JP2018159548A - 摺動部品及びそれを備えた時計 - Google Patents

Abstract

【課題】摺動面上にある異物が外部へ排出されるのを防ぎ、組み込まれる装置の性能や美観等を損なうことのない摺動部品及びそれを備えた時計を提供すること。【解決手段】摺動部品１０は、回転軸２２を有する摺動部材２０と、回転軸２２が挿通される穴３２を有する摺動部材３０とを有し、摺動部材２０と摺動部材３０が相対的に摺動可能に組み合わされて構成されている。摺動部材２０の摺動面２３には溝部２１が形成されており、摺動部材３０の摺動面３３には溝部３１が形成されている。そして、溝部２１及び３１は、摺動部材２０，３０の摺動に伴い、その少なくとも一部が断続的に重なるように形成されており、摺動部品１０を組み立てる際に入り込んだ塵埃や、摺動部材２０，３０の摺動に伴って摺動面２３，３３上に生じた磨耗粉などの異物が収納されるようになっている。【選択図】図１

Description

本発明は、歯車や軸受等に用いられ、相対的に摺動可能に組み合わされた部材で構成された摺動部品及びそれを備えた時計に関する。

従来、歯車、軸受、クラッチ、ワッシャーなどで用いられ、相対的に摺動可能に組み合わされた部材で構成された摺動部品においては、組み立て時に入り込んだ塵埃や、摺動により摺動面に発生した磨耗粉などの異物によって、摩擦力が変化して本来の性能を損なってしまうという問題があった。また、摩耗粉の場合は硬いため、摺動面に異常な摩耗（三元アブレシブ摩耗）が発生してしまうという問題もあった。

例えば、摺動面から磨耗粉を取り除くためのものとして、摺動面上に溝を設け、その溝を摺動面の外周面から露出させることにより、遠心力で磨耗粉を溝から外方に排出させるようにしたものが知られている（下記特許文献１参照）。

しかし、精密機械や医療用・食品用機器などにおいては、性能面、美観面、衛生面などの理由により、摺動部品の外部へ異物が排出されるのを防ぐ必要がある。

特許文献１では、この摺動部品外部への異物排出防止対策として、摺動面に磨耗粉をトラップする凹部を形成し、この凹部に磨耗粉を閉じ込めることで、外部空間に磨耗粉が飛翔するのを防止している。

特開２０１６−５６８９７号公報（段落００３９、図２、９）

しかしながら、上記特許文献１に記載のものでは、凹部に収容された摩耗粉（異物）が、摺動部品の回転に伴って凹部内壁の縁に押されて凹部内の局所に堆積し、その後も継続して縁に押し付けられる力を受けるため、磨耗粉が凹部から溢れ出し、摺動面に再び侵入する虞がある。

本発明は、摺動面上にある異物が外部へ排出されるのを防ぎ、組み込まれる装置の性能や美観等を損なうことのない摺動部品を提供することを目的とする。

本発明は、相対的に摺動可能に組み合わされた第１及び第２摺動部材を有する摺動部品において、第１及び第２摺動部材の各摺動面には、該摺動面上の異物が収納される第１及び第２溝部がそれぞれ形成され、第１及び第２溝部は、第１及び第２摺動部材が組み合わされた状態で外側に開口せず、摺動に伴い少なくとも一部が断続的に重なるように形成されていることを特徴とするものである。

この場合、第１溝部上の任意の第１の点における第１溝部の延在方向と第１摺動部材の摺動方向とのなす鋭角と、第１の点の摺動軌道と一致する摺動軌道を描く第２溝部上の第２の点における第２溝部の延在方向と第２摺動部材の摺動方向とのなす鋭角とは、第１及び第２の点のそれぞれの摺動方向に対して左右同じ側に位置していることが好ましい。

