JP5988255B2 - 機械式クロックムーブメント用の音叉共振器 - Google Patents

Description

[0001]本発明は、音叉型振動子を備える、自由脱進機を有する機械式クロックムーブメント用の音叉機械共振器に関し、音叉型振動子の少なくとも１つの第１の振動プロングは、第１の軸線を中心に振動するものであり、アンクル組立体の少なくとも１つの第１のフォーク歯と関連付けられた少なくとも１つの第１のピンを支持して、アンクル組立体を第１の角度位置と第２の角度位置との間で枢動させて、がんぎ車を交互に係止させ解放させる。

[0002]既知の方法では、そのような機構は、機械エネルギー源と併せて、音叉である振動子の振動を持続させること、したがって共振器を形成することを可能にする。

[0003]音叉などの振動子の高いＱ値、すなわち従来のひげぜんまい振動子の約１０〜５０倍という高いＱ値は、測時学の応用例にとって振動子を魅力的なものにしている。

[0004]さらに、本発明は、そのような共振器を装着したクロックムーブメント、および、特に、限定するものではないが、かかるクロックムーブメントを装着した腕時計型の計時器にも関する。

従来技術

[0005]音叉を振動子として備える多くの測時装置が、従来技術で既に開示されている。

[0006]例として、１８６６年に提出された出願に基づいてＬｏｕｉｓ-Ｆｒａｎｇｏｉｓ-Ｃｌｅｍｅｎｔ Ｂｒｅｇｕｅｔの名義で付与された仏国特許第７３４１４（Ａ）号明細書は、機械的振動子が音叉になっている振り子クロックを記述している。この音叉の第１のプロングは、がんぎ車を交互に係止させ解放させるために、がんぎ車と協働するように設計された２つのアームを有するアンクル組立体を支持する。したがって、アンクル組立体は、通常の場合のように、クロックムーブメントのフレーム上では枢動しないが、アンクル組立体を支持する音叉の端部と同じ振動運動を呈する。したがって、設計される脱進機は自由脱進機型ではない。なぜなら、一方ではアンクル組立体ががんぎ車と永久的に接触しており、他方ではピンがアンクル組立体を音叉のプロングに固定し、したがってアンクル組立体から出ることはないからである。したがって、この種の脱進機には対応する欠点がある。すなわち、特に摩耗およびクロノメータの外乱が共に自由脱進機の場合よりも大きくなる。

[0007]より具体的には腕時計に関する限り、Ｍａｘ Ｈｅｔｚｅｌは、音叉を振動子として使用することに関する非常に多くの特許発明に関与しており、これらの特許発明は、Ｂｕｌｏｖａ Ｓｗｉｓｓ ＳＡ社によって販売されているＡｃｃｕｔｒｏｎ（登録商標）腕時計の生産につながっている。

[0008]しかしながら、Ａｃｃｕｔｒｏｎ時計は、対応する音叉の各プロングが、時計のフレーム上に固定して取り付けられた電磁石と関連付けられた永久磁石を支持するとすれば、電子共振器を備えることになる。各電磁石の動作は、音叉が支持する磁石によって音叉の振動に従属し、その結果、音叉の振動は、電磁石から永久磁石に周期的な磁気インパルスを伝達することによって持続される。音叉のプロングの一方は、時計の歯車列の車を回転させることを可能にするつめを操作する。この構造は、音叉の振動を持続させるためのつめの使用には役立たない。

[0009]例えば、１９５７年にさかのぼる出願に由来する米国特許第２，９７１，３２３号明細書はそのような機構を記述しているが、この機構は、純粋に機械的な時計、すなわち電子回路を有していない時計を作るために使用することができない。実際、市場では、既知の計時器よりも高い精度で動く純粋に機械的な計時器が実際に必要とされている。

[0010]Ａｃｃｕｔｒｏｎの計時器は、Ｂｕｌｏｖａ Ｓｗｉｓｓ ＳＡ社によって現在も販売されていることが指摘されるべきである。

[0011]１９７２年にさかのぼる出願に由来するスイス国特許第５９４２０１号明細書は、二重振動子の共振器システムを記述している。音叉の振動の周波数安定性は、磁気相互作用により、従来の形のてんぷ（ｂａｌａｎｃｅ）の振動を安定させ、したがって音叉より低いＱ値を有するように利用される。この目的のために、一方では音叉のプロング、他方ではてんぷが、互いに協働するように設計された永久磁石を支持する。対応する相互作用は、音叉の振動を持続させるとともに、てんぷの振動を周波数に関して安定させることを可能にする。

[0012]しかしながら、このことは、その特許において明確には分からないが、この機構は、てんぷの周期的な振動を歯車列の車を駆動できる一方向の運動に変換するために、機械式脱進機に連結されなければならないことが明らかである。したがって、てんぷは、てんぷの振動を持続させるように設計された従来の機械式脱進機に連結される可能性が高い。その結果、その文献に記載されている機構は、てんぷの振動の周波数安定性の向上を可能にするが、たった１つの振動子を有する従来の機構に比べて複雑性および嵩高性がはるかに高くなる。さらに、音叉の高いＱ値は、提示されている解決法では一部しか使用されない。というのは、最終的に分析すると、歯車列の運動を制御するのは、従来のシステムの動作と同様に、てんぷであるからである。

