JP6929297B2 - 時計用表示システム - Google Patents

Description

本発明は、時計学分野に関する。本発明は特に時計用表示システムに関する。

複雑な時計学における流行は、時計内の機構の数を増やし、ひいては時計に関係する表示の数を増やすことである。いくつかのメーカーは、腕時計の文字盤にかなりの数の表示を配置することに成功してきたが、ある複雑レベルでは、文字盤上に各複雑機構の表示を組み込むとともに表示の読み取り性を維持することが、不可能でなくても困難になる。この課題を解決するために、例えばグルーベルフォルセイ（登録商標）による“ＧＭＴ”時計等のように１つ以上の表示を時計の底面に配置し、又は中央部に形成される開口部を通じて側方に見せることが知られている。後者の一例は、ジャン・デュナンによる「トゥールビヨン・オービタル」時計におけるパワーリザーブの表示である。底面の表示を観察するためには、時計を装着者の手首から外す必要があることは言うまでも無い。

これらの解決策によって単一の時計内で表示の数を増やす可能性をもたらすことは疑いないが、追加される複雑機構によって、エネルギー消費の著しい増加をもたらす。その結果、腕時計は複雑になり一般に大型になり、ユーザが許容できる稼働時間を維持しつつ機構に十分なトルクを提供するために、１つ又は更なる強力なバレルを含む。

したがって、本発明の目的は、上述した欠点を克服することである。これにより時計構造のエネルギー消費を減少させつつ付加的な表示を含み、ひいては時計の稼働時間を改善し及び／又は表示可能な数を増加することができる。

あくまでも、本発明は、請求項１で定める時計用の表示システムに関する。本システムは、歯車であり、ゴーイングバレル、電動モータ、パワーリザーブ装置若しくは潮汐表示装置の出力、又は月齢等の動力源によって、車輪に含まれる第１歯部を経て駆動させるように配置される歯車を備える。

本発明によれば、歯車は、０．０５ミリ未満の歯部モジュラスを有する第２歯部を少なくとも含み、第２歯部は表示機関を直接的又は間接的に駆動するように配置される。この表示機関を、例えば針、ディスク、大歯車上のマーキング又は表示機関の他の任意の形態とすることができる。

このモジュラスによって、構成部品のサイズを著しく減少させることができ、ひいては構成部品の慣性と構成部品を駆動するのに必要なトルクとを減少させることができる。したがって、時計のサイズの減少及び／又は付加的な表示数の増加が可能になる。

有利には、前記歯車はガンギ車である。第２の歯部は非常に小さく、それゆえ軽量であり、したがって連続的に駆動される表示機関によって秒の断片を表示することができるが、過大なエネルギー消費をもたらさず、又は過大な付加トルクを必要としない。典型的には、かかる表示は、表示機構がクロノグラフ輪列から切断されておりクロノグラフ輪列が動作している場合に、著しいエネルギー損失を抑えるために、クロノグラフ機構（フドロワイアント、a foudroyante）への適用に限定される。したがって、本発明のシステムは、表示機構を切断するこの必要性を抑え、クロノグラフ・フドロワイアントの状況だけでなく、ベースムーブメントの時まわり輪列と連続的かつ運動学的にリンクする状況でも、秒の断片を表示できる。したがってさらに、既知のフドロワイアント機構と比較して、より少ない数の構成部品及びギヤでフドロワイアントを実装することができる。

第２歯部を、直線状、横歯状若しくは円錐状とすることができ、又は複合型の形態とすることができる。

有利には、前記歯車は、０．０５ミリ未満の歯部モジュラスを同様に有する第３歯部を有し、表示機関は、弾性要素により互いに接続される１対のピニオンを経て駆動され、ピニオンの一方は第２歯部と噛み合い、ピニオンの他方は第３歯部と噛み合い、例えば、弾性要素を一方向又は他の方向に伸張させるために２つのピニオンの位相を散逸させることによって、弾性要素にプレストレスが導入される。この配置により、噛み合いの遊びを奪い、ひいてはこのような小さい歯部と組み合わせて使用するのに適した配置によって、表示機関の任意のフラッタリングを抑える。

有利には、第２歯部は第３歯部と一体であり、これにより一体成形で構成して、歯車のこれら歯部の組立を一工程とし容易にすることができる。

有利には、少なくとも前記第２歯部は付加製造によって構成される。

有利には、本発明に従うシステムを、前記表示機関の観察を可能にする光学装置を含む時計に組み込むことができる。

有利には、時計は、前記システムを複数備え、前記光学装置が、少なくとも２つの前記システムの表示機関、特に対応表示機関を観察するために、前記時計に含まれる中央部に対して移動可能に配置される。これにより、表示機関を互いに真隣に配置する必要無しに、単一の光学装置を用いて、様々な示度を読み取ることができる。

