JP2010185683A - 歯車装置及び歯車装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】指針軸と歯車とを強固に固定するとともに、歯車の歯先部分の耐磨耗性及び歯先強度の向上を実現することのできる歯車装置及び歯車装置の製造方法を提供する。
【解決手段】分針が取り付けられた分針軸２１ｂを、この分針軸２１ｂを回転駆動させる二番車２５の軸孔に圧入し、この圧入した後に、これら分針軸２１ｂと二番車２５との接合部分ＳＧを含む、分針軸２１ｂおよび二番車２５の外周に被覆層５０にて連続被覆し、分針軸２１ｂと二番車２５とを強固に連結固定する。さらに、この接合部分ＳＧのほかに二番車２５の歯先部分ＨＳを被覆層５０にて連続被覆する。
【選択図】図９

Description

本発明は、歯車装置及び歯車装置の製造方法に関するものである。

従来、秒針、分針、時針等の指針を備えた指針式の時計（アナログ時計）が広く普及している（例えば、特許文献１参照）。このような指針式の時計においては、指針が固定された指針軸を、ステッピング・モータにより回転駆動される歯車によって回転駆動させることによって指針を駆動させている。この指針軸は、歯車に設けられた軸孔に圧入してかしめることにより固定されるのが一般的である。

特開２００８−０７６１６５号公報

しかしながら、指針とこれを固定する指針軸との接合部分にはかなりの負荷がかかるため、指針軸が歯車の軸孔に対して強く圧入固定されているにもかかわらず、時計に強い衝撃等が加わる、または指針をモータにより回転駆動させる初期駆動の際などに、指針軸と歯車との接合部分がスリップし、空転してしまうことがあり、その結果、指針の針先位置が文字板上の時字に対して微妙にずれてしまうという問題があった。
また、同様に、時計に外部から衝撃が加わるなどの際、歯車の歯先部分に衝撃が伝わる、または急激な負荷が加わり、互いにかみ合わさっている歯車同士で歯先部分が干渉し、破損する可能性もあった。
また、歯車の歯先部分は常に互いにかみ合わさった状態にあるため、特に衝撃が加わらなくても、経時的に磨耗が生じやすいとの問題もあった。

そこで、本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、簡易な手法により、指針軸と歯車とを強固に固定するとともに、歯車の歯先部分の耐磨耗性及び歯先強度の向上を実現することのできる歯車装置及び歯車装置の製造方法を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の歯車装置は、
指針が取り付けられた指針軸と、
この指針軸に取り付けられ、この指針軸を回転駆動させる歯車と、
これら指針軸と歯車とを連続して被覆する被覆層と、を有することを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の歯車装置において、
前記被覆層は、前記指針軸と前記歯車との接合部分を被覆するものであることを特徴としている。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の歯車装置において、
前記被覆層は、前記指針軸と前記歯車との接合部分及び前記歯車の歯先部分を連続して被覆するものであることを特徴としている。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の歯車装置において、
前記歯車は金属又は樹脂により形成されていることを特徴としている。

また、請求項５に記載の歯車装置の製造方法は、
指針が取り付けられた指針軸に、当該指針軸を回転駆動させる歯車を圧入する圧入工程と、
この圧入工程により圧入された前記歯車と前記指針軸との接合部分を含む、前記歯車と前記指針軸との外周にわたり、外側から被覆層を連続被覆する被覆工程と、を含んでいることを特徴としている。

本発明によれば、歯車と指針軸との接合部分が被覆層により連続的に被覆されているため、歯車と指針軸とを強固に一体化することができる。これにより、指針の回転駆動により負荷がかかったり外部から衝撃が加わったりしても、指針軸が歯車に対してスリップしたり、空転したりすることがなく、指針軸に固定された指針の位置ずれを防止することができるとの効果を奏する。
また、歯車の歯先部分まで被覆層により連続被覆した場合には、他の歯車との接触等により磨耗しやすい歯車の歯先部分の強度を上げて耐摩耗性を向上させることができる。

