JP6622658B2 - テン輪 - Google Patents

Description

本発明は、時計に用いられるテン輪に関する。

機械式時計は、正確な歩度を得るために、調速装置におけるテンプの振動周期の精度を精密に調整する必要がある。テンプの振動周期は、主に、テン輪の回転中心周りの慣性モーメントとひげぜんまいのばね定数に依存している。
調速装置を取り巻く環境の温度が高くなると、ひげぜんまいのばね定数が小さくなる方向に変化する。また、調速装置を取り巻く環境の温度が高くなると、テン輪が径方向外側に広がるように熱膨張するため、テン輪の慣性モーメントは大きくなる方向に変化する。これらのいずれの変化も、テンプの振動周期を長くするように作用する。
そこで、テンプの振動周期の温度特性を改善するための対策として、テン輪のリム部をバイメタル構造とする方法が知られている。自由端を持ったバイメタルを、径方向外側に高熱膨張材料、内側に低熱膨張材料となるように配置することで、温度増加時には、自由端が径方向内側に移動するように変形する。その結果、慣性モーメントの変化がひげぜんまいの温度特性を打ち消すことができ、テンプの振動周期の温度特性を改善することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１４２３２６号公報（第１頁、図２）

しかしながら、特許文献１のように、一般的にバイメタル構造は、接合する２種材料をリム形状に成形した後、ろう付けやレーザー接合等によって接合している。そのため、部材間の接合位置にずれが生じたり、接合面が不均一になるなどのムラが発生しやすく、テン輪の慣性モーメントにばらつきが生じる問題があった。また、テン輪の強度面においても、温度変化による変形によって２種材料の接合面に生じる応力が大きく、接合が不十分だと繰り返し温度変化を受けた際に部材が剥離して温度特性が変化したりテン輪が破損したりする問題があった。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、接合位置のずれによる慣性モーメントのばらつきや、温度変化によって接合面に生じる応力による部材の剥離や破損を防止した上で、テンプの振動周期の温度特性を改善することができる時計のテン輪を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のテン輪は、下記記載の構成を採用する。

本発明のテン輪は、テン真が挿入される中央部と、中央部と接続されるアーム部と、前記アーム部と接続され、熱膨張率が異なる第１部材及び第２部材が径方向に積層されたバイメタルで構成される複数のリム部と、を有するテン輪であって、前記第１部材と前記第２部材との接合面に、第１の凹凸形状が形成され、前記第１の凹凸形状は、前記接合面に対して直交しない角度をなし、凹形状の入り口部分の幅及び内部の幅が、凸形状の先端部分の幅及び根元部分の幅と等しいことを特徴としている。

この構造によって、バイメタル部を構成する第１部材と第２部材との接合面積が増加するとともに、凹凸形状が楔として機能するため接合強度を向上させることができ、第１部
材と第２部材とが剥離することによる性能低下を防止することができる。

また、凹凸形状は、複数設けていてもよい。

これにより、嵌め合い箇所が増加し強固な接合が可能になるとともに、温度変化による変形の際に一箇所あたりに生じる応力を低減させることができる。

本発明に係るテン輪によれば、２種類の材料からなる棒状基材を加工してテン輪を形成することによって、部材間の位置ずれによる慣性モーメントのばらつきを低減することができる。また、２種類の材料の接合面に設けた凹凸形状により、温度変化時に接合面に生じる応力による剥離や破損を防止することができる。

本発明の実施形態における携帯用時計（例えば腕時計）の調速装置を示す斜視図である。 本発明の実施形態におけるテン輪が温度増加によって変形した状態を示す平面図である。 本発明の実施形態における凹凸形状を示す平面図である。 本発明の実施形態における凹凸形状の変形例を示す平面図である。 本発明の実施形態におけるテン輪の製造方法を示す工程図である。 本発明の実施形態における凹凸形成工程を説明するための斜視図である。 本発明の実施形態における第２部材形成工程を説明するための斜視図である。 本発明の実施形態におけるスライス加工工程を説明するための斜視図である。 本発明の実施形態におけるテン輪形状加工工程を説明するための斜視図である。

以下、本発明のテン輪について、図面を用いて説明する。

［調速装置の構成］
図１は、本発明の実施形態である携帯用時計（たとえば腕時計）における調速装置（テンプ）１を示す斜視図である。図示の調速装置１は、テン真２と、ひげぜんまい３と、テン輪４とを備えている。

テン真２は、軸の上下が図示を省略した地板とテンプ受けとに回転自在に支持されている。ひげぜんまい３は内側の端部がテン真２に接合され、外側の端部が、図示を省略したテンプ受けに固定されている。

