JP2015078981A - 計時器ムーブメント用のエスケープ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】長期の使用期間にわたって正確で信頼できる腕時計のエスケープ機構を提供する。【解決手段】フォークを備えたパレットレバーと、及びバランス車につながれた衝撃ピン１０を備えたローラーデバイスとを有する腕時計のムーブメント用のエスケープ機構で、フォークは、第１のホーン１９及び第２のホーン２１を有し、衝撃ピン１０は、第１のホーン１９の係合面２３と係合するように構成する第１のカム部分１２と、及び第２のホーンの係合面２５と係合するように構成する第２のカム部分１４とを有し、第１及び第２のカム部分１２，１４と接触するこれらの係合面２３，２５は、非平坦な幾何学的な輪郭を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、計時器のムーブメント、より詳細には、スイス式レバー又はイギリス式レバーエスケープ用エスケープ機構に関する。本発明は、より詳細には、衝撃ピン及びパレットフォークによって形成されるアセンブリの最適化に関する。

衝撃ピン及びパレットフォークによって形成されるアセンブリは、エスケープ機構の車の歯をレバーからアンロックすること及びバランス車の衝撃を可能にする。衝撃時に、衝撃ピンは、バランスに接続しており、各振動ごとに、パレットフォークがパレットレバーからバランスへとエネルギーを伝達する。

従来のシステムは、円の一部が除去された円形又は「半月形」の形状のピンで作られる。これによって、ピンが十分に確実にフォークの内部に入ることが可能になる。このフォークは、長方形のノッチの形態である。衝撃ピンとの接触面は、平坦である。

バランスの振動周波数、パレットレバーの回転の振幅、及びその回転軸の位置又は他の形状に応じて、従来のシステムにおいて衝撃ピンとフォークの間の何らかの滑りは必然である。フォークと衝撃ピンの間の接触面は、アンロック及び衝撃に関しては同一である。すなわち、第１の振動においてアンロックが発生するときに接触している表面の対は、衝撃が第２の振動で発生するときに接触している表面の対と同一である。しかし、アンロック機能には最適であることがある幾何学的構成が、衝撃機能に対しては最適ではないこともある。従来のシステムでは、したがって、衝撃ピン及びフォークの形状は最適化されない。

衝撃ピンとフォークの間の接触面の幾何学的構成を最適化するための目標は、具体的には、摩擦を減少させることである。これによって、部品の損耗を減らし、又はエネルギー損失を減らし、エスケープの効率を増加させる。

本発明は、長期間の使用にわたって正確で信頼できる腕時計のエスケープ機構を提供することを目的とする。

摩耗が非常に低いような腕時計のエスケープ機構を提供することは有利である。

電力消費が非常に低く、よって高効率な腕時計のエスケープ機構を提供することは有利である。

コンパクトで堅牢性が高いエスケープ機構を提供することは有利である。

本発明の目的は、請求項１に記載の腕時計のエスケープ機構によって達成される。従属請求項は、本発明の好ましい態様について記載している。

本発明において、腕時計のムーブメント用の腕時計のエスケープ機構は、フォークを備えたパレットレバーと、及びバランス車につながれた衝撃ピンを備えたローラーデバイスとを有し、前記フォークは、第１のホーンを有し、前記衝撃ピンは、前記第１のホーンの係合面と係合するように構成する第１のカム部分と、及び前記第２のホーンの係合面と係合するように構成する第２のカム部分とを有する。本発明の一態様に従うと、前記第１及び第２のカム部分（すなわち、作動部品）と接触するこれらの係合面は、非平坦な幾何学的な輪郭を有する。これによって、アンロック機能と衝撃機能時にスライドを減らすように構成する。

これによって、衝撃ピンに対する、そして、フォークにも対する作動面の輪郭をさらに最適化し、これらの要素間の摩擦をなくしたり最小化することができる。接触するピン及びフォークの部品の間でスライドすることがないようなロール運動を実現することを探求した。

