JP2013529778A - 時計の衝撃吸収軸受 - Google Patents

Abstract

本発明は、時計のホイールセットのアーバ（１２０）のための、衝撃吸収軸受に関する。アーバ（１２０）は、ピボット（１２２）用に延伸する枢軸（１２１）を備える。軸受は、支持体（１０３）を備え、この支持体（１０３）は、枢軸（１２１）が挿入されている、枢動システム（１２６、１２６’）を受容するための凹部を備える。
枢動システム（１２６、１２６’）は、時計のホイールセットに働く衝撃を少なくとも部分的に吸収するよう配設され、少なくとも部分的に非晶質の合金で作製された単一の部品で形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、時計のホイールセットのアーバのための、衝撃吸収軸受に関する。アーバは、ピボット用に延伸する枢軸を備え、軸受は、支持体を含み、上記支持体は、枢軸が挿入されている、吊り下げられた枢動システムを受容するための凹部を備える。

本発明の技術分野は、精密機械の技術分野である。

本発明は、時計用の軸受に関し、より詳細には、衝撃吸収タイプの軸受に関する。長い間、機械式時計の設計者は、アーバが貫通するベースブロックの孔の壁に対してアーバを当接させることにより、バネの作用でその静止位置へと戻る前に枢軸が一時的に動くことができるようにしておきながら、衝撃、特に横方向の衝撃に起因するエネルギを吸収するための数多くのデバイスを考案してきた。

図１及び２は、市場で見られる時計で従来使用されている、二重反転コーンデバイスと呼ばれる装置を例示している。

支持体１は、そのベースに枢軸３ａを終端とするテンプ軸３のための孔２を備え、これによって、設定用部品２０を位置決めすることができ、この設定用部品２０内には、枢軸３ａに貫通される孔の開いた石４と、終端石５とが固定されている。設定用部品２０は、バネ１０で支持体１の凹部６に保持されており、この例では、バネ１０は、終端石５を圧迫する径方向の伸張９を含む。凹部６は、反転したコーンの形状の２つの肩部７、７ａを含み、これらの上に、設定用部品２０の相補的な肩部８、８ａを静置する。上記肩部７、７ａは、高い精度で作製しなければならない。軸方向の衝撃を受けた場合、孔の開いた宝石４、終端石５及びテンプ軸３は動き、バネ１０は単独で、テンプ軸３を初期位置に戻すよう作用する。バネ１０は、動きの限界が最大になるようサイズ決めされており、これにより、この最大の限界を超えると、テンプ軸３は、停止部材と接触し、この停止部材は、軸３の枢軸３ａが破損を免れない衝撃を、上記軸３が吸収できるようにする。横方向の衝撃の場合、即ち、枢軸の終端が設定用部品２０のバランスを狂わせ、その静置平面からずらしてしまう場合、バネ１０は相補的な傾きを有する平面７、７ａ；８、８ａと恊働して、設定用部品２０を再びセンタリングする。これらの軸受は、例えばＩｎｃａｂｌｏｃ（登録商標）の商標で販売されてきた。これらのバネは、フィノックス又は真鍮で作製してよく、従来のカッティング手段で製造される。

バネ、孔の開いた宝石及び終端石がその内部でユニットを形成する衝撃吸収軸受も、公知である。これらの衝撃吸収軸受の利点は、これらが比較的高価でない点である。

特許文献１は、ブリッジ又はプレート内に打ち込まれるようになっている環状の本体を備える衝撃吸収軸受を開示している。円錐形の凹部を形成するよう成形されたバネを、本体に固定する。この凹部は、円錐形のテンプ枢軸が内側に係合されるカップ軸受を形成する。この設計では、金属上で金属が枢動すると有意な摩擦が生じるため、枢動の状態はそれほど好ましいものではない。更に、特許文献１による、円錐形のピボットを有するカップ軸受は、テンプの位置決めが不正確であるため、高品質な時計で使用するには不適である。