あくまでも、光学装置は、前記中央部に設けられる回転リングに、前記中央部に設けられる摺動軌道に装着される摺動ブロックに、前記中央部に装着される回転ベゼルに、又は前記中央部に装着される、回転可能なケースの背部、若しくはケースの背部の回転可能な部分に、装着され得る。

あるいは、本発明に従うシステムは、時計に設けられるハウジングに、特にハウジングの中央部に、少なくとも部分的に設置されるように配置される取り外し可能なモジュールに位置付けられ得る。この構成は幾つかの利点を有する。第１に、ユーザは時計からシステムを取り外して検査することができる。さらに、様々な機能性及び／又は審美的外観を有する複数のモジュールを、同じ時計で使用することができる。

このモジュール式のアプローチでは、前記動力源を時計に含まれるムーブメントの一部とすることができ、前記歯車は取り外し可能なモジュールに位置付けられ、前記取り外し可能なモジュールがハウジングに位置付けられているときに、前記動力源は前記歯車と運動学的に接続される。あるいは、動力源を前記取り外し可能なモジュールに統合することができ、したがってシステムを、時計のムーブメントと無関係にできる。この最後の選択肢によって、時計のケースを通して動力取出装置を使用する必要がなくなり、ひいては耐水性の点で有利になる。

また本発明は、ここまでに定めた表示システムを製造する方法に関し、少なくとも前記第２歯部が付加製造方法によって得られる。これにより、任意の３次元形状を有し、本発明を実施するのに必要な歯部モジュラスを有する、歯部を構成することができる。

本発明に従う表示システムの斜視図である。 図１のシステムに属する大歯車の斜視図である。 図１の実施形態に属するピニオンのセットの図である。 本発明に従う２つのシステムを備える時計の選択肢の略平面図である。 本発明に従う幾つかのシステムを備える時計の他の選択肢の略平面図である。

以下の説明を理解にするにあたり、添付図面を参照して、本発明の他の詳細をより明確に表す。

図１は、本発明に従う、フドロワイアント（a foudroyante）の状況における表示システム１を示す。それにもかかわらず、本発明の原理はより広く適用され、例えばクロノグラフ、日付、パワーリザーブ、月齢、潮汐、別の時間帯、アニメーション等の表示に適用される。

本発明に従うシステム１は、バレル等の動力源が回転させることを意図する第１の歯部５を含む歯車３を備える。手近な場合では、歯車３は、ピニオン脱進機５を含むガンギ車３であるとともに、既知のヒゲゼンマイ（a sprung balance）２５と関連付けられるパレット８と相互作用するよう意図したガンギ車７である。他の状況では、歯車３を日回し車、４番車（seconds wheel）若しくは時まわり輪列（a going train）の他の歯車、クロノグラフ４番車、その位置がバレルのパワーリザーブを表す歯車、又は所望の示度に適した他の任意の歯車とすることができる。

また歯車３は、以下より詳細に説明するがここではベアリング１５によって腕時計の構成要素上に支持される主軸１３の一端部に配置される針（a hand）１１として示す、任意の形態の表示機関１１を駆動するように配置される第２歯部９を備える。主軸１３の他端部は、主軸１３と共に回転するよう固定され第２歯部９とかみ合う第１ピニオン１７を支持する。表示機関１１の他の形態、例えばディスク、第２歯部とかみ合う大歯車上又はピニオン上のマーキング等も可能である。図示した針１１は、１ミリメートル〜１．５ミリメートルの長さを有し、ユーザは、例えばグルーベルフォルセイによる「アートピース１」時計のように、時計内に統合された拡大鏡等の光学装置を用いて針１１をより良好に見られ得る。

第２歯部９によって、本発明の核を形成する効果を得ることができる。第２歯部９の歯部モジュラス、すなわち所与のギアリングに対してピッチ円上で測定する歯のピッチは、０．０５ミリメートル未満であり、好ましくは０．０３５ミリメートル以下であり、より好ましくは０．０２５ミリメートル以下であり、更に好ましくは０．０１５ミリメートル以下である。

かかるモジュラスを有するこのような歯部は一般に、従来の機械加工技術を用いて製造することはできず、それ故に製造に、以下より詳細に説明する微細加工法（１つ以上のプレート材料のエッチング、ＬＩＧＡ技術、高精細付加製造技術）が必要となる。

