JP4426078B2 - 振動おもりを備える発電器のための耐衝撃装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は振動おもりを備える発電器のための耐衝撃装置に関し、香箱等の機械的蓄力器又は発電器の回転子とかみ合う連鎖内のホィールやピニオンに回復不能の損傷を与える原因となる振動おもりの過剰振動による衝撃時に、装置のムーブメントの要素をあらゆる損傷から保護しようとするものである。
【０００２】
特に、本発明は、ムーブメントの要素がもともと壊れやすい振動おもりを備えた小さい発電器のための耐衝撃装置に関する。この発電器はユーザーの動きによって振動おもりが振動する、ユーザーに持ち運ばれる小さい機器を作動するのに用いられる。例えば、本発明は、これに限定されるわけではないが、電磁信号を送信及び／又は受信する電子ムーブメント及び／又は電子回路へ、振動おもりにより駆動される電子的発電器により発生される電流により直接的または間接的に動力を供給する腕時計に関する。
【０００３】
【従来技術】
誤用、衝撃、或いは機器の不慮の落下時の振動おもりを備えた発電器により起こる機械的耐性の問題を解決することが従来より求められており、またいくつかの解決法がすでに提案されている。
【０００４】
機械式自動巻き時計において、１９５２年のスイス特許第２８１４９０号ではおもりにより生じるあらゆる軸方向の衝撃を和らげることを目的として、細い弾性のあるジグザグアームにより支持される振動巻きおもりを含む時計が提案されている。このアームは、香箱のラチェットホィールと協働する歯付きセクタとかみ合うピニオンに固定されており、この組立体はおもりの振幅を制限する２つのショックアブソーバ・スプリングによって完成されている。
【０００５】
これより以前の資料である１９４８年に発行されたスイス特許第２５４５７７では、振動おもりの衝撃吸収や緩和が、振動おもりとピボットで固定された部分との間に取り付けられた垂直な細片を備えた渦巻きバネによりなされている。１つの実施形態によれば、この渦巻きバネは振動おもりのピボット軸を取り囲んでおり、また他の実施形態ではこれらバネの１つ或いはそれ以上が振動おもりの上に配置されると同時に、ピボット軸に対してオフセットされており、ピボット軸に固定されたベルと振動おもり自体との間の弾性的な連結を構成している。この構造では、端部が各取付け点にピンでしっかりと固定されており、衝撃緩和限度をこえると、端部が固定点からはずれない限りバネの変形が生じることに注目すべきである。
【０００６】
より最近の資料であるヨーロッパ特許第０７９１８６７号では、１つの実施形態によれば、衝撃緩和は多ても３巻きの薄板渦巻きコイルバネを支持する歯車により形成される中間ホィールピニオンにより得られ、コイルバネの端部は一端で発電器回転子のピニオンとかみ合うホィールにしっかりと固定され、他端で振動おもりを支持するリングの歯とかみ合うピニオンを含み上記ホィール中で自由に回転できる軸体にしっかりと固定されている。通常の動作では、この渦巻きコイル帯は実際には変形しない十分な剛性がある。振動おもりが通常以上に動いたとき、例えば腕に装着された時計にとっての急激な動きの時、薄板渦巻きコイルバネは確実に、歯車列の損傷を避けるのに十分な変形をすることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
振動おもりに対するより大きいストレス、例えば小さい機器が落下した時、薄板渦巻きコイルバネはおそらく抵抗するであろう。しかし、薄板渦巻きコイルバネが屈曲し、機器の作動に支障をきたす回復不能の変形を生じる恐れが確かにある。
【０００８】