そして、これらの衝撃吸収軸受に使用するバネは、結晶性金属で作製される。これらのバネに結晶性金属を使用すると、ある問題を引き起こすことがある。実際、結晶性金属は、機械的特性が弱いことを特徴としており、例えば弾性変形が制限されており、これは、衝撃が大きすぎる場合に塑性変形を引き起こし得る。従来使用されているバネは複雑な形状で考案することができず、結果として、従来のバネの弾性変形は弾性限界に非常に近い、という事実が、これをなお悪化させている。

したがって、時計に大きすぎる衝撃が加わる場合、宝石及びテンプの動きは程度の大きいものになり得、その結果、バネの塑性変形、即ち恒久的な変形が起こり得る。バネがもはや本来の形状に戻らず、従って弾性を失ってしまうため、衝撃を吸収する、及びテンプ軸を静止位置に再びセンタリングするに際して、バネの効率は低下する。。

この恒久的な変形は、上記バネを実装するために取り扱っている時、及び上記バネを潤滑のために、又は仕上げ動作若しくはアフターサービス動作において、除去する時にも起こり得る。

バネ、孔の開いた宝石及び終端石がその内部でユニットを形成する衝撃吸収軸受も、公知である。これらの衝撃吸収軸受の利点は、これらが比較的高価でない点である。

よって、特許文献１は、ブリッジ又はプレート内に打ち込まれるようになっている環状の本体を備える衝撃吸収軸受を開示している。円錐形の凹部を形成するよう成形されたバネを、本体に固定する。この凹部は、円錐形のテンプ枢軸が内側に係合されるカップ軸受を形成する。この設計では、金属上で金属が枢動すると有意な摩擦が生じるため、枢動の状態はそれほど好ましいものではない。更に、特許文献１による、円錐形のピボットを有するカップ軸受は、テンプの位置決めが不正確であるため、高品質な時計で使用するには不適である。

その上、円錐形の凹部を形成するよう成形されたバネを使用するという事実は、軸方向の遊び又は動きに依存する径方向の遊びを有するという欠点を有する。実際、バネの円錐形状により、ホイールのアーバを通常の条件で適切に保持することができる。しかし、バネが変形すると、バネは軸方向及び径方向に動く。バネが軸方向に動くと、バネの円錐形状は、径方向の動きの存在にも関わる。ここで、軸方向の動きが大きいほど、径方向の動きも大きくなることに留意すべきである。

米国特許第３９４２８４８号

本発明の目的は、衝撃への耐性が向上し、かつ、制振ホイールのアーバのより良い位置決めを可能にする、時計の耐衝撃システムを提供することを提案することで、先行技術の欠点を克服することである。

従って、本発明は上述の時計の耐衝撃システムに関し、この耐衝撃システムは、上記枢動システムが、時計のホイールセットに働く衝撃を少なくとも部分的に吸収すること、及び枢動システムが、少なくとも部分的に非晶質の合金で作製された単一の部品で形成されていること、を特徴とする。

本発明の第１の利点は、本発明によって、耐衝撃システムが、衝撃によりよく耐えることができるようになることである。実際、非晶質金属は、より有利な弾性特徴を有する。弾性限界δ_eは増大し、それにより、比率δ_e／Ｅも増大し、材料が初期形状に戻ることができる負荷の限界が増大する。そして、枢動システムに、塑性変形するまでにより大きな負荷を与えることができ、従って、部品は、耐衝撃システムの効率を低下させることなく、より大きな負荷に耐えることができる。

本発明の別の利点は、本発明によって枢動システムを作製することができることである。実際、非晶質金属が、塑性変形するまでにより高い負荷に耐えることができるため、耐性を低下させないまま、より小さな寸法を有するバネを作製することができる。

