JP6639943B2 - テン輪及び機械式時計 - Google Patents

Description

本発明は、機械式時計に用いられるテン輪及び機械式時計に関する。更に詳しくは、大きな衝撃が加わった場合における変形を防止する機構を備えたテン輪及び機械式時計の構造に関する。

機械式時計の調速装置として、ヒゲゼンマイと組み合わせて往復回転振動を行うテン輪が用いられる。このテン輪の通常の構造を以下に述べる。リムと呼ばれるリング状の部材がその主体であり、リムはその中心軸に一致しその回転往復運動の支軸となるテン真と、リムと一体形成されリムの直径に沿って配置されたアームと呼ばれる平板状で細長い部材によって固着結合されている。アームはテン輪の質量をリムに極力集中させ軽くするため、リムの厚さよりも薄く成型される。

このような通常構造においては、強い衝撃が特にテン真の軸方向（リムの円環の面と垂直な方向でもある）に加わった場合にテン輪が変形し易い。すなわち、衝撃を受けた結果、平板であったアームが山形に塑性変形することがあるという欠点がある。このような変形が起こるとテン輪は変位して時計ムーブメント内で近接する他の部品と干渉（接触）して自由な振動運動ができなくなり、時計が停止してしまう事態も生じ得る。

このようなテン真の軸方向の衝撃を緩和できる構造として特許文献１が知られている。特許文献１には、テン輪は２枚のバネ部材に挟まれるように配置されており、バネ部材はテン輪の径を上回る大きさの円形平板状を有し、半径方向に放射状に配置された多数のブレードと称する細い部材で連結された構成となっている。このブレードの可撓性によって緩衝作用を発揮する。

特開２００４−２９４４３８号公報（第４頁、図６）

しかしながら、特許文献１に記載のような緩衝構造では、緩衝部材が大きく、バネ部材がテン輪の上下に重ねて配置されると時計の厚さが増してしまう。また、ヒゲゼンマイが２枚の緩衝部材の間に位置することになるので、緩急針の操作もしづらい構造となる。

また、特許文献１に記載したものに限らず、従来の構成においては、テン輪の慣性能率は最初の設計で決まってしまう。時計の輪列減速比やビート数などの条件を変更すると異なる振動数のテンプが求められるが、このような場合、従来はサイズの異なるヒゲゼンマイを用いるか、テン輪に異なる慣性能率を与えるためにその寸法を再設計するなどの面倒な手続きが必要であった。

本発明の主要な目的は、小型化された少数の部材で、時計を大きくすることなく、テン真の軸方向に作用する力に対して、剛性が高く衝撃によって変形し難いテン輪を構成することである。

本発明のテン輪は、上記目的を達成するため、以下の構成を採用する。

テン真に挿入される接続部と、接続部と接続されるアーム部と、アーム部と接続されるリムと、を有するテン輪であって、アーム部は、一端が、接続部と接続され、他端が、リムと接続された第１のアームと、一端が、接続部と接続され、他端が、第１のアームが接続されたリムの位置と同じリムの位置に接続された第２のアームと、を有し、第１のアームが接続される接続部の位置と、第２のアームが接続される接続部の位置とは、テン真の軸方向に関して異なっており、第１のアームと第２のアームとでトラス構造を形成することを特徴とする。

このように構成することによって、アームの剛性がトラス構造によって向上し、衝撃を受けた際のテン輪の変形が抑止される。

第１のアームは、リム及び接続部の少なくともいずれか対して、軸方向と平行な平面上で回動可能となるように接続され、第２のアームは、リム及び接続部の少なくともいずれかに対して、軸方向と平行な平面上で回動可能となるように接続されてもよい。

このように構成することによって、アームの剛性を高めた具体的なトラス構造を提供することができる。

アーム部を複数有してもよい。
また、リムは、複数の分割リムを有し、分割リムのそれぞれは、少なくとも１つのアーム部と接続されてもよい。

このように構成することによって、テン輪の慣性能率を変更させるための基本的な構成を得ることができる。

また、接続部は、テン真に沿って摺動可能な第１の接続部と第２の接続部とを有し、第１の接続部は、第１のアームと接続され、第２の接続部は、第２のアームと接続されてもよい。

