JP2008089584A - 時計のぜんまい巻上機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 時計の動力源のぜんまいエネルギーの改善により持続時間を向上した高精度の時計のぜんまい巻上機構を提供する。
【解決手段】 角穴車に渦巻ばねを有することで、そのばね力が、ぜんまいを巻き上げる方向に働き、ぜんまいの解けを遅延させることで、ぜんまいトルクの下降を低減させることができる。つまり、ぜんまいエネルギーと角穴車の渦巻ばねのエネルギーが並列に結合されることによって、初期ぜんまいトルクが大幅に増加せずに、ぜんまいトルクの降下を遅延させ、持続時間を延ばすことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ぜんまいを備えた時計のぜんまい巻上げ機構に関する。

従来の時計のぜんまい巻上げは、巻真、つづみ車、きち車、丸穴車、角穴車、香箱車と力が伝達され、ぜんまいを巻き上げる構造である（例えば、特許文献1参照。）。
また従来の角穴車は、プレス加工や切削加工による歯割り加工により製造されており（例えば、特許文献２参照。）、時計の輪列を構成する番車の歯車として多用されている（例えば、特許文献３参照。）。
特開２００２−７１８３６号広報（第２頁〜第３頁、図６、図７） 特開２００３−１９４９６４号広報（第３頁、図２） 国際公開第０１／００９６８７号パンフレット（第８頁〜第９頁、図１）

しかし、上記特許文献１に記載された従来のものは、以下の課題が残されている。時計の動力源のぜんまいエネルギーは輪列をへて脱進機に伝達され、テンプの往復運動を持続させる。そして、ぜんまいが解けるにしたがって、ぜんまいトルクは、ほぼ直線的に下降していく。このときのぜんまいのエネルギー変動がてんぷの振り角に影響をあたえて、時計精度が下がる課題がある。さらに後、ぜんまいトルクが急激に下降し、時計が止まってしまう。つまり、ぜんまいのエネルギー急下降が時計の持続時間を決定させる。

また、特許文献２および特許文献３に用いられている時計部品の製造方法によれば特殊な形状での加工が難しいうえ、曲がりやソリが発生し寸法精度の低下という課題がある。

本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、時計の動力源のエネルギー改善による時計持続時間の向上を図るとともに、高精度な時計の提供を目的とするものである。

前記課題を解決するために、本発明に係る時計のぜんまい巻上機構は、ゼンマイを収納した香箱車に係合した香箱真に嵌合する角穴を有し、前記香箱車と同軸に配置された角穴車を回転させることにより前記香箱真を介して前記ぜんまいを巻き上げる、時計のぜんまい巻上機構において、前記角穴車が、車輪形状に形成され、しかも外周部に複数の歯を有し、前記香箱真の回転方向に回転する歯車部と、前記角穴を有し、前記歯車部と同一の面で、且つ中心部に形成された基部と、前記基部と前記歯車部との間に配置され、且つ、一端が前記基部と連結されるとともに他端が前記歯車部に連結され、しかも前記一端から前記他端へと前記角穴車が回転する方向に渦巻き状に形成された渦巻ばねと、からなることを特徴とするものである。
また、前記角穴車の外周部は、ぜんまい巻上げ時に丸穴車から力を受けるため、従来の時計にそのまま取り付けただけでは、歯車の噛合いがはずれる方向に逃げてしまう。そのため、前記外周部は、歯車の噛合いが外れることを防ぐために回転中心の位置決め構造をとることを特徴とするものである。

角穴車に渦巻ばねを有することで、そのばね力が、ぜんまいを巻き上げる方向に働き、ぜんまいが解けることを遅延させ、ぜんまいトルクの下降を低減させることができる。つまり、ぜんまいエネルギーと角穴車の渦巻ばねのエネルギーが並列に結合されることによって、初期のぜんまいトルクが倍増せずに、ぜんまいトルクの降下を遅延させ、持続時間を延ばすことができる。
また、前記渦巻ばねは、フォトリソグラフィ技術を用いることにより、フォトマスクの微細パターンに基づいて形成された微細構造を有する電鋳材からなる微細渦巻ばねであることを特徴とするものである。

