JP2015518965A - 時計用脱進装置 - Google Patents

Abstract

時計仕掛けムーブメントの脱進装置は、がんぎ車（１）と、がんぎ車（１）との係止手段（２３）およびがんぎ車（１）との機械的伝達手段（２２）を有する第１の可動体（２）と、第２の可動体（３）と、てんぷプレート（４）とを含む。第２の可動体（３）は、がんぎ車（１）との係止手段（３３）と、がんぎ車（１）および第１の可動体（２）との機械的伝達手段（３２）とを有する。可動体は、がんぎ車によって接線方向に駆動される。

Description

本発明は、時計仕掛け用の脱進装置、特に、渦巻きばねてんぷ型腕時計用の脱進装置に関する。

機械式時計の脱進装置は、一方で、機械振動子の振動運動を維持するために必要なエネルギーを供給し、他方で、時刻表示装置を駆動する歯車列に振動周波数を伝達するように構成された主要部品である。

最も幅広く使用されている脱進装置は、現在のところスイスレバー脱進機である。このタイプの脱進機は、多数の研究および出版物の対象であった。Ｆｅｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｗｉｓｓ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｃｈｏｏｌｓによって刊行された「時計仕掛け理論」と題した説明書、および同出版元からの説明書「脱進機およびステッピングモータ」が、このタイプの脱進機の動作を詳細に説明している。このタイプの脱進機の主な欠点は次の通りである。
−低効率：最良の効率は３０％〜４０％程度である。
−製造上の難点：上記の効率を得るために、スイスレバーは、高精度の最終微調整ステップを必要とする。
−動作周波数の制限：がんぎ車によるレバーの駆動が接線方向でない。機械推進時に、がんぎ車の歯がレバーアンクル（ｌｅｖｅｒ ｐａｌｌｅｔ）に沿ってスライドし、動作周波数が高い場合に摩耗問題を引き起こす。

摩耗問題を解決するために、欧州特許出願公開第００１８７９６Ａ２号明細書は、接線方向駆動式の脱進機を提案している。このタイプの脱進機の欠点は、積み重ねた２つホイールを使用する必要があることであり、積み重ねた２つのホイールは、脱進機の慣性を増大させ、その結果、効率が低下する。さらに、高精度の最終微調整ステップ数が、スイスレバー脱進機と同等である。

文献によって公知の別のタイプの接線方向駆動脱進機として、デタント（戻り止め）式脱進機がある。このタイプの脱進機は１つの交互動作（ａｃｔｉｖｅ ａｌｔｅｒｎａｔｉｏｎ）を行う、すなわち、がんぎ車は、渦巻きばね天輪の振動周期当たり１回進んで、機械推進力を供給する。

欧州特許出願公開第００１８７９６号明細書

本発明の目的は、単一のがんぎ車で、振動周期当たり２つの交互動作を行い、しかも、動作時にスイスレバー脱進機よりもエネルギー消費が少ない接線方向駆動脱進装置を提案することで、上記した公知の脱進機の欠点を是正することである。

このために、請求項１に規定した脱進機は、ただ１つのがんぎ車を有し、係止面から駆動面に向かう各可動体の外角が、（推進段階時に）がんぎ車の主回転方向と同じ方向を有するために、がんぎ車と各可動体との間の摩擦が低減されることから、動作はより少ない
エネルギーで済ますことができる。言い換えると、各可動体の係止面および駆動面は、駆動または推進段階時に、がんぎ車と、このときにがんぎ車と接触する可動体とが、反対の回転方向を有するように配置されており、推進段階時に接線方向に駆動する。

その結果、本発明による脱進機は、単一のがんぎ車を有するに過ぎないために単純であるが、動作余裕を増大させ、高い振動周波数で使用することができる。さらには、この構成によれば、がんぎ車からてんぷへのエネルギーの伝達が効率的であるといえる。