このように構成することによって、テン輪の慣性能率を変更させるための更に詳細な構成を得ることができる。

小型化された少数の部材を用いて、時計を大きくすることがなく、テン真の軸方向に作用する力に対して、剛性が高く衝撃によって変形し難いテン輪を構成することができる。

本発明の第１実施形態の要部の斜視図である。 第１実施形態の一部を分解した斜視図である。 本発明の第２実施形態を示し、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第３実施形態を示し、それが第１の状態にある場合の斜視図である。 本発明の第３実施形態を示し、それが第２の状態にある場合の斜視図である。

本発明は、別部材を備えることなく、剛性が高く衝撃によって変形し難いテン輪を提供することであり、テン輪は、テン真に挿入される接続部と、接続部と接続されるアームと、アームと接続されるリムと、を備え、アームは、トラス構造を形成する第１のアームと第２のアームと、を有することを特徴とする。

以下、本発明の実施形態例について、図面を用いて詳細に説明する。

＜第１実施形態の要部構造 図１、図２＞
本発明のテン輪の第１実施形態について、図１と図２を用いて説明する。図１は完成したテン輪の斜視図である。リム１はテン輪に主要な慣性能率を与えるリング状部材である
。テン真２はテン輪の回転軸となる。その上端部と下端部は、通常回転摩擦を少なくするため細く加工されてホゾ部となり、ホゾ部はラジアル軸受である穴石に挿入され、先端部はスラスト軸受である受石で受けられる。本明細書の図においては、テン真２はその胴の円筒形の部分のみを図示している。

テン真２の円筒部には、２体で接続部３となる接続部３１と接続部３２が、適宜な距離を保って嵌合している。リム１はその内周の中心軸（テン真２の軸でもある）に関して対称な２箇所の位置にリム側突起１１を有する。また接続部３１、３２はそれぞれその外周側面の対称位置に接続部側突起３０を一対ずつ有する。

２箇所のリム側突起１１にはそれぞれリム側ジョイント１２が設けられ、接続部３１の２箇所の接続部側突起３０には接続部側ジョイント３３が設けられ、同様に接続部３２の２箇所の接続部側突起３０には接続部側ジョイント３４が設けられている。それら６個のジョイントには、アーム４の端部がそれぞれ結合している。

アーム４は、接続部側ジョイント３３及びリム側ジョイント１２と結合される第１のアーム４１と、接続部側ジョイント３４及びリム側ジョイント１２と結合される第２のアームとを有しており、接続部側ジョイント３３、３４及びリム側ジョイント１２を頂点とする三角形のトラス（Ｔｒｕｓｓ）構造となっている。

リム１やアーム４の材料としては真鍮やステンレス鋼などの一般的な構造材を用いることができる。

図２は、ジョイント部の構造の詳細を示すため、第１のアーム４１及び第２のアーム４２の一部を分解して示したテン輪の斜視図である。リム側突起１１と接続部側ジョイント３３、３４にはそれぞれピン５が植設され、第１のアーム４１及び第２のアーム４２の端部に設けられたジョイント穴４１１、４１２、４２１、４２２は、それぞれピン５と嵌合している。第１のアーム４１はリム１の平面の上側に向かって接続部３１まで延び、第２のアーム４２はリム１平面の下側に向かって接続部３２まで延びている。

このような構造により、第１のアーム４１、第２のアーム４２、及び接続部３を連結するテン真の３つの要素は、横向きにした１つの３角形の２つの斜辺と底辺に相当する位置をほぼ占めることになる。これによって、トラス（ｔｒｕｓｓ）構造が実現される。トラス構造においては、３角形のいずれかの頂点に作用する力は、その３角形の任意の辺を形成する部材を曲げる作用は少なく、主に引張り又は圧縮力を及ぼすので、任意の辺を形成する部材がたとえ細くて軽量であっても変形し難く、高い剛性と強度が得られる長所がある。トラス構造の３角形の２辺を形成する部材は、接合点で回動するとされるが、剛体的な接合をしている場合もトラス構造に含まれる。

