[发明专利]功能性微机械组件

说明书

本发明涉及一种功能性微机械钟表组件(100)，其包括至少第一构件(10)，第一构件具有限定出第一接触表面的第一层，该第一接触表面用于与由第二层限定出的第二接触表面摩擦接触，所述第二层属于所述第一构件(10)，或者至少属于与所述第一构件(10)一起形成所述组件(100)的第二微机械构件(20)，其特征在于，所述第一和第二层均含有至少50％碳原子的碳，所述层的所述第一和第二接触表面的表层晶面的取向彼此不同。

技术领域

本发明涉及一种功能性微机械钟表组件，其包括第一构件，该第一构件具有限定出第一接触表面的第一层，该第一接触表面用于与由第二层限定出的第二接触表面摩擦接触，所述第二层属于所述第一构件，或者至少属于与所述第一构件一起形成所述组件的第二微机械构件。本发明更具体地涉及彼此机械地配合作用的一对微机械钟表构件，诸如擒纵轮和擒纵叉瓦。

背景技术

近年来的具有金刚石-涂覆的硅擒纵机构(擒纵叉瓦和擒纵轮)并且不具有对擒纵叉瓦／擒纵轮接触的有意液体润滑的机械钟表机芯结构未以令人满意的方式运行。实际上，这种无润滑类型的擒纵机构的调节功率劣于具有常规润滑的擒纵机构装置的调节功率。申请人在一些情况下观察到无润滑的擒纵机构随着擒纵机构涂覆层的摩擦学性能的不可逆转的损耗(劣化)在几小时后停止运转。

对于无润滑的金刚石-涂覆的擒纵机构唯一明显有效的方法在于在将其组装到钟表机芯内之前对金刚石摩擦表面进行预-研磨。然而，这是费力的并且与对以可接受的成本价格进行工业生产的要求不相容。

在微机械应用中，实际上所使用的大部分金刚石层都是纳米晶体(晶粒尺寸<50nm，Ra<50nm)，这是因为该领域技术人员直觉上认为越平滑的表面会越好地滑动过彼此。

本发明的主要目的是尤其在钟表应用中提供一种允许微机械构件在没有润滑的情况下以可靠持久的方式相互摩擦的摩擦学解决方案，所述解决方案至少克服了前面提到的现有技术的缺陷。

本发明的另一目的在于提供一种尤其用于钟表的功能性微机械组件，该功能性微机械组件包括具有不要求诸如研磨的后处理步骤的摩擦学特征的改进的运动元件。

发明内容

因此，本发明涉及一种功能性微机械钟表组件，其包括限定出第一接触表面的第一构件，该第一接触表面用于与由第二层限定出的第二接触表面摩擦接触，所述第二层属于所述第一构件，或者至少属于与所述第一构件一起形成所述组件的第二微机械构件，所述组件的特征在于第一和第二层均由具有至少50％碳原子的碳形成，所述层至少在第一和第二接触表面上具有彼此不同的表层晶面取向。

诸如钟表机芯的擒纵叉瓦／擒纵轮的一对微机械构件因为这种设置而可以在没有润滑的情况下运行。申请人观察到本申请的这种类型的功能性组件的摩擦学性能和现有技术中的具有液体润滑的擒纵机构的摩擦学性能一样好或者更好。

以这种构型设置的所述微机械构件的第一和第二层具有更大的耐磨性。此外，由所述层的两个接触表面之间的摩擦引起的能量损失显著降低了，因此与具有相同结构的一对对置摩擦面相比而言，本发明的功能性微机械组件具有改进的摩擦学特征。通过本发明的设置消除了在具有相同结构的表面相互摩擦时发生的互锁。根据本发明的有利实施例，至少所述第一层至少在其接触表面上具有微晶结构，优选地所述第一和第二层各自在其接触表面上具有微晶结构。典型地，所述第一层和／或第二层各自至少在其接触表面上的晶粒尺寸大于200nm且小于10微米。

根据该实施例的优选变型，所述第一层和／或第二层的至少在其相应的接触表面上的晶面各自具有在预定方向上的不同的晶向，例如包括晶向族<100>的晶向[100]或者晶向族<111>的晶向[111]。

优选地，所述第一层的至少在第一接触表面上的晶面族{100}中的一个晶面将与所述第二层的至少在第二接触表面上的晶面族{111}中的一个晶面关联。