極端な状態における振動おもりの作動により生じる損傷を回避するための従来技術のほとんどの関連装置にいまだ残っている欠点や不足点を克服するために、本発明は、振動おもりが極端な状態になるような動きをした時、香箱内に巻かれた渦巻きコイルバネの構成が、バネの固定点が引き剥がされたり回復不能の変形をするのを防ぎ、また、このような状態の時、装置の全体効率に役立つ僅かな慣性蓄積を生むような耐衝撃装置を提案する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明は、香箱を介して発電器に伝達される振動おもりの交互動作によって作動する発電器のための耐衝撃装置である。発電器はピニオンを備える回転子を含む。振動おもりは、軸体に固定され、歯付きリングに支持される不均衡部を含む。香箱は、歯車を形成するリングが半径方向に延びているベースを有し、軸着された軸体のまわりを自由に回転し、かつ一端が軸体に連結され他端がドラムの内壁に固定された渦巻きコイルバネが内部に巻かれており、回転子の駆動手段を構成するドラムを含む。渦巻きコイルバネは、通常作動の時にはバネが規則的な間隔を持ち、全体に広がっている中立位置から巻き上げられるか或いは巻き戻され、衝撃時には解放位置でバネはドラムの内面に対して押圧され、巻締位置では中心部に位置するような弾性定数を持っている。さらに本体衝撃装置は、スライドストリップを有し、それが前記振動おもりにより駆動される軸体に結合され、渦巻きコイルバネと同方向に巻かれ、解放位置における１巻きに実質的に対応する長さにわたって全く機械的結合なしで渦巻きコイルバネを取り囲んでいる。
【００１０】
本発明による耐衝撃装置は香箱と振動おもり両方を含む単一の機械的一体物として構成される。この実施態様では、振動おもりの不均衡部が、歯付きリングに対して自由に回転するように取りつけられる。香箱と振動おもりは同じ回転軸を有し、香箱の軸体と振動おもりの軸体が単一部品を形成している。同様に香箱の歯車と振動おもりの歯車は、回転子ピニオンに直接かみ合う単一の歯車を構成する単一部品を形成する。
【００１１】
本発明の別の好ましい実施態様によれば、本発明の耐衝撃装置は、発電器と振動おもりの間に差し込まれた中間歯車ピニオンの形式で構成される。この中間歯車ピニオンは前記した香箱を含み、その香箱の歯車は回転子ピニオンとかみ合い、その軸体は振動おもりの歯付きリングとかみ合うピニオンとして延びており、振動おもりの不均衡部は、例えばリングと一体に製作され、あるいはリング上に溶接または圧入されることにより固定される。後に具体例をあげるが、この実施態様はこれまでのものと比べ、装置の全体の高さの減少と歯車セットにより回転子速度の増大という利点がある。
【００１２】
交互の機械的エネルギが直流に転換されるこの装置は、既知方法では回転子をいつも同じ方向に駆動させるクリックホィールや電子極性反転回路のような機械的変換システムを含む。
本発明は添付図面を参照して以下の実施形態の説明にから、より理解できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明をより理解するために、図１から図５に図示する実施形態は、耐衝撃装置が中間歯車ピニオンにより構成され、図示されていないが電子極性反転回路を含む実施形態である。
【００１４】
図１はその電源が重力により作動する振動おもり３により構成されている発電器１を概略的に示し、対応する振動運動が２つの矢印Ｇで示されている。この装置は小さい機器、例えば腕時計であってもよい。振動おもり３は、時計を装着しそれに前後の動きを与える腕の動きにより作動するようになっており、この前後の動きが、機械式時計では時計の香箱を巻き上げ、すなわち渦巻きコイルバネを巻き上げ、後でそうして蓄積された機械的エネルギを時計ムーブメントに戻す。例えば、フランス特許第１１８５７９５号に記載されているように、香箱には中心部の固定点が壊れるのを避けるために、巻き過ぎた場合に１つの止め支持部から別の止め支持部へ飛び超えるようにバネの外側の巻き終りに固定したフランジにより構成された安全装置が取り付けられている。