[0013]腕時計の構造に特有の空間的な制約に適した他の解決法も開示されている。具体的には、１９６２年にさかのぼる出願に由来する米国特許第３，２０８，２８７号明細書は、磁気相互作用によってがんぎ車に連結された音叉を備える共振器を記述している。より具体的には、音叉はがんぎ車と協働する永久磁石を支持し、がんぎ車は磁気伝導性材料製である。がんぎ車は、機械的なものでもモータの形をとってもよいエネルギー源に力学的に接続される一方で、がんぎ車は、がんぎ車の厚み部分に開口部を有していて、回転駆動されたときに、音叉によって支持された磁石に対して可変磁気抵抗の磁気回路を形成する。

[0014]したがって、磁気ロックとみなされうる相当な強さの永久的な相互作用が、音叉とがんぎ車との間に生じ、したがって、そうした構造は非自由脱進機からなる。音叉の振動を持続させるためのがんぎ車から音叉へのエネルギーの供給は、たとえ小さくても連続的に行われ、これらの振動の等時性の観点から重要でない妨害源を構成する。同様に、がんぎ車は音叉によって連続的に案内される。

[0015]したがって、この構造に使用される相互作用のタイプは接触と同様であり、このことは精密動作の観点から好ましくない。

[0016]Ｌｏｕｉｓ-Ｆｒａｎｇｏｉｓ-Ｃｌｅｍｅｎｔ Ｂｒｅｇｕｅｔの振り子クロックはさておき、これらの機構はすべて、磁気相互作用を使用しており、どの機構も、純粋に機械的な計時器、すなわち電子回路も磁気相互作用も含んでいない計時器の製作に役立たない。

[0017]本発明の主な目的は、機械的計時器用、特に腕時計用の高いＱ値および高度の等時性を有する共振器、および自由脱進機型の脱進機を提供することにより、従来技術から知られている音叉共振器の欠点を軽減することである。

[0018]自由脱進機に関連する時計、特に腕時計に音叉型の振動子を使用したときに生じるいくつかの技術的問題がある。

[0019]音叉の振動周波数は、ひげぜんまいの振動数よりはるかに高い。例として、前述したＡｃｃｕｔｒｏｎは、最新の機械式時計のひげぜんまいの４Ｈｚと比べて、３６０Ｈｚの周波数で振動する音叉を有する。したがって、従来の自由脱進機が音叉と連動して作動できるように従来の自由脱進機を適合させることは、明白な仕事ではない。さらに、音叉の振動周波数が高くなるほど、ひげぜんまいの場合よりエネルギーの消費および構成要素の摩耗が増大するはずである。

[0020]測時音叉の振動振幅は小さい。例として、Ａｃｃｕｔｒｏｎ内の音叉の振動振幅は、ひげぜんまいシステムのてんぷのピンの振動振幅の２ｍｍ程度に比べて、０．０３６ｍｍである。

[0021]このような小さい振幅は、脱進機の構成要素の製造を、ひげぜんまいを使用する場合に比べてさらに困難なものにする。

[0022]加えて、高い動作周波数および小さい振幅は、対応する脱進機が音叉の振動のより大きい部分にわたって作用する必要があるはずであり、したがって脱進機による摂動が従来の場合よりも増大するはずであることを意味する。

[0023]追加の問題は、音叉の脚またはプロングの振動運動がてんぷの円運動に比べてほとんど直線的であるという点にある。したがって、音叉のプロングの先端の軸線方向の移動は非常に小さい。

[0024]この直線運動は、特に、ピンがアンクル組立体のフォークに対してどのように出入りするかという事柄が問題になるため、脱進機の構成要素に修正を加える必要があることを意味する。

[0025]さらに、音叉プロングの横方向の振動振幅、すなわちプロングの方向に対して実質的に垂直な方向の振幅は、Ｍａｘ Ｈｅｔｚｅｌによる平均値に対して最大で５０％と大きく変化しやすいことに留意されたい。この変化により、ピンは、平均より長い追加の円弧にわたって妨げられないようにするために、すなわち、振動子が追加の円弧の間に自由に振動できるようにするために、フォークから出ることができる必要があり、このことは自由脱進機の製造に必要な条件である。したがって、ピンがアンクル組立体のフォークに対して出入りするという、組み合わされた問題に関連する難題を克服する必要がある。

[0026]最後に、腕時計に音叉を使用するとサイズの観点から問題が生じることも明らかにされうる。実際、Ａｃｃｕｔｒｏｎモデルに使用されている音叉の長さは、てんぷの一般的な直径が１０ｍｍ程度であるのに比べて、２５ｍｍである。

[0027]動作周波数およびエネルギー消費に関して上述したタイプの共振器の実現可能性を調査した後で、出願人は、考慮されるべき音叉のプロングの小さい振動振幅を可能にする共振器の構造に存在する問題を解決しようと努めてきた。

[0028]具体的には、出願人によって行われた計算は、例えば、周波数５０Ｈｚおよび振幅０．０７ｍｍで振動する音叉が従来のひげぜんまいと同等水準のエネルギーを消費するという結論につながった。さらに、この種の音叉の場合、音叉の脚の振動振幅の５０％超しか作動しない脱進機は、クロノメータの誤差の３３％の増大にしかつながらず、したがってこの種のシステムの実現可能性を裏付けている。

