JP2021099324A - 発振機構又は脱進機構のための剛性測時器構成要素、及びそのような構成要素を含む測時器ムーブメント - Google Patents
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Abstract
【課題】発振機構又は脱進機構のための剛性測時器構成要素、及びそのような構成要素を含む測時器ムーブメントを提供する。【解決手段】測時器ムーブメントの発振機構又は脱進機構のための剛性測時器構成要素に関し、構成要素は、主平面Ｐに沿って延在し、複合材料１の少なくとも一部を含み、複合材料１は、母材２と、母材２内に分散する多数のナノチューブ又はナノワイヤ３とを備え、ナノチューブ又はナノワイヤ３は、構成要素の平面Ｐに実質的に直交する軸Ａと実質的に平行に並置、配設し、母材２は、隙間を充填し、前記ナノチューブ又はナノワイヤ３を互いに接合する剛性材料４を含み、剛性材料４は、構成要素の弾性変形を阻止する剛性機械的特性を有し、構成要素内に含まれる剛性材料４は、２ＧＰａよりも大きいヤング率を有する。【選択図】図１
Description
本発明は、測時器ムーブメントの発振機構又は脱進機構のための剛性測時器構成要素に関する。
本発明は、そのような構成要素を含む測時器ムーブメントにも関する。
測時器ムーブメントは、概して、脱進機構と機械式共振機構とを備える。脱進機構は、特に、アンクル組立体と脱進車とを含む一方で、発振機構は、例えば、てんぷと呼ばれる発振慣性ブロックに関連付けられたぜんまいを備える。
複合材料の技術的な発達により、現在、特定の構成要素を革新的で高性能な材料で製造することが可能であり、このことにより、少なくとも部分的に金属材料をなくすことを可能にする。現時点では、例えば構成要素を製造するためのナノチューブ又はナノワイヤの使用が試みられている。ナノチューブ又はナノワイヤを用いるそのような材料は、軽量化及び強度の点で利点を提供する。したがって、文献特開２００８−１１６２０５は、ぜんまいを記載しており、ぜんまいは、カーボン・ナノチューブによって補強したグラファイト・アモルファス・カーボン母材を備え、カーボン・ナノチューブは、母材内に分散され、ぜんまいの長手方向で位置合わせされる。
しかし、脱進車又はアンクル組立体等のいくつかの構成要素は、特に、測時器ムーブメントを精密にするため、高レベルの剛性を必要とする。しかし、当該文献に記載される構成要素は、剛性要素の作製には適しておらず、ぜんまい作製のための可撓性構成要素の作製に適しているにすぎない。
したがって、本発明の一目的は、上記で挙げた問題を回避する剛性測時器構成要素を提供することである。
この目的で、本発明は、測時器ムーブメントの発振機構又は脱進機構のための剛性測時器構成要素に関し、構成要素は、主平面に沿って延在し、複合材料の少なくとも一部を含む。
構成要素は、複合材料が母材と、母材内に分散する多数のナノチューブ又はナノワイヤとを備え、ナノチューブ又はナノワイヤを、構成要素の平面に実質的に直交する軸と実質的に平行に並置、配設し、母材が、隙間を充填し、ナノチューブ又はナノワイヤを互いに接合する剛性材料を含み、材料が、構成要素の弾性変形を阻止する剛性機械的特性を有するという点で注目に値する。
したがって、脱進車又はアンクル組立体等、測時器ムーブメントの特定の要素は、あらゆる撓みを防止しなければならないが、そのような剛性構成要素のために、こうした撓みを防止する特定の要素を作製することが可能である一方で、ナノチューブ又はナノワイヤをベースとする複合材料の利点を有する。こうした複合材料が提供する利点は、軽量化の他に、自己潤滑し得る抗酸化材料の使用を可能にすることである。構成要素を更に軽くするか又は構成要素を多孔性にするため、特に自己潤滑のために、剛性材料の浸透率を変更することも可能である。
有利な実施形態によれば、構成要素内に含まれる剛性材料は、２ＧＰａよりも大きいヤング率を有する。
有利な実施形態によれば、ナノチューブは、炭素から作製される。
有利な実施形態によれば、ナノチューブは、多重壁である。
有利な実施形態によれば、ナノワイヤは、以下のリスト：金、ケイ素、酸化ケイ素、窒化ホウ素、窒化ガリウム、窒化ケイ素、酸化亜鉛、ヒ化ガリウム、硫化タングステン、銀、銅、ヒ化マンガン、ヒ化インジウム、炭素、ダイヤモンドから選択される成分を使用して作製される。