このように、第１実施形態の構造によって、比較的少数の軽量で小型の部品を用い、テン真２の両側に対称的に２つのトラス構造を形成したので、特にテン真２の軸方向に作用する力に対して、過度に複雑な構造を取ることなく剛性が改善されるのみならず、テン真軸回りの重量のバランスが保たれたテン輪を実現することができた。

ジョイント１２、３３、３４にて第１のアーム４１及び第２のアーム４２をそれぞれ固定すれば、最も高い剛性が得られる。なお、固定構造とするには、接着剤を用いたり、溶接を適用したり、組立後にピンを潰してカシメ加工を施すなどすればよい。他方、各ジョイントで各アームを回動可能とすれば、例えば回転を伴う衝撃力が作用した場合など、その力の一部をジョイントの回転作用で逃がし得るので、破壊に対する耐性を増すことができる場合があると考えられる。回動可能とするには、ピン５とジョイント穴４１１、４１２、４２１，４２２との嵌合の程度を調節する。

テン真２の軸上における接続部３１、３２の位置は、一旦その位置が決まった後は不動であることが時計機構上望ましい。互いの部材を固定するには、接着剤の適用、溶接の実施、接続部３１、３２の外側側面からテン真２に力を加えるカシメ、あるいは図示しない横ネジ（接続部３１、３２の円筒面に設ける）による固定などのいずれかを行うとよい。なお、後述の第３実施形態のように接続部３１と３２との距離を変化させる必要がない場合には、接続部を２部材に分けずに接続部３として一体化してもよい。

＜第２実施形態の要部構造 図３（ａ）、（ｂ）＞
本発明のテン輪の第２実施形態について、図３（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図３（ａ）はテン輪の平面図、図３（ｂ）はアームのＡ−Ａ断面図である。本実施形態においては、リム１及びテン真２は第１実施形態のものと実質的には同じであるが、接続部及びアームの形態が異なる。テン真２に嵌合している接続部３には、軸方向に異なる高さで突出する棚部３０１、３０２、３０３を設ける。

アーム４３、４４、４５はテン真２の片側に３本ずつ設ける。３本のアームは、たとえばリム１を両面から旋削加工して形成した薄板状の残肉部材を打ち抜くことで成型され、リム１側にあるアーム結合部１３において近接してまとめられた形状を有する。各アームは、図３（ｂ）に示すように適宜上下に曲げられた上で、テン真２側に少し膨らんだ端末部４３１、４４１、４５１を有し、それぞれ棚部３０１、３０２、３０３の上面にスポット溶接、接着剤、嵌合、ネジ部材による螺合などによって固定される。

テン真２側の端末部４３１と４５１は、図３（ｂ）に図示するように、接続部３の同じ高さに形成された棚部３０１、３０３上に図３（ａ）に見るように間隔を広げて溶接され、端末部４４１は図３（ｂ）に図示するように、逆に接続部３の上側に形成された棚部３０２上に溶接されている。一方で３本のアーム４３、４４、４５のリム１側端部はアーム結合部１３にて近接している。故に、アーム４３、４４、４５は、近似的な三角錐の３つの陵に沿って配置されて、テン真２と共に４面体に近い形の立体トラスを形成しているとみなすことができる。このとき、アーム４４を第１のアームに、アーム４３、４５を第２のアームとみなすことができる。

立体トラス構造においては、外力がいずれかの３角形の面に平行でない方向に加わっても変形に対する抵抗力が大きいという特性がある。故に、第２実施形態の構成は、立体トラス構造の特徴を有することにより、任意の方向からの衝撃力に対して高い剛性が得られるという特性を有する。