本実施形態の歯車装置を備えた指針式腕時計の一例の概略構成を示す正面図である。 図１に示す指針式腕時計のII―II線断面図である。 図１に示す指針式腕時計の時計ムーブメントの内部構成を示す要部断面図である。 図１に示す指針式腕時計の時計ムーブメントの内部構成を示す要部断面図である。 図１に示す指針式腕時計に備えられる二番車アッシーを示す斜視図である。 図５に示す二番車アッシーの側断面図である。 二番車アッシーを図６における矢視VII方向から見た平面図である。 二番車アッシーを図６における矢視VIII方向から見た平面図である。 図６に示す二番車アッシーの要部拡大図である。 図７における一点鎖線部分の拡大図である。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下では、本発明に係る歯車装置を、腕時計型のアナログ時計（以下「指針式腕時計」という。）に適用した場合について説明するが、本発明を適用可能な実施形態がこれに限定されるものではない。

先ず、図１から図１０を参照しつつ、本発明にかかる歯車装置及びこれを備える指針式腕時計の一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態における歯車装置を備える指針式腕時計の正面図であり、図２は、図１におけるII−II線断面図である。
この実施形態において指針式腕時計１００は、電気的な駆動により秒針８ａ、分針８ｂ、時針８ｃを回転させて時刻を表示するものである。

この指針式腕時計１００は、中空の短柱形状に形成された本体ケース１を備えている。
図１に示すように、本体ケース１の図１における上下両端部、つまり時計の１２時方向側端部及び６時方向側端部には時計バンド２ａが取り付けられるバンド取付部２が形成されている。また、本体ケース１の外周部には、時刻合わせの指示などの種々の操作指示が入力される複数の操作ボタン３が設けられている。

図２に示すように、本体ケース１の表面側（視認側：図２において上側）の開口部には、透明なガラス等の材料で形成された風防ガラス４が表面側開口部を閉塞するように取り付けられている。
また、本体ケース１の裏面側（図２において下側）の開口部には、この本体ケース１に係合され裏面側開口部を閉塞する裏蓋部材５が、防水リング６を介して取り付けられている。

また、この本体ケース１の内部には、例えば樹脂等によって形成されたハウジング７が設けられている。ハウジング７は、上部ハウジング７１と下部ハウジング７２とから構成されており、上部ハウジング７１と下部ハウジング７２との間には、指針８である秒針８ａ、分針８ｂ、時針８ｃを運針させる時計ムーブメント１１や各種電子部品１２を実装した回路基板１３が配置されている。時計ムーブメント１１は回路基板１３と電気的に接続されている。また、下部ハウジング７２の下側には、指針式腕時計１００の各部に電力を供給する電源であるバッテリー１４が絶縁シート１４ａを介して保持されている。

風防ガラス４の下方（図２の下側）であって風防ガラス４とハウジング７との間には、ほぼ円形の薄板状に形成された文字板１５が配置されている。文字板１５の表面(視認側：図２において上側)の周縁部は、時字部１６となっており、時字部１６には、時字１６ａが、円周方向にほぼ等間隔で１２箇所に刻印、印刷等により設けられている。
なお、時字部１６に設けられる時字１６ａは、図１の例に限定されるものではない。例えば、１２時位置だけに１個の時字１６ａを設けるようにしてもよい。また、時字１６ａとしてアラビア数字、ローマ数字、漢数字や、各種マーク等を適用してもよい。