有利な実施形態によれば、ナノチューブ又はナノワイヤは、２から５０ｎｍに及ぶ範囲内、好ましくは、３から１５ｎｍ又は５から１０ｎｍに及ぶ範囲内の直径を有する。
有利な実施形態によれば、ナノチューブ又はナノワイヤは、１００から５００ミクロンに及ぶ範囲内、好ましくは、１００から３００ミクロン又は１５０から２００ミクロンに及ぶ範囲内の長さを有する。
有利な実施形態によれば、剛性材料は、以下のリスト：タングステン、パリレン等の有機材料、六方晶窒化ホウ素、Ａｌ２Ｏ３型単結晶ルビー、ダイヤモンド、二硫化タングステン又は二硫化モリブデン、グラファイト、鉛、炭化ケイ素、ニッケル、燐化インジウム、酸化チタン、ケイ素、酸化ケイ素、炭素から選択した成分を使用して作製する。
有利な実施形態によれば、構成要素は、脱進機構アンクル組立体である。
有利な実施形態によれば、構成要素は、脱進機構車である。
有利な実施形態によれば、構成要素は、測時器ムーブメント輪列である。
有利な実施形態によれば、構成要素は、発振機構てんぷである。
本発明は、本発明による剛性測時器構成要素を備える測時器ムーブメントにも関する。
本発明の更なる特徴及び利点は、添付の図面を参照しながら単なる非限定的な例として示されるいくつかの実施形態を読めば明らかになるであろう。
以下の説明において、測時器ムーブメントのための剛性構成要素を説明する。構成要素は、例えば、脱進機構アンクル組立体、脱進機構車、測時器ムーブメント輪列、又は発振機構てんぷを含むリストから選択される。
剛性構成要素は、好ましくは、平坦であり、主平面Ｐに沿って延在する。構成要素は、図１に表される複合材料１から作製した少なくとも一部を含む。好ましくは、構成要素は、この複合材料１から完全に作製される。したがって、上述のリストからの構成要素は、この複合材料１から作製することができる。
複合材料１は、母材２と、前記母材２内に分散する多数のナノチューブ又はナノワイヤ３とを備える。構成要素は、例えば、平面Ｐに沿って延在する概ね平坦な形状を有する。
ナノチューブ又はナノワイヤ３は、複合材料１の構造体を形成し、ナノチューブ又はナノワイヤ３は、互いに実質的に平行に並置、配設される。ナノチューブ又はナノワイヤ３は、構成要素の平面Ｐに実質的に直交する。ナノチューブという用語は、内部が概ね中空であるチューブを示す一方で、ナノワイヤは、概ね中実のチューブである。
ナノチューブ又はナノワイヤ３は、構成要素の平面Ｐに直交する軸Ａと実質的に平行に配設される。ナノチューブ又はナノワイヤ３は、母材２内に均一に離間するように均等に分散される。有利には、複合材料は、ナノチューブ又はナノワイヤ３が母材２の全体に存在するように具現化される。
ナノチューブ又はナノワイヤ３は、例えば、２から５０ｎｍに及ぶ範囲内の直径Ｄを有する。好ましくは、ナノチューブ又はナノワイヤ３は、３から１５ｎｍ又は５から１０ｎｍに及ぶ範囲内の直径を有する。
ナノチューブ又はナノワイヤ３は、１００から５００ミクロンに及ぶ範囲内の長さＬを有することができる。好ましくは、ナノチューブ又はナノワイヤ３は、１００から３００ミクロン又は１５０から２００ミクロンに及ぶ範囲内の長さを有することができる。
第１の実施形態では、複合材料は、炭素から作製したナノチューブ３を含む。カーボン・ナノチューブ３は、概ね多重の壁であるが、任意で、単一の壁であってもよい。
第２の実施形態によれば、複合材料は、以下のリスト：金、ケイ素、窒化ホウ素、窒化ガリウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化亜鉛、ヒ化ガリウム、硫化タングステン、銀、銅、ヒ化マンガン、ヒ化インジウム、炭素、ダイヤモンドから選択される成分を使用して少なくとも部分的に作製されたナノワイヤ３を含む。
母材２は、隙間を充填し、ナノチューブ又はナノワイヤ３を互いに接合する材料４を含む。材料４は、有利には、ナノチューブ又はナノワイヤ３の間の隙間５内に注入することによって、ナノチューブ又はナノワイヤ３を含むことができる。この材料４は、ナノチューブ又はナノワイヤ３の間の結合をもたらすのを助け、したがって、ナノチューブ又はナノワイヤ３の全ての機械的特性を修正し、特に、母材を剛性にする。ナノチューブの第１の実施形態では、材料４は、ナノチューブ３の内部１４に配置することもできる。