また、第１及び第２摺動部品の摺動面の少なくとも一方には、溝部から流入した異物が収容される収容部が形成されていることが好ましい。

第１及び第２摺動部品は円軌道で摺動し、第１及び第２溝部は直線形状であると共にその延在方向は円軌道の中心と交わらないことが好ましい。

この場合、収容部は、摺動する円軌道と同軸の円環状に形成され、溝部の一部が当該収容部と接続されていることが好ましい。

さらに、第１及び第２溝部の延在方向の端部の摺動軌道は互いに一致していることが好ましい。

またさらに、第１及び第２溝部の少なくとも一方は、前記摺動面の外縁よりも内側に形成されていることが好ましい。

第１溝部の端部は、第１摺動部材の外側へ開放されていると共に、第２摺動部材によって覆われていてもよい。

本発明の時計は、上記いずれかの摺動部品を備えることを特徴とするものである。

この場合、第１及び第２摺動部材は、上記時計のムーブメント内の輪列機構に組み込まれた歯車であってもよい。

本発明によれば、摺接する２つの摺動部材の各々に溝部が形成されていることにより、摺動部材の摺動に伴い溝部が重なる度に摺動面上の異物が溝部間を移動する。これにより、異物が、溝部の中の局所へ集中することがないため溝部外へ溢れ出すことがなく、摺動部品外へ排出してしまうことが抑止される。このため、組み込まれる装置の性能や美観等を損なうことが防止できる。

本発明の第１実施形態に係る摺動部品を示す斜視図である。 図１に示す摺動部品のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１に示す摺動部材２０の摺動面側を示す図である。 図１に示す摺動部材３０を摺動面の反対側を示す図である。 摺動部材２０における異物の流動過程を示す図である。 摺動部材３０における異物の流動過程を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る摺動部品を示す斜視図である。 図７に示す摺動部品のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 本発明の第３実施形態に係る摺動部品を示す斜視図である。 図９に示す摺動部品のＸ−Ｘ線断面図である。 本発明に係る摺動部材の溝部の変形例を示す図である。 本発明に係る摺動部材の溝部の他の変形例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る摺動部品を示す斜視図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

本実施形態に係る摺動部品１０は、図１に示すように外周部に歯１１が形成された円盤状の歯車体となっており、時計のムーブメント内の輪列機構に組み込まれるものである。

摺動部品１０は、図２に示すように、回転軸２２を有する摺動部材２０と、回転軸２２が挿通される穴３２を有する摺動部材３０と、バネ４０とを有している。そして、摺動部材２０の回転軸２２が摺動部材３０の穴３２に挿通され、バネ４０によって摺動部材２０が摺動部材３０に押さえ付けられていることで、摺動部材２０と摺動部材３０が相対的に摺動可能に組み合わされている。

この摺動部品１０の摺動部材２０、３０は、バネ４０により摺動面に垂直応力が与えられることにより摺動面に所定の摩擦力が発生し、この摩擦力によって一体的な回転と独立した回転が可能となっている。このような摺動部品１０は、例えば、時計の通常運針時には一体となって回転し、時刻修正をするときには相対的に摺動するものとして適用される。

図３は、摺動部材２０の摺動面側を示す図であり、図４は、摺動部材３０の摺動面とは反対側を示す図である。なお、図３〜６についての説明は、図２の右側面（矢印Ｋの方向）から見たときの説明となっている。

図３、４に示すように、摺動部材２０、３０はそれぞれＲ１、Ｒ２方向に相対的に回転する。摺動部材２０、３０は、例えば時刻修正時の場合には、摺動部材２０、３０の一方が停止ないし香箱からのトルクによる回転を行い、他方がりゅうずから伝わる手回しによる回転を行うことによって、互いの回転速度が異なることとなり、摺動部材２０、３０が摺動するようになっている。ただし、Ｒ１、Ｒ２方向は一例であり、この方向に摺動方向が限定されるものではない。例えば、時刻修正をする際、表示時刻の進みと遅れの場合で摺動方向は異なる。

摺動部材２０の摺動面２３には溝部２１が形成されており、摺動部材３０の摺動面３３には溝部３１が形成されている。そして、溝部２１及び３１には、摺動部品１０を組み立てる際に入り込んだ塵埃や、摺動部材２０、３０の摺動に伴って摺動面２３、３３上に生じた磨耗粉などの異物が収納されるようになっている。