また、図２に示すように、風防ガラス４と文字板１５との間には文字板１５の周縁部に沿って見切り部材１７が配設されている。

文字板１５のほぼ中央部には、貫通孔２０が設けられている。そして、この貫通孔２０には時計ムーブメント１１の内部機構側から前面側（風防ガラス４の設けられている側：図２において上側）に向けて、図３に示すように、指針軸２１である秒針軸２１ａ、分針軸２１ｂ、時針軸２１ｃが挿通されており、秒針軸２１ａ、分針軸２１ｂ、時針軸２１ｃにおける文字板１５の上に突出した部位に秒針８ａ、分針８ｂ、時針８ｃがそれぞれ圧入固定されている。この秒針８ａ、分針８ｂ及び時針８ｃは、対応する秒針軸２１ａ、分針軸２１ｂ、時針軸２１ｃが回転することで、文字板１５の外周に沿って設けられている時字１６ａを指示し、この指示された時字１６ａの時刻を表示するようになっている。

第３図及び第４図は、時計ムーブメント１１の内部機構を示す断面図である。
図３及び図４に示すように、時針８ｃが固定される時針軸２１ｃと分針８ｂが固定される分針軸２１ｂは、中空管状の軸として構成されている。このうち時針軸２１ｃの中には分針軸２１ｂが通され、一方、分針軸２１ｂの中には秒針軸２１ａが通されている。この秒針軸２１ａ、分針軸２１ｂ及び時針軸２１ｃは同一の回転軸を中心に回転可能となっている。

四番車２３、二番車２５、時針車２７等の歯車には、ほぼ中央部に軸を挿通するための軸孔（図示せず）が形成されており、四番車２３の軸孔には、秒針軸２１ａが圧入されて固定されている。秒針軸２１ａと四番車２３とにより歯車装置としての四番車アッシー２４が構成されている。二番車２５の軸孔には、分針軸２１ｂが圧入されて固定されており、分針軸２１ｂと二番車２５とにより歯車装置としての二番車アッシー２６が構成されている。二番車アッシー２６において分針軸２１ｂと二番車２５との接合部には二番車２５と同心円となるように形成された歯車部２６ａ（図５参照）が設けられている。また、時針車２７の軸孔には、時針軸２１ｃが圧入されて固定されており、時針軸２１ｃと時針車２７とにより歯車装置としての筒車２８が構成されている。四番車２３、二番車２５及び時針車２７は、同一の回転軸を中心に回転可能となっている。
本実施形態では、四番車２３、二番車２５及び時針車２７は、例えばりん青銅等により形成されており、秒針軸２１ａ、分針軸２１ｂ及び時針軸２１ｃは、例えばＳＫ材（炭素工具鋼）等の鉄基合金により形成されている。なお、四番車２３、二番車２５及び時針車２７を形成する材料、及び秒針軸２１ａ、分針軸２１ｂ及び時針軸２１ｃを形成する材料は、ここに例示したものに限定されない。

本実施形態において、各歯車装置（すなわち、四番車アッシー２４、二番車アッシー２６、筒車２８）は、歯車装置全体を連続被覆する被覆層５０（図９及び図１０参照）を備えている。
すなわち、四番車アッシー２４は、秒針軸２１ａと四番車２３とを連続して被覆する被覆層５０を備えている。また、二番車アッシー２６は、分針軸２１ｂと二番車２５とを連続して被覆する被覆層５０を備えている。同様に、筒車２８は、時針軸２１ｃと時針車２７とを連続して被覆する被覆層５０を備えている。

被覆層５０は、例えばニッケル等で歯車装置全体をメッキすることにより形成される。
なお、歯車（四番車２３、二番車２５、時針車２７）と指針軸２１（秒針軸２１ａ、分針軸２１ｂ、時針軸２１ｃ）とを連続被覆するためのメッキはニッケルによるものに限定されない。例えば、クロム等を用いたメッキを行ってもよい。また、被覆層５０を設ける手法はメッキに限定されない。例えば、窒化チタン等によるイオンプレーティング（ＩＰ）、スパッタリング、蒸着、樹脂等によるコーティング等、各種公知の手法を適用することが可能である。

