JP4331110B2 - ボールベアリングおよび自動巻時計 - Google Patents
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Description
自動巻時計において、回転錘が回転すると、回転錘と一体に設けられた回転錘かなが回転する。回転錘かなの回転により一番伝え車が回転する。一番伝え車の回転により、一番伝え車の偏心軸部の偏心運動に基づいて、つめレバーが往復運動を行う。二番伝え車はラチェット歯車を備える。つめレバーは押しつめ及び引きつめを備える。押しつめ及び引きつめは、二番伝え車のラチェット歯車と噛み合う。押しつめ及び引きつめの往復運動により、二番伝え車を一定方向に回転させる。二番伝え車の回転により角穴車が回転して、香箱車の中のぜんまいを巻き上げる。
図6〜図8を参照すると、自動巻時計のムーブメントにおいて、回転錘のボールベアリング部すなわちボールベアリング962は、内輪968と、押さえ輪970と、外側輪すなわち外輪972とを備える。押さえ輪970は内輪968に固定される。したがって、内輪968と押さえ輪970は、内側輪を構成する。5個のボール974が、内輪968の斜面部分すなわち第1内側案内部及び押さえ輪970の斜面部分すなわち第2内側案内部と、外輪972の2つの斜面部分すなわち外側案内部との間に組み込まれる。回転錘かな972bが外輪972の外周部に設けられる。リテーナ976が、間隔を隔てて複数のボール974を配置するために、内輪968と押さえ輪970との間に組み込まれる。リテーナ976はステンレスなどの金属板を用い、その金属板をプレス加工して外形形状を形成する。リテーナ976には、ボール974を位置決めするための半円形状をした、5個のボール位置決め部976gが設けられる。それぞれのボール974の周囲には、潤滑油が注油される。
従来の自動巻時計のムーブメントに用いられるボールベアリングは、外輪、内輪(内輪に固定された押さえ輪を含む)、複数のボール、リテーナを含む構造を有している。これらの部品同士の接触(摺動)状態は、「転がり接触」と、「滑り接触」とに分けられる。すなわち、外輪とボールとの間の接触は「転がり接触」である。内輪(および押さえ輪)とボールとの間の接触も「転がり接触」である。リテーナとボールとの間の接触は「滑り接触」である。「転がり接触」と「滑り接触」とを比較すると、一般的に、「滑り接触」は「転がり接触」より耐摩耗性が悪いことが知られている。したがって、従来のボールベアリングでは、リテーナの摩耗の進行状況により、ボールベアリングの寿命が決まることが多かった。このようなリテーナの摩耗を低減させるために、ボールに潤滑油を注油すると、下記の課題が発生した。
第一に、ボールベアリングの使用時の振動、衝撃によって潤滑油が飛散するおそれがあった。その結果、潤滑油を必要としない個所に潤滑油が付着して、さまざまな部品の性能劣化を引き起こすおそれがあった。例えば、潤滑油が歯車の歯面に付着すると、輪列機構における粘性損失が増大するおそれがあった。また、潤滑油がひげぜんまいに付着すると、時計の精度が狂うおそれがあった。
第二に、温度の変化により潤滑油の粘度が変化し、このためさまざまな特性の低下を引き起こすおそれがあった。例えば、低温状態では、潤滑油の粘度が増大し、起動トルクが増大したり、応答性が低下するおそれがあった。また、高温状態では、潤滑油の粘度が減少し、許容負荷が低下したり、油流れが発生するおそれがあった。
第三に、潤滑油の酸化や潤滑油の蒸発により、注油された潤滑油の量が減少し、潤滑性能低下するおそれがあった。その結果、部品の摩耗が増大し、或いは、摩耗粉が発生し飛散して、時計の性能が低下するおそれがあった。
第四に、リテーナの摩耗により、摩耗粉が潤滑油の中に含有され、潤滑油の粘度が増大し、起動トルクが増大したり、応答性が低下するおそれがあった。
第五に、ボールなどの注油部分がボールベアリング外部から見える面積が大きく、潤滑油の蒸発量が多くなるため、その揮発成分により近傍の部品に錆が生じたり、他の化学反応を誘発するなどのおそれがあった。また、外部からの粉塵などがボール案内面などのボールベアリング内へ侵入しやすいため、その結果として、ボールベアリングの寿命が短くなるおそれがあった。
本発明のボールベアリングにおいて、ボールに潤滑油を注油しない場合でも、リテーナが摩耗するおそれを少なくすることができるので、ボールベアリングの性能を長期間にわたって維持することができ、さらに、起動トルクや応答性などのベアリング特性を使用温度環境の影響を受けにくくできる。また、本発明のボールベアリングにおいて、ボールに潤滑油を注油した場合、より重い負荷に耐える構造を実現することができる。したがって、本発明のボールベアリングを自動巻時計に適用した場合、自動巻時計の長寿命化を図ることができる。さらに、本発明のボールベアリングは、計時・測定用機器、撮影・録音・録画用機器、印刷用機器、工作・加工・組立用機械、搬送・運搬・小出し(ディスペンサ)用機械などの軸受として、広く応用することができる。
本発明のボールベアリングでは、前記ベースレジンが、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアセタール(ポリオキシメチレン)、ポリアミド、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミドからなる群から選択されるのが好ましい。
また、本発明のボールベアリングでは、前記カーボンフィラーは、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維、ナノグラファイバー、カーボンナノホーン、カップスタック型カーボンナノチューブ、単層フラーレン、多層フラーレン、および、前記カーボンフィラーのうちのいずれかにボロン(ホウ素)をドープした混入物からなる群から選択されるのが好ましい。