[0029]本明細書において上述した全体的な技術的問題に対処する目的で、本発明は、より詳細には本明細書において上述したタイプの共振器に関していることが明らかになり、上記の共振器は、第１のピンに固着される変換部材を備えており、
アンクル組立体が枢動するときに第１のフォーク歯が第１のピンの実質的に第１の軸線方向の運動振幅より大きい軸線方向の運動振幅、すなわち実質的に第１の軸線方向の運動振幅を有するように、変換部材は、
一方では、第１のインパルスをアンクル組立体に伝達することにより、振動子の第１のプロングの振動をアンクル組立体の回転運動に変換するように、
他方では、アンクル組立体からの機械エネルギーをインパルスの形で振動子の第１のプロングに伝達するように設計されていることを特徴としている。

[0030]具体的には、従来の振動子−アンクル組立体−脱進機システムでは、振動子に固着されがんぎ車との係合を解除するようにアンクル組立体を操作するインパルスピンは、ここでアンクル組立体がてんぷの軸線方向に向けられたときのアンクル組立体の軸線を考えると、アンクル組立体の軸線方向の運動振幅より大きい軸線方向の運動振幅を有することが、前述の幾何形状条件から明らかになる。次に、振動子が音叉である場合、振動子の脚の端部の軸線方向の運動振幅は、ピンがアンクル組立体のフォークに入るようにする、またはピンがアンクル組立体のフォークから出るようにするには十分でないことが分かっている。

[0031]したがって、本発明は、アンクル組立体フォークの歯の軸線方向の運動振幅をピンの軸線方向の運動振幅より大きくするために、これらの要素の間の適正な協働を確実にし、最終的に自由脱進機が正確に動作できるようにするための変換部材を提供する。

[0032]変換部材は、本発明の範囲から逸脱することなく様々な形態で製造されうる。

[0033]第１の実施形態によれば、変換部材は、クロックムーブメントのフレーム要素に枢着されかつ振動子の第１のプロングに対して枢動できるように第１のピンに固着されることを目的としたレバーを備え、レバーは、アンクル組立体を枢動させるために、フォークの第１のフォーク歯および第２のフォーク歯と協働することを目的とした第２のピンを支持することが規定されうる。

[0034]好ましい代替実施形態によれば、変換部材は、振動子の第１のプロングに配置されかつ第１のピンおよび第２のピンを支持する支持体を備え、第１のピンおよび第２のピンは、第１のフォーク歯および第２のフォーク歯と交互にそれぞれ協働するものであり、第１のフォーク歯と第２のフォーク歯との間の相対距離よりわずかに小さい相対距離で配置される。

[0035]これらの特徴により、本発明は、自由脱進機と関連付けられた音叉を備える計時器用の機械共振器を使用することを可能にする。

[0036]好適には、アンクル組立体は、第１のフォーク歯および前記第２のフォーク歯をそれぞれ支持する第１のアームおよび第２のアームを有するフレームを備える。

[0037]好ましい代替形態では、アンクル組立体は、アンクル組立体をクロックムーブメントに取り付けることを可能にすることを目的としたアンクル組立体スタフ（ｓｔａｆｆ）に固着され、第１のアームおよび第２のアームは実質的にアンクル組立体スタフから延びる。

[0038]特に嵩高性の観点から注視されなければならない制約に応じて、様々な代替実施形態が考えられる。したがって、アンクル組立体は、がんぎ車と交互に協働することを目的とした第１の追加アームおよび第２の追加アームを備え、これらの一方の第１および第２のアームならびに他方の第１および第２の追加アームはすべて、１つの同一平面内または２つの異なる平面内に配置される。

[0039]さらに、機械共振器は、同じアンクル組立体か、振動子の第２のプロングと協働するように設計された追加のアンクル組立体のどちらかと協働するように設計された第２のがんぎ車を備えることも規定されうる。

[0040]本発明のさらなる特徴および利点は、いくつかの好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を読むことでより明瞭に明らかになり、詳細な説明は、非限定的な例として与えられる添付図面を参照して行われる。

図１ａは、本発明を実施するときに考慮されるべき制約の説明図である。 図１ｂは、本発明を実施するときに考慮されるべき制約の別の説明図である。 図２は、本発明の第１の実施形態によるクロックムーブメント用の機械共振器の概略正面図である。 図３は、図２の共振器の第１の代替形態によるクロックムーブメント用の機械共振器の概略正面図である。 図４は、図２の共振器の第２の代替形態によるクロックムーブメント用の機械共振器の概略正面図である。 図５は、図２の共振器の第３の代替形態によるクロックムーブメント用の機械共振器の概略正面図である。 図６ａは、図２の共振器の連続動作のうち第１の動作の詳細図である。 図６ｂは、連続的な構成での図２の共振器の連続動作のうち第２の動作の詳細図である。 図６ｃは、連続的な構成での図２の共振器の連続動作のうち第３の動作の詳細図である。 図６ｄは、連続的な構成での図２の共振器の連続動作のうち第４の動作の詳細図である。 図６ｅは、連続的な構成での図２の共振器の連続動作のうち第５の動作の詳細図である。 図７は、本発明の第２の実施形態によるクロックムーブメント用の機械共振器の概略正面図である。