好ましい一実施形態によれば、バランスの回転の一方向では、第１のホーンは入ホーンとして、第２のホーンは出ホーンとして作動し、反対方向では、第１のホーンは出ホーンとして、第２のホーンは入ホーンとして作動する。しかし、本発明は、さらに、バランスの戻りサイクル当たり１回のアンロック及び衝撃を行い、ホーンの一方が出ホーンとしてのみ作動し、他方が入ホーンとしてのみ作動するようなエスケープ機構にも関する。

一実施形態によれば、係合面は、第１の部分及び第２の部分を有し、これら第１の部分及び第２の部分は、衝撃ピンのカム部分と接触しない表面の部分によって相互接続されている。すなわち、接触面は不連続である（途切れを有する）。カム面及び係合面は、入ホーンの係合面の第１の部分が、少なくとも部分的にパレットレバーのパレット石のアンロック機能を行い、出ホーンの係合面の第２の部分が、少なくとも部分的にパレットレバーのパレット石の衝撃機能を行うように構成する。一変形例では、入ホーンの係合面の第２の部分は、さらに、パレットレバーのパレット石のアンロック機能を少なくとも部分的に行う。一変形例では、出ホーンの係合面の第１の部分は、さらに、パレットレバーのパレット石の衝撃機能を少なくとも部分的に行う。不連続の接触面の特徴を有するこの実施形態は、アンロック及び衝撃動作時に、作動面の幾何学的な輪郭を最適化する可能性をより多く与える。

一変形例では、係合面は２つの部分を有し、この２つの部分のそれぞれは、一次又は二次の導関数における連続関数によって定められる幾何学的な輪郭を形成し、これによって、各係合面の第１の部分は、パレットレバーのパレット石のアンロック機能を主として行い、各係合面の第２の部分は、パレットレバーのパレット石の衝撃機能を主として行う。

一実施形態において、衝撃ピンのカム部分のそれぞれは、一次又は二次導関数における不連続関数によって定められる幾何学的な輪郭を有する。一変形例では、カム部分の一方が係合面と接触することはない。一変形例では、カム部分は２つの部分を有し、各部分は、一次又は二次の導関数における連続関数によって定められる幾何学的な輪郭を形成し、これによって、各係合面の第１の部分は、主としてパレットレバーのパレット石のアンロック機能を行い、各係合面の第２の部分は、主としてパレットレバーのパレット石の衝撃機能を行う。

係合面及び衝撃ピンのカム部分の幾何学的な輪郭は、歯車の歯の輪郭に対応する部分を少なくとも有することができる。

パレットレバーのパレット石のアンロック及び衝撃がローラーデバイスの両方の回転方向において行われる実施形態において、すなわち、バランスの振動の半サイクルごとにおいて、衝撃ピンに接触するフォークの係合面は、フォークの正中面に対して対称的であることができる。衝撃ピンの片側のカム面は、バランスの両方の回転方向においてピンとフォークの間で同一の係合を達成するために、ピンの反対側のカム面と対称であることができる。

一実施形態では、フォークは、ケイ素ベースの材料についてのフォトリソグラフィーのような堆積方法、又は半導体工業において使用される他の製造方法によって作成することができる。これによって、高精度で複雑な形の表面輪郭を得ることが可能になる。

好ましい一実施形態では、係合面の幾何学的な輪郭は、歯車の輪郭を有する。好ましいことに、衝撃ピンは、さらに、相補的な歯車の輪郭を有してもよい。

第１の変形例では、ギヤー輪郭は、円形の輪郭に対するインボリュートである。好ましいことに、この輪郭は、衝撃ピン及びパレットレバーが歯車列の一部を形成する場合に衝撃ピン及びパレットレバーが有するであろうモジュールの値（例、０．２）、及び仮想的な「歯」に相当する数の値（例、それぞれ６及び３１）を指定することによって自動的に定めることができる。