また、本発明のボールベアリングでは、内側輪は、内輪と、内押さえ輪とを含み、内側案内部は内輪及び内押さえ輪に形成されるのが好ましい。或いは、本発明のボールベアリングでは、外側輪は、外輪と、外押さえ輪とを含み、外側案内部を外輪及び外押さえ輪に形成してもよい。この構成により、内側輪及び外側輪をたやすく形成することができ、複数のボールをたやすく内側輪と外側輪との間に組み込むことができる。また、この構成により、リテーナを用い、間隔を隔てて複数のボールを位置決めすることができる。
さらに、本発明のボールベアリングでは、リテーナは円筒形状に形成され、間隔を隔てて複数のボールを案内するための案内孔又は案内窓部がリテーナに形成されるのが好ましい。この構成により、リテーナにより、複数のボールを間隔を隔てて確実に位置決めすることができる。
さらに、本発明のボールベアリングでは、リテーナに、半径方向内方に延びた内方フランジ部を形成し、該内方フランジ部の内側部分を、内輪と、内押さえ輪との間に配置するように構成することもできる。この構成により、リテーナを、内輪と、内押さえ輪との間に確実に支持することができる。
また、本発明のボールベアリングでは、リテーナに、半径方向外方に延びた外方フランジ部を形成し、該外方フランジ部の外側部分を、外輪と、外押さえ輪との間に配置するように構成してもよい。この構成により、リテーナを、外輪と、外押さえ輪との間に確実に支持することができる。
さらに、本発明のボールベアリングでは、リテーナは、円筒形状に形成された上リテーナ部分と、円筒形状に形成された下リテーナ部分とを含むように構成し、上リテーナ部分と下リテーナ部分を着脱可能なように構成し、間隔を隔てて複数のボールを案内するための案内窓部を、上リテーナ部分及び下リテーナ部分に形成することもできる。この構成により、複数のボールを、内側案内部と外側案内部との間に配置し、その後、上リテーナ部分及び下リテーナ部分を組み込むことができる。
さらに、本発明は、自動巻時計において、回転重錘を含む回転錘と、回転錘を回転可能に支持するための、上記の構成を有するボールベアリングと、ぜんまいを巻き上げるために回転錘の回転により作動する自動巻機構とを備えることを特徴とする。この構成により、自動巻時計の長寿命化を図ることができる。
図2は、本発明の自動巻時計の第1の実施形態において、自動巻機構の概略形状を示す平面図である(図1では、一部の部品を省略している)。
図3は、本発明の自動巻時計の第1の実施形態において、表輪列機構を示す部分断面図である。
図4は、本発明の自動巻時計の第1の実施形態において、脱進機構および調速機構の部分を示す部分断面図である。
図5は、本発明の自動巻時計の第1の実施形態において、自動巻機構を示す部分断面図である。
図6は、従来の自動巻時計において、ボールベアリングを部分断面で示す斜視図である。
図7は、従来の自動巻時計において、ボールベアリングを部分断面で示す斜視図である。
図8は、従来の自動巻時計において、リテーナおよびボールを示す斜視図である。
図9は、本発明の自動巻時計の第1の実施形態において、ボールベアリングを部分断面で示す斜視図である。
図10は、本発明の自動巻時計の第1の実施形態において、ボールベアリングを部分断面で示す斜視図である。
図11は、本発明の自動巻時計の第1の実施形態において、リテーナおよびボールを示す斜視図である。
図12は、本発明の自動巻時計の第2の実施形態において、ボールベアリングを部分断面で示す斜視図である。
図13は、本発明の自動巻時計の第2の実施形態において、ボールベアリングを部分断面で示す斜視図である。
図14は、本発明の自動巻時計の第2の実施形態において、リテーナおよびボールを示す斜視図である。
図15は、本発明の自動巻時計の第3の実施形態において、ボールベアリングを部分断面で示す斜視図である。
図16は、本発明の自動巻時計の第3の実施形態において、ボールベアリングを部分断面で示す斜視図である。
図17は、本発明の自動巻時計の第3の実施形態において、リテーナおよびボールを示す斜視図である。
図18は、本発明の自動巻時計の第4の実施形態において、ボールベアリングを部分断面で示す斜視図である。
図19は、本発明の自動巻時計の第5の実施形態において、ボールベアリングを部分断面で示す斜視図である。
図20は、本発明の自動巻時計の第5の実施形態において、ボールベアリングを部分断面で示す斜視図である。
(1) 第1の実施の形態の構成
以下に、本発明の自動巻時計(本発明のボールベアリングを含む)の第1の実施の形態の構成について説明する。
図1から図5を参照すると、本発明の自動巻時計において、自動巻時計のムーブメント100は、地板102と、一番受105と、二番受106と、てんぷ受108と、アンクル受109とを備える。一番受105、二番受106、てんぷ受108は地板102の裏蓋側に組み込まれる。二番受106は、一番受105と地板102との間に配置される。巻真110が地板102に組み込まれる。文字板104(図3〜図5に仮想線で示す)が、文字板受リング103を介して地板102に取付けられる。
おしどり140、かんぬき142、おしどり押さえ144を含む切換装置により、巻真110の軸線方向の位置を決めるように構成される。角穴車118が一番受105の裏蓋側に組み込まれる。角穴車118の角穴118aは香箱車120の香箱真120aの角部120bに組み込まれる。角穴ねじ119が角穴車118を香箱真120aに対して固定する。角穴車118の回転を規正するための板状のこはぜ117が、角穴車118の歯部と噛み合うように設けられる。ぜんまい122が香箱車120に収容される。
