JP5475750B2 - 旋回軸部材 - Google Patents

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Description

本発明は旋回軸(ピボット)部材に関し、この部材は時計仕掛け機構(ムーブメント)のピースが回転軸線AA周りに回転するよう設計し、2個の素子、すなわち旋回軸およびこの旋回軸を支承する軸受を備え、これら素子のうち一方は前記ピースと一体化し、他方はムーブメントのフレームと一体化する。
通常、時計仕掛け機構(ムーブメント)に用いられる各ピースは、それぞれ軸受に係合する、旋回軸を両側の端部に設けた心軸(アーバ)を備える。軸受および旋回軸により構成する旋回軸部材を使用して、ムーブメントに存在する回転ピースの軸方向および半径方向の位置を確保する。
旋回軸は通常スチールで形成し、軸受は例えば真鍮、青銅またはルビーで形成し、軸受と旋回軸との間の摩擦トルクができるだけ小さくかつ一定となるよう選択した材料の対を選択する。したがって、特許文献1(米国特許第2,546,002号)によれば、ダイアモンドまたはサファイアのような宝石から軸受を形成することが知られている。
しかし、これら材料対から形成する旋回軸部材は、依然として得られる摩擦トルク値に関して十分に満足できるものではない。これら部材は時間とともに劣化する傾向があるオイルを用いる潤滑を必要とする。
この問題を解決するため、特許文献2(仏国特許第1,033,071号)は、旋回軸と軸受石との間の接触表面を減少させるよう、円形断面の孔を有する石、および石に対向する表面を多角形断面にしたスチール製の旋回軸を用いることによって、旋回軸および石の形状を変更することを提案している。しかし、この解決策は十分ではなく、なぜなら、依然として石側にオイルシンクを設ける潤滑を必要とするからである。
米国特許第2,546,002号明細書 仏国特許第1,033,071号明細書
したがって、本発明の1つの目的は、潤滑を必要とせず、しかも摩耗の影響がなく、軸受と旋回軸との間の摩擦トルクを一層減少させることができる旋回軸部材を提案することによって、上述の欠点を相殺するにある。
本発明の別の目的は、その素子を容易に製造することができる旋回軸部材を提案するにある。
この目的を達成するため、および本発明によれば、旋回軸部材を提案し、この旋回軸部材は、時計ムーブメントにおけるピースの回転軸線AA周りの回転を可能とするよう構成し、2個の素子、すなわち、旋回軸および前記旋回軸を収容する軸受を備える構成とし、一方の素子は前記ピースと一体構成とし、他方の素子は前記ムーブメントのフレームと一体構成とし、前記素子は、これら素子の互いに対向する面で、素子のうち一方が回転軸線AAに直交する平面に沿って円形断面を有し、前記平面に沿って他方の素子が非円形断面を有して、回転中のピースの軸方向および半径方向位置を確実にしつつ、旋回軸と軸受との間の接触表面を減少させる。
本発明によれば、2個の素子の互いに対向する少なくとも接触表面は、本来的に低い摩擦係数および低い摩耗係数を有する少なくとも1つの材料で形成するものとする。
好適には、2個の素子は、本来的に低い摩擦係数および低い摩耗係数を有する少なくとも1つの材料で形成するものとする。
前記本来的に低い摩擦係数および摩耗係数を有する材料はダイアモンドとすることができる。
第1実施形態によれば、旋回軸に対向する軸受は円形断面を有し、旋回軸は端縁に丸みをつけた多角形断面を有するものとする。好適には、旋回軸は正方形断面を有し、その端縁に丸みを付ける。
他の実施形態によれば、旋回軸は円形断面を有し、軸受は軸受支持体によって支持する少なくとも3個の平行6面体の軸受素子で形成し、旋回軸に対向する前記軸受素子の表面は前記旋回軸に対して接線方向に正接するものとする。
