JP6616482B2 - 時計ムーブメントにおいてシャフトをセンタリングするための磁気装置 - Google Patents

Description

本発明は、時計ムーブメントにおいて所定の軸上にシャフトをセンタリングするための磁気装置に関するものであり、この装置は、シャフトの磁性材料で構成されたホゾに引力を作用させるように配置された磁石を備えた少なくとも１つの磁気軸受を含む。

時計ムーブメントの回転部材において、例えば回転のシャフトを所定の軸上に保持するために、永久磁石を使用できることが知られている。これには、回転シャフトによる摩擦を抑えつつ、通常は極めて局所的である十分な保持力が生じるという利点がある。ところが、その磁場は、磁気センタリング手段がなければ過度にオフセンタである可能性があり、このことが、多数の部品が生産されても製造後に不良品としてはじかれることにつながっている。

国際公開第２０１２／０６２５２４号を引用することができる。これは、この文献の図１３に関連して、図１に先行技術として示す、少なくとも１つの磁気軸受を備えたシャフト用ピボット装置について記載している。この図１は、シャフト１を含むピボット装置を示しており、その両端は、それぞれ参照符号２および３を付した２つのホゾを形成している。これらのホゾは、磁性材料で構成されている。図１は、さらに、回転する２つのホゾ２、３を支持および案内するように配置された第１の軸受および第２の軸受を示している。２つの軸受の各々は、参照符号４０および４４をそれぞれ付した台枠と、台枠に取り付けられた参照符号４および６をそれぞれ付した永久磁石と、磁石と台枠の開口との間に挿入された参照符号１８Ａおよび１９Ａをそれぞれ付した支持面を有する石と、を含む。第１の軸受および第２の軸受の磁石４および６は、それぞれ第１のホゾおよび第２のホゾを引き付けるような向きに配置されて、これにより、ある程度の径方向および軸方向の遊びを有して、シャフト１を回転軸に保持する。

上記の原理で動作する信頼性の高い時計機構を製作することは、極めて小寸法であるため、大きな技術的課題となる。さらに、計時機能を精密に実現するためには、かなり高い空間精度が要求される。

また、欧州特許出願公開第３１０６９３４号明細書を引用することもできる。これは、所定の軸上のシャフトのためのピボット装置について記載しており、この装置は、磁石と、シャフトのホゾに向けて磁束をセンタリングするための構造と、を有する少なくとも１つの磁気軸受を有する。このセンタリング構造は、周辺部と、連結要素によって周辺部に弾性連結された中央部と、を含む。その中央部は、高透磁率の材料で、磁石よりも小寸法に形成されている。

一般的に、欧州特許出願公開第３１０６９３４号明細書またはスイス国特許出願公開第７１１２２０号明細書に記載されているような周知の磁気センタリング装置では、その装置の各種構成要素は組み立て時に検査されて、磁気軸受の少なくとも１つの磁石によって発生する磁場が過度にオフセンタである場合には、それらの生産された部品は不良品としてはじかれる。現在、周知の磁気センタリング装置での不良率は、あまりにも高くて、そのような装置を産業化することは難しく、これが欠点となる。

国際公開第２０１２／０６２５２４号 欧州特許出願公開第３１０６９３４号明細書 スイス国特許出願公開第７１１２２０号明細書

本発明の目的は、時計ムーブメントにおいて所定の軸上にシャフトをセンタリングするための磁気装置を提供することにより、先行技術の欠点を解消することであり、この磁気装置では、少なくとも１つの磁石によって発生する磁力線は、単純化された構成を用いて、シャフトの回転軸の方向に適切にセンタリングされる。

そこで、本発明は、独立請求項１で規定する特徴を有する、時計ムーブメントにおいて所定の軸上にシャフトをセンタリングするための磁気装置に関するものである。

この磁気センタリング装置の具体的な実施形態を、従属請求項２〜１４で規定している。

この磁気センタリング装置の１つの利点は、磁石によって発生する磁場のためのセンタリングパッドを用いて、シャフトの両端のホゾの１つを所定の軸上に適切にセンタリングすることが可能であることにある。好ましくは軟質強磁性材料で製造されるパッドで構成される中央部において磁場の強度が高まるとともに、磁場の径方向の勾配も大きくなる。これにより、シャフトの正確なセンタリングを確保するように、シャフト端のホゾに径方向に作用する磁気復元力が増大する。