角穴車118が回転することにより、香箱車120に収容されたぜんまい122を巻き上げるように構成される。二番車124が、香箱車120の回転により回転するように構成される。がんぎ車134が、四番車128、三番車126、二番車124の回転を介して回転するように構成される。香箱車120、二番車124、三番車126、四番車128は表輪列を構成する。香箱車120、がんぎ車134、三番車126は、一番受105と地板102と対して回転可能に組み込まれる。二番車124は二番受106と地板102と対して回転可能に組み込まれる。四番車128は、一番受105と二番受106と対して回転可能に組み込まれる。
表輪列の回転を制御するための脱進・調速装置は、てんぷ136と、がんぎ車134と、アンクル138とを含む。アンクル138はアンクル受109と地板102と対して回転可能に組み込まれる。てんぷ136はてんぷ受108と地板102と対して回転可能に組み込まれる。てんぷ136は、てん真136aと、てん輪136bと、ひげぜんまい136cとを含む。二番車124の回転に基づいて、筒かな150が同時に回転するように構成される。筒かな150に取付けられた分針152が「分」を表示するように構成される。筒かな150には、二番車124に対するスリップ機構が設けられる。二番車124は香箱車120の回転により、1時間に1回転するように構成される。筒かな150の回転に基づいて、日の裏車148の回転を介して、筒車154が12時間に1回転するように構成される。筒車154に取付けられた時針156が「時」を表示するように構成される。
ひげぜんまい136cは、複数の巻き数をもったうずまき状(螺旋状)の形態の薄板ばねである。ひげぜんまい136cの内端部は、てん真136aに固定されたひげ玉136dに固定され、ひげぜんまい136cの外端部は、てんぷ受108に固定されたひげ持受136fに取り付けたひげ持136gを介してねじ締めにより固定される。緩急針136hが、てんぷ受108に回転可能に取付けられている。ひげ受136jとひげ棒136kが、緩急針136hに取付けられている。ひげぜんまい136cの外端部に近い部分は、ひげ受136jとひげ棒136kとの間に位置する。
四番車128は、二番車124の回転により、三番車126の回転を介して、1分間に1回転するように構成される。秒針130が四番車128に取付けられる。
日車押さえ157が、地板102のガラス側に組み込まれる。文字板104が日車押さえ157のガラス側に組み込まれる。日車158が地板102と日車押さえ157により回転可能に支持される。曜車159が文字板104と日車押さえ157の間に配置される。曜車159は筒車154に対して回転可能に構成される。日車158は筒車154の回転により、日送り機構(図示せず)を介して回転するように構成される。曜車159は筒車154の回転により、曜送り機構(図示せず)を介して回転するように構成される。
図2および図5を参照すると、回転錘160がボールベアリング162と、回転錘体164と、回転重錘166を含む。ボールベアリング162は、内輪168と、内押さえ輪170と、外輪172と、複数のボール174とを含む。回転錘かな178が外輪172に設けられる。内輪雌ねじ168jが内輪168の中心穴に設けられる。ボールベアリング止めねじ105jが一番受105に設けられる。ボールベアリング止めねじ105jの中心軸線は、四番車128の中心軸線(二番車124の中心軸線、筒車154の中心軸線)と同一になるように構成される。内輪雌ねじ168jをボールベアリング止めねじ105jにねじ締めすることにより、ボールベアリング162を一番受105に固定するように構成される。
一番伝え車182が一番受105と地板102に対して回転可能に組み込まれる。一番伝え車182は、一番伝え歯車182aと、上案内軸部182bと、下案内軸部182cと、偏心軸部182dとを有する。一番伝え歯車182aは、回転錘体164と一番受105との間に位置している。一番伝え歯車182aは、回転錘かな178と噛み合うように構成される。偏心軸部182dは、一番伝え歯車182aと上案内軸部182bとの間に、一番伝え車182に設けられる。偏心軸部182dの中心軸線は、一番伝え歯車182aの中心軸線から偏心するように構成される。上案内軸部182bは、一番受105に対して回転可能に支持される。下案内軸部182cは、地板102に対して回転可能に支持される。
つめレバー180が、一番伝え歯車182aと一番受105との間に組み込まれる。つめレバー180は、一部分が一番伝え歯車182aと一番受105との間に位置している。つめレバー180は、他の部分が回転錘体164と一番受105との間に位置している。つめレバー180は、引きつめ180c及び押しつめ180dを有する。つめレバー180の案内穴180aは、偏心軸部182dに回転可能に組み込まれる。二番伝え車184が一番受105に対して回転可能に支持される。二番伝え車184は二番伝え歯車184aと、二番伝えかな184bとを有する。二番伝え歯車184aはラチェット歯車の形態で構成される。二番伝え歯車184aは、回転錘体164と一番受105との間に位置している。
つめレバー180の引きつめ180c及び押しつめ180dは二番伝え歯車184aに係合する。二番伝えかな184bは角穴車118と噛み合う。引きつめ180c及び押しつめ180dは、二番伝え歯車184aの中心に向かって弾性力で付勢され、引きつめ180c及び押しつめ180dが二番伝え歯車184aから離れるのを阻止されるように構成される。
回転錘160が回転すると、回転錘かな178も同時に回転するように構成される。回転錘かな178の回転により、一番伝え車182が回転するように構成される。つめレバー180は、一番伝え車182の回転により偏心軸部182dの偏心運動に基づいて往復運動を行い、引きつめ180c及び押しつめ180dにより二番伝え車184を一定の方向に回転させるように構成される。二番伝え車184の回転により角穴車118が回転し、香箱車120の中のぜんまい122を巻き上げるように構成される。