被覆層５０の構成について、二番車アッシー２６を例として説明する。なお、四番車アッシー２４、筒車２８についても、被覆層５０の構成は二番車アッシー２６と同様である。
図５は、二番車アッシー２６の斜視図であり、図６は、二番車アッシー２６の側断面図であり、図７は、二番車アッシー２６を図６におけるVII方向から見た平面図であり、図８は、二番車アッシー２６をから図６におけるVIII方向から見た平面図である。図９は、図６に示す二番車アッシー２６の要部拡大図であり、図１０は、図７における一点鎖線で囲んだ部分の拡大図である。
図９及び図１０に示すように、被覆層５０は、二番車アッシー２６の外側全体を覆うように形成されている。被覆層５０の厚みは、例えば０．１μから１０μ程度である。なお、被覆層５０の厚みはこれに限定されない。なお、被覆層５０の厚みは、全体が均一的であってもよいし、歯車（四番車２３、二番車２５、時針車２７）と指針軸２１（秒針軸２１ａ、分針軸２１ｂ、時針軸２１ｃ）との接合部分ＳＧについては厚く、それ以外の部分については薄くするようにしてもよい。

図９に示すように、歯車のひとつを構成する二番車２５と、これに圧入された指針軸２１のひとつである分針軸２１ｂとの接合部分ＳＧにかけて、当該接合部分ＳＧを含む二番車２５および指針軸２１の外周に被覆層５０にて連続的に被覆することにより、二番車２５と分針軸２１ｂとを強固に一体化することができる。
また、図１０に示すように、二番車２５及び二番車アッシー２６の歯車部２６ａの歯先部分ＨＳも一体的に被覆層５０にて連続被覆することにより、他の歯車との接触により磨耗しやすい歯先部分ＨＳの強度を向上させることができる。

第３図及び第４図を参照しつつ、本実施形態における時計ムーブメント１１の構成について説明する。
本実施形態において、時計ムーブメント１１は、大別して、秒針８ａを回転駆動する第１の駆動系１１ａと、分針８ｂと時針８ｃとを連動させて回転駆動する第２の駆動系１１ｂとから構成されている。この２系統の駆動系１１ａ，１１ｂはそれぞれ独立的に駆動可能となっている。

このうち第１の駆動系１１ａについて説明すれば、この第１の駆動系１１ａは、コイルブロック３１、ステータ３２、ローターアッシー３３から構成される第１のモータ部３１と、五番車アッシー３５と、四番車アッシー２４等とを含んで構成されている。
第１のモータ部３１は、コイルブロック３１Ａに電流を流すことで磁束を発生させ、ローターアッシー３３を回転させるステッピングモータである。
第１の駆動系１１ａは、ローターアッシー３３が回転すると、この動力をローターアッシー３３と歯車同士でかみ合っている五番車アッシー３５に伝達し、さらにこの五番車アッシー３５の歯車とかみ合っている四番車アッシー２４に伝達することによって、四番車アッシー２４を構成する秒針軸２１ａ及びこれに固定されている秒針８ａを回転させるように構成されている。

一方、第２の駆動系１１ｂは、コイルブロック４１、ステータ４２、ローターアッシー４３から構成される第２のモータ部４１と、中間車アッシー４５と、三番車アッシー４６と、二番車アッシー２６と、日の裏車４７（図４参照）と、筒車２８等とを含んで構成されている。
第２のモータ部４１は、第１のモータ部と同様に、コイルブロック４１Ａに電流を流すことで磁束を発生させ、ローターアッシー４３を回転させるステッピングモータである。
第２の駆動系１１ｂは、ローターアッシー４３が回転すると、この動力をローターアッシー４３と歯車同士でかみ合っている中間車アッシー４５に伝達し、この中間車アッシー４５の歯車とかみ合っている三番車アッシー４６に伝達し、さらに三番車アッシー４６の歯車とかみ合っている二番車アッシー２６に伝達することによって、二番車アッシー２６を構成する分針軸２１ｂ及びこれに固定されている分針８ｂを回転させる。また、二番車アッシー２６を構成する歯車部２６ａには日の裏車４７の歯車がかみ合っており、二番車アッシー２６が回転すると、その回転が日の裏車４７に伝達される。そして、日の裏車４７が回転すると、その回転が日の裏車４７の歯車とかみ合っている筒車２８に伝達されて、筒車２８を構成する時針軸２１ｃ及びこれに固定されている時針８ｃを回転させるように構成されている。