このシャフト用磁気センタリング装置の他の利点は、磁場の良好なセンタリングが、センタリングパッドによって容易に実現されることにある。さらに、そのパッドを備えた磁気軸受の単純化された構造は、生産が容易である。磁場は２〜３倍にリセンタリングされる。このような条件下では、磁気センタリング装置の製造後に不良品としてはじかれる部品の数は、先行技術の装置と比較して大幅に減少する。

時計ムーブメントにおいて所定の軸上にシャフトをセンタリングするための磁気装置の目的、利点、および特徴は、特に図面に関連した以下の説明において、より明らかになるであろう。

図１は、先行技術の磁気ピボット装置の長手方向断面図である。 図２は、本発明による磁気センタリング装置を用いて、時計ムーブメントの所定の軸上にシャフトを磁気センタリングする原理の図である。 図３は、本発明による磁気センタリング装置を備えた時計ムーブメントの一部分の部分断面図である。

以下の説明では、時計ムーブメントにおいて所定の軸上にシャフトをセンタリングするための磁気装置の、当技術分野で周知の部分については、いずれも簡単にのみ説明する。

図２は、時計ムーブメントにおいて所定の軸上にシャフト１をセンタリングするための磁気装置の簡略図である。この磁気センタリング装置は、シャフト１を所定の軸上にセンタリングするための少なくとも１つの磁気軸受２０を有する。このために、シャフト１は、その端に、強磁性材料で構成された少なくとも１つのホゾ２を有する。図２に示すように、磁気センタリング装置は、時計ムーブメントの動作時に回転するよう意図されるシャフト１の両端のホゾ２、３の各側に位置決めされる２つの磁気軸受２０、３０を有することが好ましい。２つの磁気軸受２０、３０は、磁気引力を利用してシャフト１をその回転のための所定の軸上に保持する機能を有する。

この図２において、第１の磁気軸受２０は、シャフト１の第１端のホゾ２から順に、ルビーで構成され得る少なくとも１つの第１のテン真受石１０と、第１の受石の上で中心に位置するように位置決めされる軟質強磁性材料で構成された第１のパッド４であり得る第１の中央部４と、を有する。第１のパッド４は、例えば、受石１０上で中心位置に位置決めされる。第１のパッド４は、黄銅のような非磁性材料で構成された第１のワッシャ８またはブッシュの中央開口に挿入または押入または接着される。第１のワッシャ８と磁場をセンタリングするための第１のパッド４とを有するアセンブリの直上に、第１のワッシャ８と同じ直径を有し得る少なくとも１つの第１の磁石６を位置決めする。この永久磁石は、例えば、ネオジム−鉄−ホウ素で構成することができる。シャフト１を所定の軸上にセンタリングするための第１の強磁性ホゾ２の径方向引力を高めるために、第１の磁石６によって発生する界磁磁束は、第１のパッド４を通過するようにリセンタリングされる。この所定の軸は、通常は、時計ムーブメントの動作時に回転するシャフト１の軸である。

図２において、磁気センタリング装置は、さらに、シャフト１の第１端のホゾ２と反対の第２端のホゾ３に対面して位置決めされる第２の磁気軸受３０を有することが好ましい。第２の磁気軸受３０は、第２端のホゾ３から順に、ルビーで構成され得る少なくとも１つの第２のテン真受石１１と、第２の受石上の軟質強磁性材料で構成された第２のパッド５であり得る第２の中央部５と、を有する。第２のパッド５は、例えば、第２の受石１１上で中心位置に位置決めされる。第２のパッド５は、黄銅のような非磁性材料で構成された第２のワッシャ９またはブッシュの中心位置に挿入または押入または接着される。第２のワッシャ９と磁場をセンタリングするための第２のパッド５とを含むアセンブリの直上に、第２のワッシャ９と同じ直径を有し得る少なくとも１つの第２の磁石７を位置決めする。シャフト１を所定の軸上にセンタリングするための第２の強磁性ホゾ３の径方向引力を高めるために、第２の磁石７によって発生する界磁磁束は、第２のパッド５を通過するようにリセンタリングされる。

第１の受石１０と第１端のホゾ２との間の空間、または第２の受石１１と第２端のホゾ３との間の空間は、０．１ｍｍ未満であり、好ましくは０．０３ｍｍ未満である。これは、シャフト１の寸法、および好ましくは０．１５ｍｍ程度である１ｍｍ未満の直径を有し得る両端のホゾ２、３の寸法に依存する。これにより、第１および第２の永久磁石６、７は、それぞれのパッド４、５を通して各々のホゾ２、３に対して十分な磁気引力を付与する。各々のテン真受石１０、１１の厚さは、１ｍｍ未満であり、好ましくは０．０６ｍｍ程度である。軟質強磁性材料で構成される中央部またはパッド４、５の各々は、例えば、各端のホゾ２、３の直径と同じ外径、または０〜２０％小さい直径を有し得る。