[0048]図１ａおよび図１ｂは、本発明を実施するときに考慮されるべき制約の説明図であり、より具体的には、音叉のプロングと脱進機のアンクル組立体フォークとの間の正確な協働を確実にするために留意されるべき幾何形状に関する説明図である。

[0049]図１ａは、第１の半径および第２の半径との間でアンクル組立体がカバーする回転角度とアンクル組立体の先端の第２の半径方向の運動、すなわち実質的に音叉プロングの軸線に沿った運動との間にどのような関係があるのかを評価するために、アンクル組立体の半径Ｒの運動を概略的に示す。

[0050]太線２０１および２０２は、細線２０３および２０４で概略的に示されている音叉プロングによって伝達されたインパルスに応答してアンクル組立体が枢動するときに、アンクル組立体がとることができる第１の位置および第２の位置を示している。

[0051]より具体的には、アンクル組立体が線２０１の位置にあるとき、音叉プロング（線２０３）は、アンクル組立体の第１のフォーク歯を第１のフォーク歯に接触せずに通過できる必要があるのに対して、アンクル組立体が線２０２の位置にあるときは、アンクル組立体は、音叉の振動を持続させるために、アンクル組立体のフォークの別の歯を使用して音叉プロング（線２０４）にインパルスを伝達できる必要がある。

[0052]アンクル組立体の先端の軸線方向運動、すなわち音叉プロングの方向の運動は、次式で与えられる。

[0053]アンクル組立体の軸線方向運動は、アンクル組立体の回転角度よりも１桁小さいものであることが、上式から明らかである。

[0054]従来の形状のアンクル組立体の大きさが通常程度である場合、すなわち、平行歯を有していて、長さが２．１ｍｍ程度であり、アンクル組立体の枢動が５度である場合、上記式は、アンクル組立体の先端の約０．００８ｍｍ、すなわち１ミリメートルの百分の１未満の軸線方向運動を与える。

[0055]一般に、係止解除段階は、アンクル組立体の約２度の枢動に対応する。したがって、音叉プロングがフォークの第１の歯を押した後で第１の歯から出たときに、アンクル組立体にはまだ３度の枢動が残っており、その間に、別の歯は、音叉のプロングにインパルスを伝達できるほど遠くへ軸線方向に移動する必要がある。この３度の角度は、０．００５ｍｍの軸線方向運動に対応する。

[0056]３０度の角度を表すリフト段階を有する従来のインパルスピンの場合を考えると、リフトは、１５度程度の角度で始まり、９度程度の角度で終わる。その場合、ピンの軸線方向運動は、一般に０．０４６ｍｍ程度（半径０．７ｍｍのピン経路に対して）であるので、ピンとアンクル組立体の対応するフォーク歯との間に０．０５ｍｍ程度の軸線方向の相対運動を与える。

[0057]歯とピンとの間の重複が係止解除の終わりに約０．０２５ｍｍであると認められると、歯とピンとの間にまだ０．０２５ｍｍの隙間があり、ピンがフォークに入るのが可能になる。このような寸法は非常に小さく、実際の製造の限度である。

[0058]この理由で、フォークは、ピンが入りやすくするために、明確に規定された幅を有している。

[0059]図１ｂは、幅２Ｓのフォークの運動を概略的に示す。

[0060]フォークの幅２Ｓは、フォークの幅２Ｓが角度ａと同程度であるため、前述した軸線方向運動に寄与することによりピンがフォークに入りやすくする。すなわち、長さＳの水平アームの角度ａまでの回転が、−Ｓ・ｓｉｎ（ａ）の垂直運動、すなわち約−Ｓ・ａの垂直運動を与える。したがって、フォークが軸線方向の高さＲを有し、フォークの歯のそれぞれの壁が軸線からの距離Ｓである場合、角度ａまでの小回転で、Ｒによって引き起こされる軸線方向運動は約Ｒ・ａ^２であり、Ｓによる運動は約Ｓ・ａである。

[0061]例えば、フォーク壁をフォーク壁のアンクル組立体の軸線から０．２５ｍｍ（従来のてんぷ式脱進機に関して従来程度の大きさである）に配置することにより、壁の軸線方向運動は、０．２５・（ｓｉｎ（５°）−ｓｉｎ（３°））、すなわち０．００９だけ増大し、これにより通路寸法を０．０２５ｍｍから０．０３ｍｍに増大することが可能になる。

[0062]音叉の場合、状況はさらに複雑である。というのは、音叉のプロングまたは脚の運動は事実上直線的であるのに対して、てんぷを用いるとインパルスピンは回転運動を有するからである。

[0063]例えば、長さＲの垂直プロングが振幅Ａで振動する場合、垂直運動は次式となり、

上式は、プロングの回転角度ａ＝ａｒｃｔａｎ（Ａ／Ｒ）、すなわち約Ａ／Ｒに留意すると、同じ計算になる。

[0064]例として、長さが２０ｍｍであるが、その長さの３分の２しか明白に円運動しないプロング、および０．０３６ｍｍの振幅を有するＡｃｃｕｔｒｏｎの場合、垂直運動は−０．００００５ｍｍであり、したがってここで対象の応用例にとってごくわずかである。

[0065]同様に、長さ２０ｍｍ、振幅０．０７ｍｍを有する音叉、および１度〜０度で係止解除する２．１ｍｍのアンクル組立体の場合、上記計算は、音叉プロングの０．０００１ｍｍの垂直運動およびアンクル組立体の０．０００３ｍｍの垂直運動、すなわち０．０００４ｍｍの差という計算結果となり、この計算結果は受け入れられない。