図9〜図11を参照すると、ボールベアリング162は、内輪168と、内押さえ輪170と、外輪172と、複数のボール174とを含む。例えば、5個のボール174が、内輪168及び内押さえ輪170と、外輪172との間に配置される。内押さえ輪170は内輪168に固定される。内輪168と内押さえ輪170は、内側輪を構成する。内輪雌ねじ168jが内輪168の中心穴に設けられる。内輪ドライバ溝168gが内輪168の上側に設けられる。外輪172は、外側輪を構成する。回転錘かな178が外輪172に設けられる。内輪168は複数のボール174を案内するための第1内側案内部168bを有する。内押さえ輪170は複数のボール174を案内するための第2内側案内部170cを有する。外輪172は複数のボール174を案内するための第1外側案内部172b及び第2外側案内部172cを有する。5個のボール174は、第1内側案内部168b及び第2内側案内部170cと、第1外側案内部172b及び第2外側案内部172cとの間に間隔を隔てて配置される。
回転錘160の中心軸線を含む平面で切断したとき、第1内側案内部168bは、内輪168の上面に対して45度の角度をなすような円錐面で形成されるのがよい。回転錘160の中心軸線を含む平面で切断したとき、第2内側案内部170cは、内輪168の下面に対して45度の角度をなすような円錐面で形成されるのがよい。回転錘160の中心軸線を含む平面で切断したとき、第1内側案内部168bは、第2内側案内部170cに対して90度の角度をなすように形成されるのがよい。回転錘160の中心軸線を含む平面で切断したとき、第1外側案内部172bは、外輪172の上面に対して45度の角度をなすような円錐面で形成されるのがよい。回転錘160の中心軸線を含む平面で切断したとき、第2外側案内部172cは、外輪172の下面に対して45度の角度をなすような円錐面で形成されるのがよい。回転錘160の中心軸線を含む平面で切断したとき、第1外側案内部172bは、第2外側案内部172cに対して90度の角度をなすように形成されるのがよい。回転錘160の中心軸線を含む平面で切断したとき、第1外側案内部172bは、第1内側案内部168bに対して90度の角度をなすように形成されるのがよい。回転錘160の中心軸線を含む平面で切断したとき、第2外側案内部172cは、第2内側案内部170cに対して90度の角度をなすように形成されるのがよい。
リテーナ176は、円筒形状に形成される。リテーナ176は、間隔を隔てて(好ましくは、等間隔で)5個のボール174をそれぞれ案内するための5個の案内孔176hを備える。案内孔の形状は、図示したように円形であってもよいし、多角形であってもよい。変形例として、リテーナ176に、間隔を隔てて(好ましくは、等間隔で)5個のボール174を案内するための案内窓部を形成してもよい。案内窓部の形状は、半円形であってもよいし、U字形であってもよいし、C字形であってもよいし、Ω形であってもよいし、多角形であってもよい。
図9〜図11に示す実施形態は5個のボール174について説明したけれども、本発明のボールベアリングにおいては、ボールの数は、3個であってもよいし、4個であってもよいし、5個であってもよいし、6個以上であってもよい。より好ましくは、ボール数は、3個、5個、7個、9個、11個などの奇数が望ましい。複数のボール174を用いることにより、外輪172は内輪168及び内押さえ輪170に対して滑らかに回転することができる。
本発明のボールベアリングにおいては、ボール174の周囲に潤滑油を注油しないように構成することができる。また、本発明のボールベアリングにおいては、ボール174の周囲に潤滑油を注油してもよい。ボール174の周囲に潤滑油を注油しないように構成した場合、ボールベアリングの使用時の振動、衝撃によって潤滑油が飛散するおそれをなくすことができる。また、温度の変化により潤滑油の粘性が変化し、このためさまざまな特性の低下を引き起こすおそれをなくすことができる。ボール174の周囲に潤滑油を注油するように構成した場合、ボールなどの注油部分がボールベアリング外部から見える面積を小さくできるため、潤滑油の蒸発量が少なくなり、その揮発成分により近傍の部品に錆が生じたり、他の化学反応を誘発するなどのおそれを減らすことができる。また、外部からの粉塵などがボール案内面などのボールベアリング内へ侵入しにくくできるので、粉塵が潤滑油の中に含有され、寿命が短くなるおそれを減らすことができる。
リテーナ176は、ベースレジンを熱可塑性樹脂として、このベースレジンにカーボンフィラーを充填したフィラー入り樹脂で形成される。例えば、リテーナ176は、ベースレジンを熱可塑性樹脂として、このベースレジンにカーボンフィラーを充填したフィラー入り樹脂を射出成形することによって形成される。したがって、本発明のボールベアリングを含む自動巻時計では、リテーナ176の耐久性能がよいので、メインテナンスが容易である。
本発明で用いられるベースレジンは、一般的には、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアセタール(ポリオキシメチレン)、ポリアミド、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミドである。すなわち、本発明においては、前記ベースレジンは、いわゆる汎用エンジニアリングプラスチック、又は、いわゆるスーパーエンジニアリングプラスチックであるのがよい。なお、本発明においては、ベースレジンとして、上記以外の汎用エンジニアリングプラスチック、又は、スーパーエンジニアリングプラスチックを用いることもできる。本発明に用いられるベースレジンは、熱可塑性樹脂であるのが好ましい。
本発明で用いられるカーボンフィラーは、一般的には、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維、ナノグラファイバー、カーボンナノホーン、カップスタック型カーボンナノチューブ、単層フラーレン、多層フラーレン、前記カーボンフィラーのうちのいずれかにボロンをドープした混入物である。