第２の変形例では、歯車の輪郭は、スイス腕時計業界標準（例、標準ＮＩＨＳ２０−２５）（ＮＩＨＳ）に準拠する輪郭である。

衝撃ピンには、従来の形状（例、半月形）であることができる。しかし、衝撃ピンは、アンロック及び衝撃時の接触の際にスライドすることをなくし又は最小化するために、係合面の輪郭に相補的な他の最適化された輪郭を有していてもよい。

請求の範囲、下の実施形態の詳細な説明、添付図面を読むことによって、本発明の他の有利な目的及び態様を想起できるであろう。

本発明の一実施形態に係る腕時計のムーブメント用のエスケープ機構の概略斜視図である。 ａは、本発明の一実施形態に係るエスケープ機構のフォーク−衝撃ピン構造体の図である。ｂは、図２ａの実施形態の変形例に係るエスケープ機構のフォーク−衝撃ピン構造体の図である。 ３つの種類の幾何学的構成の比較を示す、衝撃ピンに接するフォーク表面の曲線横座標の関数として研磨作業（又はエネルギー）を示すグラフである。（ｉ）は、円形の衝撃ピン及び従来のフォーク、（ii）は、スイス腕時計業界標準（ＮＩＨＳ）の輪郭、（iii）は、円形の輪郭に対してインボリュートなものである。 ３つの幾何学的構成種類の比較を示す、静的なモードにおけるＦＥＭシミュレーションの結果として得られたパレットレバーによってバランスへと提供されるトルクのグラフである。（ｉ）は、円形の衝撃ピン及び従来のフォーク、（ii）スイス腕時計業界標準（ＮＩＨＳ）の輪郭、（iii）は、円形の輪郭に対してインボリュートなものである。 ａは、第１の衝撃段階において、本発明の別の実施形態に係るエスケープ機構のフォーク−衝撃ピンの構造体についての図である。ｂは、第２の衝撃段階を示す図５ａと同様の図である。

図を参照して、腕時計のムーブメント用のエスケープ機構は、歯９付き車５、パレットレバー７、及びバランス車２につながれたローラーデバイス４を有する。

このパレットレバー７は、フォーク１３、パレット石１７ａ、１７ｂ、及びフォーク１３にパレット石１７ａ、１７ｂを相互接続させるレバー１５を有する。このレバー１５は、回転軸１１によって、ムーブメントのフレームに対して回転するようにつながれる。パレット石１７ａ、１７ｂは、車に対して回転トルクを伝えるエネルギー源に接続された車の歯９と係合する。パレット石の１つは、入パレット石１７ａを形成し、他方は、出パレット石７ｂを形成する。パレットレバー７は、さらに、フォーク１３の基部の固定穴２７に挿入されたピンなどによってフォーク１３に固定されるガードピン２７を有する。図示した機構は、スイス式レバーの種類のエスケープに相当する。この原理はよく知られているので、このような従来の要素及び動作を、本説明においては詳細に説明しない。

ローラーデバイス４は、衝撃ピン１０を備えたテーブルローラー６と、ガードピン用のノッチ１６を有する小ローラ８とを有する。衝撃ピン１０は、片側では、第１のカム部分１２を有し、反対側では、第２のカム部分１４を有する。図３ａ〜３ｃ（第１の振動）に示したバランスの回転の方向において、第１のカム部分１２は入カムとしてはたらき、第２のカム部分は出カムとしてはたらく。バランスが発振運動をするので、反対の回転方向（第２の振動）では、第１及び第２のカム部分の機能は逆である。

フォーク１３は、第１のホーン１９及び第２のホーン２１を有する。図２ａ、２ｂ（第１の振動）に示すバランスの回転の方向において、第１のホーン１９は入ホーンとして、第２のホーンは出ホーンとして作動する。反対の回転方向（第２の振動）では、第１及び第２のホーンの機能は逆である。

衝撃ピンの第１のカム部分１２は、第１のホーンの係合面２３に係合するように構成し、第２のカム部分１４は、第２のホーンの係合面２５に係合するように構成する。カム部分と接触する係合面は、非平坦な幾何学的な輪郭を有する。