【００１５】
本件では、機械的エネルギの蓄積は本発明の不可欠な目的ではない。バネの外側の終わりはドラムの内壁上に固定された取付け点を持つ。図１及び図２で示すように、振動おもり３は、大容量の蓄電池、または蓄電器（図示せず）に電圧Ｕを供給する発電器１を間接的に作動させる。この蓄電池、または蓄電器に蓄えられたエネルギは、順次、電子回路（水晶発振器や分周器など）に時計作動に必要な動力を供給する。
【００１６】
発電器１は、ピニオン１２の歯１３により機械システムに連結される回転子１１、双極固定子１４、及びその端子間で発電器１により発生される電圧Ｕを取り出す固定子１４を取り巻いているワインディング１５を含む。図示する実施形態によれば、中間ホィールピニオン２０が発電器１の回転子１１と振動おもり３の間の連鎖に挿入される。
【００１７】
図１に極度位置で示され、図２に安定位置で示されている振動おもりは、公知の方法で、中心部が軸体３４に軸着され、歯付きリング３２に固定されたほぼ半円形状の不均衡部３１を含む。歯付きリング３２は不均衡部３１と一体に製作することができ、或いは別々の部分を溶接または圧入で製作することもできる。この歯付きリング３２の一部は、中間ホィールピニオン２０に内包される本発明の耐衝撃装置をより解り易くするために、示されていない。
【００１８】
中間ホィールピニオン２０は、一方側がベース２８で閉じられたドラム２７により構成される香箱２を含む。そのベース２８はドラム２７を超えて半径方向に延びてその歯２２が回転子ピニオン１２の歯１３とかみ合う歯車２１を構成している。この中間ホィールピニオン２０は続いてカバー３０で閉じられるが、図２では耐衝撃装置の中核部を見せるためにそのカバーの一部を取り去って示してある。このカバー３０はドラム２７に取りつけられたピン２９で位置決めされ固定される。ドラムはその中心部に、その上に４つのアームを有するコレット２３が形取られた軸体２４を含む。この軸体２４は、コレット２３側である一端でベース２８に自由に回転できるように支持され、他端はピニオン２５となって延びており、ピニオン２５の歯２６は振動おもりの歯付きリング３２の歯３３とかみ合う。図２に明示されているように、発電器１と振動おもり３の間には運動的接続がない。この運動的接続を確立し、衝撃に耐えうることを保証するために、香箱は渦巻きコイルバネ４とスライドストリップ６を含み、このそれらの配置を以下に説明する。
【００１９】
４巻きから１０巻きに形成される渦巻きコイルバネ４は、その中心側の端部をコレット２３のアームに点５で固定される。この結合はレーザ溶接や接着材によるなど既知方法で成し遂げられる。渦巻きコイルバネ４の外側の端部は、特に図２で見ることができる、ドラム２７の内壁の点９で固定される。図示の例では、この接続は、ドラム２７に設けた凹みの溝１８内に係合された金属プレート１９のほぼ中央部分にバネの端部を溶接することによって行われる。
【００２０】
渦巻きコイルバネ４は細帯で形成され、その断面とそれを形成する材料は通常作動の場合、図２と図３で示す中立位置から始まり、巻かれたバネ板には正常な間隔があり、バネ板は巻き上げられたり巻き戻されたりして、香箱２を駆動して発電器１に運動を伝える。この装置が腕時計のムブメントに取り付けられるとき、トルクは実質的に５μＮ．ｍ．ｒａｄ^-1から５００μＮ．ｍ．ｒａｄ^-1の間になる。例として、横断面が０.０４×０.５ｍｍのスチールバネが使用できる。
【００２１】
図１と図３Ａには、衝撃を受けた極度位置が示してあり、そのとき、軸体２４が時計回り（図３Ａの矢印で示される）に駆動されるとすると、渦巻きコイルバネ４のバネ板はドラム２７の壁に対して押しつけられる。何も保護策もなく、振動おもりにより軸体２４に依然として力がかかる場合、コレット２３上の取付け点５は剥がれるか、図４の矢印１７で示されるように、最初の１巻きは屈曲する可能性がある。