また、溝部２１、３１は、摺動面２３、３３の外縁よりもそれぞれ内側に形成されており、摺動部材２０、３０が組み合わされた状態においては、図１、２に示すように外側に露出しないように形成されている。

そして、溝部２１、３１は、摺動部材２０、３０の摺動に伴い、その少なくとも一部が重なるように形成されている。なお、摺動部材２０、３０の摺動が連続して行われる場合には、溝部２１、３１は断続的に重なることとなる。

ここで、図３、４に示すように、溝部２１上の点Ｑ１における溝部２１の延在方向Ｅ１と摺動部材２０の摺動方向Ｓ１とのなす鋭角θ１と、点Ｑ１の摺動軌道と一致する摺動軌道を描く溝部３１上の点Ｑ２における溝部３１の延在方向Ｅ２と摺動部材３０の摺動方向Ｓ２とのなす鋭角θ２とは、点Ｑ１、Ｑ２のそれぞれの摺動方向Ｓ１、Ｓ２に対して左右同じ側に位置している。本実施形態の場合は、それぞれの摺動方向に対し、左側に鋭角が存在している。

また、摺動部品１０は円軌道で摺動しているが、溝部２１、３１が直線形状であると共にその延在方向は摺動部品１０の円軌道の中心Ｃと交わらないようになっている。

さらに、溝部２１の描くドーナツ型軌跡の最外円を描く点２１ａは、溝部３１の描くドーナツ型軌跡の最外円を描く点３１ａと摺動軌道が一致しており、溝部２１の描くドーナツ型軌跡の最内円を描く点２１ｂは、溝部３１の描くドーナツ型軌跡の最内円を描く点３１ｂと摺動軌道が一致している。

溝部２１、３１がこのような構造となっていることにより、摺動部材２０、３０の摺動に伴って重なり合った際に、一方の溝部から他方の溝部へと異物が移動できるようになっている。

なお、溝部の延在方向は、図２、３では溝部の長手方向を指しているが、溝部が直線形状でない場合では、点Ｑにおける溝部の接線方向を指す。

以下、摺動部材間に存在する異物の移動過程について具体的に説明する。

図５は、摺動部材２０の摺動面２３上の異物２４、及び溝２１に収納された異物２４の移動の流れを示す図であり、図６は、摺動部材３０の溝部３１内の異物の移動の流れを示す図である。

まず、図５（ａ）に示すように、摺動部材２０の摺動面２３上の異物２４は、摺動部材２０の矢印Ｒ１方向の回転に伴い、矢印Ａに沿って移動し溝部２１内に収納される。そして、溝部２１内に収納された異物２４は、摺動部材２０の回転により、矢印Ｂの方向に移動し、溝部２１の回転方向Ｒ１と逆側に位置する壁部Ｗ１側へと移動する。

次に、図５（ｂ）に示すように、溝部２１内の異物２４には、摺動部材２０のＲ１方向への回転により、壁部Ｗ１に押し付けられながら摺動面２３の外縁方向（矢印Ｄの方向）へと移動するような力が作用される。

そして、摺動部材２０のＲ１方向への更なる回転により、図４（ｃ）に示すように、溝部２１の外端領域２５に異物２４が集積される。

ここで、摺動部材２０、３０のいずれにも溝部が形成されていることにより、溝部２１、３１は、摺動部材２０、３０の摺動に伴って、図１に示すように、その少なくとも一部が断続的に重なるようになっている。

また、溝部２１、３１の摺動軌跡はドーナツ型となり、その最外円と最内円は互いに一致している。つまり、溝部２１、３１の延在方向の端部の摺動軌道が互いに一致しているため、溝部２１の外端領域２５に集積された異物２４は、溝部２１、３１が重なった際に、図６（ａ）に示すように、溝部３１の外端領域３５へと移動できるようになっている。

そして、溝部２１には、図５（ａ）に示すように、摺動面２３上の異物２４が次々と入り込んでくるため、溝部２１の外端領域３５には、異物２４が徐々に蓄積されていくことになる。しかし、上述のように溝部２１と溝部３１との間で異物２４の受け渡しがされるため、異物２４が外端領域２５に集積することで最外部の異物２４が受ける圧力が増大して溝部２１から溢れ出してしまうという事態が防止される。