ただし、軟質強磁性材料で構成される中央部またはパッド４、５の各々は、例えば、各端のホゾ２、３の直径と同じ外径、または０〜２０％大きい直径を有し得ることも想定できる。

各々の磁気軸受２０、３０がこのように配置されると、各部品の取り付けは容易となって、シャフト１の両端のホゾ２、３を所定の軸上に保持するように、各々の磁石の磁束をより良好にリセンタリングすることが可能となる。磁石６、７によって発生する磁束は、２〜３倍にリセンタリングされる。

また、各々の中央部またはパッド４、５ならびにシャフト１は、軟質強磁性材料のような高透磁率の材料で形成することができるということにも留意すべきである。その軟質強磁性材料は、鉄、コバルト、ニッケル、マグネシウム、シリコン、鉄−コバルト合金、ニッケル−コバルト合金、または鉄−ニッケル合金、から選択することができる。一実施形態では、その材料は、リンの割合が１１％以下であるニッケル−リンであり得る。他の変形例によれば、磁束センタリング要素は、５ｋＡ／ｍ未満の保磁力Ｈ_C、０．５Ｔ超の飽和磁束密度、１０００以上の最大透磁率μ_Rを特徴とする軟質磁性材料で、全体を構成することができる。他の変形例によれば、その材料は、硬質磁性材料とすることもできる。

図３は、本発明による磁気センタリング装置を備えた時計ムーブメントの一部分の断面を示している。この図３は、より完全な第１の磁気軸受２０と、第１の磁気軸受２０によって所定の軸上に磁気的に保持されるシャフト１の第１端のホゾ２と、を主に示している。

第１の磁気軸受２０は、第１の支持体２２を有し、これは、第１端のホゾ２の直径よりも大きい直径を有する開口部２３を有する基部を、第１端のホゾ２の側に含む。第１の磁気軸受２０は、回転する第１端のホゾ２を支持および案内するように配置されている。第１端のホゾ２は、第１の支持体２２の開口部２３に、直接接触することなく貫通している。また、第１の支持体２２は、第１の台枠２１を位置決めするようにも設計されている。この目的のため、第１の台枠２１は、第１の支持体２２の内側上部に位置決めされる弾性手段２４によって、第１の支持体２２内の逆円錐形状の座部に保持されている。第１の支持体２２は、環状リムを有する回転部品である。

また、第１の磁気軸受２０は、第１の台枠２１内に、上から順に、第１の上側受石１２と、第１の永久磁石６と、第１の磁石６によって発生する界磁磁束のセンタリングのための第１の中央部またはパッド４であって、第１の非磁性ワッシャまたはブッシュ８に押入された第１のパッド４と、第１のテン真受石１０と、を有している。第１端のホゾ２は、軟質強磁性材料で構成された第１のパッド４を通過する界磁磁束の引力によって、適切にセンタリングされて、引き付けられる。

第１の上側受石１２は、台枠２１の頂部を閉じるとともに、第１の上側受石１２の外径と同じ外径を有する第１の磁石６のための支持体として機能するように配置されている。また、第１のワッシャ８も、第１の永久磁石６の外径と同じ外径を有する。第１のテン真受石１０は、第１のワッシャ８の直径よりも小さい直径を有し、第１端のホゾ２の側で、第１のワッシャ８の下部中央の空洞内に固定されている。この第１のテン真受石１０は、第１端のホゾ２のための支持面を有する。

また、軸方向の衝撃を受けた場合には、第１端のホゾ２は、第１のテン真受石１０を押すことができ、そして、そのテン真受石を含む第１の台枠２１は、上方に退避することができるということにも留意すべきである。弾性手段２４によって、第１の台枠２１は、その初期位置に戻されることが可能となる。第１端のホゾ２が受けた衝撃に伴って径方向の変位が生じた場合には、第１の支持体の開口部２３によって、その変位を制限することが可能となる。

第１の磁気軸受２０のみについて、図３を参照して説明したが、第１端のホゾ２と反対の第２端のホゾ３の側に、第２の磁気軸受３０を設けることができる。この第２の磁気軸受は、第１の磁気軸受と同じ構成要素（図示せず）を有する。