他の実施形態によれば、旋回軸は円形断面を有し、軸受は、軸受支持体によって保持する、少なくとも3個の円形軸受素子で形成し、前記軸受素子は旋回軸に対して接線方向に正接するよう配置する。この場合、軸受支持体はメンテナンス素子を備え、メンテナンス素子は円形軸受素子に補完し合う形状とし、前記メンテナンス素子は旋回軸に対する接触表面を持たないものとする。
別の実施形態によれば、旋回軸は円形断面を有し、旋回軸に対向する軸受は、少なくとも3個の溝および少なくとも3個のボスを有し、後者のボスの部分は前記旋回軸に対して接線方向に正接するよう配置する。この場合、旋回軸は、周縁に円形溝を有し、この円形溝は軸受の前記ボスを収容するよう構成する。
本発明は、上述のような少なくとも1個の旋回軸部材を備える時計にも関する。
本発明の他の特徴は、以下に添付図面につき説明する記載から明らかとなるであろう。
本発明の第1実施形態の斜視図である。 本発明の第1実施形態の断面図である。 第1実施形態による、旋回軸およびその軸受を示す詳細図である。 本発明による他の実施形態の断面図である。 他の実施形態の詳細な斜視図である。 他の実施形態の詳細な平面図である。 本発明による別の実施形態の斜視図である。 本発明による別の実施形態の平面図である。 本発明による別の実施形態の斜視図である。 本発明による別の実施形態の底面図である。 本発明による別の実施形態の斜視図である。 図11に示す実施形態による軸受支持体の斜視図である。 本発明による別の実施形態の斜視図である。 本発明による別の実施形態の平面図である。
本明細書において、本来的に低い摩擦係数および低い摩耗係数を有する材料は、外部潤滑なしに、自己潤滑性を有する任意の材料とする。好適には、この摩擦係数は0.1より小さいまたは等しいものとする。さらに、このような材料は、十分に硬く、非常に低い摩耗係数を有するものであるべきである。好適には、この材料は、モース硬度9より大きいまたは等しい硬度を有するものとする。好適には、この材料はダイアモンドとする。ダイアモンドの硬度と同等の摩擦係数および摩耗係数を有する任意な他の材料を用いることができる。同様に、他の材料とともにダイアモンドを使用する、またはダイアモンド単体に匹敵する摩擦係数および摩耗係数を有する任意な他の混合材料を使用することができる。
本明細書においては、旋回軸と軸受との間の少なくとも接触表面は、本来的に低い摩擦係数および低い摩耗係数を有する少なくとも1つの材料で形成する。これら素子は、本来的に低い摩擦係数および低い摩耗係数を有する少なくとも1つの材料から一体的に形成することができる。フレームまたはフレーム表面は、本来的に低い摩擦係数および低い摩耗係数を有する少なくとも1つの材料から、または任意な他の材料から形成することができる。
図1〜3は、フレーム1およびホイールピニオンを有する時計のムーブメント部品を示し、このホイールピニオンは、心軸(アーバ)2、ホイールを一緒に形成する歯および2個のフランジ4を設けた基板3を有する。2個のフランジ4および基板3は、例えば接着によって、心軸2と一体化して形成する。ホイールピニオンは、2個の旋回軸部材5aおよび5bを使用してフレーム1に対して、軸線AA周りに自由に回転するよう取り付け、各旋回軸部材5aおよび5bは、それぞれ軸受6a,6bおよび旋回軸7a,7bを備える。旋回軸7a,7bは心軸2の端部によって形成する。軸受6a,6bは、フレーム1、この場合ブリッジ1aおよび底面プレート1bにそれぞれ取り付ける。これら軸受は、例えば真鍮で形成した、フレーム1内に打ち込んだプレートによって形成する。
本発明によれば、またとくに図3に示すように、軸受6a(6b)のオリフィス8は、回転軸線AAに直交する平面に沿う円形断面を有する。さらに、心軸2、およびひいては旋回軸7a(または7b)はその平面に沿う正方形断面を有し、端縁9に丸みを付ける。したがって、旋回軸7a,7bと軸受6a,6bとの間の接触表面は減少して、これら2個の素子間の摩擦トルクを少なくするとともに、心軸2の半径方向位置も確保することができる。