一方、溝部３１の外端領域３５に移動した異物２４は、図６（ｂ）に示すように、摺動
部材３０におけるＲ１に対する相対的なＲ２方向の回転により、矢印Ｆの方向に移動するような力が作用され、溝部３１におけるＲ２方向と逆側に位置する壁部Ｗ２側へと移動する。さらに、摺動部材３０のＲ２方向への回転により、異物２４は、壁部Ｗ２に押し付けられながら摺動面３３の内部方向（矢印Ｆの方向）へと移動するような力が作用される。

そして、摺動部材３０のＲ２方向への更なる回転により、図６（ｃ）に示すように、溝部３１の内端領域３６に異物２４が集積される。

溝部３１の内端領域３６に集積された異物２４は、溝部２１の外端領域２５に集積されたときと同様に、摺動部材２０、３０の摺動に伴い溝部２１、３１が重なった際に、図５（ｃ）に示す溝部２１の内端領域２６に移動する。

なお、摺動部材３０においても摺動面上に異物が発生するが、摺動部材２０の場合と同様に、異物は摺動面３３から溝部３１内に収納された後、溝部３１内で上述のように移動して外端領域３６に集積され、その後溝部２１へと移動する。

このようにして、異物２４は、溝部２１及び溝部３１の間の移動を繰り返すため、一方の溝部の端部に過剰に集積され続けることで、溝部から摺動面へ溢れ出される可能性が低減される。したがって、摺動部品１０の外へ異物２４が排出されてしまうことを抑止でき、摺動部品１０が組み込まれる時計の性能や美観等を損なうことが防止される。

また、時計等の精密機械は、定期的なオーバーホールが必要であり、その際、分解し点検と清掃が行われるが、本実施形態に係る摺動部品１０によれば、異物が機械内に溢れてしまう可能性が低いため、点検や清掃作業がしやすくなる。

図７は、本発明の第２実施形態に係る摺動部品を示す斜視図であり、図８は、図７のＶＩＩＩ
−ＶＩＩＩ線断面図である。

図７に示すように、本実施形態に係る摺動部品５０は、図１に示す摺動部品１０と同様、外周部に歯５１が形成された円盤状の歯車体となっており、第１実施形態と同様に時計のムーブメント内の輪列機構に組み込まれるものである。

摺動部品５０は、図８に示すように、回転軸６２、収容部６７を有する摺動部材６０、摺動部材３０、及びバネ４０を有している。そして、摺動部材６０の回転軸６２が摺動部材３０の穴３２に挿通され、バネ４０によって摺動部材６０が摺動部材３０に押さえ付けられていることで、摺動部材６０と摺動部材３０が相対的に摺動可能に組み合わされている。

この摺動部品５０の摺動部材６０、３０は、バネ４０により摺動面に垂直応力が与えられることにより摺動面に所定の摩擦力が発生し、この摩擦力によって一体的な回転と独立した回転が可能となっている。このような摺動部品５０は、摺動部品１０と同様に、時計の通常運針時には一体となって回転し、時刻修正をするときには相対的に摺動するものとして適用される。

図７、８に示すように、摺動部材６０、３０には、溝部６１、３１がそれぞれ設けられている。この溝部６１、３１は、第１実施形態の溝部２１、３１と同様の作用・効果を奏し、摺動面上に存在する異物を回収・流動させ、異常な摩耗や摩擦力の低下、摺動部品５０外への異物の流出を防ぐようになっている。

本実施形態に係る摺動部品５０は、図７、８に示すように、摺動部材６０に収容部６７が設けられている点が特徴となっており、この点で第１実施形態に係る摺動部品１０の構成と異なっている。