本実施形態においては、３本のアームは、リム１を両面から旋削加工して形成した薄板状の残肉部材を打ち抜くことで成型され、接続部とスポット溶接などをして固定されるとして説明を行ったが、第１実施形態のように、リム１と接続部３とにそれぞれリム側ジョイント及び接続部側ジョイントを設けて、アーム４３、４４、４５とを結合してもよい。

＜第３実施形態の説明 図４、図５＞
第１実施形態に用いられた構造を応用して、耐衝撃性以外の作用効果を発揮させることができる構成を第３実施形態とし、図４と図５を用いてこれを説明する。新しいその主な作用効果は、テン輪の慣性能率の値を変更あるいは調節可能とすることである。本実施形態において、第１実施形態の構造との相違点は、接続部を第１の接続部３１及び第２の接続部３２に分け、それぞれをテン真２上で軸方向にスライド可能とし、両者の間隔ｈを変更することができること、及びリム１を、その直径に沿って所定の幅であらかじめ切断し、分割リム１ａと１ｂとに分離しておくことである。

図４は第３実施形態が第１の状態、即ちテン輪の慣性能率を最小にした状態を示している。接続部３１と接続部３２はテン真２の円筒部上で極力位置を離し、両者間の距離ｈを最大とする。こうするとアーム４１、４２のなす角度は開き、分割リム１ａ、１ｂ間の距離ｓは最小となる。分割リム１ａ、１ｂのそれぞれの質量は中心軸側に寄るので、テン輪の慣性能率は最小となる。なおテン輪の重心は中心軸上に保たれる。

図５は第３実施形態が第２の状態、即ちテン輪の慣性能率を最大にした状態を示している。接続部３１と接続部３２はテン真２の円筒部上で極力接近させ、両者間の距離ｈは最小となる。このときアーム４１、４２のなす角度は小さくなり、分割リム１ａ、１ｂ間の距離ｓは最大となる。分割リム１ａ、１ｂのそれぞれの質量は同じ距離だけ中心軸から遠ざかり、テン輪の慣性能率は最大となる。

図４、図５はテン輪の慣性能率の値が最小、最大の両極端である場合を示しているが、もちろん両者の中間の任意の値に調節することができる。慣性能率を調節した後でその値がずれないように維持するためには、テン真２と接続部３１、３２とのスライドの摩擦を十分大きくしておくこと、スライド後の固定機構を用意しておくこと（横ネジなど）、あるいは調節後の接着等の手段によればよい。

一定のバネ定数を持つヒゲゼンマイに対して、テン輪の慣性能率を増加させると往復回転振動の周期は長くなり、低下させると周期は短くなる。第３実施形態によって得られるテン輪の慣性能率を変更できることのメリットは、ヒゲゼンマイを始めとする機械式時計の各部品の加工精度のばらつきにより生じる振動周期の誤差を、テン輪とヒゲゼンマイを組み立てた後に補正することができることである。

また，慣性能率を変更できることで、時計の輪列の減速比やヒゲゼンマイ、ビート数などの変更時に、テン輪を設計変更せず同じテン輪で対応することができる。さらに、時計の修理の際、他のテン輪を流用可能にすることもできる。

＜第４実施形態の説明 図３（ｂ）＞
図３で説明した第２実施形態の構造を基礎にして、テン輪の慣性能率を変更することが可能である。第２実施形態においては、接続部３を一体型としたが、図３（ｂ）に示すように、リム１のリング面に平行な１点差線Ｐ−Ｐを境に接続部３を第１の接続部と第２の接続部の上下に分割し、リム１を第３実施形態で説明したような分割リムとしておくことによって、テン輪の慣性能率を調節可能な構造に変形することができる。なお慣性能率を変更する際、アーム４３、４４、４５の曲げ角度を変更すればよい。