次に、本実施形態における歯車装置（すなわち、四番車アッシー２４、二番車アッシー２６、筒車２８）の製造方法について説明する。

まず、切削加工により所定の形状の指針軸２１（秒針軸２１ａ、分針軸２１ｂ、時針軸２１ｃ）を形成し、プレス加工により所定の形状の歯車（四番車２３、二番車２５、時針車２７）を形成する。
四番車アッシー２４を製造する場合は、秒針軸２１ａを四番車２３の軸孔に圧入し、かしめる。この工程を圧入工程という。この工程の後に、秒針軸２１ａ及び四番車２３の全体をニッケル等でメッキすることにより、秒針軸２１ａと四番車２３との接合部分ＳＧを含む秒針軸２１ａ及び四番車２３の全体の外周に連続して被覆する被覆層５０を形成する。この工程を被覆工程という。
また、二番車アッシー２６を製造する場合は、分針軸２１ｂを二番車２５に圧入し、かしめた上で（圧入工程）、分針軸２１ｂ及び二番車２５の全体をメッキすることにより、分針軸２１ｂと二番車２５とを連続して被覆する被覆層５０を形成する（被覆工程）。
同様に、筒車２８を製造する場合は、時針軸２１ｃを時針車２７に圧入し、かしめた上で（圧入工程）、時針軸２１ｃ及び時針車２７の全体をメッキすることにより、時針軸２１ｃと時針車２７とを連続して被覆する被覆層５０を形成する（被覆工程）。

以上のように、本実施形態によれば、歯車（四番車２３、二番車２５、時針車２７）と指針軸２１（秒針軸２１ａ、分針軸２１ｂ、時針軸２１ｃ）との接合部分ＳＧがニッケル等の金属をメッキすることによって形成された硬質な被覆層５０により連続的に被覆されている。
これにより、歯車（四番車２３、二番車２５、時針車２７）と指針軸２１（秒針軸２１ａ、分針軸２１ｂ、時針軸２１ｃ）とを強固に一体化することができ、指針８（秒針軸２１ａ、分針軸２１ｂ、時針軸２１ｃ）の回転駆動により負荷がかかったり外部から強い衝撃が加わっても、指針軸２１（秒針軸２１ａ、分針軸２１ｂ、時針軸２１ｃ）が歯車（四番車２３、二番車２５、時針車２７）に対してスリップしたり、空転したりすることがなく、指針軸２１（秒針軸２１ａ、分針軸２１ｂ、時針軸２１ｃ）に固定された指針８（秒針軸２１ａ、分針軸２１ｂ、時針軸２１ｃ）の位置ずれを防止することができる。
また、歯車（四番車２３、二番車２５、時針車２７及び二番車アッシー２６の歯車部２６ａ）の歯先部分ＨＳも被覆層５０により連続被覆されているので、他の歯車との接触により磨耗しやすい歯先部分ＨＳの強度を上げて、耐摩耗性を向上させることができる。

また、歯車装置（すなわち、四番車アッシー２４、二番車アッシー２６、筒車２８）全体を連続被覆するので、歯車（四番車２３、二番車２５、時針車２７）と指針軸２１（秒針軸２１ａ、分針軸２１ｂ、時針軸２１ｃ）との接合部分ＳＧの強化と、歯車（四番車２３、二番車２５、時針車２７及び二番車アッシー２６の歯車部２６ａ）の歯先部分ＨＳの強化・耐摩耗性の向上とを一つの工程で簡易に実現することができる。