[0066]したがって、ピンがフォークに入ることを可能にするさらに大きい幅のフォークを考慮する必要がある。

[0067]例えば、アンクル組立体の軸線から距離Ｓを置いて壁を有するフォークを考えてみる。しがたって、１度〜０度の軸線に平行な方向の運動は、Ｓ・ｓｉｎ（１°）、すなわち約０．０１７・Ｓである。Ｓ＝２．５ｍｍを置くことにより、上記式は０．４４ｍｍの軸線方向運動を与える。さらに、音叉上のピンも一定角度まで回転する。ピンは、長さ２０ｍｍの脚の３分の２が回転する場合に０．０３５ｍｍの振幅でフォークに入り、これは０．００２６２５＝０．１５度の角度を表し、軸線方向運動は０．００６６ｍｍであると計算できる。上記式は、０．０４５ｍｍの相対運動、すなわち０．０２２ｍｍの進入を与える。

[0068]したがって、この基本例では、フォークは、全長５ｍｍの場合に、アンクル組立体の軸線を基準にして少なくとも２．５ｍｍだけ離れた壁を有するべきである。

[0069]これらの計算は、音叉の振動がほぼ円形であるという前提に基づいている。実際には、この運動はさらに複雑であり、精度をさらに上げるために曲げ変形される棒の正確な挙動に言及されるべきである。ここに与えられる計算は指標として与えられ、したがって、実際には、フォークの正確な幾何形状は、音叉振動の正確な経路に適するようになされる必要がある。

[0070]上記考慮事項は、フォークの幾何形状、したがって従来のインパルスピンの幾何形状を見直すように出願人を導いてきた。

[0071]図２は、本発明の第１の実施形態によるクロックムーブメント用の機械共振器の概略正面図である。

[0072]この共振器は、音叉型の振動子１、この場合は実質的にＵ字形の振動子１を非限定的に備え、振動子１のベース２は、プロング３および４がベース２を基準にして振動できるように、周知の方法でクロックムーブメント（より明瞭にするために図示されていない）のフレーム要素に固着されるものである。

[0073]代替として、音叉は、別の形状、例えば好ましくは、米国特許第３，４４７，３１１号明細書に記述されかつ図示されている形状と同様の形状を有することができる。

[0074]前述のように、音叉の振動振幅は非常に小さので、単にひげぜんまいシステムを音叉に置き換えることによる従来の共振器の製作には適さないであろう。

[0075]したがって、出願人は、クロックムーブメント用の音叉を有する機械共振器を開発するために調査を行ってきており、この機械共振器は、変換部材を備えており、
アンクル組立体が枢動するときにアンクル組立体のフォーク歯が音叉プロングの先端の実質的に音叉プロングの軸線方向の運動振幅より大きい軸線方向の運動振幅、すなわち実質的に音叉プロングの軸線方向の運動振幅を有するように、変換部材は、
一方では、第１のインパルスをアンクル組立体に伝達することにより、音叉プロングの運動をアンクル組立体の回転運動に変換するように、
他方では、アンクル組立体からの機械エネルギーをインパルスの形で音叉のプロングに伝達するように設計されている。

[0076]図２は、本発明の例示的な一例による共振器の一実施形態を示す。

[0077]音叉の第１のプロング３の自由端または先端５には、図６ａ〜図６ｅの詳細な説明から明らかになるように、従来のシステムにおいてインパルスピンの機能を果たす第１のピン７および第２のピン８を支持する支持体６が設けられる。

[0078]支持体６は、第１のプロング３の方向に対して実質的に垂直な方向の細長い形状を有していて、支持体６の中央付近で第１のプロング３に固定され、ピン７、８は支持体６のそれぞれの端部に配置される。

[0079]ピン７、８は、アンクル組立体１０と、より詳細にはアンクル組立体のフォークを形成しているアンクル組立体の第１の歯１１および第２の歯１２と協働する。

[0080]アンクル組立体１０は、アンクル組立体スタフ１４によってクロックムーブメントのフレーム要素に枢着されることを目的としたフレームを備える。フレームは、アンクル組立体スタフから延びる第１のアーム１５および第２のアーム１６を有し、第１のアーム１５および第２のアーム１６はそれぞれ、第１のアーム１５および第２のアーム１６の自由端に歯１１、１２の一方を支持する。

[0081]フレームは、同様にアンクル組立体スタフ１４から延びかつがんぎ車２４の歯セットと実質的に従来の方式で協働するように設計された第１の歯止め（ｐａｌｌｅｔ）２１および第２の歯止め２２をそれぞれ支持する第１の追加アーム１８および第２の追加アーム１９も有する。したがって、アンクル組立体１０は、アンクル組立体１０の歯止め２１、２２の一方が回転に関してがんぎ車２４を係止する第１の位置と他方の歯止めががんぎ車２４を係止する第２の位置との間で枢動するものである。アンクル組立体が一方の位置と他方の位置との間で枢動すると、がんぎ車２４は自由に回転できる。