一変形例において、図５ａ、図５ｂに示すように、係合面２３及び２５は、第１の部分２３ａ、２５ａ及び第２の部分２３ｂ、２５ｂを有し、これら第１及び第２の部分は、衝撃ピンのカム部分と接触しない中間表面部分２３ｃによって相互接続する。したがって、接触し始める衝撃ピン及びフォークの面には不連続性（途切れ）がある。係合面の部分にはそれぞれ、一次又は二次の導関数における連続関数によって定められる幾何学的な輪郭を有してもよい。係合面は、各係合面の第１の部分が、パレットレバーのパレット石のアンロック機能を主として行い、また、各係合面の第２の部分が、パレットレバーのパレット石の衝撃機能を主として行うように構成することができる。

図示しない実施形態において、衝撃ピンのカム部分のそれぞれは、一次又は二次の導関数における不連続関数によって定められる幾何学的な輪郭を有する。カム部分の中間の部分が係合面と接触することはない。カム部分は、それぞれが一次又は二次の導関数における連続関数によって定められる幾何学的な輪郭を有する２つの部分を有してもよい。これらは、各係合面の第１の部分が、パレットレバーのパレット石のアンロック機能を主として行い、また、各係合面の第２の部分が、パレットレバーのパレット石の衝撃機能を主として行うように構成する。

本発明の１つの態様は、適切に曲がり同時に最適化される作動面、すなわち、衝撃ピン及びパレットフォークの接触面、の歯の輪郭を利用することである。エスケープと発振器周波数の集中化に応じて衝撃ピン及びフォークに対して様々な輪郭の種類を適合させることができる。好ましいことに、歯車列の２つの特定の種類を使用することができる（排他的でない）。

第１の種類の輪郭：ＮＩＨＳ（図２ａ）
例えば、標準ＮＩＨＳ２０−２５に従って定められるスイス腕時計業界標準（ＮＩＨＳ）の輪郭を、次のパラメーターを有する０．２モジュール伝送用に使用することができる。
●ピニオン歯（バランスローラー）の数＝６
●車歯（パレットレバー）の数＝２１
●頭の直径＝４．７０４ｍｍ
●根の直径＝３．５ｍｍ
●歯厚＝０．２８２ｍｍ
●オジーブ半径＝０．４０３２ｍｍ
●歯の根の半径＝０．１５２６ｍｍ

第２の種類の輪郭：円（図２ｂ）に対するインボリュート
この輪郭は、モジュール（例、モジュール０．２）、及びピニオン及び車の歯数（例、それぞれ６及び２１）によって自動的に定められる。

歯の輪郭を適切に利用することによって、特に、衝撃段階の開始時において、接触する２つの面の間のスライドを相当に制限することが可能になる（図３を参照）。実際に、従来のフォーク／衝撃ピンのシステムは、衝撃の開始時に大きなスライドが発生する。このことは、研磨作業（スライド距離と接点における接線方向の力との積）が他の２つのシステム（スイスＮＩＨＳ標準及び円形の輪郭に対するインボリュート）の場合よりも高いことを示している。衝撃の開始時のスライド距離の減少によって、損耗のリスクが減り、よって、エスケープ車におけるトルクを増加させることができる。従来の機構では、これらの現象は、ムーブメントの開発を制限してしまう。エスケープを介して伝達することができるエネルギーが増加することによって、より高いエネルギー（したがって、パワーが規制される）を有するムーブメントを維持することを可能になる。これは、例えば、約１ｍＪのオーダーである。これに対し、従来のムーブメントは、０．１ｍＪのオーダーのエネルギーを有する。

本発明に係る機構は、比較的低周波（例、４Ｈｚ以下）及び大きい慣性（例、１０ｍｇ ｃｍ²超）を有し、及び／又はパレットレバーの自由運動を短くするシステムとともに設けられるような発振器に特に有利である。