カーボンフィラーは、フィラー入り樹脂の全体重量に対して、0.2重量%〜60重量%含有されるのが好ましい。或いは、カーボンフィラーは、フィラー入り樹脂の全体体積に対して、0.1体積%〜30体積%含有されるのが好ましい。
単層カーボンナノチューブは、直径が0.4nm〜2nmであり、アスペクト比(長さ/直径)が10〜1000であるのが好ましく、アスペクト比が50〜100であるのが特に好ましい。単層カーボンナノチューブは、円筒形状又は円錐台形状を有した六角形の網状に形成され、単層構造である。単層カーボンナノチューブは、「SWNT」として米国のCarbon Nanotechnologies Inc.(CNI)から入手できる。
多層カーボンナノチューブは、直径が2nm〜100nmであり、アスペクト比が10〜1000であるのが好ましく、アスペクト比が50〜100であるのが特に好ましい。多層カーボンナノチューブは、円筒形状又は円錐台形状を有した六角形の網状に形成され、多層構造である。多層カーボンナノチューブは、「MWNT」として日機装から入手できる。
このようなカーボンナノチューブについては、P.G.コリンズなどによる「カーボンナノチューブ、急展開する電子応用」(「日経サイエンス」2001年3月号、第52〜62頁)、「ナノ材料の挑戦」(「日経メカニカル」2001年12月号、第36〜57頁)などに説明されている。また、炭素繊維を含む樹脂組成物の構成と製造方法は、例えば、特開2001−200096号公報に開示されている。
気相成長炭素繊維は、直径が50nm〜200nmであり、アスペクト比が10〜1000であるのが好ましく、アスペクト比が50〜100であるのが特に好ましい。気相成長炭素繊維は、円筒形状又は円錐台形状を有した六角形の網状に形成され、多層構造である。気相成長炭素繊維は、「VGCF」として昭和電工株式会社から入手できる。気相成長炭素繊維は、例えば、特開平5−321039号公報、特開平7−150419号公報、特公平3−61788号公報などに開示されている。
ナノグラファイバーは、外径が2nm〜500nmであり、アスペクト比が10〜1000であるのが好ましく、アスペクト比が50〜100であるのが特に好ましい。ナノグラファイバーは、ほぼ中実な円筒形状を有する。ナノグラファイバーは、ノリタケ伊勢電子株式会社から入手できる。
カーボンナノホーンは、直径が2nm〜500nmであり、アスペクト比が10〜1000であるのが好ましく、アスペクト比が50〜100であるのが特に好ましい。カーボンナノホーンは、六角形の網状になったカップ形状を有する。
カップスタック型カーボンナノチューブは、前記カーボンナノホーンをカップ状に積層した形状を有し、アスペクト比が10〜1000であるのが好ましく、アスペクト比が50〜100であるのが特に好ましい。
フラーレンは、炭素クラスターを母体とする分子であり、CASの定義では、20個以上の炭素原子がそれぞれ隣接する3原子と結合している、閉じた球形状をもつ分子である。単層フラーレンは、サッカーボールのような形状を有する。単層フラーレンは、直径が0.1nm〜500nmであるのが好ましい。単層フラーレンの組成は、C60〜C540であるのが好ましい。単層フラーレンは、例えば、C60、C70、C120である。C60の直径は、約0.7nmである。多層フラーレンは、前述した単層フラーレンが同心状に積層された入れ子形状を有する。多層フラーレンは、直径が0.1nm〜1000nmであるのが好ましく、直径が1nm〜500nmであるのが特に好ましい。多層フラーレンの組成は、C60〜C540であるのが好ましい。多層フラーレンは、例えば、C60の外側にC70を配置し、このC70の更に外側にC120を配置した構造であるのが好ましい。このような多層フラーレンは、例えば、垣内孝宏などによる「オニオン構造フラーレンの多量生成および潤滑材への適用」(「精密工学会誌」、vol.67、No.7、2001年,P1175−P1179)に説明されている。
更に、前記カーボンフィラーは、前記カーボンフィラー(単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維、ナノグラファイバー、カーボンナノホーン、カップスタック型カーボンナノチューブ、単層フラーレン、多層フラーレン)のうちのいずれかにボロン(ホウ素)をドープして作ることもできる。前記カーボンフィラーにボロン(ホウ素)をドープする方法は、例えば、特開2001−200096号公報などに記載されている。特開2001−200096号公報に記載されている方法では、気相法により製造した炭素繊維とボロン(ホウ素)をヘンシェルミキサータイプの混合機により混合し、この混合物を高周波炉などにおいて約2300℃で熱処理している。そして、熱処理した前記混合物を粉砕機により粉砕する。次に、ベース樹脂と前記混合物の粉砕物を所定の割合で配合し、押出機により溶融混練してペレットを製造する。
上述した本発明の実施の形態においては、ベースレジンは、一般的には、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアセタール(ポリオキシメチレン)、ポリアミド、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミドであるとしたけれども、他のプラスチック、例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、ポリプロピレン、ABS樹脂、AS樹脂などの熱可塑性樹脂も、ベースレジンとして使用することができる。また、ベースレジンとして、上記の熱可塑性樹脂を2種以上混合して使用してもよい。さらに、本発明で用いられるベースレジンに、添加剤(酸化防止剤、潤滑剤、可塑剤、安定剤、充填剤、溶剤など)を配合してもよい。