第２の磁気軸受は、第２端のホゾのための開口部を有する第２の支持体を有し、この第２の支持体内に、弾性手段によって第２の台枠が保持されている。また、第２の台枠は、下から順に、第２の下側受石と、第２の永久磁石と、第２の磁石によって発生する界磁磁束のセンタリングのための第２の中央部またはパッドであって、第２の非磁性ワッシャまたはブッシュに押入された第２のパッドと、第２端のホゾのための第２のテン真受石と、を有している。

第１の磁気軸受および第２の磁気軸受を配置することにより、それらの磁石の、強磁性パッドを通過する磁束の最大磁気引力によって、シャフトの第１端および第２端のホゾを平衡状態で中心に保持する。

また、シャフトの第１端および第２端のホゾの過度の径方向変位を防ぐために、第１と第２のテン真受石１０、１１のそれぞれ支持面は、球面キャップのような凹形状を有し得るということにも留意すべきである。

当業者であれば、上記の説明に基づき、請求項で規定する本発明の範囲から逸脱することなく、時計ムーブメントにおいて所定の軸上にシャフトをセンタリングするための磁気装置のいくつかの変形実施形態を想定することができる。

１ シャフト
２ （シャフトの）第１端のホゾ
３ （シャフトの）第２端のホゾ
４ 第１の中央部（第１のパッド）
５ 第２の中央部（第２のパッド）
６ 第１の磁石
７ 第２の磁石
８ 第１のワッシャ（ブッシュ）
９ 第２のワッシャ（ブッシュ）
１０ 第１のテン真受石
１１ 第２のテン真受石
１２ 第１の上側受石
２０ 第１の磁気軸受
２１ 第１の台枠
２２ 第１の支持体
２３ （第１の支持体の）開口部
２４ 弾性手段
３０ 第２の磁気軸受
Ｈ_C 保磁力
μ_R 最大透磁率
１ シャフト（先行技術）
２ ホゾ（先行技術）
３ ホゾ（先行技術）
４ 磁石（先行技術）
６ 磁石（先行技術）
１８Ａ 支持面（先行技術）
１９Ａ 支持面（先行技術）
４０ 台枠（先行技術）
４４ 台枠（先行技術）

Claims (14)