図３は、３つの種類の幾何学的構成用の衝撃ピンに接するフォーク表面の曲線横座標の関数として研磨作業を示す。（ｉ）は、円形の衝撃ピン及び従来のフォーク、（ii）は、スイス腕時計業界標準（ＮＩＨＳ）の輪郭、（iii）は、円形の輪郭に対してインボリュートなものである。これらの例において、ＮＩＨＳとインボリュートの輪郭のための研磨作業が、従来の輪郭と比較して、機能の開始時において約３のファクターで減少する。これによって、バランスに伝達されるエネルギー（したがって、規制されたパワーも）が付加的な損耗のリスクをもたらさずに、より高くあることができる。

パレットレバーによってバランスに与えられるトルクは、効率に関連しており、第１の衝撃がより大きな角にわたって発生する一方、フォーク／衝撃ピンの伝達用の歯の輪郭を使用して、ほとんど同じである（参照：図４）。すなわち、バランス（カーブの下の領域）に伝達される全エネルギーは、歯の輪郭を使用して、より大きい又は等しい。図３及び図４の結果によって、本発明の使用によって、ムーブメントのエネルギー（したがって、規制されるパワーも）を、当該部品の過度の損耗のリスクをもたらさずに増加させることができたと推測することができる。

図４は、３つの種類の幾何学的形状用の第１の衝撃機能時にバランスの位置に応じてバランスに提供されるトルクを示す。（ｉ）は、円形の衝撃ピン及び従来のフォーク、（ii）は、 スイス腕時計業界標準（ＮＩＨＳ）の輪郭、（iii）は、円形の輪郭に対してインボリュートなものである。エスケープ車で同じトルクを利用可能なので、最適化された輪郭によって、ほとんど同じトルクをバランスに伝達することが可能になるが、これは、より大きな角度区間（１°〜３°大きい）にわたる。これらの輪郭を使用して、第１の振動の第１の衝撃時にバランスに伝達される全エネルギー（カーブの積分）は、したがって、より大きいか又は等しい。

第３の種類の輪郭：多重輪郭形状（図５）
一変形例によると、各手法の伝送特性が、最も効率的な衝撃段階において使用される。この第３の手法の原理は、フォークだけでなく衝撃ピンのためにも少なくとも２つの種類の輪郭を組み合わせることにある。したがって、衝撃の第１の部分における接触が第１の種類の輪郭において、より滑らずに発生し、第２の部分における接触が別の輪郭で発生する。図５に説明される例において、衝撃の第１の部分（図５ａ）が、例えば、円形の輪郭に対するインボリュートで生じ、一方、第２の部分（図５ｂ）が、従来のフォーク／衝撃ピンの幾何学的形状（円形ピン及び平面フォーク）で生じる。

また、本発明は、イギリス式又は共軸のレバーを備えたエスケープ、又は他の既知の種類のエスケープを備えたエスケープにおいて使用されてもよい。

本発明の利点としては、例えば、パレットレバーの短い自由運動を可能にするようなシステム用の衝撃ピンの損耗のリスクが減少することがあり、また、損耗のリスクを増加させずに、パレットレバーとの衝撃の角度的な区画に利用可能なトルク（したがって、ムーブメントに伝達されるエネルギーも）を同時に増加させる可能性がある。

２ バランス
３ エスケープ機構
５ 車
９ 歯
７ パレットレバー
１１ 回転軸
１３ フォーク
１９ 第１のホーン（入ホーン）
２３ 係合面
２３ａ 第１の部分
２３ｂ 第２の部分
２３ｃ 中間部分（不連続性）
２１ 第２のホーン（出ホーン）
２５ 係合面
２５ａ 第１の部分
２５ｂ 第２の部分
２５ｃ 中間部分（不連続性）
２７ ガードピン
１５ レバー
１７ パレット石
１７ａ 入パレット
１７ｂ 出パレット
４ ローラーデバイス
６ テーブルローラー
１０ 衝撃ピン
１２ 第１のカム部分（入カム）
１４ 第２のカム部分（出カム）
８ 安全ローラー