フォトマスクに描かれた高精度パターンに基づいて得られる型に、電鋳材を堆積させて行われるので、いくつかの加工工程を経て製造される従来技術と比較して、部品の寸法制度が向上するとともに複雑形状も製造可能となる。

以上のような本発明に係る時計のぜんまい巻上機構によれば、角穴車内に形成した渦巻ばね（微細構造の渦巻ばね）の反発力が加わり、時計の動力源のエネルギー改善による時計の持続時間の向上、及び高精度且つ信頼性の高い時計の提供が可能となる。

本発明によれば、動力源のエネルギー改善によるぜんまい巻上げ機構を用いた時計を得ることができ、時計の持続時間が大幅に向上する。さらに、ぜんまいトルクの下降を低減させることで、テンプの振り角の降下を低減し、高精度の時計を提供することができる

以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。

詳しくは後述するが、本発明に係る時計のぜんまい巻上機構１は、ゼンマイを収納した香箱車１０９に係合した香箱真１０９Ａに嵌合する角穴１０７Ｄを有し、香箱車１０９と同軸に配置された角穴車１０７を、歯車の噛合いが外れないよう角穴車押さえ１１１で押さえつつ回転させることにより香箱真１０９Ａを介してぜんまい１０９Ｂを巻き上げる構造を有するものである。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る角穴車の外観図である。図１に示すように、角穴車１０７は、車輪形状に形成され、しかも外周部に複数の歯１０７Ｂを有し、香箱真１０９Ａの回転方向に回転する歯車部１０７Ｃと、上記角穴１０７Ｄを有し、上記歯車部１０７Ｃと同一の面で、且つ中心部に形成された基部１０７Ｅと、この基部１０７Ｅと上記歯車部１０７Ｃとの間に配置され、且つ、一端１０７Ｆが基部１０７Ｅと連結されるとともに他端１０７Ｇが歯車部１０７Ｃに連結され、しかも前記一端から前記他端へと前記角穴車が回転する方向に渦巻き状に形成された渦巻ばね１０７Ａとからなる。即ち、角穴車１０７は角穴車の中心部から角穴車外周部に結合される右巻きの渦巻ばね１０７Ａを備えている。

次に、図２は、本発明の第１の実施形態に係るムーブメントの表側のぜんまい巻上げ前の概略形状を示す平面図であり、図３は、図２のぜんまい巻上げ前の機構部の拡大図（角穴車押さえ１１１を省略）である。また、図４は、図３のＡ−Ａ断面図であり、図５は、図３のＢ−Ｂ断面図である。また、図６は、本発明の実施形態に係るムーブメントの表側のぜんまい巻上げ後の概略形状を示す平面図であり、図７は、図６のぜんまい巻上げ後の機構部の拡大図である。また、図８は、図７のＡ−Ａ断面図であり、図９は、図７のＢ−Ｂ断面図である。さらに、図１０は図２とは別手段で角穴車１０７の回転中心を位置決めしたムーブメントの、ぜんまい巻上げ機構部表側の拡大平面図であり、図１１は、図１０のＡ−Ａ断面図であり、図１２は、図１０のＣ−Ｃ断面図である。
また、図１３は手巻き式時計における従来および本発明のぜんまい解けトルク曲線図である。
これらの図に基づいて、本発明に係る時計のぜんまい巻上機構１および２について、以下詳細に説明する。図２、図３、図４、図５および図６、図７、図８、図９および図１０、図１１、図１２において時計のムーブメント（機械体）１００は、ムーブメントの基板を構成する地板１０１を有する。巻真１０３は、地板１０１の巻真案内穴に回転可能に組み込まれている。さらに、前記巻真１０３は、おしどり２０１、かんぬき２０２、かんぬきばね２０３、裏押さえ２０４を含む切換装置により、巻真１０３の軸線方向の位置が決まっている。