＜第５実施形態の説明＞
第１実施形態においては、リム側突起１１や接続部側突起３０を、テン輪の回転軸の反対側に対称的に設けたので、テン輪の回転軸を含む１つの平面に平行な三角形の平面トラス構造が一対得られている。これに対し、リム側突起や接続部側突起をテン輪の回転軸に対して１２０°おきに３方向、又は９０°おきに４方向というように配置し、その配置に対応する数のアームを追加すれば、テン輪の回転軸回りに３個又は４個というように、３個以上のトラス構造を設けることができる。こうすることにより、あらゆる方向の衝撃力に対して剛性及び強度を高めることができる。

なお、上述の実施形態においては、リム１のリング平面に対してアームが上向き方向と下向き方向に配置された２等辺三角形に近いトラス構造であるとして説明をしたが、例えば第１のアームをリムのリング平面と平行とした不等辺三角形のトラス構造とすることもできる。これによりテン輪の設計の自由度を増すことが可能となる。

その他、既述の実施形態の特徴を抽出して組み合わせたり、他の要件を加えた構成とすることによって、更に異なる実施の形態を得ることが可能である。

本発明は、剛性が改善されて耐衝撃性が増し、また慣性能率を調節可能なテン輪の構成を提供できるので、産業上の利用可能性は大きい。

１ リム
１１ リム側突起
１２ リム側ジョイント
１ａ、１ｂ 分割リム
２ テン真
３、３１、３２ 接続部
３０ 接続部側突起
３３、３４ 接続部側ジョイント
３０１、３０２、３０３ 棚部
４、４３、４４、４５ アーム
４１ 第１のアーム
４２ 第２のアーム
４１１、４１２、４２１、４２２ ジョイント穴
４ａ アーム結合部
４３１、４４１、４５１ アーム端末部
５ ピン
ｈ 分割接続部の間隔
ｓ 分割リムの間隔

Claims (7)

1. テン真に挿入される接続部と、前記接続部と接続されるアーム部と、前記アーム部と接続されるリムと、を有するテン輪であって、
   前記アーム部は、
   一端が、前記接続部と接続され、他端が、前記リムと接続された第１のアームと、
   一端が、前記接続部と接続され、他端が、前記第１のアームが接続された前記リムの位置と同じ前記リムの位置に接続された第２のアームと、を有し、
   前記第１のアームが接続される前記接続部の位置と、前記第２のアームが接続される前記接続部の位置とは、前記テン真の軸方向に関して異なっており、
   前記第１のアームと前記第２のアームとでトラス構造を形成する
   ことを特徴とするテン輪。
2. 前記第１のアームは、前記リム及び前記接続部の少なくともいずれかに対して、前記軸方向と平行な平面上で回動可能となるように接続され、
   前記第２のアームは、前記リム及び前記接続部の少なくともいずれかに対して、前記軸方向と平行な平面上で回動可能となるように接続される
   ことを特徴とする請求項１に記載のテン輪。
3. 前記アーム部を複数有することを特徴とする請求項１又は２に記載のテン輪。
4. 前記リムは、複数の分割リムを有し、
   前記分割リムのそれぞれは、少なくとも１つの前記アーム部と接続される
   ことを特徴とする請求項３に記載のテン輪。
5. 前記接続部は、前記テン真に沿って摺動可能な第１の接続部と第２の接続部とを有し、
   前記第１の接続部は、前記第１のアームと接続され、
   前記第２の接続部は、前記第２のアームと接続される
   ことを特徴とする請求項４に記載のテン輪。
6. 前記アーム部は、さらに、一端が、前記接続部と接続され、他端が、前記第１のアームが接続された前記リムの位置と同じ前記リムの位置に接続された第３のアーム、を有し、
   前記第１のアームが接続される前記接続部の位置と、前記第３のアームが接続される前記接続部の位置とは、前記軸方向に関して異なっており、
   前記第１のアームと前記第２のアームと前記第３のアームとで立体トラス構造を形成する
   ことを特徴とする請求項１に記載のテン輪。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載のテン輪を有する機械式時計。

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