复合材料制成的主发条的防摩擦的制作方法
【专利摘要】一种用于驱动时钟机芯的主发条，所述主发条由包括聚合物基质的材料制成，聚合物基质包含纤维，所述主发条具有包含热固性或热塑性聚合物的涂层。所提出的主发条减少了主发条的卷匝的摩擦。
【专利说明】复合材料制成的主发条的防摩擦
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于机械时计机芯中的驱动元件的涂覆主发条。涂层使得可以减少发条卷匝的摩擦作用并且具有良好的结合力。
【背景技术】
[0002]桶式螺旋主发条是使得可以存储对于手表的运行必需的机械能的元件。通常，其几何尺寸和构成其的材料的机械特性决定了螺旋主发条能够存储的可能能量以及其传输的最大扭矩。发条条带的解绕产生对于手表的运行所需的能量。图1示出了容纳在桶形鼓2中的主发条I的分解视图。发条条带的形状已经演变成称作反S形的形状(见图2以及C-A Reymondin 等人的“Th6orie d’horlogerie”[钟表学原理],由瑞士的 F6d6rat1n desEcoles Techniques [联邦技术学校]出版，1998)。此特殊形状使得可以产生相对恒定的扭矩，不管发条的卷绕状态如何。当主发条卷绕时由主发条所占的表面面积与在鼓中保持自由的表面面积之间的比例为大约50 %时，主发条存储最大的能量。
[0003]自古以来，时计制造者就寻求增加主发条的能量存储能力，并从而增大机械手表的动力储备，但却不增加桶的体积也就是块头。努力主要贯注于减小能量损失，尤其是由于摩擦作用造成的那些能量损失。因此已经提出用润滑层涂覆主发条，例如金属或DLC(钻石状石墨)的涂层，以便限制内部摩擦作用。
[0004]但是，发条的涂层必须遵守几个限制。一方面，其必须参与减小卷匝之间的摩擦，且另一方面，其必须参与发条材料的整体结合。然而，在卷绕和解绕位置之间，发条的表面面临非常大的变形。在上述涂层的情况下，发条的卷绕和解绕期间此类变形的重复会导致涂层破裂或分层。由于相同的原因，对于弹性特性由共价键或离子键所提供的涂层，例如由陶瓷或钻石制成的涂层，也不能确保涂层与发条令人满意的结合。
【发明内容】
[0005]本发明的主题涉及提供一种用于时计机芯的驱动元件所用的主发条，所述主发条由包括聚合物基质的材料制成，聚合物基质包括纤维，所述主发条包括涂层，涂层包括热固性或热塑性聚合物；该涂层具有至少等于所述纤维的纤维宽度的四分之一的厚度。
[0006]本发明的另一个主题涉及提供一种用于时计机芯的驱动元件，其包括所述主发条。
[0007]本发明的又另一个主题涉及提供包括该驱动元件的时计。
[0008]本发明的又另一个主题涉及一种用于制造主发条的方法，其包括如下步骤:
提供由包括聚合物基质的材料制成的主发条，聚合物基质包括纤维；
用包括聚合物的成分涂覆主发条(I);
使涂覆主发条的成分的厚度均匀化；并且使成分聚合物化以便形成涂层。
[0009]在一个实施例中，涂覆主发条可以包括将发条浸入成分中的步骤，或者喷涂的步骤，或者气相沉积的步骤。
[0010]所提供的主发条使得可以减少发条卷匝的摩擦作用并且涂层具有良好的结合力。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]说明书中示出了本发明的实施例示例，它们由附图图示，其中:
图1示出了容纳在桶形鼓中的主发条的分解视图；
图2图示了主发条的条带的反S形；以及图3根据一个实施例示出了主发条的横截面。
[0012]部件列表 I主发条
2桶形鼓 3涂层。
【具体实施方式】
[0013]在一个实施例中，主发条I由复合材料制成。术语“复合材料”在这里理解为意味着包括纤维的聚合物基质，例如玻璃纤维或其它纤维。优选地，纤维在聚合物基质中单向地定向。由聚合物材料制成的此类发条与常规金属发条相比可以较少地受到疲劳断裂的影响，并且因而可具有较长的寿命。
[0014]此类复合发条的纤维可由碳、玻璃或芳族聚酰胺制成，或者也可具有另一种特性(例如纤维的混合物)，但是在任何情况下，它们的轴向弹性模量优选地在80 GPa到600GPa之间。纤维通常具有和发条相同的长度并且定位成尽可能平行于发条的主长度。优选地，每根纤维的轴线和发条的轴线之间的角度尽可能接近0°并且不局部地超过5°。纤维典型地具有I Mffl到35 Mffl之间的直径。单个发条可具有有不同直径的纤维，但是优选地，发条的厚度中所使用的直径使得可以并排放置至少十根纤维，以获得具有更好均匀性的主发条。
[0015]聚合物基质可以包括热塑性或者热固性塑料。聚合物中纤维的比例优选地在30%到75%，或者也在45%到55%之间。在聚合物基质中可以加入纳米颗粒，以便强化聚合物基质，从而推回弯曲中的发条处于受压下的表面中纤维的微细翘曲。这些纳米颗粒可为二氧化硅、球壳状碳分子或任何其它材料，其具有结合到聚合物树脂上并且增加其综合强度的可能性，而不会降低聚合物树脂结合到纤维上的能力。