図７、８に示すように、収容部６７は、摺動軌道円と同心円で凹状に形成され、溝部６１、３１の一部と接続されている。溝部６１は、その一部が収容部６７に接続されている分、溝部３１よりも短尺となっており、溝部６１の回転軸６２側は収容部６７に開口した状態で接続されている。また、溝部３１は、回転軸６２側の一部が収容部６７と重なるようになっており、この重なる部分において収容部６７と接続されている。

このような収容部６７及び溝部６１、３１の構成により、溝部６１、３１に収納された異物は、摺動部材６０、３０の相対回転に伴って、溝部６１、３１内を回転軸６２に向かって移動した後、収容部６７内へ収容されるようになっている。

ここで、溝部６１、３１を流動している異物２４は、常に溝の縁から力を受けているので、微細化や硬化等の変質を起こして摺動面へ食い込み、摺動領域へ再侵入する虞がある。しかし、本実施形態の摺動部品５０によれば、収容部６７に収容された異物２４は、摺動部材５０の摺動による上述のような力を受けないため変質を起すことがなく、異物２４が摺動領域へ再侵入することが防止される。

なお、収容部６７は、溝部６１、３１の少なくとも一方に接続されていればよく、また、本実施形態のような円環状に限らず、矩形状であったり、複数個に分散して配置されていてもよい。

図９は、本発明の第３実施形態に係る摺動部品を示す斜視図であり、図１０は、図９のＸ−Ｘ線断面図である。

本実施形態に係る摺動部品７０は、例えば、同軸で回転を伝達するクラッチ機構に組み込まれるものである。

摺動部品７０は、図９、１０に示すように、回転軸８２を有する摺動部材８０と、前記回転軸８２と同軸の回転軸９２を有する摺動部材９０とを有しており、一方の回転が他方へ伝達されるようになっている。摺動部材８０の外端部８３は、摺動部材９０の外端部分９３によって覆われている。

このような摺動部品７０の摺動部材８０、９０は、図示しない外部手段により摺動面に垂直応力が与えられ、摺動面に所定の摩擦力が発生し、この摩擦力によって一体的な回転と独立した回転が可能となっている。例えば、時計のクロノグラフ機構において、クロノグラフ機構が起動していないときは一方が固定されて摺動し、クロノグラフ機構が起動したときは一体となって回転するものとして適用される。

摺動部材８０、９０には、溝部８１、９１がそれぞれ設けられている。溝部８１、９１は、第１実施形態の溝部２１、３１と同様の作用・効果を奏し、摺動面上に存在する異物を回収・流動させ、異常な摩耗や摩擦力の変動、摺動部品７０外への異物の流出を防ぐことができる。

本実施形態においては、摺動部材８０の溝部８１は、摺動部材８０の外側に開口し、図９に示すように摺動部材８０の外端部８３に接続されている。しかしながら、摺動部材９０が外端部分９３によって摺動部材８０の外周を覆うように形成されているため、溝部８１が摺動部品７０の外側には開放されていない。このため、溝部８１、９１に収められた
異物は、摺動部品７０の摺動によって溝部８１、９１内を流動しても、摺動部品７０より排出されることはない。これにより、摺動部品７０の外へ異物２４が排出してしまうことが防止される。

なお、図９、１０では、溝部９１が外端部分９３まで形成されているが、第１実施形態に係る溝部２１、３１のように、外端部分９３の内側に形成されていてもよい。

このように、溝部が摺動部品の外側に開放されていない構造となっていれば、本実施形態のようなクラッチ機構に限らず、様々な摺動部品に適用可能である。

図１１は、本発明に係る摺動部品の溝部の変形例を示す図である。図１１に示す摺動部材１００では、溝部１０１が、摺動部材１００の外周側から徐々に屈曲した曲線形状に形成されており、さらに、回転軸１０２に近づくほど溝の曲率が大きくなっている。

ここで、物理学においては、ある角速度（ω）の円運動において、その曲率半径（ｒ）が大きいほど、速度（ｖ＝ｒω）が大きくなることが知られている。そのため、異物が溝部内を流動する速度は、円軌道の半径の違いによって異なり、速度が速い外周側では異物が素早く移動するが、速度が遅い回転軸側では異物が停滞してしまうことになるため、異物が溝部内で偏在してしまう虞がある。その結果、異物の密度が高い所では、異物が摺動面に再侵入する可能性が高くなってしまう。

