JP6042891B2 - テンプ及びヒゲゼンマイを有する時計ムーブメント - Google Patents

Description

本発明は時計ムーブメントに関し、より具体的には、テンプ・ヒゲゼンマイ型調速機と脱進機とを含むムーブメントに関する。

従来のテンプ・ヒゲゼンマイ調速機において、テンプが振動している間、ヒゲゼンマイは、その重心が調速機の軸上にはなく、移動しているという事実により、偏心的に拡縮する。この偏心的な拡縮は、調速機のピボット軸と、その中でピボット軸が回転する軸受との間に大きい戻り力を発生させ、この力は、振動振幅に依存してさらに変化する。この戻り力は、テンプの振動を乱し、ムーブメントの等時性に影響を与え、すなわち、振動振幅に依存して歩度の変動を大きくする。この問題を克服するために、本出願人は、特許文献１において、ヒゲゼンマイの外側の巻きが、ヒゲゼンマイの拡縮を同心的にさせるように構成された補剛部分を有する、テンプ・ヒゲゼンマイ調整装置を提案した。

しかしながら、等時性に影響を与える要因は、ヒゲゼンマイの拡縮の同心性だけではないことが知られている。調速機は、ムーブメント内に装着されると、脱進機によって乱され、これが歩度損失を生じさせる。実際に、ロック解除段階の間、調速機は、中心線より前で抵抗トルクを受け、これが損失を生じさせる。衝撃段階の間、調速機は、最初に中心線より前で、利得を生じさせる駆動トルクを受け、その後、中心線の後で、損失を生じさせる駆動トルクを受ける。全体として、脱進機はこのようにして歩度損失を生み出し、脱進機によって生じるこの外乱は、テンプの振動振幅が小さい場合に対する方が、テンプの振動振幅が大きい場合よりも大きい。

欧州特許第１４７６６０４号明細書

本発明は、テンプ・ヒゲゼンマイ調速機の等時性をさらに改善することを目的とするものであり、この目的のために、テンプ・ヒゲゼンマイ調速機と、該調速機と協働する脱進機とを含み、ヒゲゼンマイの外側の巻きが、ヒゲゼンマイの拡縮をより同心的にさせるように構成された補剛部分を含む、時計ムーブメントであって、補剛部分はさらに、脱進機によって生じるテンプの振動振幅に依存したムーブメントの歩度変動を少なくとも部分的に補償するように構成されることを特徴とする、時計ムーブメントを提案する。

驚いたことに、ヒゲゼンマイの外側の巻きの補剛部分の構成、例えば、その位置、範囲又は厚さに対する実験により、ムーブメントの全体としての等時性は、ヒゲゼンマイの非同心性によって生じる外乱と、さらに脱進機によって生じる外乱とを考慮に入れると、特許文献１に記載される調速機と比べて明らかに改善できることが分かった。

補剛部分は、振幅１５０°において、振幅３００°と比べて少なくとも２ｓ／ｄ、少なくとも４ｓ／ｄ、さらに少なくとも６ｓ／ｄ、又は、さらに少なくとも８ｓ／ｄの歩度利得を生み出すように構成され、好都合なことに脱進機によって生じる歩度変動を少なくとも部分的に補償する。

第１の実施形態によれば、補剛部分は、ヒゲゼンマイの拡縮を実質的に完全に同心的にさせる理論補剛部分よりもヒゲゼンマイの外端に近く、補剛部分の厚さ及び範囲は、理論補剛部分のそれらと実質的に同一にすることが可能である。

第２の実施形態によれば、補剛部分は、ヒゲゼンマイの拡縮を実質的に完全に同心的にさせる理論補剛部分よりも薄く、補剛部分の位置及び範囲は、理論補剛部分の位置及び範囲と実質的に同一にすることが可能である。

第３の実施形態によれば、補剛部分は、ヒゲゼンマイの拡縮を実質的に完全に同心的にさせる理論補剛部分よりも範囲が狭く、補剛部分の位置及び厚さは、理論補剛部分のそれらと実質的に同一にすることが可能である。