(2) 第2の実施の形態の構成
次に、本発明の自動巻時計の第2の実施の形態の構成について説明する。以下の説明は、主として、本発明の自動巻時計の第2の実施の形態と第1の実施の形態の相違点について行う。したがって、以下に記載がない個所は、前述した本発明の自動巻時計の第1の実施形態についての説明をここに準用する。本発明の自動巻時計の第2の実施のムーブメントはボールベアリング262を含む。
図12〜図14を参照すると、ボールベアリング262は、内輪268と、内押さえ輪270と、外輪272と、5個のボール174とを含む。リテーナ276は、間隔を隔てて(好ましくは、等間隔で)5個のボール174をそれぞれ案内するための5個の案内窓部276mを備える。案内窓部276mは、ボール174を案内するために半円形に形成された部分を含む。リテーナ276には、半径方向内方に延びた内方フランジ部276fが形成される。内方フランジ部276fは、それぞれの案内窓部276mの間に5個形成される。内方フランジ部276fの内側部分276gは、内輪268と、押さえ輪270との間に配置される。この構成により、内輪268と、押さえ輪270との間にリテーナ276を確実に保持することができる。したがって、押さえ輪270と5個のボール176と外輪272をセットした状態で、リテーナ276を組み込み、最後に、内輪268を押さえ輪270に対して固定することができるので、組み立て性が良い。さらに、従来例よりも、ボールベアリング外部への潤滑面の露出量が少ない為、潤滑油の蒸発量や粉塵の混入量を低減することができる。
(3) 第3の実施の形態の構成
次に、本発明の自動巻時計の第3の実施の形態の構成について説明する。以下の説明は、主として、本発明の自動巻時計の第3の実施の形態と第1の実施の形態の相違点について行う。したがって、以下に記載がない個所は、前述した本発明の自動巻時計の第1の実施形態についての説明をここに準用する。本発明の自動巻時計の第3の実施のムーブメントはボールベアリング362を含む。
図15〜図17を参照すると、ボールベアリング362は、内輪368と、内押さえ輪370と、外輪372と、5個のボール174とを含む。リテーナ376は、円筒形状に形成された上リテーナ部分376bと、円筒形状に形成された下リテーナ部分376cとを含む。上リテーナ部分376bと下リテーナ部分376cは着脱可能なように構成される。上リテーナ部分376bは、5セットの受け入れ用ノッチ376jを備える。下リテーナ部分376cは、5セットのロック用突起376kを備える。ロック用突起376kを受け入れ用ノッチ376jに嵌めこむことにより、上リテーナ部分376bと下リテーナ部分376cを互いに一体になるように固定することができるように構成される。
5個のボール174を間隔を隔てて(好ましくは、等間隔で)案内するための上案内窓部376mが、上リテーナ部分376bに形成される。上案内窓部376mはU形に形成された部分を含む。間隔を隔てて5個のボール174を案内するための下案内窓部376nが、下リテーナ部分376cに形成される。下案内窓部376nは三日月形に形成された部分を含む。
(4) 第4の実施の形態の構成
次に、本発明の自動巻時計の第4の実施の形態の構成について説明する。以下の説明は、主として、本発明の自動巻時計の第4の実施の形態と第1の実施の形態の相違点について行う。したがって、以下に記載がない個所は、前述した本発明の自動巻時計の第1の実施形態についての説明をここに準用する。本発明の自動巻時計の第4の実施のムーブメントはボールベアリング462を含む。
図18を参照すると、ボールベアリング462は、内輪468と、外押さえ輪470と、外輪472と、5個のボール174とを含む。外押さえ輪470は外輪472に固定される。内輪468は、内側輪を構成する。外押さえ輪470と、外輪472は、外側輪を構成する。内輪468は複数のボール174を案内するための第1内側案内部468b及び第2内側案内部468cを有する。外押さえ輪470は複数のボール174を案内するための第1外側案内部470bを有する。外輪472は複数のボール174を案内するための第2外側案内部472cを有する。5個のボール174は、第1内側案内部468b及び第2内側案内部468cと、第1外側案内部470b及び第2外側案内部472cとの間に間隔を隔てて配置される。
(5) 第5の実施の形態の構成
次に、本発明の自動巻時計の第5の実施の形態の構成について説明する。以下の説明は、主として、本発明の自動巻時計の第5の実施の形態と第1の実施の形態の相違点について行う。したがって、以下に記載がない個所は、前述した本発明の自動巻時計の第1の実施形態についての説明をここに準用する。本発明の自動巻時計の第5の実施のムーブメントはボールベアリング562を含む。
図19および図20を参照すると、ボールベアリング562は、内輪568と、外押さえ輪570と、外輪572と、5個のボール174とを含む。外押さえ輪570は外輪572に固定される。内輪568は、内側輪を構成する。外押さえ輪570と、外輪572は、外側輪を構成する。内輪568は複数のボール174を案内するための第1内側案内部568b及び第2内側案内部568Cを有する。外押さえ輪570は複数のボール174を案内するための第1外側案内部570bを有する。外輪572は複数のボール174を案内するための第2外側案内部572cを有する。5個のボール174は、第1内側案内部568b及び第2内側案内部568cと、第1外側案内部570b及び第2外側案内部572cとの間に間隔を隔てて配置される。