当然のことながら、心軸およびひいては旋回軸は、任意な他の多角形断面形状、例えば8角形、または3角形さえもあり得る断面形状にし、旋回軸とその軸受との間における接触表面を減少させることができる。
軸受6a,6bおよび心軸2(ひいては旋回軸7a,7b)は、ダイアモンドから形成し、例えばシリコン底面プレート上にダイアモンドを化学気相堆積(CVD:chemical vapor deposition)法で堆積させ、その後プラズマエッチングで得る。心軸2は、例えば、CVD法、およびその後プラズマエッチングを行い幅および厚さが等しいバーを形成することによるダイアモンドで被覆した底面プレートから得ることができる。これらのバーはその後研磨して端縁を丸める。
当然のことながら、旋回軸と軸受との間、または互いに係合する他の素子間における接触表面のみを、例えば接触表面で素子をダイアモンドの外側層で被覆することによって、ダイアモンドで形成することができる。
基板3およびフランジ4も、例えばCVD法によって堆積させたダイアモンドからプラズマエッチングによって、得ることができる。これらは、中央部分に正方形状の孔を設け、この孔の側面は、心軸2の正方形の側面よりも僅かに高い側面を有するものとする。
ダイアモンドは極めて低い摩擦係数を有し、したがって、潤滑する必要もないほどである。さらに、ダイアモンドは極度に高いヘルツ圧力を支えることができる。このようにして、旋回軸と軸受との間の接触表面を減少し、截頭した端縁に限定することができる。ダイアモンドは、硬い材料であるが、CVD法によって得て、プラズマエッチングによってサイズを決めることができる。つまり、ダイアモンドから製造するピースを用いて、ダイアモンド-ダイアモンド間摩擦を有するホイールピニオンの旋回運動を確実にすることができる。本発明による旋回軸部材は、容易に、かつ本来的に低い摩擦係数および低い摩耗係数を有する材料の利用に関する制約とは無関係に、形成することができる。
ホイールピニオンを製造するために、フランジ4および基板3の軸方向位置を確保しながら、心軸2上で、一方のフランジ4、基板3、ついで他方のフランジ4をスライドさせ、また全体を接着により固定し、心軸2の両側2つの端部は、装着長さ分を突出させ、旋回軸7a,7bの機能を確実にする。
このように製造した旋回軸部材は、円形孔を設けた軸受6aまたは6b、および、非円形、この場合丸めた端縁を有する正方形断面の旋回軸を備える。
図4,5および6は本発明による旋回軸部材の別の実施形態を示す。第1実施形態と共通する素子は同一の参照符号で示す。図4は、フレーム1およびホイールピニオンを有する時計のムーブメント部品を示し、ホイールピニオンは、正方形断面を有する心軸2、基板3および歯を設けたピニオン15を備える。ホイールピニオンは2個の旋回軸部材を使用して、フレーム1に対して軸AA周りに自由に回転するよう取り付け、2個の旋回軸部材は、それぞれ旋回軸10および軸受11を備える。旋回軸10はリングによって形成し、このリングに心軸2が係合し、リングを例えば接着によって心軸2と一体化させて形成する。軸受11はフレーム1、この場合プレート1bおよびブリッジ1aにそれぞれ取り付ける。
図5および6につきより詳細に説明すると、心軸2を収容するリングによって形成した、旋回軸10の断面は円形とする。軸受11は、平行6面体形状の長方形断面を有する3個の軸受素子11a,11bおよび11cで形成する。軸受素子11a,11bおよび11cは旋回軸10周囲に配置し、この配置は旋回軸10に対向する面13が旋回軸10に正接するように行う。
旋回軸部材は、例えばプレート1aまたはブリッジ1b内に打ち込んだ、フレームと一体化させた軸受支持体12も備えるものとする。軸受支持体12は、通常、リング形状とし、また軸受素子11a,11bおよび11cを保持するよう設計する。この目的のために、軸受支持体12は、その内周14に、3個のノッチ12a,12b,12cを設け、これらノッチ内に軸受素子11a,11bおよび11cを係合保持する。遊び16を、素子11a,11b,11cとそれぞれに対応するノッチ12a,12b,12cとの間に設け、取り付け、およびピース間に可能な限り最適な接触を確実にする素子調整を容易にすることができる。軸受素子は、それらの位置を調整した後に、例えば接着によってノッチ内に保持することができる。軸受素子は、ノッチ底部と軸受素子との間に存在する空間に配置する弾性手段によりリングに対する押圧力によって保持することもできる。