図１は、本発明による脱進装置の実施形態の全体平面図を示している。 図２は、図１の脱進機の第１の休止位置を示している。 図３は、第１の休止位置から離れた直後における図１の脱進機の位置を示している。 図４は、てんぷが反時計方向に回転するときのがんぎ車からてんぷへのエネルギー伝達段階を示している。 図５は、第１の休止位置にある可動体２、３およびがんぎ車１を示している。 図６は、スイスレバー脱進機の入力アンクルの面法線ｎ６１、６２間の外角αｅと、出力アンクルの面法線ｎ６３、６４間の外角αｓとを示している。 図７は、てんぷが反時計方向に回転しているときのがんぎ車からてんぷへのエネルギー伝達段階の終わりを示している。 図８は、図１の脱進機の第２の休止位置を示している。 図９は、第２の休止位置から離れた直後の図１の脱進機の位置を示している。 図１０は、てんぷが時計方向に回転しているときのがんぎ車からてんぷへのエネルギー伝達段階を示している。 図１１は、てんぷが時計方向に回転しているときのがんぎ車からてんぷへのエネルギー伝達段階の終わりを示している。 図１２は、図１の脱進装置の可動体２を示している。 図１３は、可動体２の係止面２３の変形型実施形態を示している。 図１４は、可動体３の係止面３３の変形型実施形態を示している。 図１５は、各可動体２、３のピッチ円直径が等しい場合を示している。 図１６は、第２の可動体の係止面の変形例を示している。 図１７は、第１の可動体の係止面の変形例を示している。 図１８は、第２の可動体の係止面の変形例を示している。

本願では、がんぎ車と、考察されている可動体本体との間の接触点が移動する方向と同じ方向で測定される外角について言及する。本願において、これは、がんぎ車を解放するときに、この角度を測定する方向が、考察されている回転方向と反対である、ということである。

本発明による脱進装置（脱進機）の一実施形態が、平面図と、破線で示した３つの切断面の立面図とで図１に示されている。図１による脱進装置は、以下のものを含む。
−伝え車を介して香箱によって駆動されるがんぎ車。このがんぎ車は、軸１１のまわりを反時計方向に回転する。
−推進面２２および係止面２３を備えた第１の歯状構造と、第２の歯状構造２４とを備える、軸２１のまわりに回転する可動体２。
−推進面３２および係止面３３を備えた第１の歯状構造と、第２の歯状構造３４と、第
３の歯状構造３５とを備える、軸３１のまわりに回転する可動体３。

直接的には脱進装置の部品ではないが、図１はまた、軸４１のまわりに回転し、歯状構造４２を含むてんぷプレート４を示している。

次に続く図は、本発明による脱進装置の主動作ステップを示している。

図２は、図１の脱進機の第１の休止位置を示している。

この図では、てんぷは時計方向に回転している。てんぷの歯状構造４２は、可動体３の歯状構造３５から遠ざかりつつある。がんぎ車１の歯は、香箱トルクの影響を受けて、可動体３の係止面３３に力Ｆを作用させている。この係止面３３は、力Ｆの方向が、可動体３のほぼ中心近くを通るように配置されている。これらの条件下で、がんぎ車は係止（ロック）され、その結果として、歯状構造２４、３４によって可動体３および可動体２を固定している。

図３は、第１の休止位置から離れた直後の図６の脱進機の位置を示している。

この図では、てんぷは反時計方向に回転している。てんぷの歯状構造４２は、歯状構造３５と接触するようになり、可動体３を時計方向に回転させる。この動作により、がんぎ車の歯が係止面３３から解放（離脱）される。解放するために必要な機械的エネルギーは、係止面３３に作用するがんぎ車の摩擦に打ち勝ち、可動体２、３を数度変位させるためだけに使用されるので極めて小さい。この適用例においては、解放時における可動体２、３の角変位は約４°である。

図４は、てんぷが反時計方向に回転しているときのがんぎ車からてんぷへのエネルギー伝達段階を示している。

この図では、がんぎ車１の歯は、推進面３２を押圧し、可動体３を時計方向に駆動している。がんぎ車の機械的エネルギーは、歯状構造４２、３５によりてんぷに伝達される。可動体２も、可動体３によって歯状構造３４、２４を介して駆動される。なお、スイスレバー脱進機とは異なり、がんぎ車による可動体３の駆動は、推進面３２の軌道に対してほぼ接線方向である。

がんぎ車による可動体３の接線方向の駆動は、可動体３の面３３、３２の特定の配置により達成される。

図５は、第１の休止位置にある可動体２、３およびがんぎ車１を示している。

ベクトルｎ３３は、がんぎ車の歯の係止点（ｌｏｃｋｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）での係止面３３に対する面法線（これ以降「法線」と呼ぶ）を表し、ベクトルｎ３２は、可動体３の推進面３２の中心を通る法線を表し、α３は、ｎ３３とｎ３２との間の外角を表す。

本発明による脱進機の特定の特徴の１つは、がんぎ車の回転角の符号（ｓｉｇｎ）と同じ符号（ｓｉｇｎ）を有する外角α３によって明らかになる。この例示的な実施形態では、外角α３およびがんぎ車の回転角は、三角法の方向に対して正である。

