JP3607359B2 - 時計内の機械エネルギー源と電気エネルギー発電器間の連結装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は機械エネルギー源により駆動される心棒とその心棒に固定的にかつ同軸的に取り付けた円筒要素からなる時計内の機械エネルギー源と電気エネルギー発電器間の連結装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
そのような連結装置は電流を特に時計に供給する米国特許 ４，６４４，２４６号で知られている。時計は交流発電器と、再充電可能電池と、発電器と電池間に介在する充電システムとからなり、発電器は永久磁石を担持する多極回転子と交流電流を供給する巻線を備えた固定子とからなる。回転子は偏心マスで駆動する。回転子、固定子、マスは同軸的に取り付ける。マス即ち機械エネルギー源と電気エネルギーの発電器の回転子間の連結は、少なくとも１つの説明する実施例で、一端を偏心マスの旋回心棒の一部を形成する円筒要素に取り付け、他端を発電器の回転子を担持するケージに取り付けたつり合いバネからなる。休止しているときは、回転子は固定子により磁気により拘束されており、一定の位置決めトルクを構成している。マスが回転し始めると、円筒要素の周りのつり合いバネを、バネにより蓄積されたエネルギーが固定子に関して回転子を位置決めするエネルギーを越えるまで引っ張るあるいは巻取る。それから回転子をリリースして、バネにより貯蔵された力学的エネルギーが消耗するまで高速で旋回し、発電器はそこで高い起電力を生成して電池を充電する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしそれがどれほど巧妙でも、上述の構成にはいくつかの欠点がある。最初にシステムは徐々に繰り返しの衝撃に晒されることがある。一方を円筒要素に溶接し、他方を発電器の回転子を担持するケージに溶接したつり合いバネは、バネ巻取り作用の最初（偏心マスの突然の開始）及び同バネの巻戻し作用の最後（バネが完全に巻戻されたときの回転子の突然の停止）の両方の作用を受ける。それらの現象によりつり合いバネの内外のピン止め点に強い応力が生じて早く壊れやすくなる。更にバネにより蓄えられたエネルギーが完全に回転子に戻されると、即ちバネが完全に巻戻されると、回転子は突然回転を停止するが、それに対してそのモーメント下で回転し続けてそれによりそれ自身の力学的エネルギーを復元できることが分かっている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の欠点を克服するため、本発明は心棒のまわりを自由に回転するように取り付けられ、発電器を駆動するように配置された管が円筒要素が上側に取り付けられ、螺旋バネを円筒要素と管にそれぞれ最初及び最後の巻で摩擦を密にしたはめあいで取り付け、管及び円筒要素とバネの中央巻の間に空間を配置する構成とされている。
【０００５】
【実施例】
本発明の連結装置１は図１から分かるように機械エネルギー源２と電気エネルギー発電器３の間にある。この選択した例では、機械エネルギー源２は自動巻取り式時計に見られるような揺動偏心マスである。本発明はもちろんこの特定のマスに限定されず、他の機械エネルギーに拡張することもできる。電気エネルギー発電器３は心棒２７で担持した磁化回転子３３からなる。回転すると回転子は磁束返しケーシング４０内に配設された巻線３４に磁束変動を生じる。ケーシングは時計のプレート３２に固定されている。巻線３４の端子で集めた交流電流は通常の整流器を通して例えば金キャップ・タイプの蓄電地に蓄積される。一方、蓄電地は電子時計でよく知られているように水晶発振器、分周器、ステッピングモータに供給する。
【０００６】
自動巻取り時計では、揺動マスは両方向の運動をするが、たる形バネを巻くために一方向にする必要がある。一般にこの揺動マスは手と同軸的な運動の中心で旋回し、図１に一部４１を示すボールベアリングで支持されている。このマスにはその歯が第１のラチェット車１３とかみ合う歯車３０が固着されている。歯車３０は又図２で破線で輪郭を示したラチェット車１４とかみ合っている。第１のラチェット車１３（図１、２を参照）は本発明の連結装置１を駆動する心棒４上に圧力ばめした第１の駆動ディスク５０と共働する。ラチェット車１４は直接に第１の駆動ディスク５０とかみ合った第２の駆動ディスク５１と共働する。このシステムで、歯車３０を駆動するマスがある方向に回転すると、第１のラチェット車１３は第１のディスク５０を時計方向に駆動し、それに対してこのマスが別の方向に回転するとラチェット車１４が第２のディスク５１を反時計方向に駆動する。この第２のディスク５１は一方で第１のディスク５０を時計方向に回転させる。このように心棒４はマス２の回転方向がどちらであっても常に同一方向に回転する。このシステムは従来技術でよく知られているが、その詳細は「スイス自動巻取り時計」の名称のＢ．フンベルトの本（エディソン・スクリプタ刊行、ローザンヌ、１９５５年、ｐｐ．１９８−２０２）に記載されている。
【０００７】