軸受支持体12ならびに軸受素子11a,11bおよび11cは、軸受支持体12の内周14が旋回軸10に接触しないようなサイズにするとともに、軸受素子11a,11bおよび11cがノッチ12a,12b,12cから突出して旋回軸10に対して接線方向に接するようにする。
このようにして、軸受11は3角形断面を有し、3角形の3個の頂点は3個の軸受素子11a,11bおよび11cに対応する。このため、2個の素子10,11間の接触は旋回軸10に接する軸受素子11a,11bおよび11cの面13においてのみ生じるので、旋回軸10と軸受11との間の接触表面を減少することができる。
上述の第1実施形態と同様の利点を得るため、旋回軸10、軸受素子11a,11bおよび11c、ならびに軸受支持体12はCVD法およびプラズマエッチングにより、ダイアモンドで形成する。
図11および12は本発明による旋回軸部材の別の実施形態を示す。分かり易くするために、正方形断面を有するムーブメントの心軸は示さない。心軸が嵌合するリングのみを示す。代替的な実施形態によれば、心軸を収容するリングによって形成した旋回軸20は円形断面を有し、また軸受21は、円形環状の、3個の軸受素子21a,21bおよび21cによって形成する。軸受素子21a,21bおよび21cを旋回軸20の周りに配置し、この配置は、旋回軸20に対向する面22が旋回軸20に接線方向に接するように行う。
旋回軸部材は、軸受素子21a,21bおよび21cを保持するよう設計した環状の軸受支持体23も備える。この目的のために、軸受支持体23は、軸受素子21a,21bおよび21cに対向する面に、3個の円筒形のスタッド23a,23b,23cを設け、これらスタッドの周囲に軸受素子21a,21bおよび21cを一体に連結する。
さらに、支持素子24も設け、この支持素子24の中心には、軸受支持体23と同心状の円形オリフィス24aを設ける。支持素子24はフレームと一体化する。
軸受支持体23の軸受素子21a,21bおよび21c、および支持素子24の寸法および位置は、以下のようになるよう、すなわち、
・軸受支持体23を、2個のピース23,24間で接触を生ずることなく、支持素子24のオリフィス24a内に配置する、
・軸受素子21a,21bおよび21cが支持素子24と接線方向に接触し、またこの状態に保持し、軸受支持体23をフレームと一体化する、
ように決める。
軸受支持体23ならびに軸受素子21a,21bおよび21cは、軸受支持体23の内周25が旋回軸20と接触せず、一方軸受素子21a,21bおよび21cが旋回軸20に対して面22で接線方向に接触するような寸法とする。
このようにして、軸受21は、概して3角形断面を有し、この3角形の3頂点は3個の軸受素子21a,21bおよび21cに対応する。このため、2個の素子20,21間の接触は、旋回軸20と接する軸受素子21a,21bおよび21cの面22のみで生じるので、旋回軸20と軸受21と間の接触表面を減少することができる。
上述の第1実施形態と同様の利点を得るため、旋回軸20、軸受素子21a,21bおよび21c、ならびに軸受素子23はCVD法を用いて堆積させたダイアモンドからプラズマエッチングによって形成する。
図13および14は本発明による旋回軸部材の別の実施形態を示す。この代替的な実施形態によれば、心軸2を収容するリングによって形成した旋回軸30は、円形断面を有し、また軸受31は円形形状の、4個の軸受素子31a,31b,31cおよび31dで形成する。軸受素子31a,31b,31cおよび31dは旋回軸30の周囲に配置し、旋回軸30に対向する面32で旋回軸30に接線方向に接するようにする。