これらの特徴は、可動体２の係止面２３に対する法線ｎ２３と、推進面２２に対する法線ｎ２２との間の外角α２にも見られる。

比較として、図６は、スイスレバー脱進機の入力アンクル（ｉｎｐｕｔ ｐａｌｌｅｔ）の係止面６１に対する法線ｎ６１と、推進面６２に対する法線ｎ６２との間の外角αｅ、およびスイスレバー脱進機の出力アンクルの係止面６３に対する法線ｎ６３と、推進面６４に対する法線ｎ６４との間の外角αｓとを示している。

外角αｅ、αｓは、がんぎ車の回転角の符号と反対の符号であることが認められる。

図７は、てんぷが反時計方向に回転しているときの、がんぎ車からてんぷへのエネルギー伝達段階の終わりを示している。このエネルギー伝達段階の終わりにおいては、がんぎ車の歯は可動体３の推進面３２から離れ、可動体２の係止面２３ががんぎ車１の歯に対向して位置付けられている（配置されている）。この間、てんぷは、その歯状構造４２を可動体３の歯状構造３５から遠ざけながら、補足の振動円弧をたどる。

図８は、図１の脱進機の第２の休止位置を示している。

この図では、てんぷは反時計方向に回転している。てんぷの歯状構造４２は、可動体３の歯状構造３５から遠ざかりつつある。がんぎ車１の歯は、香箱トルクの影響を受けて、可動体２の係止面２３に力Ｆを作用させている。この係止面２３は、力Ｆの方向が、可動体２のほぼ中心近くを通るように配置されている。その結果として、がんぎ車は係止され、歯状構造２４、３４によって可動体２および可動体３を固定している。

てんぷが時計方向に回転している場合の係合、エネルギー伝達、およびエネルギー伝達の終わりの各段階は、すでに提示した、てんぷが反時計方向に回転している場合と同様の態様であるのは明らかである。

次に続く図は、これらの様々な段階を示している。

図９は、第２の休止位置から離れた直後の図１の脱進機の位置を示している。

図１０は、てんぷが時計方向に回転しているときの、がんぎ車からてんぷへのエネルギー伝達段階を示している。

図１１は、てんぷが時計方向に回転しているときの、がんぎ車からてんぷへのエネルギー伝達段階の終わりを示している。

時計方向のこのエネルギー伝達段階の後、がんぎ車は、係止面３３に再度係止され、動作サイクルを再開する。

本発明による脱進装置は、渦巻きばねてんぷの振動周期当たり２つの交互動作を行い、がんぎ車は、交替ごとに１８０°／Ｎの角度だけ進むことが認められ、Ｎはがんぎ車の歯数である。さらに、がんぎ車の同じ歯が、係止面３３、２３で連続的に係止（ロック）される。がんぎ車の回転中心に対する面３３、２３上の係止点間の角度も１８０°／Ｎである。

図１２は、図１の脱進機の可動体２を平面図および斜視図で示している。

この例示的な実施形態では、係止面２３は平面からなり、係止点でのこの平面に対する法線は、可動体２のほぼ回転中心近くを通過する。この平面を円筒面で置き換えることによって同じ効果を得ることも可能であり、円筒面の円筒軸は、可動体２の回転中心を通る。しかし、上記の面により、がんぎ車の係止が可能になったとしても、エネルギー伝達段
階の終わりで休止段階の直前における、がんぎ車の歯と係止面との間の衝突による反発（ｒｅｂｏｕｎｄ）のために、それらの面により、係止位置を高精度で保証することができない。

係止の精度を改善するために、図１３に示す係止面２３の変形型実施形態は、この平面を凹面で置き換えて構成されている。

図１５は、２つの可動体２、３間の慣性の違いを最小限にするように、歯車２４、３４のピッチ円直径（Ｄｐ）が等しい場合を示している。

図１６および図１７は、それぞれ第１および第２の可動体の係止面の変形例を示しており、第１の可動体２または第２の可動体３の一方で、がんぎ車１の衝突または反発が発生した場合に確実に係止するように、これらの係止面は凹面であり、角度νで傾斜した２つの交差面からなる。これを実施する場合、第１の可動体２および第２の可動体３に対するがんぎ車１の相対角度位置が保証され、不必要に回転する可能性はない。