Claims (15)

1. フォーク（１３）を備えたパレットレバー（７）と、及びバランス車（２）につながれた衝撃ピン（１０）を備えたローラーデバイス（４）とを有する腕時計のムーブメント用のエスケープ機構（３）であって、
   前記フォークは、第１のホーン（１９）及び第２のホーン（２１）を有し、
   前記衝撃ピンは、前記第１のホーンの係合面（２３）と係合するように構成する第１のカム部分（１２）と、及び
   前記第２のホーンの係合面（２５）と係合するように構成する第２のカム部分（１４）とを有し、
   前記第１及び第２のカム部分と接触するこれらの係合面は、非平坦な幾何学的な輪郭を有することを特徴とするエスケープ機構。
2. 前記係合面（２３、２５）のそれぞれは、一次又は二次の導関数における不連続関数によって定められる幾何学的な輪郭を有することを特徴とする請求項１に記載のエスケープ機構。
3. 前記係合面の少なくとも中間の部分（２３ｃ、２５ｃ）は、前記衝撃ピンの前記カム部分と接触することはないことを特徴とする請求項２に記載のエスケープ機構。
4. 前記係合面は、２つの部分（２３ａ、２３ｂ −２５ａ、２５ｂ）を有し、これらの部分それぞれは、前記一次又は二次の導関数における連続関数によって定められる幾何学的な輪郭を有し、
   各係合面の前記第１の部分（２３ａ、２５ａ）は、前記パレットレバーのパレット石のアンロック機能を主として行い、
   各係合面の前記第２の部分（２３ｂ、２５ｂ）は、パレットレバーのパレット石の衝撃機能を主として行うことを特徴とする請求項２又は３に記載のエスケープ機構。
5. 前記衝撃ピンの前記カム部分（１２、１４）のそれぞれは、一次又は二次の導関数における不連続関数によって定められる幾何学的な輪郭を有することを特徴とする請求項１に記載のエスケープ機構。
6. 前記カム部分の少なくとも１つの部分は、前記係合面（２３、２５）と接触することはないことを特徴とする請求項５に記載のエスケープ機構。
7. 前記カム部分は２つの部分を有し、
   各部分は、一次又は二次の導関数における連続関数によって定められる幾何学的な輪郭を形成し、各係合面の前記第１の部分（２３ａ、２５ａ）は、前記パレットレバーのパレット石のアンロック機能を主として行い、各係合面の前記第２の部分（２３ｂ、２５ｂ）は、前記パレットレバーのパレット石の衝撃機能を主として行うことを特徴とする請求項５又は６に記載のエスケープ機構。
8. 前記係合面（２３、２５）及び前記衝撃ピン（１２、１４）のカム部分の幾何学的な輪郭は、歯車の歯に対応する少なくとも１つの部分を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のエスケープ機構。
9. 前記歯車の輪郭は、円形の輪郭に対してのインボリュートであることを特徴とする前の請求項によるエスケープ機構。
10. 前記歯車の輪郭は、スイス腕時計業界標準（ＮＨＩＳ）に準拠する輪郭であることを特徴とする請求項８に記載のエスケープ機構。
11. 前記第１のカム部分は、前記第２のカム部分と対称であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のエスケープ機構。
12. 前記フォーク及び前記衝撃ピンは、ケイ素ベースの材料又はケイ素の派生物質で作られることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のエスケープ機構。
13. 前記フォーク及び前記衝撃ピンは、フォトリソグラフィー法又はＬＩＧＡ法によって作られることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のエスケープ機構。
14. 前記フォーク及び前記衝撃ピンは、ニッケルベースの材料で作られていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のエスケープ機構。
15. 請求項１〜１４のいずれかに記載のエスケープ機構を有することを特徴とする腕時計のムーブメント。

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