JP6067662B2 - ミュージカルウォッチ用の音響放散膜 - Google Patents

Description

本発明は、ミュージカルウォッチ又はストライキングウォッチ用の音響放散膜に関する。

腕時計製作の分野では、音又は音楽を生成するために、腕時計ムーブメントにストライキング機構を追加する場合がある。ストライキングウォッチのゴング又はミュージカルウォッチの振動板は一般に、腕時計ケース内に配設される。これにより、ゴング又は振動板のストリップの振動が腕時計の様々な外装部品に伝達される。これら外装部品は例えば、腕時計ケースの中間部分、ベゼル、風防、裏蓋である。このような大きな外装部品は、伝達された振動の影響によって音を大気中に放散し始める。ハンマーで打たれたゴングによって又は振動板の１つ若しくは複数の振動ストリップによって、これらの外装部品は生成した音を大気中に放散できる。

通常、このタイプのストライキングウォッチ又はミュージカルウォッチにおいて、外装部品の複雑な振動‐音響変換に基づいた音響効率は低い。ストライキングウォッチ又はミュージカルウォッチのユーザが知覚する音響レベルを向上及び増大させるために、外装部品の材料、幾何学的形状及び境界条件を考慮しなければならない。このような外装部品の構成は、腕時計の審美的外観及び操作におけるストレスにも左右され、これは適合可能性を制限し得る。

ストライキング機構の振動‐音響変換効率を更に向上させるために、腕時計ケース内に膜を配設できる。１つ若しくは複数のゴング又は振動板のストリップの振動により生成された音色を有する音を効率よく放散できるように、膜を寸法決めしなければならない。従って、膜を共鳴させることができるよう、このような音色の周波数が膜の固有モードに近いことが重要である。

なお、これに関して、例えば５００Ｈｚ〜３．５ｋＨｚの制限された周波数帯域幅にわたる高いモード密度を、標準的な均一膜を用いて得るのは難しい。これは上記のような特性が、剛性が極めて低い又は質量が極めて大きい膜としか適合しないためである。このようにして第１の共鳴モードを約１０００Ｈｚまで低下させると、音響性能が非常に限られている励起モードの周波数も４０００Ｈｚ未満に低下してしまうため、極めて低い剛性及び極めて大きい質量という上記２つの特性を有することは不利である。従って機械的エネルギは、低い音響効率を有する膜の振動モードに消散される。従って、放散音響波エネルギを膜に伝わった総エネルギで割った比として論理的に定義される放散効率は、関心対象の周波数範囲のほぼ全体にわたって低下する。従って、ストライキング機構によって生成された全ての音色について共鳴を得るのは困難であり、これは従来技術の膜の欠点を構成する。

これに関して、ミュージカルウォッチ又はストライキングウォッチ用の音響放散膜を開示している特許文献１を参照できる。この音響放散膜は概ねドーム型の形状を有し、その周縁部は腕時計ケースの中間部分の一部と裏蓋との間に挟まれている。この膜は、膜の材料内に形成された１つ又は２つの非対称な形状の領域を有して設計される。膜の厚さほぼ全体にわたって掘削された上記２つの領域は、異なる寸法を有する。これら２つの領域は楕円を形成し、これら楕円は膜の中心に対して互いにオフセットされており、かつ部分的に重なっている。膜のこれらの楕円により、円形のものと比較して、各楕円に関して２倍の振動モードの数を有することができる。しかしながらこれは、より大きな周波数帯域にわたって増幅された振動応答を得るために、膜の振動モードの帯域幅を増大させることができる。これは欠点を構成する。

欧州特許第２４６１２１９Ａ１号

従って本発明の目的は、より広範な周波数帯域幅にわたって膜の増幅応答を得るために作製された、ミュージカルウォッチ又はストライキングウォッチ用の音響放散膜を提供することにより、上述の従来技術の欠点を克服することである。

従って本発明は、独立請求項１で定義される特徴を含む音響放散膜に関する。

この音響放散膜の特定の実施形態は、従属請求項２〜１７で定義される。

この音響放散膜の利点は、中央部分がラウドスピーカーの原理に従ってピストンの形態で作製され、これにより、特に５００Ｈｚ〜３．５ｋＨｚの周波数帯域にわたる振動の振幅の増大を保証することにある。所定の材料で作製され、腕時計ケース又は風防の面内寸法に相当する面内寸法によって画定される全体厚さを有するこのような複雑な幾何学的形状の音響膜を用いると、膜の音響応答はこの周波数範囲において比較的均一である。