【００２２】
このような不都合を避ける為に、解放位置（図３Ａ）において最初の１巻きと実質的に同じ長さにわたって渦巻きコイルバネ４を包む、或いは取り囲むスライドストリップ６を加えるが、しかし渦巻きコイルバネ４とは何ら機械的結合はしていない。
【００２３】
このスライドストリップ６には渦巻きコイルバネ４と同じ弾性特性を持たせることができ、スライドストリップ６の断面あるいはそれを成形する材料を選ぶことにより、もっと優れた特性を持たせることもできる。
【００２４】
ストリップ６の１つの端部は、渦巻きコイルバネ４の固定点５の上流に位置する点７でコレット２３の別のアームに固定される。示される実施形態では、この２つの固定点のオフセット角度は１８０度であるが、本発明の範囲を逸脱することなく、他のいかなるオフセットでも可能である。１例として、オフセット角が１２０度の、３つのアームを備える他形式のコレットを図５に示す。ストリップ６のもう一方の端部は固定されておらず、解放位置で渦巻きコイルバネ４の最初と２番目のバネの間に点８で挟まれる。この点８は最初のバネを強化する、すなわち振動おもり３の過剰作動における上記記載の屈曲を避ける仮の支持点を構成する。装置が再び中立位置になった時（図３Ｂ）、ストリップ６は、渦巻きコイルバネ４のバネ板の間を滑り、振動おもりの通常作動において何の機能も行わない位置に位置する。次ぎに図３Ｃを参照する。衝撃により反時計回り方向に渦巻きコイルバネの巻き上げが生じると、バネ板は中心部で巻締位置になり、スライドストリップ６は何も機能もせず、機構の剛性はドラム２７と結合されたプレート１９による点９上の固定によってのみ決まる。
【００２５】
解放位置（図３Ａ）、または巻締位置（図３Ｃ）から中立位置（図３Ｂ）へ動く過程で、装置全体の全エネルギ効率に有効な少量のエネルギを蓄積する。
【００２６】
これまで説明した中間ホィールピニオンを備える装置には、装置の全体の高さを減少し、５０オーダーの種々のファクタを持つことが可能な歯車セットによって、回転子の回転速度を増大し、結果的に全体のエネルギバランスに好影響をもたらす利点がある。
【００２７】
エネルギの観点からの要求が少なければ、香箱２と振動おもり３を単一の機械ユニットとして構成することができる。このようなケースでは、不均衡部３１は歯付きリング３２に対して自由に回転し、振動おもり３の軸体３４はピニオン２５を含まない香箱２の軸体２４と統合され、そしてドラム２７は、省略可能な歯車２１と同一の機能を持つ歯付きリング３２に固定される。すなわち、歯付きリング３２と歯車２１は統合される。
【００２８】
また当業者は、本発明の範囲から外れることなく、あらゆるタイプの腕時計に、或いは操作の自律性を高めるために携帯電話などの他の非測時製品にこの耐衝撃装置を採用した変更実施を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】振動おもりが極度位置にあるときの本発明による耐衝撃装置と共働する発電器の平面図である。
【図２】振動おもりが中立位置にある時の連鎖に限定した図１に対応する透視図である。
【図３Ａ】解放位置における耐衝撃装置の平面図である。
【図３Ｂ】中立位置における耐衝撃装置の平面図である。
【図３Ｃ】巻締位置における耐衝撃装置の平面図である。
【図４】本発明による耐衝撃装置を欠く場合に見られる変形の図解である。
【図５】本発明による耐衝撃装置の中心部における結合手段の別の実施形態である。
【符号の説明】
１ 発電器
２、２０ 中間ホィールピニオン
３ 振動おもり
４ 渦巻きコイルバネ
５、７、８、９ 固定点
６ スライドストリップ
１１ 回転子
１２、 ピニオン
１３、２２、２６、３３ 歯
１４ 双極固定子