図１８は、第２の可動体の係止面３３の変形例を示している。平面ｎは、第２の可動体３とがんぎ車１との間の係止点と、第２の可動体３の回転中心とを通る垂直面に垂直な平面を示している。係止面３３の第１の面は、平面ｎに対して角度βをなしている。ゼロでない角度βにより、がんぎ車の耐衝撃性がより良好になり、他方で、離脱時にがんぎ車が反発し、このため、離脱時にエネルギー損失が生じる。第２の係止面は、平面ｎに対して角度γをなしている。高い値のγにより、係止の精度を改善することが可能になり、他方で、係止前にがんぎ車１がかなり反発する。様々な試行により、１２０°〜１７０°の角度値ν＝１８０−（β＋γ）が、良好な係止安全性と、推進の終わりでの最小またはゼロの反発と、離脱時における最小のエネルギー損失との間の最良の折衷案であることが分かった。

当然ながら、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱することなく、当業者に明らかな様々な修正および／または改良を、本明細書で説明した本発明の様々な実施形態に適用することができる。

Claims (8)

1. てんぷプレート（４）とがんぎ車（１）との間で２つの交互動作をする時計仕掛けムーブメントの脱進装置であって、
   第１の可動体（２）と、
   第２の可動体（３）と、
   基本的に一定のトルクを受け、前記第１の可動体（２）および前記第２の可動体（３）に機械エネルギーを交互に送るように構成されたがんぎ車（１）と、
   前記第１の可動体（２）と前記第２の可動体（３）との間で機械的に伝達するための手段（２４、３４）と、
   前記がんぎ車（１）と前記第１の可動体（２）との間の機械的伝達手段（２２）および係止手段（２３）と、
   前記がんぎ車（１）と前記第２の可動体（３）との間の機械的伝達手段（３２）および係止手段（３３）と、
   前記第２の可動体（３）と前記てんぷプレート（４）との間の機械的伝達手段（３５）と、
   を含み、
   前記第１の可動体（２）の前記係止手段（２３）は、その係止面（２３）に前記がんぎ車（１）によって伝達される力が、前記第１の可動体（２）のほぼ回転中心近くを通るように配置された係止面（２３）からなり、
   前記第２の可動体（３）の前記係止手段（３３）は、その係止面（３３）に前記がんぎ車（１）によって伝達される力が、前記第２の可動体（３）のほぼ回転中心近くを通るように配置された係止面（３３）からなり、
   前記可動体（２）の前記機械的伝達手段は駆動面（２２）からなり、前記駆動面（２２）は、前記係止面（２３）に隣接し、前記第１の可動体（２）の前記係止面（２３）から前記第１の可動体（２）の前記駆動面（２２）に向かう外角α２が、前記がんぎ車（１）の回転角の符号と同じ符号を有するように配置されており、
   前記第２の可動体（３）の前記機械的伝達手段は駆動面（３２）からなり、前記駆動面（３２）は、前記係止面（３３）に隣接し、前記第２の可動体（３）の前記係止面（３３）から前記第２の可動体（３）の前記駆動面（３２）に向かう外角α３が、前記がんぎ車（１）の回転角の符号と同じ符号を有するように配置されており、
   前記第１の可動体（２）の前記係止面（２３）および前記第２の可動体（３）の前記係止面（３３）は凹面であること、
   を特徴とする脱進装置。
2. 前記がんぎ車（１）、前記第１の可動体（２）、前記第２の可動体（３）、および前記てんぷプレート（４）は、同じ中間平面に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の脱進装置。
3. 前記がんぎ車（１）はＮ個の歯を有し、前記面（３３）上の係止点と前記面（２３）上の係止点との間で、前記がんぎ車（１）が前記がんぎ車の回転中心に対して移動する角度は１８０°／Ｎであることを特徴とする、請求項１または２に記載の脱進装置。
4. 前記第１の可動体（２）の前記係止面（２３）および前記第２の可動体（３）の前記係止面（３３）は円筒面であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱進装置。
5. 前記がんぎ車（１）の前記歯数は６以下であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の脱進装置。
6. 前記第１の可動体（２）と前記第２の可動体（３）との間の前記機械的伝達手段（２４、３４）は、同じピッチ円直径を有する歯車からなることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の脱進装置。
7. 前記第１の可動体（２）の前記係止面（２３）および前記第２の可動体（３）の前記係止面（３３）は、１２０°〜１７０°の外角νを間になす２つの平面で構成されることを特徴とする、請求項１に記載の脱進装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の脱進装置を装備した時計。

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