[0082]ピン７とピン８との間の距離は、共振器が正確に動作するようにするために、歯１１と歯１２との間の距離よりわずかに小さい。

[0083]本発明による共振器は、特に振動子が１つのピンではなく２つのピン７および８を支持することにより、それにアンクル組立体のフォークの特別な幾何形状により、従来の共振器の動作と同様の動作を可能にすることが、図２から明らかである。非限定的な指標として示されている解決法は、アンクル組立体ががんぎ車と正確に協働するのに十分な回転振幅を与えることをアンクル組立体に可能にさせるだけでなく、ピン７および８がそれぞれ順番にフォークに入りアンクル組立体を適切な方法で駆動できるようにするとともに、ピン７および８がフォークから対称的に出ることができるようにすることも可能にする。

[0084]もちろん、当業者なら、がんぎ車の歯の数またはアンクル組立体の様々なアームの間のレバーアームを当業者自身の要件に合うようにかつ本発明の範囲から逸脱せずに適合させることができるであろう。

[0085]特に、アンクル組立体のレバーアームは、アンクル組立体の幾何形状を要望に合うように適合させるために、一方ではアンクル組立体スタフとフォーク歯との間の距離を変え、他方ではアンクル組立体スタフと歯止めとの間の距離を変えることによって変えられうることに留意されたい。具体的には、フォークのレバーアームを減少させると、アンクル組立体の回転角度、したがって歯止めの運動振幅の増大が可能になる。

[0086]さらに、フォークのレバーアームを減少させると、それにより歯止めの係止領域および歯止めの幅が拡大することになるため、脱進機を構成しやすくなることにも留意されたい。アンクル組立体の回転角度を増大させると、アンクル組立体の軸線方向におけるフォークの運動を増大させて、１つまたは複数のピンがフォークに対して出入りしやすくなる。したがってフォークの幅は減少されうる。対照的に、エネルギー消費がこの場合は理論的に増大するが、当業者にとって、アンクル組立体およびアンクル組立体のフォークの寸法を当業者自身の要望に合わせるように適合させるのは特に困難ではないであろう。

[0087]図２に示されている実施形態では、アンクル組立体の第１および第２のアーム１５、１６、ならびに第１および第２の追加アーム１８、１９は、すべて１つの同一平面内に配置されることに留意されたい。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなく、特に、共振器の嵩高性の観点から注視されなければならない制約に応じて、他の構成も可能である。

[0088]図３は、図２の共振器の第１の代替形態によるクロックムーブメント用の機械共振器の概略正面図を示す。

[0089]図３を理解しやすくするために、図２の参照番号と同じ参照番号が用いられる。

[0090]共振器は、アンクル組立体１０の第１および第２の追加アーム１８、１９が第１および第２のアーム１５、１６を含む平面とは異なる第２の平面内に延びることを除いて、全体的に図２と同じである。さらに、図３の実施形態では、一方の第１および第２のアームの中線と他方の第１および第２の追加アームの中線とが、両中線の間に８０度程度の角度を作る。

[0091]これらの特徴により、がんぎ車は、音叉の平面とは異なる平面内に、かつ、図２の実施形態の場合よりも音叉からさらに小さい離隔距離で配置されうる。

[0092]そのような構成は、音叉−脱進機組立体の嵩高性を低減することを可能にし、腕時計に組み込まれるのにより適している。

[0093]当業者なら、アンクル組立体の形状を、嵩高性に関して当業者自身の制約に合うように改変する際に特に困難に遭遇することはない。

[0094]図４は、図２の共振器の第２の代替形態によるクロックムーブメント用の機械共振器の概略正面図を示す。この代替形態では、一方の第１および第２のアーム１５、１６の中線と他方の第１および第２の追加アーム１８、１９の中線とが、両中線の間に１２０度程度の角度を作る。

[0095]図５は、図２の共振器の第３の代替形態によるクロックムーブメント用の機械共振器の概略正面図を示す。この代替形態では、一方の第１および第２のアーム１５、１６の中線と他方の第１および第２の追加アーム１８、１９の中線とが、両中線の間に１８０度程度の角度を作る。

[0096]がんぎ車および音叉は、特に、上述したように音叉−脱進機組立体の嵩高性を低減するために、潜在的に少なくとも部分的に重ね合わされうることが、図４および図５から明らかである。

[0097]図６ａ、図６ｂ、図６ｃ、図６ｄおよび図６ｅは、第１のプロング３の振動の半周期にわたって連続的に生じる図２の共振器の動作の詳細図を示す。

[0098]図６ａから始めると、音叉の第１のプロング３は、反対方向に戻る直前に、図６ａの左への第１のプロング３の矢印の方向の行程を終える。

[0099]この状況では、アンクル組立体１０の第１の歯止め２１は、がんぎ車２４の歯セットと協働してがんぎ車２４の歯セットを回転に対して係止する。脱進機はここで静止する。

[00100]プロング３が図の右に向かって戻ると、図６ｂに示されているように、アンクル組立体の第２の歯１２は第２のピン８の経路内にある。これらの２つの部品が接触すると、第２のピンによって伝達されるインパルスの影響を受けてアンクル組立体が図６ｂの時計回りの方向に回転することにより、係止解除段階が始まる。第１の歯止め２１は、がんぎ車２４から持ち上げられ、がんぎ車２４を自由にする。

