JP5421315B2 - 音響膜を有する時打ち腕時計 - Google Patents

Description

本発明は、音響膜が設けられた時打ち腕時計に関する。この腕時計は腕時計ケースを含み、腕時計ケースは、本質的に、中間部と、前記中間部を封止するように着脱可能に固定された裏蓋とから形成されている。前記ケースを密閉するために、時計のガラスが、前記中間部に対向して配置されている。時計のムーブメントが腕時計ケースの内部に保持され、このムーブメントに、決められた時刻に音を発生するように作動させ得る時打ち機構が設けられている。少なくとも１つの音響膜が、前記時打ち機構により発生された音を前記ケースの外部に向って放射するために、前記ケースに連結されている。

腕時計製造の分野において、ムーブメントを作製するために慣用的な構造が用いられ、これらは時打ち機構も含み得る。この時打ち機構は、プログラミングされたアラーム時刻又はミニッツリピータを示すために、決められた時刻に作動させることができる。時打ち腕時計の従来の実施形態において、時打ち機構はゴングを含み得る。このゴングは、一般的に、腕時計ムーブメントの部品を腕時計フレームの内側に取り囲む円形状の金属ワイヤである。ゴングは、腕時計の底部プレートと一体であるゴングキャリアに取り付けられている。決められた時刻に少なくとも１つのハンマーがゴングに衝突することにより、ゴングの振動が発生される。

時打ち腕時計（例えば音楽腕時計）の場合、音は、ピン−バレル部（オルゴール機構）の振動片により発生される。ピン−バレル部の振動片は、腕時計プレート上に取り付けられるピン−バレル部のヒールと共に作製される。音楽を、例えばプログラミングされた時間に発生させるために、ピン−バレル部の各振動片が、回転ディスク又はシリンダに固定された対応するピンによって、持ち上げられ、次いで、解放される。このように、各振動片が、シリンダ又はディスクの対応するピンの動作で曲げられ、解放されると、当該振動片は即時に、主として一次の固有振動で振動する。音楽生成のピン−バレル部は腕時計ケース内に包囲される。従って、作動された振動片により発生された振動が腕時計の側部品に伝達される。

腕時計の外面部品は、例えば、腕時計ケースの中間部、ベゼル、ガラス又は裏蓋である。音が、ハンマーにより打たれたゴング、又は、ピン−バレル部の１以上の振動片により発生されると、これらの外面部品は、発生された音を空気中に放射することができる。従来の時打ち腕時計においては、外面部品の複雑な振動−音響変換により、音響効率が低い。時打ち腕時計のユーザにより知覚される音響レベルを向上及び増大するために、前記外面部品の材料、幾何学的形状、及び境界条件が考慮されなければならない。これらの外面部品の構造は、腕時計の美的外観及び操作ストレスにも依存し、これらが適合可能性を制限することがある。

腕時計製造技術において、振動−音響変換専用の音響タイプの膜を、腕時計（特には電子時計）にて用いることが知られている。このタイプの膜を電子時計にて作動させるために、例えば、圧電素子を膜上に配置して膜を振動させる。膜からの音響放射が、腕時計（密閉されていなければならない）の内部で損失されることを防止するために、腕時計ケース（外部に対して開放されていなければならない）に二重構造の裏蓋を設けることができる。この場合、腕時計ケースの裏蓋は、振動している膜からの音を伝達するための１以上の開口を有する。

音響膜を有する電子腕時計のためのこのタイプの設計により、前記膜の封止及び腐食に関する問題がしばしば生じる。この膜の第１の固有振動周波数（有効な放射モードである）は有効な音響周波数帯域内にあるが、この膜の第２の固有振動周波数（非有効モードである）は、可能であれば、この可聴帯域外になくてはならない。膜は、通常、スチールから作製されるため、第１及び第２の固有振動周波数が上記の条件を最適には満たさない。さらに、急速な減衰が観察され、これは欠点である。

標準的な（例えば音響膜が取り付けられた）時打ち腕時計において、膜は、腕時計の中間ケースと裏蓋との間に挟まれる。高級腕時計の場合、裏蓋は高価な材料材料（例えば金）から作製され得る。膜（通常、スチールからつくられる）と金製の裏蓋とが接触すると、特に、湿潤環境において、電気化学ポテンシャルの差が生じ得る。これは、前記膜の、金製の裏蓋との接触部における腐食を促進させやすく、別の欠点となる。

従って、本発明の目的は、最新技術の欠点を、腕時計ケース内の時打ち機構の動作中に高レベルの音響効率を得るように音響膜が備えられた時打ち腕時計を提供することにより克服することにある。