本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。

従来技術による補剛された外側の巻き部分を有するヒゲゼンマイを示し、このヒゲゼンマイに関連付けられたヒゲ玉は、破線で概略的に示される。 図１に示されるヒゲゼンマイの幾何学的中心の運動を、このヒゲゼンマイで一部が形成される調速機又は振動子は自由である、すなわち脱進機の動作に影響されないとみなして、デジタル的にシミュレーションすることによって得られた等時性曲線を示す。 図１に示されるようなヒゲゼンマイを有する実際のムーブメントに対して得られた、全体としての等時性測定結果を示す。 本発明の第１の実施形態による補剛された外側の巻き部分を有するヒゲゼンマイを示す。 図４に示されるヒゲゼンマイの幾何学的中心の運動を、このヒゲゼンマイで一部が形成される調速機又は振動子は自由である、すなわち脱進機の動作に影響されないとみなして、デジタル的にシミュレーションすることによって得られた等時性曲線を示す。 図４に示されるようなヒゲゼンマイを有する実際のムーブメントに対して得られた、全体としての等時性測定結果を示す。 本発明の第２の実施形態による補剛された外側の巻き部分を有するヒゲゼンマイを示す。 図７に示されるヒゲゼンマイの幾何学的中心の運動を、このヒゲゼンマイで一部が形成される調速機又は振動子は自由である、すなわち脱進機の動作に影響されないとみなして、デジタル的にシミュレーションすることによって得られた等時性曲線を示す。 本発明の第３の実施形態による補剛された外側の巻き部分を有するヒゲゼンマイを示す。 図９に示されるヒゲゼンマイの幾何学的中心の運動を、このヒゲゼンマイで一部が形成される調速機又は振動子は自由である、すなわち脱進機の動作に影響されないとみなして、デジタル的にシミュレーションすることによって得られた等時性曲線を示す。

図１は、特許文献１に記載された形式の、時計ムーブメントのテンプ・ヒゲゼンマイ調速機用の平坦なヒゲゼンマイを示す。このヒゲゼンマイは、参照符号１で示され、アルキメデス螺旋の形状であり、その内端２は、テンプのシャフト上に取り付けられたヒゲ玉３に固定され、その外端４は、テンプ受などのムーブメントの固定部分に取り付けられたヒゲ持（図示せず）に固定される。スプリング１−ヒゲ玉３組立体は、マイクロエッチング技術によって、シリコン又はダイヤモンドなどの結晶質材料内に一体成形することができる。ヒゲゼンマイ１の外側の巻き５は、ヒゲゼンマイを形成するストリップの残りの部分よりも厚い、厚さｅを有する部分６を局所的に有する。この厚さｅは、図示のように部分６に沿って変化させることができ、部分６を補剛し、そのことにより、ヒゲゼンマイの拡縮中、これを実質的に不作動にさせる。補剛部分６の位置及び範囲は、ヒゲゼンマイのうちの補剛部分６以外の部分の重心に実質的に対応するヒゲゼンマイの変形中心が、ヒゲ玉３の回転中心と一致するヒゲゼンマイの幾何学的中心Ｏと実質的に一致するように選択される。そうすることで、ヒゲゼンマイの拡縮は、同心的又はほぼ同心的になる。実際には、補剛部分６は、ヒゲゼンマイの外端４より前で終端する。この外端４、より正確には、補剛部分６を含む外側の巻き５の末端部７は、アルキメデス螺旋の軌道に比べて外側に向かって半径方向に片寄っており、最後から２番目の巻き８が半径方向に自由な状態のままであること、すなわち、ムーブメントの動作中に、ヒゲ持、外側の巻き又は調速機のピン等のいずれの要素にも接触しないことを保証するようになっている。ヒゲゼンマイの同心的な拡縮により、最後から２番目の巻き８は、ヒゲゼンマイの拡張時、半径方向にヒゲ持にさらに向かって移動するので、末端部７と最後から２番目の巻き８との間の間隔は、従来のヒゲゼンマイの場合の間隔よりも広くする必要がある。末端部７は、Ｃを中心とした円弧の形状である。補剛部分６の角度範囲θ及びその角度位置α（例えば、外端４の角度位置に対する補剛部分６の中心の角度位置によって定められる）は、この中心Ｃから定められる。厚さｅは、この中心Ｃを始点とする半径に沿って測定される。例示の実施例において、値θ及びαは、それぞれ８５．９°及び７２°であり、厚さｅの最大値は８８．７μｍである。ヒゲゼンマイを形成するストリップの厚さｅ₀（ヒゲゼンマイの幾何学的中心Ｏを始点とする半径に沿って測定される）は、補剛部分６以外では３２．２μｍである。