なお、本実施形態では、歯車（四番車２３、二番車２５、時針車２７）及び指針軸２１（秒針軸２１ａ、分針軸２１ｂ、時針軸２１ｃ）をともに金属材料で形成する場合について例示したが、歯車（四番車２３、二番車２５、時針車２７）及び指針軸２１（秒針軸２１ａ、分針軸２１ｂ、時針軸２１ｃ）を形成する材料はこれに限定されない。
例えば、歯車（四番車２３、二番車２５、時針車２７）を樹脂で形成してもよい。この場合も、歯車（四番車２３、二番車２５、時針車２７）と指針軸２１（秒針軸２１ａ、分針軸２１ｂ、時針軸２１ｃ）との接合部分ＳＧを被覆層５０により連続的に被覆するので、歯車（四番車２３、二番車２５、時針車２７）と指針軸２１（秒針軸２１ａ、分針軸２１ｂ、時針軸２１ｃ）とを強固に一体化することができるとともに、歯車（四番車２３、二番車２５、時針車２７）の歯先部分ＨＳの強化、耐摩耗性の向上を図ることができる。このため、樹脂等の比較的強度の弱い材料で形成された歯車（四番車２３、二番車２５、時針車２７）でも、十分に使用に耐えられる強度を得ることができる。
なお、樹脂製の歯車と金属製の指針軸とを連続して被覆する被覆層を形成する場合には、例えば、スパッタリングや蒸着等の手法を用いることができる。

また、本実施形態では、指針式腕時計１００として、指針（秒針８ａ、分針８ｂ及び時針８ｃ）及びこれが固定される指針軸２１（秒針軸２１ａ、分針軸２１ｂ、時針軸２１ｃ）が３つ設けられた３針式のものを例示したが、本発明を適用可能な指針式腕時計は３針式のものに限定されない。分針及び時針のみを備える２針式のものや、５針式等、さらに多くの指針を備えるものでもよい。

また、本実施形態では、時計ムーブメント１１が、秒針８ａを回転駆動する第１の駆動系１１ａと、分針８ｂと時針８ｃとを回転駆動する第２の駆動系１１ｂとから構成されている場合を例としたが、時計ムーブメント１１の構成はこれに限定されない。例えば、１つの駆動系ですべての指針８の駆動を行うようにしてもよいし、さらに複数の駆動系を備える構成としてもよい。

なお、本発明が上記実施の形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。

１ 本体ケース
７ ハウジング
８ 指針
８ａ 秒針
８ｂ 分針
８ｃ 時針
１１ 時計ムーブメント
１５ 文字板
２０ 貫通孔
２１ 指針軸
２１ａ 秒針軸
２１ｂ 分針軸
２１ｃ 時針軸
２３ 四番車
２４ 四番車アッシー
２５ 二番車
２６ 二番車アッシー
２６ａ 歯車部
２７ 時針車
２８ 筒車
５０ 被覆層
１００ 指針式腕時計

Claims (5)

1. 指針が取り付けられた指針軸と、
   この指針軸に取り付けられ、この指針軸を回転駆動させる歯車と、
   これら指針軸と歯車とを連続して被覆する被覆層と、
   を有することを特徴とする歯車装置。
2. 前記被覆層は、前記指針軸と前記歯車との接合部分を被覆するものであることを特徴とする請求項１に記載の歯車装置。
3. 前記被覆層は、前記指針軸と前記歯車との接合部分及び前記歯車の歯先部分を連続して被覆するものであることを特徴とする請求項１に記載の歯車装置。
4. 前記歯車は金属又は樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の歯車装置。
5. 指針が取り付けられた指針軸に、当該指針軸を回転駆動させる歯車を圧入する圧入工程と、
   この圧入工程により圧入された前記歯車と前記指針軸との接合部分を含む、前記歯車と前記指針軸との外周にわたり、外側から被覆層を連続被覆する被覆工程と、
   を含んでいることを特徴とする歯車装置の製造方法。

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