旋回軸部材は軸受支持体33も備え、この軸受支持体33は、軸受素子31a,31b,31cおよび31dに補完し合う形状の、前記軸受素子31a,31b,31cおよび31d間に挿入する、4個のメンテナンス素子33a,33b,33cおよび33dで形成する。
さらに、支持素子34も設け、この支持素子34の中心には、軸受支持体33と同心状の円形のオリフィス34aを設ける。支持素子34はフレームと一体化する。
4個のメンテナンス素子33a,33b,33cおよび33dの寸法は、これらを支持素子34のオリフィス34a内に配置するとき、これらが支持素子34との接触表面を有さないが、軸受素子31a,31b,31cおよび31dと接線方向で接触するようにする。
軸受素子31a,31b,31cおよび31dの寸法および位置は、軸受素子31a,31b,31cおよび31dも支持素子34と接線方向で接触し、またこの状態を保持し、これにより軸受支持33をフレームと一体化するように決める。
さらに、軸受支持体33および軸受素子31a,31b,31cおよび31dは、メンテナンス素子31a,31b,31cおよび31dが旋回軸30と接触せず、一方軸受素子31a,31b,31cおよび31dが旋回軸30と面32で接線方向に接触するようにする。
このようにして、軸受31は、概して正方形形状を有し、この正方形の4個の頂点は4個の軸受素子31a,31b,31cおよび31dと対応する。このため、2個の素子30,31間の接触は、旋回軸30に正接する軸受素子31a,31b,31cおよび31dの面32のみで生じるので、旋回軸30と軸受31との間の接触表面を減少することができる。
上述の実施形態と同様の利点を得るため、旋回軸30、軸受素子21a,21bおよび21c、ならびに軸受支持体23は、CVD法により堆積したダイアモンドからプラズマエッチングによって製造する。
図7および8は本発明による旋回軸部材の別の実施形態を示す。この代替的実施形態によれば、心軸2を収容するリングによって形成した旋回軸40は、円形断面を有し、また軸受41は、旋回軸30に対向する面に、3個のボス41a,41bおよび41c、ならびに3個の溝42a,42bおよび42cを有するものとする。ボス41a,41bおよび41cは、旋回軸40周囲に配置し、旋回軸40に対向する面43で旋回軸40と正接する(接線方向に接触する)ようにする。このため、2個の素子40,41間の接触は、旋回軸40と正接するボス41a,41bおよび41cの面43のみで生じるので、旋回軸40と軸受41との間の接触表面を減少することができる。
有利には、一層摩擦を減少しなければならない場合、旋回軸40と3個の溝42a,42bおよび42cと間に存在する遊びの空間44a,44bおよび44cをオイルシンクとして用い、潤滑剤を溜めることができる。
上述の実施形態と同様の利点を得るため、旋回軸40および軸受41はCVD法により堆積させたダイアモンドからプラズマエッチングによって製造する。
図9および10は、図7および8に示したものと極めて類似する、本発明による旋回軸部材の別の実施形態を示す。図9および10において、素子は図7および8で用いたものと同一参照符号を再び用いて示す。この代替的実施形態によれば、心軸2を収容するリングによって形成した旋回軸40は、周縁に円形溝45を設け、この円形溝45に3個のボス41a,41bおよび41cを係合させる。円形溝45は、上部クラウンおよびステムを有する旋回軸を製造することによって得ることができ、このステムは上部クラウンよりも小さい直径を有するものとする。
当然のことながら、本発明の素子の形状は上述したものに限定しない。特に、フレームをダイアモンドで形成し、旋回軸を収容するためのオルフィスを設け、このオルフィスは旋回軸を係合する軸受のオルフィスに対応するものとし、その後軸受を前記フレームと一体化させることができる。

Claims (11)