枢動システムの有利な実施形態は、従属請求項の主題を形成する。

第１の有利な実施形態では、上記枢動システムは、その全体が非晶質である材料で作製される。

第２の有利な実施形態では、上記合金は、少なくとも１つの貴金属要素又は貴金属要素の合金を含む。

第３の有利な実施形態では、上記貴金属要素は、金、プラチナ、パラジウム、レニウム、ルテニウム、ロジウム、銀、イリジウム又はオスミウムを含む。

別の有利な実施形態では、上記枢動システムは、環状部分、中心部分、及び、中心部分を環状部分に接続する弾性アームを含むディスクであり、中心部分は凹部を含み、これにより、その中に係合されているピボットが、その中で自由に枢動できる。

別の有利な実施形態では、凹部は、端部に丸い凸部を有する円筒部分からなる。

これらの実施形態の利点の１つは、これらの実施形態により、より複雑な形状を有する枢動システムを作製できることである。実際、非晶質金属は、成形が極めて容易であり、これにより、複雑な形状の部品をより高い精度で製造することができる。これは、非晶質金属の特定の特徴によるものであり、非晶質金属は、各合金に固有の所定の温度範囲［Ｔ_g−Ｔ_x］内にある一定の時間だけ、非晶質のままで軟化することができる。よって、合金の粘度は、上記温度範囲［Ｔ_g−Ｔ_x］で急峻に低下するため、比較的低い負荷及び低い温度で非晶質金属を成形することができ、これによって、熱間成形などの簡略化した方法を用いることができ、その一方で非常に正確に精密なジオメトリを再生産することができる。その結果、複雑かつ精度の高い枢動システムを、単純な方法で作製することができるようになる。

本発明による耐衝撃システムの目的、利点及び特徴は、単なる非限定的な例として挙げ、かつ添付の図面に図示した、本発明の少なくとも１つの実施形態の以下の詳細な記載に、より明確に表れるであろう。

図１は、先行技術による時計の耐衝撃システムの概略図である。 図２は、先行技術による時計の耐衝撃システムの概略図である。 図３は、本発明による時計の耐衝撃システムの概略図である。 図４は、本発明による時計の耐衝撃システムの概略図である。 図５は、本発明による時計の耐衝撃システムの概略図である。

本発明は、改良された信頼性を有する衝撃吸収システムを提供することと、少なくとも部分的に非晶質の合金を用いて、改良された位置決めを提示することとからなる、一般的な発明的思想に由来するものである。

衝撃吸収装置１０１、１０２を図３に示し、図３は、本発明による軸受を備える時計の一部１００を例示している。

図３に示す時計は、支持体１０３を備えるフレームを含み、この支持体１０３には、底部軸受１０１及び上部軸受１０２が設置されている。これらの軸受１０１、１０２を、上記支持体１０３に作製した孔に設置する。例えばテンプであってよいホイール１０５を、軸受１０１、１０２に枢動可能に設置する。このホイール１０５は、ピボット１２２を担持する枢軸１２１の両端に備えられたアーバ１２０を含む。

上部軸受１０２は、周壁１２８を有するディスクの形状をとる環状部分１２７を含む。この環状部分１２７はまた、ディスクの表面に配置され、かつ上記壁１２８と連続しているリム１２９も含む。環状部分１２７には、中心孔１３０が開いている。軸受１０２は更に、周壁１２８及びリム１２９で形成した凹部に配設される枢動手段１２６’を含む。枢動手段１２６’はリム１２９の周縁部に位置し、それにより枢動手段１２６’は吊り下げられている。この枢動手段１２６’は例えば、環状部分１２７に強く係合又は接着されてよい。

底部軸受１０１は上部軸受１０２と同一の設計であり、即ち、底部軸受１０１は、周壁を有するディスクの形状をとる環状部分１２４を含む。この環状部分１２４はまた、ディスクの表面に配置され、かつ上記壁と連続しているリムも含む。環状部分１２４には、中心孔１２５が開いている。軸受１０２は更に、周壁及びリムで形成した凹部に配設される枢動手段１２６を含む。この枢動手段１２６は例えば、環状部分１２４に強く係合又は接着されてよい。この例では、底部軸受１０１の寸法は上部軸受１０２の寸法より小さく、これにより、軸受のサイズを容易に調節することができ、ここでは例えば軸受のサイズを減少させることによって、軸受のサイズを要件に適合させることができる。勿論、上部軸受１０２と底部軸受１０１の寸法は同一でよい。