[0016]对于降低了大约一半的弹性极限，用单向玻璃纤维增强的聚合物基质展示出比钢低大约四到五倍的弹性模量。另外在几何方面钢发条或复合发条的每一样都是相同的:相同的长度，相同的厚度和相同的宽度，将会导致复合发条具有与钢发条相比至少相等且常稍高的可恢复存储弹性能量水平，以及随桶旋转而变化的所传输的扭矩上较低的变化，此变化与材料的杨氏模量的倒数成比例地相关。另一方面，对于复合发条可能的最大扭矩水平相对于钢发条将更低，此最大扭矩与材料的断裂应力成比例。优选地，复合物基质包括环氧树脂且纤维为E型玻璃纤维或S型或S2型玻璃纤维。表格I中给出了这些玻璃纤维的特性。
【权利要求】
1.一种用于时计机芯用的驱动元件的主发条，所述主发条由包括聚合物基质的材料制成，所述聚合物基质包括纤维，其特征在于，所述主发条包括涂层，所述涂层包括热固性或热塑性聚合物，并且所述涂层具有至少等于所述纤维的纤维宽度的四分之一的厚度。
2.根据权利要求1所述的主发条，其中所述热固性聚合物包括具有缓慢聚合物化的环氧型树脂。
3.根据权利要求1或2所述的主发条，其中所述涂层包括材料，所述材料的结合为氢键或范德瓦尔斯型结合。
4.根据权利要求1，2或3所述的主发条，其中所述聚合物基质包括热塑性或热固性塑料。
5.根据权利要求4所述的主发条，其中所述聚合物基质的所述热固性聚合物包括环氧型树脂。
6.根据权利要求1到5的任一项所述的主发条，其中所述聚合物基质中的纤维按体积的比例为30%到75%之间且优选地在45%到55%之间。
7.根据权利要求1到6的任一项所述的主发条，其中所述纤维在所述聚合物基质中单向地定向。
8.根据权利要求1到7的任一项所述的主发条，其中所述纤维具有80GPa到600GPa之间的轴向弹性模量。
9.根据权利要求1到8的任一项所述的主发条，其中所述纤维包括S型或S2型玻璃纤维。
10.根据权利要求1到9的任一项所述的主发条，其中每根纤维的轴线与发条(I)的轴线之间的角度为0°到5°之间。
11.根据权利要求1到10的任一项所述的主发条，其中所述纤维具有IMffl到35ΜΠ1之间的直径。
12.根据权利要求1到11的任一项所述的主发条，其中所述基质另外包括纳米颗粒。
13.根据权利要求12所述的主发条，其中所述纳米颗粒包括二氧化硅或球壳状碳分子。
14.根据权利要求1到13的任一项所述的主发条，其中所述涂层(3)包括树脂，所述树脂具有在90° C下大于20分钟的胶凝时间。
15.据权利要求1到14的任一项所述的主发条，其中所述涂层具有3Mm到20 之间的厚度。
16.一种用于时计机芯的驱动元件，其包括其特征为权利要求1到15的任一项所述的主发条。
17.—种时计，其包括根据权利要求16所述的驱动元件。
18.一种用于生产其特征为权利要求1到15的任一项所述的主发条的方法，包括: 提供由包括聚合物基质的材料制成的主发条，所述聚合物基质包括纤维； 用包括聚合物的成分涂覆所述主发条(I); 使涂覆所述主发条的成分的厚度均匀化；并且 使所述成分聚合物化以便形成涂层。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述均匀化步骤包括涂覆有成分的所述主发条沿在三个正交维度X，Y和Z中定向的旋转轴线的旋转。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述均匀化步骤包括涂覆有所述成分的所述主发条沿旋转轴线旋转，所述旋转轴线定向为具有距所述主发条的卷绕平面10°到80°之间的角度。
21.根据权利要求18到20的任一项所述的方法，其中，所述成分的所述均匀化步骤包括加热涂覆有所述成分的所述主发条。
22.根据权利要求18到21的任一项所述的方法，其中涂覆所述主发条(I)包括将发条浸入所述成分中的步骤，或者喷涂的步骤，或者气相沉积的步骤。
23.根据权利要求18到22的任一项所述的方法，还包括抛光所述涂层(3)的步骤，以便使所述涂层具有至少等于所述纤维的纤维宽度的四分之一的厚度。
24.根据权利要求23所述的方法，所述抛光步骤使得所述涂层具有3Mm到20 之间的厚度。
【文档编号】G04B1/14GK104081294SQ201280060582
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2012年11月30日 优先权日:2011年12月9日
【发明者】C.阿夫里, D.佩雷奧, J-M.蒂斯塞兰德 申请人:卡地亚创作室有限公司