つづみ車１０４は、前記巻真１０３に回転可能に組み込まれているとともに、前記巻真１０３の案内軸部に回転可能に組み込まれている、きち車１０５と噛合っている。また、前記きち車１０５は、香箱受１０２とねじで回転可能に支持された丸穴車１０６と噛合っている。

きち車１０５と噛合う前記丸穴車１０６は、香箱受１０２とねじで回転可能に支持された中心部から外周部に結合される右巻きの渦巻ばね１０７Ａを備えている角穴車１０７と噛合っている。また、前記角穴車１０７は、香箱受１０２とねじで回転可能に支持されたこはぜ１０８と噛合っている。さらに、前記角穴車１０７の中心穴は、香箱車１０９に形成される香箱真１０９Ａに係合し、ねじで回転可能に支持されている。

地板１０１と、香箱受１０２に回転可能に支持された香箱車１０９は香箱真１０９Ａとぜんまい１０９Ｂと香箱歯車１０９Ｃからなり、前記ぜんまい１０９Ｂの内端は前記香箱真１０９Ａと係合し、前記ぜんまい１０９Ｂの外端は前記香箱歯車１０９Ｃの内端と係合している。さらに、香箱車１０９の香箱歯車１０９Ｃにある歯車部は二番車１１０に形成されたかな部と噛合っている。

図２、図３、図４、図５のぜんまい巻上げ前から図６、図７、図８、図９のぜんまい巻上げ後の作動について（ぜんまいの巻き上げ機構1）、いわゆる手巻き機構について説明する。

巻真位置（０段目）にある状態で巻真１０３を右回転させると、つづみ車１０４が回転しその回転を介してきち車１０５が右回転する。さらに、丸穴車１０６は、きち車１０５の回転により左回転する。そして、角穴車１０７は、丸穴車１０６の回転により右回転する。
このとき、丸穴車１０６から加えられる力により、角穴車歯車部１０７Ｃが平面方向に逃げて噛合いが外れないよう、角穴車１０７の凹部に入り込んで上側から押さえる、角穴車押さえ１１１の外周に突出した複数の角穴車押さえ突起部１１１Ａで、角穴車歯車部の内壁１０７Ｈを押さえるようにしている。またこれと同様に、角穴車歯車部１０７Ｃが断面方向に逃げて噛合いが外れないよう、角穴車歯車部１０７Ｃを角穴車押さえ１１１で上側から押さえるようにしている。
角穴車１０７の中心部から外周部に結合される右巻きの渦巻ばね１０７Ａは回転方向に変位して、角穴車１０７の中心部にしだいに巻かれていく。さらに角穴車１０７が回転することにより、香箱真１０９Ａも右回転する。香箱真１０９Ａが回転することにより、香箱車１０９の香箱歯車１０９Ｃの内端に収容されたぜんまい１０９Ｂも同時に香箱真１０９Ａに巻かれていく。

一方、角穴車１０７と噛合うこはぜ１０８は、前記角穴車１０７の回転を妨げないように角穴車１０７との噛合いを外す。その後、ぜんまい１０９Ｂが香箱真１０９Ａに完全に巻かれるとともに角穴車１０７の渦巻ばねも、角穴車１０７の中心部に完全に巻かれた後に巻真１０３を回転中止する。
このとき、ぜんまい１０９Ｂおよび角穴車１０７の渦巻ばね１０７Ａの解ける力が角穴車１０７を逆回転させることで、角穴車１０７とこはぜ１０８が再び噛合い前記こはぜ１０８は、角穴車１０７が香箱車１０９の回転する方向と反対の方向（ぜんまい解け方向）に回転するのを阻止し、ぜんまい巻上げを終了させる。尚、詳細な巻上げ動作については、よく知られているため説明を簡略化した。