しかし、底部軸受１０１又は上部軸受１０２は、枢動手段１２６，１２６’を支持体１０３に直接打ち込むように配設してよい。上記軸受１０１、１０２は更に、リングの形状をとり、枢動手段１２６、１２６’を保持するために使用される部品２００と、周縁部のリム２０２を有し、中心に孔１２５、１３０が開いたディスクの形状をとる部品２０１とを含む。この孔の開いたディスク部品２０１は、停止部材としての役割を果たすために使用され、部品２０１のリム２０２は、吊り下げられたシステムを提供するために使用される。よって、枢動手段１２６、１２６’は、支持体１０３に作製した孔の壁で径方向に保持され、環状部分２００とディスク部品２０１で軸方向に保持される。

図４に示す枢動手段１２６、１２６’は、全環部分１２６ａ円筒形のめくら凹部１２６ｃを有する中心部分１２６ｂ、及び弾性アーム１２６ｄを備えるディスクの形状をとる。めくら円筒凹部１２６ｃの直径を、凹部１２６ｃ内に係合しているピボット１２２が、その中で、隙間が最小の状態で自由に枢動できるように選択する。アーム１２６ｄは、ゼンマイ状に巻かれ、これにより、アーム１２６ｄは中心部分１２６ｂを環状部分１２６ａに接続する。好ましくは、枢動手段１２６、１２６’は３つのアームを有する。上部軸受１０２の枢動手段１２６’は、上記上部軸受１０２の環状部分１２７に設置される。底部１０３の枢動手段１２６は、上記底部軸受１０３の環状部分１２４に設置される。そして、２つの環状部分１２７、１２４は、支持体１０３の孔に順に設置され、これにより、ホイール１０５をアーバ１２０上に挿入することができる。

よって、ホイール１０５は、ピボット１２２を枢動手段１２６、１２６’のめくら円筒凹部１２６ｃ内に契合することにより、及び、枢軸１２１を支持体１０３に設けられた領域に係合することにより、枢動可能に設置される。

衝撃を受けると、ホイール１０５は、受ける加速に比例する力にさらされる。この力は、ピボット１２２を介して軸受１０２、１０３に伝達される。この力の効果は、ホイール１０５のアーバ１２０が、環状部分１２７、１２４の孔の壁に対して、枢軸１２１を介してもたれかかるまで、枢動手段１２６、１２６’の弾性アーム１２６ｄを変形させることである。こうして、ホイール１０５は停止し、ピボット１２２より格段に大きな寸法を有するアーバ１２０の一部分でロックされ、そして、枢軸１２１に損傷を与えるのを回避する。この部分がピボット１２２より格段に大きな寸法を有するため、この部分は、ホイールセットにとって有害ないかなる結果も生まずに、非常に大きな負荷に耐えることができる。

好ましくは、弾性アーム１２６ｄは、加速が約５００ｇに達した場合に、枢軸１２１が環状部分と接触するようにサイズ決めされる。

好ましくは、枢動手段１２６、１２６’は、３つの湾曲したアーム１２６ｄで形成され、それぞれ環状部分１２６ａ、中心部分１２６ｂに対するこれらの接着地点は、１２０°の角度をつけてずらされている。アームの本数が異なっても、又は他の形状でも、弾性機能が確保され得ることは明らかである。

枢動手段１２６、１２６’が円錐形の凹部を含むようにすることもでき、枢軸１２１の端部をそこに挿入し、これによって、時計の異なる位置間の振幅の差を最小まで減少させることができる。この円錐形の凹部は、欧州特許第２１４２９６５号から公知であり、端部に丸い凸部を有する台形又は円筒部分からなる。