この利点の理由は、このタイプの構成に関して、最も音響的に効率のよい基本振動モード周波数を、音響的に効率の悪い励起モード周波数を有意に低下させることなく、約１０００Ｈｚ低下させることができることである。よって膜は、自身の基本振動モードの空間的変形に応じて、問題となる周波数帯域（５００〜３５００Ｈｚ）全体にわたって応答し、これによって音響放散が最大化される。

有利には、第１の振動モードに対応する膜の中央部分の変形は、標準的な平底膜とは異なる。膜の中央部分に垂直な運動は、中央部分の表面全体にわたって同一である。これによって音響放散は有意に増大し、ミュージカルウォッチ又はストライキングウォッチにおいて生成される一連の音色の増幅が保証される。従って生成された各音色の一次振動モードは、少なくとも５００Ｈｚ〜３．５ｋＨｚの周波数の範囲内にある。また、二次固有振動モードも、５００Ｈｚ〜３．５ｋＨｚの周波数の範囲内にある。更に、少なくとも上記一次振動モードのピーク幅は、標準的な平底膜におけるものより大きい。

有利には、膜をアモルファス金属若しくは金属ガラスで作製でき、又は金若しくは白金でも作製でき、又は更に真ちゅう、チタン、アルミニウム若しくは同様の密度、ヤング率及び弾性限界を有する他の材料で作製できる。このような膜により、音の帯域幅の拡張を極めて低い内部減衰と組み合わせることができ、これにより極めて良好な音響性能が可能となる。

ミュージカルウォッチ又はストライキングウォッチ用の上記音響放散膜の目的、利点及び特徴は、図示した少なくとも１つの非現実的な実施形態に基づいて行われる以下の説明において、より明らかになるであろう。

図１ａは、本発明による音響放散膜の簡略３次元図である。 図１ｂは、本発明による音響放散膜の、図１ａの線Ｉ−Ｉに沿った径方向断面図である。 図２は、標準的な金属ガラス膜及び図１ａ、１ｂの実施形態による金属ガラス膜に関する、膜の全体積にわたる、膜に垂直な速度振幅の積分周波数応答のグラフを示す。 図３は、図２に示した本発明による膜の周波数応答と標準的な膜の周波数応答との間の比のグラフを示す。

以下の説明において、特にミュージカルウォッチ又はストライキングウォッチを製造するための、音響放散膜の構成について言及する。音響放散膜を複雑な形状に作製して、腕時計ケース内で生成された異なる音色の振動振幅を増大させる。特に一次振動モードを、又は二次振動モードさえも、５００Ｈｚ〜３．５ｋＨｚの周波数帯域に増幅するように、膜を寸法決めする。

図１ａ、図１ｂは、ミュージカルウォッチ又はストライキングウォッチを製造できる、音響放散膜１の一実施形態を示す。腕時計ケースの形状に応じて、音響放散膜１は、上から見て概ね矩形又は多角形又は好ましくは図１ａに示すように円形であってよい。

膜１は例えば、ドームの基部を画定する活性中央部分２、２’、５と、円筒形又はわずかに円錐形でさえある側壁３と、周縁部４とを有するドーム形状に構成される。中央活性部分は、接続要素５を介して周縁リング２’に接続された中央基部２で形成され、周縁リング２’は中央基部に対して同心であってよい。このような接続要素はストリップの形態であり、セクタ５として定義される。セクタ５は好ましくは、基部の円形周縁部を起点としてリングの内縁部に取り付けられる、円形又は角度付きセクタである。開口部又は孔５’を各角度付きセクタ５の間に設けてよい。

角度付きセクタ５は、ディスクの形態の中央基部２の周縁部に規則的に配置してよく、またこれら角度付きセクタ５は同一の寸法を有してよい。孔５’の概形は、各角度付きセクタにおいて同じである。膜１の中心に対して画定される各セクタ５の角度は、各孔５’によって画定される角度と同一であってよい。したがって、それぞれ４５°の角度に画定された４つの角度付きセクタ及び４つの孔を設けてよい。しかしながら各セクタの角度は、各孔の角度とは異なっていてもよい。