その後、時間経過とともに、ぜんまい１０９Ｂがゆっくり解けていくとともに前記角穴車１０７の渦巻ばね１０７Ａもゆっくりと解けていく。しかし、前記、角穴車１０７の渦巻ばね１０７Ａの解けることで。香箱１０９の香箱真１０９Ａが右回転し、再び香箱車１０９の香箱歯車１０９Ｃの内端に収容されたぜんまい１０９Ｂが香箱真１０９Ａに巻かれる。つまり、角穴車１０７の渦巻ばね１０７Ａの反発力が、ぜんまい１０９Ｂの解ける時間を遅延させるとともに、ぜんまいトルク降下を抑えることができる。

図１３において、従来のぜんまい解けトルク曲線を破線で示しているが、この図に示すように、初期のぜんまいトルクは約５７ｇ・ｃｍであり、時間と共にトルク降下し、約６３時間でぜんまいトルクが０ｇ・ｃｍ近くになっている。一方、本発明の実施形態のぜんまい解けトルク曲線を同図に実線で示すように、初期のぜんまいトルクは約６０ｇ・ｃｍであり、時間と共にトルク降下し、約７４時間でぜんまいトルクが０ｇ・ｃｍ近くになっている。

従来技術と本発明の実施形態を比較したときのぜんまいトルク上昇分が前記角穴車１０７の渦巻ばね１０７Ａの動力エネルギーに相当する。 つまり、ぜんまいエネルギーと角穴車１０７の渦巻ばね１０７Ａエネルギーが並列に結合されることによって、初期のぜんまいトルクが大幅に増加せずにぜんまいトルク降下を遅延させ、持続時間を延ばすことができる。

以上において説明した角穴車１０７または渦巻ばね１０７Ａは、フォトリソグラフィ技術を用いることにより、寸法精度の高いフォトマスクに描かれた高精度微細パターンに基づいて得られる型に、ＮｉとＣｏの合金またはＮｉ単体、Ｃｏ単体を用いた電鋳材を堆積させて形成される。よって、前記角穴車１０７の渦巻ばね１０７Ａはフォトリソグラフィによる高精度転写によって製造されているため、大量生産に適し、製品単価を低減できる利点がある。

次に、第２の実施形態に係る、、機構１とは別手段による角穴車押さえ構造（ぜんまいの巻き上げ機構２）について、図１０、図１１、図１２を用いて説明する。

巻真位置（０段目）にある状態で巻真１０３を右回転させると、つづみ車１０４が回転しその回転を介してきち車１０５が右回転する。さらに、丸穴車１０６は、きち車１０５の回転により左回転する。そして、角穴車１０７は、丸穴車１０６の回転により右回転する。
このとき、丸穴車１０６から加えられる力により、角穴車歯車部１０７Ｃが平面方向に逃げて噛合いが外れないよう、香箱受１０２の、角穴車１０７が配置される場所にある内壁である香箱受壁１０２Ａと、二番車１１０を上側から押さえる二番受１１４の、角穴車１０７が配置される場所にある外壁である二番受壁１１４Ａで、角穴車歯車部の歯の先端箇所を、丸穴車１０６の中心と角穴車１０７の中心を結ぶ方向に対して垂直な両側から押さえるようにしている。またこれと同様に、角穴車歯車部１０７Ｃが断面方向に逃げて噛合いが外れないよう、丸穴車１０６を上側から押さえる丸穴座１１２と、こはぜ１０８を上側から押さえるこはぜねじ１１３で、角穴車歯車部１０７Ｃを上側から押さえるようにしている。
以降、角穴車１０７の中心部から外周部に結合される右巻きの渦巻ばね１０７Ａの巻かれていく過程と、香箱車１０９の香箱歯車１０９Ｃの内端に収容されたぜんまい１０９Ｂが同時に香箱真１０９Ａに巻かれていく過程の説明は、ぜんまいの巻き上げ機構１と同じであるため、省略する。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。また、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上記載で開示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、角穴車１０７と渦巻ばね１０７Ａを一体に形成した構成にしたが、この場合に限られず、少なくとも渦巻ばねを別体に設け、レーザ溶接等により角穴車１０７と固定するように構成してもよい。このようにすることで、角穴車１０７に渦巻ばね１０７Ａを固定できる。その結果、角穴車１０７の渦巻ばね１０７Ａの反発力により、ぜんまい１０９Ｂの解ける時間を遅延させるとともに、ぜんまいトルク降下を抑えることができ、時計の持続時間が大幅に向上する。さらに、ぜんまいトルクの下降を低減させることで、テンプの振り角の降下を低減し、高精度の時計を提供することができる。
すなわち、本発明は主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた各実施形態に対し、形状、その他詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。