［テン輪の構成］
テン輪４は、円環状の外周部であるリム部５と、リム部５を接続するアーム部７と、アーム部７を固定する円筒状の中心部８で構成されている。中心部８の円筒状の内側にテン真２が嵌め合わされて結合している。

テン輪４のリム部５は、径方向外側と径方向内側とが異なる２種類の材料で構成されて
おり、さらにリム部５の一部を切断してリム部自由端部４４を設けることでバイメタル構造となっている。

リム部５を構成する２種類の材料は、径方向外側に設けられる第２部材４２の熱膨張率が大きく、径方向内側に設けられる第１部材４１の熱膨張率が小さくなるように選択する。径方向外側の第２部材４２は、例えば銅や黄銅で形成し、径方向内側の第１部材４１は、例えばチタンやインバー（登録商標）材などで形成される。テン輪４のアーム部７及び中心部８は、第１部材４１と一体的に形成されるため、第１部材４１同様にチタンやインバー（登録商標）材などで形成される。

［本発明のテン輪を用いた調速装置の作用］
次に、本実施形態の携帯用時計における調速装置１の作用について説明する。
本実施形態のテン輪４によれば、温度変化が生じると、バイメタル構造であるリム部５は第１部材４１と第２部材４２との熱膨張率差によって、リム部自由端部４４が径方向に移動する。即ち、図２に示すように、温度が上昇した場合には、リム部自由端部４４が径方向内側に向かって移動することができ、温度が低下した場合には、リム部自由端部４４が径方向の外側方向に移動する。

これによって、温度が上昇した場合には、テン輪４の慣性モーメントが小さくなり、温度が低下した場合には大きくなる。つまり、慣性モーメントの温度特性に負の傾きを持たせることができ、ひげぜんまいの温度特性を打ち消しテンプの温度補正を行うことができる。

バイメタル構造を形成する第１部材４１と第２部材４２は、それぞれに設けられた凹凸が嵌め合わされた状態で凹凸形状４３を形成しているため、第１部材４１と第２部材４２との接合面積を増加させるとともに、凹凸形状４３が楔として機能するため第１部材４１と第２部材４２との接合強度を向上させることが可能となっている。

第１部材４１に設けられた凹形状は、図３Ａに示すように、入り口部分の幅Ｌ１が内部の幅Ｌ２よりも狭くなっており、また、第２部材４２に設けられた凸形状は、先端部分の幅Ｌ２が根元部分の幅Ｌ１よりも広くなっている。この形状によって、凹凸形状４３は一旦嵌め合わされるとそれぞれが引っかかり剥離しにくくなる（アンカー効果）。

凹凸形状４３の形状は上述した形状に限定されるものではなく、図３Ｂに示す例のように、第１部材４１に設けられた凹形状の入り口部分の幅Ｌ１及び内部の幅Ｌ２と、第２部材４２に設けられた凸形状の先端部分の幅Ｌ２及び根元部分の幅Ｌ１とを等しくしておいてもよく、その場合、第１部材４１と第２部材４２との接合面に対して直交する方向に凹凸形状を形成してもよいし、第１部材４１と第２部材４２との接合面に対して直交しない角度で凹凸形状を形成してもよい。凹凸形状４３の形状は、第１部材４１と第２部材４２とが剥離しないように必要に応じて適宜選択することができ、凹凸形状４３を複数設けることもできる。

第１部材４１と第２部材４２との接合面に対して直交しない角度で凹凸形状を形成した場合、第１部材４１と第２部材４２の接合面で剥離が発生したとしても、凹凸形状４３の第１部材４１と第２部材４２との接合面に対して直交しない角度の面の引っ掛かりによって、第１部材４１と第２部材４２とが完全に分離してしまうことを防止し、バイメタル構造を維持することが可能となる。

また、凹凸形状４３は、第１部材４１と第２部材４２との接合面積を増加させるために、凹凸形状４３を鋸歯状にすることもでき、必要とされる第１部材４１と第２部材４２との接合強度に応じて凹凸形状４３を適宜決定することができる。

［テン輪の製造方法］
次に、上記したテン輪４の製造方法について図４から図８を用いて説明する。本発明のテン輪４の製造方法は、図４に示すように、棒状の第１部材４１を用意する第１部材用意工程Ｓ１と、第１部材４１へ凹凸を形成する凹凸形成工程Ｓ２と、第１部財４１の外周側に第２部材４２を形成する第２部材形成工程Ｓ３と、第１部材４１及び第２部材４２をスライスして平板片に加工するスライス加工工程Ｓ４と、平板片を、中央部８と、アーム部７と、リム部５とを有するテン輪形状に加工するテン輪形状加工工程Ｓ５とで構成されている。