リテーナ576は、間隔を隔てて(好ましくは、等間隔で)5個のボール174をそれぞれ案内するための5個の案内孔576hを備える。案内孔576hは、ボール174を案内するために円形に形成されるのがよい。リテーナ576には、半径方向外方に延びた外方フランジ部576fが形成される。外方フランジ部576fは、それぞれの案内窓部576mの間に5個形成される。外方フランジ部576fの外側部分576gは、外押さえ輪570と外輪572との間に配置される。この構成により、外押さえ輪570と外輪572との間にリテーナ576を確実に保持することができる。したがって、外輪572と5個のボール176と内輪568をセットした状態で、リテーナ576を組み込み、最後に、外押さえ輪570を外輪572に対して固定することができるので、組み立て性が良い。さらに、従来例よりも、ボールベアリング外部への潤滑面の露出量が少ない為、潤滑油の蒸発量や粉塵の混入量を低減することができる。
(6) 本発明の自動巻時計の作用
次に、本発明の自動巻時計の作用について説明する。
図4を参照すると、回転錘160が第1の方向、すなわち、図2において時計まわりの方向に回転すると、回転錘かな178の回転により一番伝え車182が図2において反時計まわりの方向に回転する。
つめレバー180は、一番伝え車182の回転により、偏心軸部182dが偏心運動を行う。つめレバー180の偏心運動により、引きつめ180c及び押しつめ180dは二番伝え車184の外周部分に沿って、それぞれ往復運動を行う。その結果、引きつめ180c及び押しつめ180dの往復運動により、二番伝え車184は一定の方向、すなわち、図2において反時計まわりの方向に回転する。二番伝え車184の反時計まわりの方向の回転により、角穴車118は一定の方向、すなわち、図2において時計まわりの方向に回転する。角穴車118の回転により、香箱車120に収容されたぜんまい122を巻き上げる。ぜんまい122の力により、香箱車120は、常に一定の方向、すなわち、図2において時計まわりの方向に回転する。
回転錘160が第2の方向、すなわち、図2において反時計まわりの方向に回転すると、回転錘かな178の回転により一番伝え車182が図2において時計まわりの方向)が回転する。上述した回転錘160が第1の方向に回転したときの作動と同様に、つめレバー180は、一番伝え車182の回転により、偏心軸部182dが偏心運動を行う。つめレバー180の偏心運動により、引きつめ180c及び押しつめ180dは二番伝え車184の外周部分に沿って、それぞれ往復運動を行う。その結果、引きつめ180c及び押しつめ180dの往復運動により、二番伝え車184は一定の方向、すなわち、図2において反時計まわりの方向に回転する。二番伝え車184の回転により、角穴車118は一定の方向、すなわち、図2において時計まわりの方向に回転し、香箱車120に収容されたぜんまい122を巻き上げる。香箱車120の回転により、二番車124、三番車126、四番車128、日の裏車148、筒車154が回転する。香箱車120の回転速度は、てんぷ136を含む調速装置と、アンクル138及びがんぎ車134を含む脱進装置によって制御される。
次に、上記実施の形態において、カーボンフィラー入り樹脂が摺動性能に優れていることを示す実験データの一例について、表1及び表2を参照して説明する。
表1は、カーボンフィラーを20重量%添加したポリアミド樹脂12(PA12),ポリカーボネート樹脂(PC)の摺動性能(動摩擦係数と比摩耗量)を示している。すなわち、表1において、VGCF(登録商標)「Vaper Grown Carbon Fiber:気相成長炭素繊維」がカーボンフィラーを20重量%添加した樹脂である。この実験データにより、カーボンフィラー入り樹脂の表面が滑りやすいか否か、摩耗しにくいか否かがわかる。なお、比較のために、カーボンフィラーを添加しない非複合材料(樹脂単体、即ちPA12,PC自体)の特性を「BLANK」として示している。
上記の各樹脂は表2に示すような成形条件により射出成形している。すなわち、PA12にカーボンフィラーを20重量%添加した複合材料は、ノズル,前部(計量部),中部(圧縮部),後部(供給部),成形用金型の温度をそれぞれ220℃,230℃,220℃,210℃,70℃とし、PA12の非複合材料については、それぞれ190℃,200℃,180℃,170℃,70℃としている。さらに、PCにカーボンフィラーを20重量%添加した複合材料は、上記各温度をそれぞれ290℃,310℃,290℃,270℃,80℃とし、PCの非複合材料については、それぞれ280℃,290℃,270℃,260℃,80℃としている。
表1において、動摩擦係数及び比摩耗量(mm3/N・km)は、所定形状(φ55mm×厚さ2mm)の樹脂片を、50Nの面圧力を加えながら0.5m/secの速度で鋼板(S45C)上を滑らせたときの値を示している。なお、これらの測定方法は、プラスチックの滑り摩粍試験方法(JIS K 7218規格)に従っている(JIS:Japanese Industrial Standard)。
表1に示すように、PA12,PCでは、カーボンフィラーを添加した複合材料は無添加の非複合材料に比べて摺動性能(動摩擦係数と比摩耗量)がいずれも大幅に改善されている。ここで、動摩擦係数は、上記複合材料の表面の平滑性や表面性の目安となり、例えば動摩擦係数の小さい複合材料によりボールベアリングのリテーナなどを構成することで、潤滑油を用いることなく、そのボールベアリング摺動特性を高めることができる。また、比摩耗量の小さい複合材料によりボールベアリングのリテーナを構成することで、そのリテーナの耐摩耗性を高めることができる。
そこで、本実施の形態では、ボールベアリングのリテーナを構成する部品をカーボンフィラー入り樹脂で形成しているので、そのリテーナの摺動特性が向上し、ボールベアリングにおいてボールに潤滑油を注油しない場合でもリテーナの摩耗を少なくすることができる。したがって、本実施の形態によれば、ボールベアリングに注油する必要がないので、ボールベアリングの性能を長期間にわたって維持することができ、さらに、起動トルクや応答性などのベアリング特性が使用温度環境の影響を受けにくいボールベアリングを提供することができる。