従って、本発明は、独立請求項１に記載された特徴を含む時打ち腕時計に関する。

前記時打ち腕時計の詳細な実施形態を、従属請求項２〜１３に定義される。

本発明による時打ち腕時計の利点の１つは、前記腕時計ケース内の前記音響膜が、非晶質金属又は金属ガラスから作製されることにある。これらの条件において、時打ち機構が１つの音又は一連の音符の音を発生させるとき、前記音響膜は、１ｋＨｚ〜４ｋＨｚの有効音帯域内の第１の固有振動周波数で振動することができる。第２の固有振動周波数（音響放射の点では有効ではほぼない）は、この非晶質金属膜の場合に有利には、４ｋＨｚよりも高い。従って、この第２の固有振動周波数は、第１の固有振動周波数での音響膜の音響放射に影響を与えない。望ましい固有振動周波数が得られることを可能にするのは、非晶質金属の物理的特性、例えば、密度及びヤング係数である。この非晶質金属膜により、観察される減衰が非常に低レベルになり、これにより、音響効率が非常に高レベルになる。

有利には、前記音響膜は、前記音響膜の縁部にて、前記腕時計プレートに連結された連結部と前記腕時計ケースの前記裏蓋との間にシールされるようにクランプされ、それにより、二重構造の裏蓋を形成する。１又は複数の開口が、音響膜からの音響放射のために、裏蓋を貫通して設けられる。耐腐食性の非晶質金属から作製された膜を用いることにより、理論上、前記膜と前記ケースの裏蓋とが接触したときに、裏蓋が金から作製されていても電気化学ポテンシャルの差が生じない。従って、湿潤環境においてさえも腐食が観察されない。また、非晶質金属膜の機械加工は、スチール又はチタン製の膜よりもコストが低い。これは、複雑な形状を有する部品の作製も可能にし、それにより、時打ち腕時計に先端技術的な外観をもたらすことができる。

前記時打ち腕時計の目的、利点及び特徴は、限定的でない少なくとも１つの実施形態に基づいた以下の説明にて、より明らかになるであろう。この実施形態を図面により示す。

本発明による音響膜を備えた時打ち腕時計の部分断面概略図である。

以下の説明において、時打ち腕時計の、この技術分野に精通した者に公知の部品に関しては、全て簡単に説明するだけにする。

図１は、音響膜１０を有する時打ち腕時計１の部分断面概略図である。この腕時計は腕時計ケースを含み、腕時計ケースは、基本的に中間部４から形成され、中間部４の一方の側に、腕時計ベゼル３が、シールされるように固定され、中間部４の反対の側に裏蓋５が取り付けられている。裏蓋５は、中間部４上に、既知の手段によりシールガスケット９を用いて着脱可能に取り付けられている。腕時計のガラス２が、特には、ベゼル３に、腕時計ケースを密閉するように固定されている。文字板１３が中間部の縁上に保持され、且つ、腕時計のガラス２より下に配置されている。時打ち腕時計１の場合、時刻表示指針（図示せず）が文字板上に設けられ、文字板は一般的に、時を表す記号を文字板の周上に有する。

時打ち腕時計１は、腕時計ムーブメント２０（一般的に、プレート１４上に取り付けられる）も含む。縁部１２がプレート１４に固定されて、腕時計フレームを画成している。通常、プレート１４及び縁部は、両方共、金属材料から作製される。

腕時計ムーブメントは、時打ち機構（図示せず）を含む。この時打ち腕時計は、プレート１４と一体であるゴングキャリア上に取り付けられた少なくとも１つのゴングと、前記ゴングを決められた時刻にて打つための、プレート上に回転可能に取り付けられた少なくとも１つのハンマーとを含み得る。ほぼ円形のゴングが、腕時計ムーブメントの様々な部品を取り囲んでいる。この時打ち機構は、プログラミングされたアラーム時刻又はミニッツリピータを表示するために設けられている。

より精密な音楽腕時計において、時打ち腕時計は、ヒール（プレート１４に固定されている）に連結された一組の振動片を有するピン−バレル部を含み得る。ピン−バレル部の振動する振動片により、音又は一連の音符の音が発生される。振動片それぞれが、特定の音符の音を生じるように構成されている。例えばプログラミングされた時刻にて音楽を発生させるために、ピン−バレル部の振動片が、プレート１４上の回転ディスク又はシリンダと一体であるピンによって、持ち上げられ、次いで、解放される。作動される振動片の各々が、主に、それの一次の固有振動周波数で振動する。作動された振動片により発生された振動が腕時計の外面部品に伝達され、これにより、振動している振動片の各々により発生された音を音響的に放射させるはずである。