しかし、本変形例の摺動部材１００では、溝部１０１が、上述したように摺動部材１００の外周側から徐々に屈曲した曲線形状となっているため、回転軸１０２に近付くほど、溝部１０１内における異物の流動速度の減少率が小さくなる。したがって、溝部１０１内の異物の流動速度の差が小さくなり、溝部１０１内に異物を偏在しにくくすることができる。

図１２は、本発明に係る摺動部品の溝部の他の変形例を示す図である。図１２に示す摺動部材２０１では、第１実施形態に係る溝部２１が３つ形成されている。このように、溝部を複数設けることによって、摺動部品の材料や組み立てる環境によって多くの異物が摺動面上に発生することが考えられる場合や、溝部の存在によって摺動面上の摩耗に偏りができる可能性がある場合などでも、異物の収容性や摺動面の経時変化特性を向上させることができる。

以上説明した実施形態に示した具体的な構成は例示として示したものであり、本明細書にて開示される発明をこれら具体例の構成そのものに限定するものではない。

例えば、上記実施形態では、円軌道で摺動する摺動部品を示しているが、これに限られるものではなく、直線状に往復運動する摺動部品にも適用可能である。

１０、５０、７０ 摺動部品
２０、３０、６０、８０、９０、１００、２０１ 摺動部材
４０ バネ
１１、５１ 歯
２１、３１、６１、８１、９１、１０１ 溝部
２２、６２、８２、９２、１０２ 回転軸
２３、３３ 摺動面
２４ 異物
２５、３５ 外端領域
２６、３６ 内端領域
６７ 収容部
Ｋ 観察方向
Ｃ 中心
Ｒ１、Ｒ２ 回転方向
Ｅ１、Ｅ２ 延在方向
Ｓ１、Ｓ２ 摺動方向
θ１、θ２ なす鋭角
Ｗ１、Ｗ２ 壁部

Claims (10)

1. 相対的に摺動可能に組み合わされた第１及び第２摺動部材を有する摺動部品において、
   前記第１及び第２摺動部材の各摺動面には、該摺動面上の異物が収納される第１及び第２溝部がそれぞれ形成され、
   前記第１及び第２溝部は、前記第１及び第２摺動部材が組み合わされた状態で外側に開口せず、前記摺動に伴い少なくとも一部が断続的に重なるように形成されていることを特徴とする摺動部品。
2. 前記第１溝部上の任意の第１の点における前記第１溝部の延在方向と前記第１摺動部材の摺動方向とのなす鋭角と、
   前記第１の点の摺動軌道と一致する摺動軌道を描く前記第２溝部上の第２の点における前記第２溝部の延在方向と前記第２摺動部材の摺動方向とのなす鋭角とは、
   前記第１及び第２の点のそれぞれの摺動方向に対して左右同じ側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の摺動部品。
3. 前記第１及び第２摺動部品の前記摺動面の少なくとも一方には、前記溝部から流入した前記異物が収容される収容部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の摺動部品。
4. 前記第１及び第２摺動部品は円軌道で摺動し、前記第１及び第２溝部は直線形状であると共にその延在方向は前記円軌道の中心と交わらないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の摺動部品。
5. 前記収容部は、前記円軌道と同軸の円環状に形成され、前記溝部の一部が当該収容部と接続されていることを特徴とする請求項４に記載の摺動部品。
6. 前記第１及び第２溝部の延在方向の端部の摺動軌道は互いに一致していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の摺動部品。
7. 前記第１及び第２溝部の少なくとも一方は、前記摺動面の外縁よりも内側に形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の摺動部品。
8. 前記第１溝部の端部は、前記第１摺動部材の外側へ開放されていると共に、前記第２摺動部材によって覆われていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の摺動部品。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の摺動部品を備えることを特徴とする時計。
10. 前記第１及び第２摺動部材は、時計ムーブメント内の輪列機構に組み込まれた歯車であることを特徴とする請求項９記載の時計。
    
    

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