また、本実施の形態によれば、ボールベアリングのボールに潤滑油を注油することにより、従来のボールベアリングより重い負荷に耐えるボールベアリングを実現することができる。また、本実施の形態によれば、リテーナの摩粍が低減するため、ボールベアリングの潤滑油に摩耗粉が含有することを抑えることができ、潤滑油の粘性変化を抑えることができ、より重い負荷に耐え且つ長寿命なボールベアリングを提供することができる。
これらにより、本実施の形態のボールベアリングを自動巻時計に適用した場合、自動巻時計の長寿化を図ることができる。
これらにより、本発明のボールベアリングは、時計・測定用機器、撮影・録音・録画用機器、印刷用機器、工作・加工・組立用機械、搬送・運搬・小出し(ディスペンサ)用機械などの軸受として、広く応用することができる。
本発明の自動巻時計において、ボールに潤滑油を注油した場合、重い負荷に耐える構造を実現することができ、自動巻時計の長寿命化を図ることができる。また、本発明の自動巻時計において、ボールに潤滑油を注油しない場合、注油に付随した前記課題を解決することができる。したがって、本発明の自動巻時計において、ボールに潤滑油を注油しない場合、軽い負荷に耐える構造を実現することができ、自動巻時計の性能向上を図ることができる。
Claims (9)
- 外側輪と、内側輪と、複数のボール(174)と、前記複数のボール(174)を位置決めするためのリテーナ(176、276、376、476、576)とを含み、前記外側輪は前記複数のボール(174)を案内するための外側案内部を有し、前記内側輪は前記複数のボール(174)を案内するための内側案内部を有し、前記複数のボールは、前記外側案内部と前記内側案内部との間に配置されており、
前記リテーナ(176、276、376、476、576)は、ベースレジンを熱可塑性樹脂として、このベースレジンに、カーボンファイバーをフィラーとしてなるカーボンフィラーを充填したフィラー入り樹脂で形成され、
前記カーボンフィラーは、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維、ナノグラファイバー、カーボンナノホーン、カップスタック型カーボンナノチューブ、単層フラーレン、多層フラーレン、および、前記カーボンフィラーのうちのいずれかにボロン(ホウ素)をドープした混入物からなる群から選択される、
ことを特徴とするボールベアリング。 - 前記ベースレジンが、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアセタール(ポリオキシメチレン)、ポリアミド、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミドからなる群から選択されることを特徴とする、請求項1に記載のボールベアリング。
- 前記内側輪は、内輪(168、268、368)と、内押さえ輪(170、270、370)とを含み、前記内側案内部は前記内輪(168、268、368)及び前記内押さえ輪(170、270、370)に形成されることを特徴とする、請求項1又は2に記載のボールベアリング。
- 前記外側輪は、外輪(472、572)と、外押さえ輪(470、570)とを含み、前記外側案内部が前記外輪(472、572)及び前記外押さえ輪(470、570)に形成されることを特徴とする、請求項1又は2に記載のボールベアリング。
- 前記リテーナ(176)は、円筒形状に形成され、間隔を隔てて前記複数のボール(174)を案内するための案内孔又は案内窓部が前記リテーナ(176)に形成されることを特徴とする、請求項1、2、3、4のいずれか1項に記載のボールベアリング。
- 前記リテーナ(176)は、円筒形状に形成され、間隔を隔てて前記複数のボール(174)を案内するための案内孔又は案内窓部が前記リテーナ(176)に形成され、
さらに、前記リテーナ(276)には、半径方向内方に延びた内方フランジ部(276f)が形成され、該内方フランジ部(276f)の内側部分(276g)は、前記内輪(268)と、前記内押さえ輪(270)との間に配置されることを特徴とする、請求項3に記載のボールベアリング。 - 前記リテーナ(176)は、円筒形状に形成され、間隔を隔てて前記複数のボール(174)を案内するための案内孔又は案内窓部が前記リテーナ(176)に形成され、
さらに、前記リテーナ(576)には、半径方向外方に延びた外方フランジ部(576f)が形成され、該外方フランジ部(576f)の外側部分(576g)は、前記外輪(572)と、前記外押さえ輪(570)との間に配置されることを特徴とする、請求項4に記載のボールベアリング。 - 前記リテーナ(376)は、円筒形状に形成された上リテーナ部分(376b)と、円筒形状に形成された下リテーナ部分(376c)とを含み、前記上リテーナ部分(376b)と前記下リテーナ部分(376c)は着脱可能なように構成され、間隔を隔てて前記複数のボール(174)を案内するための案内窓部(376m、376n)が、前記上リテーナ部分(376b)及び前記下リテーナ部分(376c)に形成されることを特徴とする、請求項1、2、3、4のいずれか1項に記載のボールベアリング。
- 自動巻時計において、
回転重錘(166)を含む回転錘(160)と、
該回転錘(160)を回転可能に支持するための、請求項1、2、3、4、5、6、7、8のいずれか1項に記載のボールベアリング(162、262、362、462、562)と、
ぜんまい(122)を巻き上げるために前記回転錘(160)の回転により作動する自動巻機構(180、182、184)と、
を備えることを特徴とする自動巻時計。
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