第１部材用意工程Ｓ１は、第１部材４１となる材料の棒材を用意する工程である。このとき用意する棒状の第１部材４１は、例えばチタンやインバー（登録商標）材の棒材を用意し、棒状の第１部材４１の直径は、最終的なテン輪４の大きさを考慮して適宜決定する。

凹凸形成工程Ｓ２は、図５に示すように、棒状の第１部材４１の表面に、例えば回転刃による切削加工を行うことにより凹部４３ａを形成する。凹部４３ａの形状は、入り口部分の幅と内部の幅とを同一としてもよいし異ならせてもよい。凹部４３ａの入り口部分の幅と内部の幅とを異ならせる方法の例として、切削工具を各凹部４３ａに対して１方向以上の方向からあてることによって、凹部入り口の幅を内の部幅よりも狭くすることができる。回転刃の形状によって、矩形以外の形状や、鋸歯状の凹部４３ａを形成することもできる。

第２部材形成工程Ｓ３は、図６に示すように、凹部４３ａを形成した第１部材４１の表面に、第２部材４２を形成する。第２部材４１は、凹部４３ａに対応する凸部を有した円環形状部材をろう付け等によって接合しても良いし、めっきによって第１部材４１表面に析出させても良い。これによって、２種類の材料が接合された棒状基材を形成する。

スライス加工工程Ｓ４は、図７に示すように、第１部材４１表面に第２部材４２を形成した棒上材料を旋盤によってスライス加工し、テン輪４の外形となる平板片に加工する。平板片の厚みは、最終的に作成するテン輪４の厚みを考慮して適宜決定する。

テン輪形状加工工程Ｓ５は、図８に示すように、第１部材４１及び第２部材４２で構成されている平板片を旋盤加工やプレス加工によって、テン真２が挿入される中央部８と、中央部８と接続されるアーム部７と、アーム部７と接続される複数のリム部５とを有するテン輪形状に加工し、テン輪４形状及びリム部自由端４４が形成される。

以上の工程により、図８に示す、バイメタル構造を有するテン輪４を製造することができる。また、予め２種類の材料を棒状基材形状とし、スライス加工により形成した平板片をテン輪形状に加工することで、容易に第１部材４１と第２部材４２との接合強度を向上させたテン輪を形成することができる。

なお、本発明の技術範囲は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、バイメタル構造を有するリム部５の数を２つとしたが、３つでも構わないし、４つ以上でも構わない。これらの場合であっても、各リム部５が回転対称に配置されていれば同様の作用効果を得られる。

上記方法以外でも本発明のテン輪を形成することができ、第１部材４１と第２部材４２との接合面に凹凸形状４３を形成したものを個別に作成して用意しておき、最後に第１部材４１と第２部材４２とを嵌合させたり、ろう材や接着剤などの接合用部材を用いて接合することも可能である。

接合用部材を用いて第１部材４１と第２部材４２とを接合する場合、接合用部材が第１部材４１及び第２部材４２と比較して充分に薄く形成してあれば、バイメタル構造の機能を損なわず温度補償可能なテン輪を得ることができる。

また、凹凸形状４３は、鋸歯状の凹凸を連続させて第１部材４１と第２部材４２との接合面積を増加させてもよいし、複数の形状の凹凸形状４３を組合せることも可能である。

また、上記実施形態では、第２部材４２に凸部を設け、第１部材４１に凹部を設けた構成を説明したが、凹凸を逆に設けても構わないし、凹凸を組み合わせて設けても良い。

１ テンプ
２ テン真
３ ひげぜんまい
４ テン輪
５ リム部
７ アーム部
８ 中央部
９ 内側部材
４１ 第１部材
４２ 第２部材
４３ 凹凸形状
４４ リム部自由端

Claims (3)

1. テン真が挿入される中央部と、前記中央部と接続されるアーム部と、
   前記アーム部と接続され、熱膨張率が異なる第１部材及び第２部材が径方向に積層されたバイメタルで構成される複数のリム部と、を有するテン輪であって、
   前記第１部材と前記第２部材との接合面に、第１の凹凸形状が形成され、
   前記第１の凹凸形状は、前記接合面に対して直交しない角度をなし、凹形状の入り口部分の幅及び内部の幅が、凸形状の先端部分の幅及び根元部分の幅と等しい
   ことを特徴とするテン輪。
2. 前記第１の凹凸形状に近接して、
   前記接合面に対して直交する方向に形成される第２の凹凸形状を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のテン輪。
3. 前記第２の凹凸形状は、凹形状の入り口部分の幅及び内部の幅が、凸形状の先端部分の幅及び根元部分の幅と等しい
   
   ことを特徴とする請求項２に記載のテン輪。

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