時打ち腕時計１は、基本的に、時打ち機構により発生された音の音響効率を増大させるための音響膜１０を含む。この音響膜は、非晶質金属又は金属ガラス（耐腐食性材料であり得る）から作製される。この膜の厚さは、１ｍｍ以下であり得る。この実施形態において、音響膜１０は、ドーム形状の単一の部品であり、音響膜１０の上縁が、ケースの裏蓋５の環状の内縁上に、環状のガスケット８を介して、シールされるように取り付けられている。このドームの直径（腕時計ガラス２の直径と同一であり得る）は、２０ｍｍ〜４０ｍｍであり得る。環状の支持体１１がその片面にてプレート１４を縁部１２により支持し、また、支持体１１は、音響膜１０の上縁部の上に配置されている。中間部４が腕時計ケースの裏蓋５に固定されるとき、支持体１１及び音響膜１０の周縁部は、中間部４と裏蓋５の縁との間にクランプ（挟み付け）される。

音響膜の中央部は、支持体１１及び裏蓋５の内面に接触していない。従って、ケース内に十分な空間７が、音響膜が自由に振動できるように、すなわち音響放射できるように設けられている。こうして、音響膜１０と裏蓋５とが一緒に二重構造の裏蓋を形成する。時打ち機構により発生された音を音響膜が外部に向って放射することを可能にするために、１又は複数の開口６も、裏蓋５の側方に裏蓋５を貫通して設けられている。

時打ち機構の動作中、前記時打ち機構により発生された音は音響膜に直に伝達されて音響膜を振動させる。連結部品１１，１２及び１４もまた、振動を音響膜の縁部に伝達する。音響膜は非晶質材料から作製されているため、１ｋＨｚ〜４ｋＨｚの有効な音帯域内の第１の固有振動周波数で振動することが可能である。しかし、第２の固有振動周波数は４ｋＨｚよりも大きい。第２の振動周波数がしばしば音を破壊する(sound destructive)ことを考えると、これは非常に有利である。非晶質金属膜のこれらの望ましい固有音響振動周波数は、物理的特性、例えば、密度及びヤング係数に依存している。さらに、このタイプの非晶質金属膜を用いることにより、観察される減衰が非常に低レベルになり、これにより、音響膜の音響効率が非常に高レベルになる。

非晶質金属又は金属ガラスから成るこの音響膜を、従来のスチール又はチタン膜よりも安価に作製できることに留意されたい。音響膜は、例えば、溶融状態の非晶質金属から作製され、次いで、急速に硬化され得る。この非晶質金属製の膜が耐腐食性であるという事実により、貴金属（例えば金など）から作製された裏蓋に取り付けられることができる。湿潤環境においても電気化学ポテンシャルの差が観察されず、これは、膜１０と裏蓋５とが接触しても腐食が生じないことを意味する。

非晶質金属製の膜を用いることの利点は、製造中に、前記非晶質金属を形成する原子がどのような特定の構造にも配置されないことであり、それが、結晶構造とは異なる。非晶質金属は、慣用の結晶材料の弾性限界よりも高い（例えば２倍の）弾性限界を有するという点で異なる。従って、非晶質金属を用いて作製された音響膜は、その弾性限界に達する前に、より大きい応力に耐えることができる。これはまた、振動膜の減衰レベルを低減することにもなる。

この金属ガラス又は非晶質金属は、例えば、チタン、ジルコニウム及びベリリウムを基材とした金属合金であり得る。より詳細な例として、この非晶質金属合金は、４１％のジルコニウム、１４％のチタン、１２％の銅、１０％のニッケル、及び、２３％のベリリウムを含み得る。この合金のヤング係数は１０５ＧＰａであり、弾性限界は１．９ＧＰａである。また、非晶質金属合金は、５７．５％のプラチナ、１４．７％の銅、５．３％のニッケル、及び、２２．５％のリンから形成され得る。この場合、ヤング係数は９８ＧＰＡであり、弾性限界は１．４ＧＰａである。

非晶質金属を用いた部品のその他の例示的な実施形態に関しては、本特許出願を読む人は、ＷＯ特許出願２００９／１３２９８３号又は０３／０２３０８１号に定義されている方法が参照されよう。

以上に記載した説明から、音響膜が設けられた時打ち腕時計の幾つかの変型例が、当業者により、特許請求の範囲により定義される本発明の範囲から逸脱せずに考案されることができる。この非晶質金属製の膜を、腕時計ケースの中間部内に、振動する音響膜の音響放射のための開口を中間部に設けて配置することができる。また、音響膜を腕時計の外面部品に配置することも可能であるが、音響膜は、時打ち機構により発生された音が膜を振動させることができるように、ケースにおける少なくとも１つの開口に配置される。複数の音響膜を、腕時計ケース内の複数の場所に配置して、又は、互いに重ね合わせて設けることも可能である。これらの音響膜が、同一の非晶質金属から作製されても、又は、異なる非晶質金属から作製されてもよい。前記音響膜の剛性を高め、また、第１の固有振動周波数を変更するために、円形のリブを設けることも可能である。