[00101]係止解除段階の間、第１の歯１１は第１のピン７に向かってずりあがり、この状況は図６ｃに示されている。

[00102]次いで、図６ｄに示されているように、アンクル組立体から第１のピン７へのインパルス段階が生じて、音叉の第１のプロング３の振動が持続されるようにする。

[00103]同時に、図６ｅに示されているように、第２の歯止め２２は、第２の歯止め２２ががんぎ車２４を再び係止するまでがんぎ車２４に向かって下がる。

[00104]次いで、第２の半周期が始まり、同じ段階が従来の方法で同じ時間順にもう一度生じる。

[00105]したがって、アンクル組立体１０ががんぎ車２４と効率的に協働するためには、アンクル組立体１０の歯１１、１２がとる種々の位置の間の最大距離は、とにかく、それ自体が上記に示されたように小さくかつ独力でアンクル組立体を満足に動かすのに十分ではない、音叉のプロング３の振動振幅の２倍より大きい必要があることが分かる。この最大距離は、係止解除段階中に第１および第２の歯が対応するピンからインパルスを受けていた後で第１および第２の歯がとるそれぞれの位置の間の距離である。

[00106]前述の図では、本発明による共振器は、アンクル組立体の十分な回転を確保するために離間される２つの歯１１、１２と関連付けられた２つのピン７、８を備える変換部材を備える。

[00107]しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなく様々な形態の変換部材を製作することが考えられる。

[00108]図７は、同様の結果となりうる、本発明の第２の実施形態によるクロックムーブメント用の機械共振器の概略正面図を示す。

[00109]アンクル組立体１００はこの場合、先の図に示されている幅を基準にして縮小された幅のフォーク１０１と共に、より一般的な形状を有している。

[00110]したがって、この実施形態に使用される変換部材は、レバーアームの原理を用いている。

[00111]この変換部材は、ピボット１１１を用いてクロックムーブメントのフレーム要素に枢着されることを目的としたレバー１１０を備える。

[00112]レバー１１０は、第１の端部に、音叉の第１のプロング３の自由端５に枢着される第１のピン１１２を備え、第２の端部に、フォーク１０１の歯の間に係合される第２のピン１１３を備えていて、このフォーク１０１と協働し、第１のプロング３が振動したときにアンクル組立体１００を枢動させる。

[00113]この場合もまた、フォーク１０１の歯が占めることができる様々な位置の間の最大距離は、音叉のプロング３の振動振幅の２倍を超えることに留意されたい。しかしながら、変換部材の構造は、音叉の振動を持続させるためにアンクル組立体から音叉へのインパルスの良好な伝達を確保することを可能にするとともに、連係する脱進機の正確な動作を確保できる振幅でアンクル組立体を枢動させるために、音叉からアンクル組立体へのインパルスの良好な伝達を確保することも可能にする。具体的には、レバー１１０は、音叉の脚の振動振幅を増幅することを可能にする。より具体的には、図７では、使用されるレバーアームは、第２のピン１１３とピボット１１１との間の距離と、第１のピン１１２とピボット１１１との間の距離との比に等しい。この装置により、適切なアーム比が与えられるという条件で、従来のアンクル組立体が使用されうる。

[00114]この解決法は、第１の実施形態に比べて、構造が複雑になり、関与する構成要素のより急速な摩耗を受けるが、この解決法は、こうしたことにもかかわらず、本発明の特徴に適合する機械共振器の製作を可能にする。

[00115]前述の説明は、非限定的な例示として特定の諸実施形態を説明しようとしてきたが、本発明は、説明したばかりのいくつかの特定の特徴、例えば、音叉、がんぎ車またはアンクル組立体の具体的に図示され説明された形状などの実施に限定されるものではない。

[00116]例えば、上記特徴のサイズが従来のシステムのものよりも約１桁小さいため、歯止めの形状は歯止めを強化するために改変されるべきであることに留意されたい。特に、従来の歯止めの長方形断面は、従来の歯止めの幅が減少するにつれて脆弱となるので、台形断面が好ましいことがある。歯止めをさらに強化するために、歯止めの厚みが増大されてもよい。余分の幅には、もちろん、歯止めとがんぎ車の歯セットとの協働を考慮しなければならない。

[00117]歯止めをアンクル組立体のアームに通常の直角以外の一定角度で固着することにより、歯止めの引き込みを増大させることも考えられる。このような引き込みは、がんぎ車が歯止めに寄り掛かる段階で偶然に自由になる可能性を低減することにより安全対策を提供する。

[00118]当業者なら、当業者自身の目的に合うように本開示の内容を適合させる際に特に困難に遭遇することはなく、本発明の範囲から逸脱することなく、ここに記載されている諸実施形態による機械共振器とは異なるが、上述した自由脱進機を有する共振器を作ることを可能にする変換部材を備える機械共振器を製造するであろう。特に、本発明による共振器の正確な動作を確保するために、変換部材およびアンクル組立体は、アンクル組立体の歯の振動に十分な振幅を保証するように、音叉のピンとがんぎ車との間にレバーアームが作られるような態様で配置されることが好ましい。

[00119]本明細書において上述したように、本発明は、単一のがんぎ車または単一のアンクル組立体を備える共振器に限定されるものではないことにさらに留意されたい。具体的には、第２のがんぎ車が、アンクル組立体に関連付けられることができ、あるいは音叉の第２のプロングと協働する追加のアンクル組立体に関連付けられることもできる。