本発明によれば、材料４は、剛性であり、材料４は、構成要素の弾性変形を阻止する剛性機械的特性を有する。したがって、この剛性材料４のために、測時器機構の特定の構成要素を具現化することができる。構成要素内に含まれる剛性材料４は、例えば、２ＧＰａよりも大きいヤング率を有する。構成要素４は、例えば、構成要素４の変形を防止する十分な厚さを選択することによって、その寸法のために剛性であってもよい。
両方の実施形態に関し、母材２を形成する剛性材料４は、以下のリスト：タングステン、パリレン等の有機材料、六方晶窒化ホウ素、Ａｌ２Ｏ３型単結晶ルビー、ダイヤモンド、二硫化タングステン又は二硫化モリブデン、グラファイト、鉛、炭化ケイ素、ニッケル、燐化インジウム、酸化チタン、ケイ素、酸化ケイ素、炭素からの成分を使用して作製される。剛性材料４は、有利には、炭素から成ることもできる。
したがって、測時器構成要素は、ナノチューブ又はナノワイヤをベースとする複合材料の利点から利益を得ることができる一方で、この種類の構成要素に必須である高レベルの剛性を保持する。図３は、本発明による複合材料により作製した脱進機構アンクル組立体６を表す。図４は、そのような複合材料から作製した脱進車７を表す。最後に、図５のてんぷ８もそのような複合材料から作製される。
カーボン・ナノチューブによる第１の実施形態の構成要素を製造するため、例えば、以下ステップを含む方法が使用される：
−求める構成要素の形状に対応する特定の場所でナノチューブ・フォレストの成長が生じるように、好ましくはフォトリソグラフィによって、基体、例えばケイ素基体を調製する第１のステップ。したがって、アンクル組立体、車又はてんぷの形状は、フォトリソグラフィによって設計される。
−図示しないが好ましくは触媒、例えば鉄により、基体上にナノチューブ又はナノワイヤを成長させる第２のステップ。
−ナノチューブ又はナノワイヤ分散体内に母材の剛性成分材料を浸透させる第３のステップ。
−基体から構成要素を分離する第４のステップ。
−求める構成要素の形状に対応する特定の場所でナノチューブ・フォレストの成長が生じるように、好ましくはフォトリソグラフィによって、基体、例えばケイ素基体を調製する第１のステップ。したがって、アンクル組立体、車又はてんぷの形状は、フォトリソグラフィによって設計される。
−図示しないが好ましくは触媒、例えば鉄により、基体上にナノチューブ又はナノワイヤを成長させる第２のステップ。
−ナノチューブ又はナノワイヤ分散体内に母材の剛性成分材料を浸透させる第３のステップ。
−基体から構成要素を分離する第４のステップ。
第１のステップ及び第２のステップの一例は、文献「Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ−ｎａｎｏｔｕｂｅ−ｔｅｍｐｌａｔｅｄ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」（Ｒｉｃｈａｒｄ Ｓｃｏｔｔ Ｈａｎｓｅｎ、２０１２年６月）に見いだされる。
第２のステップの間、ナノチューブ１２又はナノワイヤは、基体に実質的に直交する軸と平行に成長する。
図２では、基体９は、シリカ層１０、及び触媒層１１、例えば鉄で被覆される。カーボン・ナノチューブ１２は、成長によって触媒層１１上に形成される。
第２のステップから上流で、更なるナノチューブは、例えば超音波によって、溶媒中で混合し、触媒層上に分散させ、ナノチューブ上層を画定することができる。このナノチューブ上層１３は、多孔性であり、ナノチューブ１２を形成する炭素（又は他の材料）をナノチューブ上層１３を通じて堆積することができ、ナノチューブ１２が上層１３の下で成長するようにする。したがって、ナノチューブ１２の規則的で均質な成長が保証され、このため、ナノチューブ１２は、全て実質的に同じ長さを有する。第３のステップは、多孔性のために、ナノチューブ１２の上層１３を通じても実施される。分離は、好ましくはウエット・エッチング又は気相エッチングによって、例えばフッ化水素ＨＦにより実施される。
第２の実施形態のナノワイヤの製造に関し、リスト内で選択される材料に関連する従来の技法が使用される。例えば、ＣＶＤ（化学蒸着）型化学的堆積又はＰＶＤ（物理蒸着）型物理的堆積による薄層堆積が好ましくは使用される。第１の実施形態の場合のように、フォトリソグラフィ方法を使用し、例えばケイ素から作製した基体の、ナノワイヤを成長させる場所を選択する。剛性材料をナノワイヤの間に浸透させる。最後に、浸透が完了した後、構成要素を基体から分離する。