図２は、図１に示すヒゲゼンマイをデジタル的にシミュレーションすることによって得られた等時性図である。より正確には、図２の図表は、外端４が固定され、ヒゲ玉３及びテンプを固定するシャフトが自由である（すなわち、軸受に装着されていない）ものとみなして、有限要素法によって、テンプが振動するときのヒゲゼンマイの幾何学的中心Ｏの運動を計算し、次にその運動曲線を振動振幅の関数として補間及び積分することにより得られる。図のｘ軸はテンプの振動振幅を平衡位置に対する度数で示し、ｙ軸は歩度を１日毎の秒で示す。見て分かるように、振動振幅１５０°と振動振幅３００°との間の歩度の偏差は１ｓ／ｄのオーダーであり、優れている。しかしながら、この図は、脱進機によって生じる外乱を考慮していない。

図１に示されるヒゲゼンマイと従来の脱進機とを装備した同一の設計の２０個のムーブメントに対して測定を行った。各ムーブメントについて、６つの異なる位置（ＶＨ：垂直方向高位置、ＶＧ：垂直方向左位置、ＶＢ垂直方向低位置、ＶＤ：垂直方向右位置、ＨＢ：水平方向低位置、ＨＨ：水平方向高位置）の各々において、ムーブメントの歩度が、その主ゼンマイの弛緩中に測定され、測定値がグラフ上にプロットされる。一例として、これらのムーブメントの１つについて得られたグラフを図３に示す。ｙ軸は、歩度をｓ／ｄで示し、ｘ軸は、テンプの振動振幅を示し、この振動振幅は、主ゼンマイの力の低減により、ムーブメントの主ゼンマイが完全に巻き込まれた状態と巻き戻された状態との間で漸進的に小さくなる。見て分かるように、歩度は、振動振幅が小さくなるにつれて漸進的に小さくなる。各ムーブメントの各位置に関して、曲線が補間され、振動振幅１５０°と振動振幅３００°との間の歩度偏差が求められる。全ての位置及び全てのムーブメントの歩度偏差の平均は、前述の振幅間で約６．７ｓ／ｄであった。換言すれば、１５０°における歩度は、平均で、３００°における歩度よりも約６．７ｓ／ｄ小さかった。この、小さい振幅における大きい振幅に対する歩度の低減、すなわち損失は、本質的に脱進機によって生じるものである。

本発明者は、補剛部分６の構成、すなわち、例えば、補剛部分６の位置α及び／又は範囲θ及び／又は厚さｅを、ヒゲゼンマイの巻きに完全な又はほぼ完全な同心性を与える図１の構成に対して変更することにより、脱進機によって生じる歩度の低減を少なくとも部分的に補償できることに気づいた。

等時性に対して特定の影響を与える補剛部分６のパラメータは、その位置αであることが特に分かった。補剛部分６をヒゲゼンマイの外端４に向かって移動させることによって、テンプの振動振幅が小さい場合に、振動振幅が大きいに場合に対する歩度利得が生み出される。従って、補剛部分６を位置α’＝６２°に移動し、補剛部分６の他の特性（範囲、厚さ）は一定に保つことによって、振幅１５０°と振幅３００°との間で、約６．７ｓ／ｄであるが前述の平均測定歩度偏差と比べて反対符号を有する歩度偏差を得ることができる。脱進機によって生じる歩度変動は、このようにして実質的に完全に補償することができる。図４は、補剛された外側の巻き部分が参照符号６’で示された、新たに得られたヒゲゼンマイを示す。補剛部分６の移動は、当然、ヒゲゼンマイの拡縮を変化させ、これはもはや同心的ではない。しかし、その一方で、この変更は小さいものであり、ヒゲゼンマイは依然として従来のヒゲゼンマイ（すなわち、補剛部分をもたないヒゲゼンマイ）よりも、より同心的に拡縮し、他方で、この変更はムーブメントの全体としての等時性の改善に寄与する。図５の図表は、図４に示されるヒゲゼンマイの、図２の場合と同じ方法を用いて得られた等時性曲線Ｉ４を示す。振幅３００°と振幅１５０°との間の歩度の上昇は実質的に線形であり、脱進機によって生じる歩度変動の傾向と比べて逆の傾向を有することが分かる。図１に示されるヒゲゼンマイの等時性曲線Ｉ１も、比較目的で図５にプロットされる。図６は、図３で測定を行ったムーブメントと同一であるが、図１に示したヒゲゼンマイの代わりに図４に示したヒゲゼンマイを装備したムーブメントの歩度の測定結果を示す。これらの結果は、補剛部分を位置α’に移動させることによって、特にグラフの概略の形が平坦な１８０°から３００°までの振幅範囲において、歩度変動が顕著に小さくなったことを示す。