1. 時計ムーブメントにおいて所定の軸上にシャフト（１）をセンタリングするための磁気装置であって、当該装置は、前記シャフト（１）の強磁性材料で構成された第１端のホゾ（２）に引力を作用させるための第１の磁石（６）を含む少なくとも１つの第１の磁気軸受（２０）を備える、磁気センタリング装置において、
   前記第１の磁気軸受（２０）は、前記第１の磁石（６）と前記シャフト（１）の前記第１端のホゾ（２）との間に取り付けられる強磁性材料で構成された少なくとも１つの第１の中央部（４）を有し、前記シャフト（１）の前記第１端のホゾ（２）を前記所定の軸上に磁気的に引き付けるために、前記第１の磁石（６）によって発生する界磁磁束を前記第１の中央部（４）を通してセンタリングするように、前記第１の中央部（４）は、非磁性材料で構成された第１のワッシャまたはブッシュ（８）における中心位置に位置決めされている、ことと、
   前記第１の磁気軸受（２０）は、前記第１の中央部（４）と前記シャフト（１）の前記第１端のホゾ（２）との間に取り付けられた第１のテン真受石（１０）をさらに有することと、
   前記第１の中央部（４）は、前記第１のワッシャまたはブッシュ（８）の中央開口に接着または押入されることと、
   前記第１のワッシャまたはブッシュ（８）と前記第１の中央部（４）とを合わせたものは、前記第１の磁石（６）および前記第１のテン真受石（１０）に直接接触していることと、を特徴とする、磁気センタリング装置。
2. 前記第１の中央部（４）の直径は、前記第１端のホゾ（２）の直径と同じであるか、または前記第１端のホゾ（２）の直径よりも０〜２０％大きい、ことを特徴とする、請求項１に記載の磁気センタリング装置。
3. 前記第１の中央部（４）の直径は、前記第１端のホゾ（２）の直径と同じであるか、または前記第１端のホゾ（２）の直径よりも０〜２０％小さい、ことを特徴とする、請求項１に記載の磁気センタリング装置。
4. 前記第１のテン真受石（１０）は、ルビーで構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の磁気センタリング装置。
5. 前記第１の中央部（４）は、軟質強磁性材料で構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の磁気センタリング装置。
6. 前記第１のワッシャまたはブッシュ（８）は、黄銅で構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の磁気センタリング装置。
7. 前記第１の磁石（６）の外径は、前記ワッシャまたはブッシュ（８）の外径および前記第１のテン真受石（１０）の外径と同じであることを特徴とする、請求項１に記載の磁気センタリング装置。
8. 前記第１の磁石（６）の外径は、前記ワッシャまたはブッシュ（８）の外径と同じであることと、
   前記第１のテン真受石（１０）は、前記第１のワッシャまたはブッシュ（８）の直径よりも小さい直径を有し、前記第１端のホゾ（２）の側で、前記第１のワッシャまたはブッシュ（８）の下部中央の空洞内に固定されている、ことと、を特徴とする、請求項１に記載の磁気センタリング装置。
9. 前記第１の磁気軸受（２０）は、第１の支持体（２２）を有し、前記第１の支持体は、前記第１端のホゾ（２）が接触することなく貫通するために、前記第１端のホゾ（２）の直径よりも大きい直径を有する開口部（２３）を有する基部を、前記第１端のホゾ（２）の側に含み、第１の台枠（２１）を、前記第１の支持体（２２）内に位置決めするとともに、弾性手段（２４）によって前記第１の支持体（２２）内の逆円錐形状の座部に保持している、ことと、
   前記台枠は、第１の上側受石（１２）と、前記第１の永久磁石（６）と、前記第１のワッシャまたはブッシュ（８）内に位置決めされた前記第１の中央部（４）と、前記第１のテン真受石（１０）と、を順に有することと、を特徴とする、請求項７または８に記載の磁気センタリング装置。
10. 当該装置は、前記シャフト（１）の強磁性材料で構成された第２端のホゾ（３）に引力を作用させるための第２の磁石（７）を含む第２の磁気軸受（３０）を有し、前記第２端のホゾ（３）は、前記シャフト（１）の前記第１端のホゾ（２）とは反対側である、ことを特徴とする、請求項１に記載の磁気センタリング装置。
11. 前記第２の磁気軸受（３０）は、前記第２の磁石（７）と前記シャフト（１）の前記第２端のホゾ（３）との間に取り付けられる軟質強磁性材料で構成された第２の中央部（５）を有し、前記シャフト（１）の前記第２端のホゾ（３）を前記所定の軸上に磁気的に引き付けるために、前記第２の磁石（７）によって発生する界磁磁束を前記第２の中央部（５）を通してセンタリングするように、前記第２の中央部（５）は、非磁性材料で構成された第２のワッシャまたはブッシュ（９）における中心位置に位置決めされている、ことと、
    前記第２の中央部（５）の直径は、前記第２端のホゾ（３）の直径と同じであるか、または前記第２端のホゾ（３）の直径よりも０〜２０％大きい、ことと、
    前記第２の磁気軸受（３０）は、前記第２の中央部（５）と前記シャフト（１）の前記第２端のホゾ（３）との間に取り付けられた第２のテン真受石（１１）をさらに有することと、を特徴とする、請求項１０に記載の磁気センタリング装置。
12. 前記第２の磁気軸受（３０）は、前記第２の磁石（７）と前記シャフト（１）の前記第２端のホゾ（３）との間に取り付けられる軟質強磁性材料で構成された第２の中央部（５）を有し、前記シャフト（１）の前記第２端のホゾ（３）を前記所定の軸上に磁気的に引き付けるために、前記第２の磁石（７）によって発生する界磁磁束を前記第２の中央部（５）を通してセンタリングするように、前記第２の中央部（５）は、非磁性材料で構成された第２のワッシャまたはブッシュ（９）における中心位置に位置決めされている、ことと、
    前記第２の中央部（５）の直径は、前記第２端のホゾ（３）の直径と同じであるか、または前記第２端のホゾ（３）の直径よりも０〜２０％小さい、ことと、
    前記第２の磁気軸受（３０）は、前記第２の中央部（５）と前記シャフト（１）の前記第２端のホゾ（３）との間に取り付けられた第２のテン真受石（１１）をさらに有することと、を特徴とする、請求項１０に記載の磁気センタリング装置。
13. 前記第２のテン真受石（１１）は、ルビーで構成されていることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の磁気センタリング装置。
14. 前記第２のワッシャまたはブッシュ（９）は、黄銅で構成されていることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の磁気センタリング装置。

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