１…時打ち腕時計、２…腕時計ガラス、３…ベゼル、４…中間部、５…裏蓋、６…開口、７…空間、８、９…シールガスケット、１０…音響膜、１１…支持体、１２…縁部、１３…文字板、１４…プレート、２０…ムーブメント。

Claims (11)

1. 中間部（４）、及び、この中間部にシール状態で着脱可能に取り付けられた裏蓋（５）を含む腕時計ケースと、前記ケースをシール状態で閉じる腕時計ガラス（２）と、前記腕時計ケース内に配設の腕時計ムーブメント（２０）にして、所定の時刻に音を発生させ得る時打ち機構が設けられている腕時計ムーブメント（２０）と、この時打ち機構により発生された音を前記腕時計ケースの外部に向って放射するために前記腕時計ケースに連結された少なくとも１つの音響膜（１０）と、を含む時打ち腕時計（１）において、
   前記音響膜が非晶質金属から作製され、且つ、前記非晶質金属が、チタン、ジルコニウム及びベリリウムを基材とした金属合金、又は、５７．５％のプラチナ、１４．７％の銅、５．３％のニッケル、及び２２．５％のリンから形成された金属合金であり、
   前記金属合金の組成が、音響膜（１０）の第１の固有振動周波数が１ｋＨｚ〜４ｋＨｚであり、且つ音響膜（１０）の第２の固有振動周波数が４ｋＨｚよりも大きいように決定され、
   前記腕時計ケースの内部に配置された前記音響膜（１０）が、前記第１の振動周波数に適合するための複数の円形のリブを含むことを特徴とする時打ち腕時計。
2. 前記音響膜（１０）が、前記腕時計ケース内にて、前記裏蓋（５）と、前記時打ち機構を有する前記腕時計ムーブメントの載置されたプレート（１４）との間に、配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の時打ち腕時計。
3. 前記音響膜（１０）が、前記裏蓋（５）の内縁及び前記中間部（４）の一部の上に保持されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の時打ち腕時計。
4. 前記腕時計ムーブメントの載置されたプレート（１４）が支持体（１１）の上に配置され、且つ、前記音響膜（１０）の周囲部が、前記支持体の周囲部と共に、前記中間部（４
   ）と前記裏蓋（５）の内縁部との間にクランプされている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の時打ち腕時計。
5. 前記音響膜（１０）がドーム状の形状を有し、前記音響膜（１０）の上縁が、前記環状の支持体と共に、前記ケースの前記中間部（４）と前記裏蓋（５）の内側環状縁部との間にクランプされ、環状のシールガスケット（８）が前記裏蓋（５）の縁部と前記膜の前記環状縁部との間に配置され、且つ、前記音響膜の中央部が、前記支持体（１１）及び前記ケースの前記裏蓋（５）の内面と接触せず、これにより空間（７）を画成して、前記膜が自由に振動することを可能にしている、ことを特徴とする請求項４に記載の時打ち腕時計。
6. 前記プレート（１４）が、環状の前記支持体（１１）の上に、前記音響膜（１０）に対して反対の側にて取り付けられるように縁部（１２）に連結されている、ことを特徴とする請求項４に記載の時打ち腕時計。
7. 前記振動している音響膜が前記腕時計ケースの外部に向って音響放射を生じることを可能にするために、前記ケースの前記裏蓋（５）が少なくとも１つの側方開口（６）を含む、ことを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の時打ち腕時計。
8. 前記非晶質金属合金が、４１％のジルコニウム、１４％のチタン、１２％の銅、１０％のニッケル、及び、２３％のベリリウムを含むことを特徴とする請求項１に記載の時打ち腕時計。
9. 前記腕時計ケースの前記裏蓋（５）の縁部の上に配置された前記ドーム形状の音響膜（１０）の直径が前記腕時計ガラス（２）の直径とほぼ類似であり、前記音響膜（１０）の厚さが１ｍｍ以下であり、且つ、前記腕時計ガラス（２）が前記腕時計ケースを、前記腕時計ガラス（２）に取り付けられた前記ケースのベゼル（３）を介して密閉することを特徴とする請求項１に記載の時打ち腕時計。
10. 複数の音響膜（１０）が前記腕時計に連結され、前記複数の音響膜（１０）が、互いに離されて又は互いに重ね合わされて配置されることを特徴とする請求項１に記載の時打ち腕時計。
11. 前記膜の各々が異なる非晶質金属合金から形成されることを特徴とする請求項１０に記載の時打ち腕時計。

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