したがって、上記に開示した形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものでないから、それらの形状などの限定の一部もしくは全体の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。また、本発明に係る時計のぜんまい巻上機構は、てんぷ制御式機械式時計はもちろんのこと、ぜんまいを利用した水晶制御式時計等、種々のぜんまい巻上機構に適用可能な技術である。

本発明の第１の実施形態に係る角穴車の外観図である。 本発明の第１の実施形態に係るムーブメントの表側のぜんまい巻上げ前の概略形状を示す平面図である。 図２のぜんまい巻上げ前の機構部の拡大図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るムーブメントの表側のぜんまい巻上げ後の概略形状を示す平面図ある。 図６のぜんまい巻上げ後の機構部の拡大図である。 図７のＡ−Ａ断面図である。 図７のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るムーブメントの表側のぜんまい巻上げ前の概略形状を示す平面図の機構部の拡大図である。 図１０のＡ−Ａ断面図である。 図１０のＣ−Ｃ断面図である。 手巻き式時計における従来および本発明のぜんまい解けトルク曲線図である。

符号の説明

１ ぜんまい巻上機構
１００ ムーブメント
１０１ 地板
１０２ 香箱受
１０２Ａ 香箱受壁
１０３ 巻真
１０４ つづみ車
１０５ きち車
１０６ 丸穴車
１０７ 角穴車
１０７Ａ 渦巻ばね
１０７Ｂ 歯
１０７Ｃ 歯車部
１０７Ｄ 角穴
１０７Ｅ 基部
１０７Ｆ 一端
１０７Ｇ 他端
１０８ こはぜ
１０９ 香箱車
１０９Ａ 香箱真
１０９Ｂ ぜんまい
１０９Ｃ 香箱歯車
１１０ 二番車
１１１ 角穴車押さえ
１１１Ａ 角穴車押さえ突起部
１１２ 丸穴座
１１３ こはぜねじ
１１４ 二番受
１１４Ａ 二番受壁
２０１ おしどり
２０２ かんぬき
２０３ かんぬきばね
２０４ 裏押さえ

Claims (5)

1. ゼンマイを収納した香箱車に係合した香箱真に嵌合する角穴を有し、前記香箱車と同軸に配置された角穴車を回転させることにより前記香箱真を介して前記ぜんまいを巻き上げる、時計のぜんまい巻上機構において、
   前記角穴車が、
   車輪形状に形成され、しかも外周部に複数の歯を有し、前記香箱真の回転方向に回転する歯車部と、
   前記角穴を有し、前記歯車部と同一の面で、且つ中心部に形成された基部と、
   前記基部と前記歯車部との間に配置され、且つ、一端が前記基部と連結されるとともに他端が前記歯車部に連結され、しかも前記一端から前記他端へと前記角穴車が回転する方向に渦巻き状に形成された渦巻ばねと、
   からなることを特徴とする時計のぜんまい巻上機構。
2. 前記渦巻ばねは、フォトリソグラフィ技術を用いることにより、フォトマスクのパターンに基づいて形成された構造を有する電鋳材からなることを特徴とする請求項１に記載の時計のぜんまい巻上機構。
3. 前記電鋳材は、ＮｉとＣｏの合金、Ｎｉ単体、及びＣｏ単体のいずれかからなることを特徴とする請求項２に記載の時計のぜんまい巻上機構。
4. 前記基部と前記渦巻ばねと前記歯車部とが、一体成形されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の時計のぜんまい巻上機構。
5. 前記歯車部が、ぜんまい巻き上げ時に他の歯車、かなとの噛合いが外れることを防止する構造を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の時計のぜんまい巻上機構。

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