これら複数のセクタ５と側壁３との間に配置される周縁リング２’は、図１ａのように円形リングである。この周縁リング２’は、膜の中心軸に対して例えば約８０°の比較的大きな開角度を有する円錐形部分として構成される。周縁リングは、ドームの外側に向かって延伸するよう構成される。

中央基部２もまた、周縁リングのように矩形であってもよいことに留意されたい。この場合、接続セクタ等の少なくとも４つの接続要素５を、矩形基部の各側部に設ける。この中央基部を、それぞれ中央基部２及び周縁リング２’と連接する第１及び第２の接続セクタを有するよう考案することもできる。第１及び第２の接続セクタは、中央基部の周縁部全体にわたって交互に配設されるが、第１の接続セクタの厚さは第２の接続セクタの厚さとは異なる。この場合、中央基部２と周縁リング２’との間に孔５’を設けない。

周縁部４の代わりに、側壁３の周縁にわたって分布する複数の周縁部分の形態の縁部を設けて、膜を腕時計ケースの内部に固定できることにも留意されたい。

音響放散膜１及びこれを構成する全ての要素は、金属であってよい同一の材料で単一ピースとして形成してよい。本明細書に記載する、図２、図３を参照して以下に説明する実施例において、上記材料はアモルファス金属又は金属ガラスであってよい。しかしながらこの膜を、例えば同様の密度、ヤング率及び弾性限界を有する金又は白金又は更に真ちゅう、チタン、アルミニウム等の別の材料で作製してよい。

また、２つの異なる材料をはんだ付け、ろう付け、打ち込み又はコーティングによって組み合わせて、膜を作製してもよい。非限定的なバージョンによると、中央基部２を材料Ｍ１で作製し、周縁リングをＭ１とは異なる第２の材料Ｍ２で作製する。第２の非限定なバージョンによると、中央基部２を材料Ｍ１で作製し、接続要素５をＭ１とは異なる第２の材料Ｍ２で作製する。第３の非限定なバージョンによると、膜を材料Ｍ１で作製し、表面コーティングを材料Ｍ２で作製する。このコーティングは、中央基部２、周縁リング２’、接続要素５に対して異なる厚さを有しており、厚さは均一でなくてよい。

音響膜１を、腕時計ケースの裏蓋と中間部分との間に密閉用ガスケットを用いて従来の様式でクランプ留めされた周縁部分４によって、腕時計ケース（図示せず）の中に設置できる。腕時計ケースの中に膜を設置した後、ピストン状の中央部分は腕時計の他の部品と接触せず、従って自由に振動できる。中央部分及び特に中央基部２は、腕時計ケースの裏蓋に近接して配設されるが、接触はしない。膜を底面図で示す図１ａ、１ｂによると、中央基部２及び角度付きセクタ５は平面形状であり、側壁３に接続された円錐形周縁リング２’を介して腕時計ケースの裏蓋側に配置される。

周縁リング２’を介した側壁３への接続部を起点とする中央部分の直径は、１５ｍｍ超、好ましくは２０〜４０ｍｍ超であってよい。周縁部分４を腕時計ケースの裏蓋の周縁支持部材とケース中間部分の円形内側リムとの間にクランプ留めできる場合、上記直径は腕時計の風防（図示せず）の直径と同等であってよい。中央基部２の直径は、中央部分全体の直径の６０％〜７０％であってよい。周縁リング２は、中央部分の直径が１５ｍｍである場合には直径１３ｍｍの内縁部分を有し、中央部分が４０ｍｍである場合には直径３４ｍｍの内縁部分を有するが、中央基部の直径は中央部分全体の各直径に応じて１０〜２７ｍｍであってよい。

ディスク状の中央基部２の厚さは全ての地点において同一であってよく、また周縁リング２’の厚さより大きくてよい。角度付きセクタ５の厚さは全ての点において同一であり、周縁リングの厚さ未満である。各角度付きセクタの厚さは、中央質量を画定する中央基部の厚さよりはるかに小さい。各セクタの厚さを５０〜１００μｍとなるよう選択してよく、周縁リング２’の厚さは１００μｍ超かつ１ｍｍ未満であってよい。中央基部２の厚さは、周縁リングの厚さの少なくとも２倍であってよい。