[00120]さらに、本発明による共振器の様々な構成要素の相対配置に対する制約が厳格であることに留意すべきであり、したがって、当業者は、本発明が具現化される方法を最適化する際に役立つと当業者が考える任意の適当な既知の手段、例えば、共振器の回転構成要素用、特にアンクル組立体用のフレキシブルな回転ガイドを使用できるであろう。

[00121]最後に、シリコン化合物の製作に使用される技術は、説明してきた要素の生産に特に良く役立つことに留意されたい。というのは、特に、この技術は優れた精密製造を保証するからであり、さらに、互いに接触するシリコン要素は、測時分野で一般的に使用される材料を基準にして低摩擦を示すからである。シリコンのこれらの特定の特徴は、音叉の高い振動周波数のために重要性を増す。

Claims (12)

1. 自由脱進機を有する機械式クロックムーブメント用の音叉機械共振器であって、音叉型の振動子（１）を備え、該振動子（１）の少なくとも１つの第１のプロング（３）が、第１の軸線を中心に振動するものであり、アンクル組立体（１０、１００）の少なくとも１つの第１のフォーク歯と関連付けられた少なくとも１つの第１のピンを支持して、前記アンクル組立体（１０、１００）を第１の角度位置と第２の角度位置との間で枢動させて、がんぎ車（２４）を交互に係止させ解放させる、音叉機械共振器において、
   前記第１のピンに固着される変換部材（６、７、８、１５、１６）を備えており、
   前記アンクル組立体が枢動するときに前記第１のフォーク歯が前記第１のピンの実質的に前記第１の軸線方向の運動振幅より大きい軸線方向の運動振幅、すなわち実質的に前記第１の軸線方向の運動振幅を有するように、前記変換部材が、
   一方では、第１のインパルスを前記アンクル組立体（１０、１００）に伝達することにより、前記振動子（１）の前記第１のプロング（３）の振動を前記アンクル組立体（１０、１００）の回転運動に変換するように、
   他方では、前記アンクル組立体（１０、１００）からの機械エネルギーをインパルスの形で前記振動子（１）の前記第１のプロング（３）に伝達するように設計されていることを特徴とする、音叉機械共振器。
2. 前記変換部材が、前記クロックムーブメントのフレーム要素に枢着されることを目的としたレバー（１１０）を備え、前記レバー（１１０）の第１の端部が、前記振動子（１）の前記第１のプロング（３）に対して枢動できるように前記第１のピン（１１２）に固着され、前記レバーが、前記アンクル組立体（１００）を枢動させるために、前記第１のフォーク歯および前記アンクル組立体（１００）の第２のフォーク歯と協働することを目的とした第２のピン（１１３）を支持することを特徴とする、請求項１に記載の音叉機械共振器。
3. 前記変換部材が、前記振動子（１）の前記第１のプロング（３）に配置されかつ前記第１のピン（７）および第２のピン（８）を支持する支持体（６）を備え、前記第１のピン（７）および前記第２のピン（８）が、前記第１のフォーク歯（１１）および前記アンクル組立体（１０）の第２のフォーク歯（１２）と交互にそれぞれ協働するものであり、前記第１のフォーク歯と前記第２のフォーク歯との間の相対距離よりわずかに小さい相対距離で配置されることを特徴とする、請求項１に記載の音叉機械共振器。
4. 前記アンクル組立体（１０）が、前記第１のフォーク歯（１１）および前記第２のフォーク歯（１２）をそれぞれ支持する第１のアーム（１５）および第２のアーム（１６）を有するフレームを備えることを特徴とする、請求項３に記載の音叉機械共振器。
5. 前記アンクル組立体（１０）が、前記アンクル組立体（１０）を前記クロックムーブメントに取り付けることを目的としたアンクル組立体スタフ（１４）に固着され、前記第１のアーム（１５）および前記第２のアーム（１６）が実質的に前記アンクル組立体スタフ（１４）から延びることを特徴とする、請求項４に記載の音叉機械共振器。
6. 前記アンクル組立体（１０）が、前記がんぎ車（２４）と交互に協働することを目的とした第１の追加アーム（１８）および第２の追加アーム（１９）を備え、前記第１および第２のアーム（１５、１６）ならびに前記第１および第２の追加アーム（１８、１９）がすべて、１つの同一平面内に配置されることを特徴とする、請求項５に記載の音叉機械共振器。
7. 前記アンクル組立体が、前記がんぎ車（２４）と交互に協働することを目的とした第１の追加アーム（１８）および第２の追加アーム（１９）を備え、一方の前記第１および第２のアーム（１５、１６）ならびに他方の前記第１および第２の追加アーム（１８、１９）が、それぞれ異なる第１の平面および第２の平面内に配置されることを特徴とする、請求項５に記載の音叉機械共振器。
8. 前記アンクル組立体（１０）と関連付けられた第２のがんぎ車を備えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の音叉機械共振器。
9. 前記振動子の第２のプロングと協働するように設計された追加のアンクル組立体と関連付けられた第２のがんぎ車を備えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の音叉機械共振器。
10. 前記振動子および／または前記アンクル組立体および／または前記がんぎ車がシリコン製であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の音叉機械共振器。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の音叉機械共振器を備えるクロックムーブメント。
12. 請求項１１に記載のクロックムーブメントを備える計時器。

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