１５ ワインディング
１８ 溝
１９ 金属プレート
２１ 歯車
２３ コレット
２４、３４ 軸体
２５ ピニオン
２７ ドラム
２８ 基板
２９ ピン
３０ カバー
３１ 不均衡部
３２ 歯付きリング

Claims (8)

1. 香箱（２）を介して発電器に伝達される振動おもり（３）の交互動作によって作動する発電器（１）のための耐衝撃装置において、前記発電器（１）がピニオン（１２）を備える回転子（１１）を含み，前記振動おもり（３）が軸体（３４）に固定され、歯付きリング（３２）に支持される不均衡部（３１）を含み，前記香箱（２）が、歯車（２１）を形成するリングが半径方向に延びている基板（２８）を有し、軸着された軸体（２４）で自由に回転し、その一端が振動おもり（３）の軸体（３４）に連結され他端がドラム（２７）の内壁に固定された渦巻きコイルバネ（４）が内部に巻かれていて、回転子（１１）の駆動手段を構成するドラム（２７）を含み，前記渦巻きコイルバネ（４）が、通常作動の時にはバネが規則的な間隔を持ち、全体に広がっている中立位置から巻き上げられるか或いは巻き戻され、衝撃時には解放位置でバネがドラム（２７）の内面に対して押圧され、巻締位置では中心部に位置するような弾性定数を持つ耐衝撃装置であって、さらにスライドストリップ（６）が、前記振動おもり（３）により駆動される前記軸体（２４）に結合され、前記渦巻きコイルバネ（４）と同方向に巻かれ、解放位置における１巻きに実質的に対応する長さにわたって全く機械的結合なしで前記渦巻きコイルバネ（４）を取り囲むことを特徴とする耐衝撃装置。
2. 前記香箱（２）および、その不均衡部（３１）が前記歯付きリング（３２）に対して自由に回転するように取りつけられた前記振動おもり（３）が、一方ではそれらのそれぞれの軸体（２４）と軸体（３４）が統合され、他方ではそれらのそれぞれの歯車（２１）と歯付きリング（３２）が前記回転子（１１）の前記ピニオン（１２）と直接かみ合うように統合さた単一の機械的一体物を構成することを特徴とする請求項１に記載の耐衝撃装置。
3. 前記香箱（２）が、その歯車（２１）が前記回転子（１１）の前記ピニオン（１２）とかみ合い、その軸体（２４）が前記振動おもり（３）の前記不均衡部（３１）に固定された前記歯付きリング（３２）とかみ合うようにピニオン（２５）として延びている、独立した中間ホィールピニオン（２０）を構成することを特徴とする請求項１に記載の耐衝撃装置。
4. 中心部における前記渦巻きコイルバネ（４）及びの前記スライドストリップ（６）の固定が、前記香箱（２）の前記軸体（２４）上で駆動されるコレット（２３）によって、夫々の取付け点（５、７）が３０度から１８０度の間にある角度で分離するようになされることを特徴とする請求項１に記載の耐衝撃装置。
5. 前記香箱（２）が、前記ドラム（２７）に固定されたピン（２９）で支持されたカバー（３０）によって閉じられていることを特徴とする請求項２に記載の耐衝撃装置。
6. 電磁信号の受信及び／又は送信のための手段の電子ムーブメント及び／又は電子回路に電力を供給するための請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の耐衝撃装置を含む腕時計。
7. 前記中立位置は、５μＮ.ｍ.ｒａｄ^-1から５００μＮ.ｍ.ｒａｄ^-1の間にある弾性定数を持つ渦巻きコイルバネ（４）を選択することで得られることを特徴とする請求項６に記載の耐衝撃装置
8. 前記スライドストリップ（６）が、前記渦巻きコイルバネ（４）より大きい断面または同一の断面を有するが、より高い弾性のある材料で作られることで、前記渦巻きコイルバネ（４）よりも大きい弾性定数を持つことを特徴とする請求項１に記載の耐衝撃装置

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