  1. 時計ムーブメントにおけるピース(3)の回転軸線AA周りの回転可能にするよう構成した旋回軸部材(5a,5b)において、2個の素子、すなわち旋回軸(7a,7b,10,20,30,40)および前記旋回軸を収容する軸受(6a,6b,11,21,31,41)を備え、前記素子の一方は前記ピースと一体構成とし、また他方は前記ムーブメントのフレーム(1)と一体構成とし、前記素子は、これら素子における互いに対向する面で、前記素子のうち一方が前記回転軸線AAに直交する平面に沿って円形断面を有し、前記平面に沿って他方の前記素子が非円形断面を有して、前記旋回軸と前記軸受との間の接触表面が減少するような形状を有するものとし、前記2個の素子の互いに対向する少なくとも接触表面を、摩擦係数が0.1よりも小さいまたは0.1に等しく、モース硬度が9より大きいまたは9に等しい硬さを有して、自己潤滑性を確実にする少なくとも1つの材料から形成することを特徴とする、旋回軸部材。
  2. 請求項1に記載の部材において、前記2個の素子を、摩擦係数が0.1よりも小さいまたは0.1に等しく、モース硬度が9より大きいまたは9に等しい硬さして、自己潤滑性を確実にする少なくとも1つの材料から形成することを特徴とする部材。
  3. 請求項1または2に記載の部材において、摩擦係数が0.1よりも小さいまたは0.1に等しく、モース硬度が9より大きいまたは9に等しい硬さを有する材料はダイアモンドとしたことを特徴とする部材。
  4. 請求項1〜3に記載の部材において、前記旋回軸(7a,7b)に対向する前記軸受(6a,6b)は円形断面を有し、また前記旋回軸(7a,7b)は多角形断面を有し、多角形の端縁に丸みを付けたことを特徴とする部材。
  5. 請求項4に記載の部材において、前記旋回軸(7a,7b)は正方形断面を有し、正方形の端縁に丸みを付けたことを特徴とする部材。
  6. 請求項1〜3に記載の部材において、前記旋回軸(10)は円形断面を有し、また前記軸受(11)は、軸受支持体(12)によって保持する、平行6面体形状の少なくとも3個の軸受素子(11a,11b,11c)で形成し、前記旋回軸(10)に対向する前記軸受素子の面(13)は前記旋回軸(10)に対して接線方向に正接させたことを特徴とする部材。
  7. 請求項1〜3に記載の部材において、前記旋回軸(20,30)は円形断面を有し、また前記軸受(21,31)は、軸受支持体(23,33)によって保持する、少なくとも3個の円形軸受素子(21a,21b,21c,31a,31b,31c,31d)で形成し、前記軸受素子は前記旋回軸(20,30)に対して接線方向に正接するよう配置したことを特徴とする部材。
  8. 請求項7に記載の部材において、前記軸受支持体(33)は、前記軸受素子(31a,31b,31c,31d)に補完し合う円形の形状を有するメンテナンス素子(33a,33b,33c,33d)を備え、前記メンテナンス素子は前記旋回軸(30)との接触面を持たない構成としたことを特徴とする部材。
  9. 請求項1〜3に記載の部材において、前記旋回軸(40)は円形断面を有し、また前記軸受(41)は、前記旋回軸(40)に対向する面で、少なくとも3個の溝(42a,42b,42c)、および前記旋回軸(40)に接線方向に正接するよう配置した少なくとも3個のボス(41a,41b,41c)を有する構成としたことを特徴とする部材。
  10. 請求項9に記載の部材において、前記旋回軸(40)は、周縁に、前記軸受(41)の前記ボス(41a,41b,41c)を収容するよう構成した、円形溝(45)を有する構成としたことを特徴とする部材。
  11. 時計であって、請求項1〜10に記載の少なくとも1つの旋回軸部材を備えることを特徴とする時計。
JP2011500195A 2008-03-18 2009-03-17 旋回軸部材 Active JP5475750B2 (ja)

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