このように、ピストン状中央部分のサイズを、中央部分を形成する材料に応じて設定することにより、５００Ｈｚ〜３．５ｋＨｚの周波数帯域にわたって振動を増幅する。よって膜の音響応答は、この周波数帯域において比較的均一である。従ってこの膜をストライキングウォッチ又はミュージカルウォッチに設置すると、生成される各音色の一次振動モードは少なくとも５００Ｈｚ〜３．５ｋＨｚの周波数の範囲内となる。

ラウドスピーカーの原理に従ったピストン状中央部分を有する音響放散膜を作製する利点をより明確に示すために、図２、３のグラフについて言及する。図２は、標準的な金属ガラス膜及び本発明による金属ガラス膜に関する、膜の全体積にわたる、膜に垂直な速度振幅の積分周波数応答のグラフを示す。この量は数学的にＲ（ｆ）＝ o_Vol ｜ｖ_z（ｘ，ｙ，ｚ，ｆ）｜ｄｘ ｄｙ ｄｚとして定義される。図３は、本発明による膜と標準的な膜との比のグラフを示す。

図２、および図３に示すグラフに関して、１．５ｋＨｚ〜２ｋＨｚ（例えば１．７５ｋＨｚ）の一次振動モードのピーク幅は、標準的な膜の一次振動モードのピークよりも大きく、大きな振幅を有する。更に、本発明による膜に関して、２．５ｋＨｚ〜３ｋＨｚの二次振動モードの別のピークも存在する。複雑な形状の活性中央部分を用いて作製されたこのような放散膜により、５００Ｈｚ〜３．５ｋＨｚの周波数範囲における振動振幅を増大させることができる。これは、中央部分が単に平坦である標準的な膜に対して有利な差異である。

本発明によるピストン状の膜により、表面全体にわたって同一の運動を得ることができ、よっていずれの従来技術の膜と比べてより効果的な放散効果を保証できることにも留意されたい。

当業者は以上の記載から、請求項によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、ミュージカルウォッチ又はストライキングウォッチ用の音響放散膜の複数の変形例を考案できる。中央基部を周縁リングに接続するセクタの厚さは可変であってよい。ただしこれはリングの厚さ及び中央基部の厚さより小さい。

１ 音響放散膜
２ 中央活性部分、中央基部、中央部分
２’ 中央活性部分、周縁リング、中央部分
３ 側壁
４ 周縁部分
５ 中央活性部分、接続要素、中央部分、角度付きセクタ
５’ 孔
１０ ミュージカルウォッチ、ストライキングウォッチ
Ｍ１ 材料
Ｍ２ 材料

Claims (14)

