带有衬底的氮化硅构件，以便形成所述第一或第二摩擦表面中的一个。

根据本发明的特征，由第一摩擦表面和相对的第二表面形成的每个对被制造成带有Si₃N₄/Si对。

附图说明

本发明的其他特征和优点将通过参照附图阅读以下详细说明显见，在附图中：

–图1示出擒纵机构的示意性平面视图，该擒纵机构特别包括根据本发明设置在接触表面上的、与擒纵轮接触协作的擒纵叉瓦；

–图2示出相对的接触表面之间的协作的示意图；

–图3示出包括具有擒纵机构的机芯的钟表的方框图，该擒纵机构包括根据本发明设置的一对构件；

–图4为示出位于y轴上的摩擦系数随着位于x轴上的接触压力的倒数(GPa^-1)变化的图表，其中上方的点线代表蓝宝石/类金刚石碳(或DLC)对，下方的点划线代表金刚石/类金刚石碳(或DLC)对；

–图5为与图4类似的图表：

–在上方点线中，针对Si₃N₄/纳米晶态金刚石(或NCD)对，

–在虚线中，针对类金刚石(或DLC)/红宝石对，