有利には、枢動手段１２６、１２６’を、非晶質又は少なくとも部分的に非晶質の金属で作製する。特に、少なくとも１つの金属要素を含む材料を使用する。好ましくは、この材料は、少なくとも部分的に非晶質か、又はその全体が非晶質の合金である。「少なくとも部分的に非晶質の材料」とは、この材料が少なくとも部分的に、非晶質相で固体化できる、即ち、少なくとも部分的に、いかなる局所的な結晶構造も失うことができることを意味する。

実際、これらの非晶質合金の利点は、製造中、非晶質材料を形成する原子が、結晶性材料の場合のような特定の構造をとらないことに起因する。よって、結晶性金属のヤング率Ｅと、非晶質金属のヤング率Ｅとが同一であっても、弾性限界δ_eは異なる。従って、非晶質金属は、結晶性金属より約２〜３倍高い弾性限界δ_eを有するという点で異なる。これは、非晶質金属が、弾性限界δ_eに達するまでに、より高い負荷に耐えることができることを意味する。

これらの枢動手段１２６、１２６’は、結晶性金属製の同じものと比較して、より高い耐性と長寿命を有するという利点を有する。

更に、非晶質金属の弾性限界が、結晶性金属の弾性限界の約２〜３倍高く、これにより、上記金属がより高い負荷耐えることができるため、上記枢動手段１２６、１２６’の寸法を削減することを想定することができる。実際、非晶質金属で作製された、耐衝撃システムの枢動手段１２６、１２６’は、塑性変形することなくより高い負荷に耐えることができるため、同じ負荷において、結晶性金属の場合に比べて枢動手段１２６、１２６’の寸法を削減できる。

これらの枢動手段１２６、１２６’を作製するために、複数の方法を想定し得る。枢動手段１２６、１２６’を、非晶質金属の特性を用いて作製することを想定することができる。実際、非晶質金属は成形が非常に容易であり、これにより、複雑な形状の部品をより高い精度で作製することができる。これは、非晶質金属の特定の特徴によるものであり、非晶質金属は、各合金に固有の所定の温度範囲［［Ｔ_g−Ｔ_x］内にある一定の時間だけ、非晶質のままで軟化することができる（例えばＺｒ_41.24Ｔｉ_13.77Ｃｕ_12.7Ｎｉ₁₀Ｂｅ_22.6合金ではＴ_g＝３５０℃、Ｔ_x＝４６０℃）。従って、比較的低い負荷及び低い温度で非晶質金属を成形することができ、これによって、熱間成形などの簡略化した方法を用いることができる。また、合金の粘度は、上記温度範囲［Ｔ_g−Ｔ_x］で急峻に低下し、よって、合金は雌型の隅々にまで適合するため、このタイプの材料を使用すると、非常に正確に精密なジオメトリを再生産することもできる。例えば、プラチナベースの材料では、成形は、温度Ｔ_gにおける粘度１０¹²Ｐａ．ｓの代わりに、約３００℃、圧力１ＭＰａで最高１０³Ｐａ．ｓの粘度で行われる。

使用する方法は、非晶質予備成形品の熱間成形である。この予備成形品は、炉内で金属要素を溶融して非晶質合金を形成することにより得る。この溶融は、酸素による合金の汚染の可能性をできる限り低くするために、制御された大気中で行う。これらの要素が溶融したら、これらを半完成品の形状に鋳造し、続いて急速に冷却して、少なくも部分的に非晶質の状態又は相を保つ。予備成型品が得られたら、熱間成形を実施して、完成品を得る。この熱間成形は、全体的に又は部分的に非晶質の構造を保つために、非晶質材料のガラス転移温度Ｔ_gと上記非晶質材料の結晶化温度Ｔ_xの間に含まれる温度範囲内で、所定の時間だけ圧力を加えることによって達成される。その目的は、非晶質金属の特徴的な弾性特性を保つことである。よって、枢動手段１２６、１２６’の様々な最終成形ステップは、以下の通りである：
ａ）枢動手段１２６、１２６’の雌型の形状を有する鋳型のダイを、選択された温度で加熱するステップ。
ｂ）熱いダイの間に、非晶質金属の予備成形品を挿入するステップ。
ｃ）ダイに閉鎖するための力を印加し、上記ダイのジオメトリを非晶質金属の予備成形品に複製するステップ。
ｄ）選択された最長時間だけ待つステップ。
ｅ）材料が少なくとも部分的に非晶質の相を維持するように、バネをＴ_g未満にまで急速に冷却するステップ。
ｆ）ダイを開けるステップ。
ｇ）枢動手段１２６、１２６’を、ダイから除去するステップ。