当然、本発明は、図面を参照しながら説明する実施形態に限定されず、本発明の範囲を離れることなく代替実施形態を想定し得る。
１ 複合材料
２ 母材
３ ナノチューブ又はナノワイヤ
４ 剛性材料
６ 剛性測時器構成要素
７ 剛性測時器構成要素
８ 剛性測時器構成要素
２ 母材
３ ナノチューブ又はナノワイヤ
４ 剛性材料
６ 剛性測時器構成要素
７ 剛性測時器構成要素
８ 剛性測時器構成要素
Claims (12)
- 測時器ムーブメントの発振機構又は脱進機構のための剛性測時器構成要素（６、７、８）であって、前記構成要素は、主平面（Ｐ）に沿って延在し、複合材料（１）から作製した少なくとも一部を含む、構成要素（６、７、８）において、前記複合材料（１）は、母材（２）と、前記母材（２）内に分散する多数のナノチューブ又はナノワイヤ（３）とを備え、前記ナノチューブ又はナノワイヤ（３）は、前記構成要素の前記平面（Ｐ）に実質的に直交する軸（Ａ）と実質的に平行に並置、配設し、前記母材（２）は、隙間を充填し、前記ナノチューブ又はナノワイヤ（３）を互いに接合する剛性材料（４）を含み、前記材料は、前記構成要素（６、７、８）の弾性変形を阻止する剛性機械的特性を有し、前記構成要素内に含まれる前記剛性材料（４）は、２ＧＰａよりも大きいヤング率を有することを特徴とする、構成要素（６、７、８）。
- 前記ナノチューブ（３）は、炭素から作製することを特徴とする、請求項１に記載の構成要素（６、７、８）。
- 前記ナノチューブ（１６）は、多重壁であることを特徴とする、請求項２に記載の構成要素（６、７、８）。
- 前記ナノワイヤ（３）は、以下のリスト：金、ケイ素、窒化ホウ素、窒化ガリウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化亜鉛、ヒ化ガリウム、硫化タングステン、銀、銅、ヒ化マンガン、ヒ化インジウム、炭素、ダイヤモンドから選択される要素を使用して作製することを特徴とする、請求項１に記載の構成要素（６、７、８）。
- 前記ナノチューブ又はナノワイヤ（３）は、２から５０ｎｍに及ぶ範囲内、好ましくは、３から１５ｎｍ又は５から１０ｎｍに及ぶ範囲内の直径（Ｄ）を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の構成要素（６、７、８）。
- 前記ナノチューブ又はナノワイヤ（３）は、１００から５００ミクロンに及ぶ範囲内、好ましくは、１００から３００ミクロン又は１５０から２００ミクロンに及ぶ範囲内の長さ（Ｌ）を有することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の構成要素（６、７、８）。
- 前記剛性材料（４）は、以下のリスト：タングステン、パリレン等の有機材料、六方晶窒化ホウ素、Ａｌ２Ｏ３型単結晶ルビー、ダイヤモンド、二硫化タングステン又は二硫化モリブデン、グラファイト、鉛、炭化ケイ素、ニッケル、燐化インジウム、酸化チタン、ケイ素、酸化ケイ素、炭素から選択した成分を使用して作製することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の構成要素（６、７、８）。
- 前記構成要素（６）は、脱進機構アンクル組立体であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の構成要素（６）。
- 前記構成要素（７）は、脱進機構車であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の構成要素（７）。
- 前記構成要素（７）は、測時器ムーブメント輪列であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の構成要素。
- 前記構成要素（８）は、発振機構てんぷであることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の構成要素（８）。
- 請求項１から１１のいずれか一項に記載の剛性測時器構成要素（６、７、８）を備えることを特徴とする、測時器ムーブメント。
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