等時性に影響を及ぼす補剛部分６のさらに別のパラメータは、補剛部分６の厚さｅである。厚さｅを薄くすることによって、テンプの振動振幅が小さい場合に、振動振幅が大きい場合に対する歩度利得が生み出される。従って、補剛部分６の最大厚さｅを、値ｅ’＝４４．２μｍまでに（且つ残りの厚さを比例的に）薄くし、補剛部分の他の特性（位置、範囲）は一定に保つことによって、振幅１５０°と振幅３００°との間で、例えば、約６．４ｓ／ｄであるが図３に関連して前述した平均測定歩度偏差と比べて反対の徴候を有する歩度偏差を得ることができる。図７は、補剛された外側の巻き部分が参照符号６”で示された、得られたヒゲゼンマイを示し、図８は、このようなヒゲゼンマイに対応する等時性曲線Ｉ７を示す。

等時性に影響を及ぼす補剛部分のさらに別のパラメータは、補剛部分の範囲θである。範囲θを小さくすることによって、テンプの振動振幅が小さい場合に、振動振幅が大きいに場合に対する歩度利得が生み出される。従って、補剛部分の角度範囲θを、値θ’＝４３．９°まで小さくし、補剛部分の他の特性（位置、厚さ、又は最大厚さ）は一定に保つことによって、振幅１５０°と振幅３００°との間で、例えば、約６．９ｓ／ｄであるが図３に関連して述べた平均測定歩度偏差と比べて反対の徴候を有する歩度偏差を得ることができる。図９は、補剛された外側の巻き部分が参照符号６’’’で示された、得られたヒゲゼンマイを示し、図１０は、このようなヒゲゼンマイに対応する等時性曲線Ｉ９を示す。

変更例において、前述の実施形態は、当然組み合わせることができ、すなわち、パラメータα、ｅ、及びθのうちの少なくとも２つを変更することができる。

Claims (7)

1. テンプ・ヒゲゼンマイ調速機と、前記調速機と協働する脱進機とを含み、前記ヒゲゼンマイの外側の巻き（５）が、前記ヒゲゼンマイの拡縮をより同心的にさせるように構成された補剛部分（６’、６”、６’’’）を含む、時計ムーブメントであって、前記補剛部分（６’、６”、６’’’）の位置、厚さ、及び範囲は、前記ヒゲゼンマイが振幅１５０°において振幅３００°に対して少なくとも２ｓ／ｄの歩度利得を生み出すように選択され、前記脱進機によって生じる前記テンプの振動振幅に依存した前記ムーブメントの歩度の変動を少なくとも部分的に補償する、ことを特徴とする、時計ムーブメント。
2. 前記補剛部分（６’、６”、６’’’）の位置、厚さ、及び範囲は、前記ヒゲゼンマイが振幅１５０°において振幅３００°に対して少なくとも４ｓ／ｄの歩度利得を生み出すように選択され、前記脱進機によって生じる前記歩度変動を少なくとも部分的に補償することを特徴とする、請求項１に記載の時計ムーブメント。
3. 前記補剛部分（６’、６”、６’’’）の位置、厚さ、及び範囲は、前記ヒゲゼンマイが振幅１５０°において振幅３００°に対して少なくとも６ｓ／ｄの歩度利得を生み出すように選択され、前記脱進機によって生じる前記歩度変動を少なくとも部分的に補償することを特徴とする、請求項２に記載の時計ムーブメント。
4. 前記補剛部分（６’、６”、６’’’）の位置、厚さ、及び範囲は、前記ヒゲゼンマイが振幅１５０°において振幅３００°に対して少なくとも８ｓ／ｄの歩度利得を生み出すように選択され、前記脱進機によって生じる前記歩度変動を少なくとも部分的に補償することを特徴とする、請求項３に記載の時計ムーブメント。
5. 前記補剛部分（６’）は、前記補剛部分（６’）と同じ厚さ（ｅ）及び同じ範囲（θ）を有し且つ前記ヒゲゼンマイの拡縮を実質的に完全に同心的にさせる理論補剛部分（６）よりも前記ヒゲゼンマイの外端（４）に近いことを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の時計ムーブメント。
6. 前記補剛部分（６”）は、前記補剛部分（６”）と同じ位置（α）及び同じ範囲（θ）を有し且つ前記ヒゲゼンマイの拡縮を実質的に完全に同心的にさせる理論補剛部分（６）よりも薄いことを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の時計ムーブメント。
7. 前記補剛部分（６’’’）は、前記補剛部分（６’’’）と同じ位置（α）及び同じ厚さ（ｅ）を有し且つ前記ヒゲゼンマイの拡縮を実質的に完全に同心的にさせる理論補剛部分（６）よりも範囲が狭いことを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の時計ムーブメント。

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