1. ミュージカルウォッチ又はストライキングウォッチ（１０）用の音響放散膜（１）であって、
   前記膜（１）は、中央活性部分（２、２’、５）と、前記膜を腕時計ケース内に保持するための縁部（４）とを含み、
   前記中央活性部分は、接続要素（５）によって周縁リング（２’）に接続された中央基部（２）を含み、
   ５００Ｈｚ〜３．５ｋＨｚの周波数範囲における１つ又は複数の音色の一次振動モードを増幅するために、前記中央基部（２）は、概ね円形であり、前記中央基部（２）の直径は、前記中央活性部分全体の直径の６０％〜７０％であり、
   前記接続要素（５）は、前記中央基部（２）の周縁部に配設される角度付きセクタであり、
   各前記角度付きセクタの間に、孔（５’）を前記角度付きセクタと同じ数だけ設ける
   ことを特徴とする、ミュージカルウォッチ又はストライキングウォッチ（１０）用の音響放散膜（１）。
2. ミュージカルウォッチ又はストライキングウォッチ（１０）用の音響放散膜（１）であって、
   前記膜（１）は、中央活性部分（２、２’、５）と、前記膜を腕時計ケース内に保持するための縁部（４）とを含み、
   前記中央活性部分は、接続要素（５）によって周縁リング（２’）に接続された中央基部（２）を含み、
   ５００Ｈｚ〜３．５ｋＨｚの周波数範囲における１つ又は複数の音色の一次振動モードを増幅するために、前記中央基部（２）は、概ね円形であり、前記中央基部（２）の直径は、前記中央活性部分全体の直径の６０％〜７０％であり、
   前記接続要素（５）は、それぞれ前記中央基部（２）及び前記周縁リング（２’）に接続される第１及び第２の角度付き接続セクタであり、
   前記第１及び第２の角度付き接続セクタは、前記中央基部（２）の周縁部全体にわたって交互に配設され、
   前記第１の接続セクタの厚さは、前記第２の接続セクタの厚さとは異なる
   ことを特徴とする、ミュージカルウォッチ又はストライキングウォッチ（１０）用の音響放散膜（１）。
3. 前記中央基部（２）は平坦なディスクの形態であることを特徴とする、請求項１または２に記載の膜（１）。
4. 前記周縁リング（２’）は、概ね円形であり、かつ前記中央基部（２）に対して同心であることを特徴とする、請求項１または２に記載の膜（１）。
5. 前記膜は、基部を画定し、かつ前記周縁リング（２’）を介して側壁（３）に接続される前記中央活性部分（２、２’、５）と、前記側壁からの前記周縁部分（４）とによる、概ねドーム形状を有し、
   前記前記周縁リング（２’）は、前記膜の中心軸に対して定められた開角度を有する円錐形部分として構成されることを特徴とする、請求項４に記載の膜（１）。
6. 前記角度付きセクタは同一の寸法を有し、前記中央基部（２）の前記周縁部にわたって規則的に配設されることを特徴とする、請求項１または２に記載の膜（１）。
7. 前記孔（５’）の概形は、各前記角度付きセクタ（５）と等しいことを特徴とする、請求項１に記載の膜（１）。
8. 前記角度付きセクタの厚さは全ての地点において同一であること、
   前記角度付きセクタの厚さは前記周縁リングの厚さより小さいこと、及び
   前記周縁リング（２’）の厚さは前記中央基部（２）の厚さより小さいこと
   を特徴とする、請求項１または２に記載の膜（１）。
9. 前記中央基部（２）は、４つの前記角度付きセクタ（５）によって前記周縁リング（２’）に接続され、前記膜（１）の中心に対して画定される前記各セクタ（５）の角度は４５°であることを特徴とする、請求項１に記載の膜（１）。
10. 前記接続要素（５）は、前記中央基部（２）及び前記周縁リング（２’）を作製する材料
    Ｍ１とは異なる材料Ｍ２で作製されることを特徴とする、請求項１または２に記載の膜（１）。
11. 前記中央基部（２）及び前記周縁リング（２’）は、２つの異なる材料で作製されることを特徴とする、請求項１または２に記載の膜（１）。
12. 前記膜は表面コーティングを有して作製され、
    前記コーティングは、前記中央基部（２）、前記周縁リング（２’）及び前記接続要素（５）に対して、不均一な異なる厚さを有する
    ことを特徴とする、請求項１または２に記載の膜（１）。
13. 前記膜は、基部を画定し、かつ前記周縁リング（２’）を介して前記側壁（３）に接続される前記中央活性部分（２、２’、５）と、前記側壁からの前記周縁部分（４）とによる、概ねドーム形状を有し、
    前記中央基部（２）、前記接続要素（５）、前記周縁リング（２’）、前記側壁（３）及び前記周縁部分（４）は、アモルファス金属又は金属ガラスである同一の材料製の単一ピースとして形成される
    ことを特徴とする、請求項１または２に記載の膜（１）。
14. 前記膜は、基部を画定し、かつ前記周縁リング（２’）を介して前記側壁（３）に接続される前記中央活性部分（２、２’、５）と、前記側壁からの前記周縁部分（４）とによる、概ねドーム形状を有し、
    前記中央基部（２）、前記接続要素（５）、前記周縁リング（２’）、前記側壁（３）及び前記周縁部分（４）は、金又は白金又は真ちゅう又はチタン又はアルミニウムである同一の材料製の単一ピースとして形成される
    ことを特徴とする、請求項１または２に記載の膜（１）。

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