従って、非晶質金属又は合金の熱間成形によって、複雑かつ精度の高い部品を製造できるだけでなく、部品の高い再生産性も達成でき、これは、例えば、制振システムの枢動手段１２６、１２６’の大量生産において重要な利点である。

本方法の代替形態によると、鋳造を用いる。この方法は、金属要素を溶融して得た合金を、完成部品の形状を有する鋳型に流し込むことからなる。鋳型が充填されると、合金が結晶化するのを防いで、非晶質又は部分的に非晶質の金属の枢動手段１２６、１２６’を得るために、鋳型を、Ｔ_g未満の温度まで急速に冷却する。結晶性金属を流し込むことに比べて、非晶質金属を流し込むことが有利なのは、その方が精度が高いからである。固体化時の収縮は、結晶性金属の場合の５〜７％に比べて、非晶質金属では極めて小さく、１％未満である。

よって、非晶質金属に対して用いる方法により、精度の高い部品を製造することができ、これは、より小さい寸法の枢動手段を作製するにあたって有利である。この精度と本方法の極めて高い再生産性とを組み合わせると、部品の大量生産が容易となる。

当業者に明らかである様々な変形及び／又は改良及び／又は組み合わせは、添付の請求項に定義した本発明の範囲から逸脱することなく、上に記載した本発明の様々な実施形態となり得ることは、明らかであろう。

Claims (6)

1. 時計のホイールセットのアーバ（１２０）のための、衝撃吸収軸受であって、前記アーバ（１２０）は、ピボット（１２２）用に延伸する枢軸（１２１）を備え、前記軸受は、支持体（１０２、１０３）を備え、前記支持体（１０２、１０３）は、前記枢軸（１２１）が挿入されている、吊り下げられた枢動システム（１２６、１２６’）を受容するための凹部を備え、
   前記枢動システム（１２６、１２６’）は、その全体が非晶質の合金で作製された単一の部品で形成され、時計のホイールセットに働く衝撃を少なくとも部分的に吸収するよう配設されることを特徴とする、衝撃吸収軸受。
2. 前記枢動システムは、全体が非晶質の合金で作製されることを特徴とする、請求項１に記載の衝撃吸収軸受。
3. 前記合金は、少なくとも１つの貴金属要素又は貴金属要素の合金を含むことを特徴とする、請求項１に記載の衝撃吸収軸受。
4. 前記貴金属合金は、プラチナ、パラジウム、レニウム、ルテニウム、ロジウム、銀、イリジウム又はオスミウムを含むことを特徴とする、請求項２に記載の衝撃吸収軸受。
5. 前記枢動システム（１２６、１２６’）は、環状部分（１２６ａ）、中心部分（１２６ｂ）、及び、前記中心部分（１２６ｂ）を前記環状部分（１２６ａ）に接続する弾性アーム（１２６ｄ）を含むディスクであり、前記中心部分（１２６ｂ）は凹部（１２６ｃ）を含み、これにより、その中に係合されているピボット（１２２）が、その中で自由に枢動できることを特徴とする、請求項１〜請求項４いずれかに記載の衝撃吸収軸受。
6. 前記凹部（１２６ｃ）は、端部に丸い凸部を有する円筒部分からなることを特徴とする、請求項４に記載の衝撃吸収軸受。

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