図２に拡大して例示した実際の発明に戻ると、先述したように駆動される心棒４に円筒要素５を例えば圧力ばめで固定的に、かつ同軸的に取り付けている。円筒要素５の上側には心棒４のまわりを自由に回転するように構成した管６がある。管６の自由性は管６に圧力ばめした２個の石２３、２４により与えられ、その中心穴は発電器３を駆動するように構成した心棒４に自由にはめられている（図１を参照）。図２から明白なように、螺旋バネ７が円筒要素５及び管６にそれぞれその最初の巻８と最後の巻９で摩擦を密にしたはめあいで取り付けられている。図２では更に一方で管６と円筒要素５、他方でバネ７の中央巻１１の間に空間１０が設けられている。
【０００８】
図２に例示した例で、発電器３は大きな径を持つ歯車１５により駆動される。この歯車は管６と連結している。歯車１５の歯２６は発電器３の心棒２７に取り付けられたピニオン２５とかみ合っている。この図から分かるように、連結装置の心棒４は時計のプレート３２とそれに支持されたブリッジ３１の間で旋回する。連結装置は実際には次のように作動する。
【０００９】
心棒４が（先述したように一方向に）回転すると、それにともなって摩擦を密にしたはめあいで円筒要素５に巻き付けたバネ７の最初の巻８を引っ張る。このはめあいを更に密にする方向に巻いて共に確実に回転するようにすることが望ましい。管６は発電器３を磁気的に位置決めするトルクにより回転を拘束されているので、管６に摩擦を密にしたはめあいで巻き付けられたバネ７の最後の巻９はその周りで更に密になり、それによりバネ７をその中央巻１１の領域に引っ張ってそれにより収縮してその径を減少させ、揺動マスから出て機械エネルギー源により展開されたエネルギーを蓄積する。バネ７により蓄えられたトルクが発電器３を位置決めするトルクを超過するとすぐに管６と連続した歯車１５により発電器３は駆動されて大きな速度で回転し始める。発電器３はバネ７に蓄えられた位置エネルギーが消耗するまで回転し続け、その後バネ７はこの消耗の後、最初と最後の巻８、９の領域でスリップする性質があるので、依然数回回転し続け、それにより発電器３はその回転子３３で得た力学的エネルギーを出し続ける。
【００１０】
【発明の効果】
この装置は衝撃を受けず（バネ７はいずれにも固定されていない）それにより寿命が長くなるだけでなく、約９８％の効率性が測定されており、それが受けるエネルギーを殆ど全部復元出来ることが明かであろう。実際それは、一方で機械エネルギー源と電気エネルギーの発電器３の間で連結及び連結解除作用を可能にし、他方で機械エネルギー源で蓄えられたエネルギーの事実上完全な復元を可能にするという非常に有益な装置である。
【００１１】
ここに提示した装置により更に機械エネルギー源の比較的遅い速度（約 ２４０ｒｐｍ）を非常な高速（約 １５０００ｒｐｍ）に変換することが出来、発電器３の全体的な効率性に取って都合がよい。発電器３の心棒のピニオン２５上の歯数と本発明の装置と共にユニットを形成する大きな歯車上の歯２６の数の間の割合によりもたらされる速度の大きな増加はこの高速性に大きな役割をしている。更に発電器３はその位置決めトルクがバネにより蓄えられた機械トルク以下になった時にのみリリースされるので、常に同一速度で駆動されることに留意する。これは発電器３が常に同一量のエネルギーを復元するので一定した効率性をもたらすと言う利点がある。
【００１２】
本発明の実施例を例示した図２で分かるように、螺旋バネは最初と最後の巻８、９より大きな径を有する中央巻１１を有しており、最初と最後の巻の径は実質的に一定になっている。その結果、管６の外径１６と円筒要素５の外径１８は実質的に同一となっている。このように、バネ７を作る方法は単純化されている。
【００１３】
更に図２で、管６は少なくとも２つの異なる径で段階状になっており、最初の段１６はバネ７の最後の巻９を受け、それより小さい第２の段１７はカップ状の円筒要素５の内部に少なくともその一部が食い込んでおり、円筒要素のカップの外径１８はバネ７の最初の巻８を受けている。この段階状の構成では、管６の下部４５とバネ７の中央巻１１の間に空間１０が常に設けられるので、上から下まで一定の直径を有するバネ７を想定することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の連結装置を用いたメカニズムの部分断面図である。
【図２】本発明の一実施例による実際の連結装置の断面図である。
【符号の説明】
１ 連結装置
２ 偏心マス
３ 発電器
４ 心棒
５ 円筒要素
６ 管
７ バネ

Claims (1)

1. 機械エネルギー源(2) により駆動される心棒(4) と前記心棒に固定同軸的に取り付けた円筒要素(5) とを含む時計内の前記機械エネルギー源(2) と電気エネルギー発電器(3) 間の連結装置(1) であって、前記心棒(4) のまわりを自由回転するように取り付けられて前記発電器(3) を駆動するように構成した管(6) を、前記円筒要素(5) から離間させて配置し、螺旋バネを、前記円筒要素と管とにそれぞれその最初の巻(8) と最後の巻(9) により摩擦を密にしたはめあいで取り付け、前記管及び円筒要素と前記螺旋バネの中央部分(11)との間に空間(10)を設けた、連結装置。

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