第２歯部９には、例えば従来のすなわち径方向に延在する円錐状の歯部、直線状又は円錐状の横歯部、らせん状歯部等の任意の形態を想定することができる。

図示した例では、第２歯部９は、金属、エポキシ又はセラミックから高精細付加製造技術を用いて製造できる円錐状の横歯部である。「付加製造技術」は、材料の付加を用いたあらゆる製造方法、とりわけ三次元印刷、特に三次元フォトリソグラフィに関する製造方法に関する一般的な用語である一方、他の既知の方法も使用することができる。現在、精度が１マイクロメートル以下の部品を製造することが可能であり、これにより本発明を実施するのに必要なモジュラスを有する歯部を製造することができる。従来の平坦な歯部に関して、３次元印刷の代わりとして、周知の微細加工技術（プレートのマスキング及びエッチング、堆積等）を適用することができる。将来的には、シリコン系（単結晶、多結晶又はアモルファスシリコン、その酸化物、炭化物又は窒化物）、ダイアモンド系、アルミナ系の材料等から、横歯部等のより複雑な形状を、特にマスキング及びエッチングによって、機械加工できるような微細加工法が開発されることも考えられる。

エポキシ又は他のポリマー材料から３次元印刷を使用する顕著な利点の１つは、金属から同じ構造物を作成することと比較して、慣性を減少させることであり、これにより標準的な歯車３に対する慣性の増加を最小化することができる。それにもかかわらず、金属、セラミック又は他の材料を使用することも可能である。

さらに、ポリマー材料は一般に金属より柔軟であるため、各構成要素の位置決めの余裕をより大きくする。実際に、構成要素をわずかに変形させることができる場合、位置決め公差をより大きくし得る。低ヤング率の金属は同じ効果を有する。

図示した実施形態において、表示機関は、腕時計の構成要素上にベアリング１５によって支持される主軸１３の端部に配置される針１１である。主軸１３の他端部は、主軸と共に回転するよう固定され第２歯部９とかみ合う第１ピニオン１７を支持する。表示機関１１の他の形態、例えばディスク、第２歯部とかみ合う大歯車上又はピニオン上のマーキング等も可能である。図示した針１１は、１ミリメートル〜１．５ミリメートルの長さを有し、例えばグルーベルフォルセイによる「アートピース１」時計のように、時計内に統合された拡大鏡を用いて針１１をより良好に見られ得る。

第２歯部９と第１ピニオン１７との間のかみ合いは、針１１の駆動に十分であるが、ギヤの小さなサイズ及び針１１の回転速度を考慮して、システム１は、針のフラッタリングを除去し、単純な駆動状況とする手段を備える。日付又はパワーリザーブの表示等の他の応用において、フラッタリングはユーザによる表示の評価に必ずしも害を与えず、したがって、場合によっては第２歯部９とピニオン１７との間における単純なかみ合いが適切となり得る。

上述したフラッタリングを除去するための、従来のサイズの機構で使用される従来の解決策は適切ではない。実際に、摩擦バネを使用することは、システムのエネルギー消費を増加させるため勧められない。さらに、第２歯部９とピニオン１７との間のギヤで、柔軟な歯を使用することは、歯のサイズが小さいために、容易ではなく又は不可能でさえある。

遊びに対応した、図示される実施形態に適用される解決策を以下に示す。

歯車９に、第２歯部９と同軸の第３歯部１９が設けられ、これら２つのギヤは同じ数（本例では６０）の歯を含み、このことが図２で良好に見られる。それぞれの歯部９，１９の歯は、互いに固定されて回転し、位置合わせされるが、互いに角度的にオフセットさせることもできる。

図３に見られるように、上述した第１ピニオン１７が、ここでは蔓巻バネとして図示されるが他の形態及び手段も可能である、弾性要素２３を経て第２ピニオン２１に接続される。第２ピニオン２１は主軸１３上に自由に装着され、システムの組立中、第２ピニオン２１は、弾性要素２３を一方向又は他の方向に予め押圧するために、角度的にオフセットし、例えば少なくとも１つの歯部ピッチだけ第１ピニオン１７に対して旋回する。そうする際に、第２ピニオン２１は締め具ピニオンとして機能し、第１ピニオン１７は第２歯部９の歯のフランクを旋回させて押圧するよう拘束され、これにより遊びが奪われ、ひいては第１ピニオン１７が自由に「浮動する」ときに起こり得るフラッタリングを抑える。２つの歯部９，１９が位置合わせされていない場合、２つのピニオン９，１９間の少なくとも１つの歯部ピッチをオフセットすることも考えられ、弾性要素のばね定数を適宜適合させる。

１時間当たり28,800振動で動く緩急針２５に対して、図示した２０の歯を有するガンギ車３及びガンギ車７は、５秒間で１回転する。第２歯部９及び第３歯部１９はそれぞれ６０の歯を有し、２つのピニオン１７，２０はそれぞれ１２の歯を有し、その結果表示機関は振動当たり１／８回転のステップに従って毎秒１回転する。このように、１秒の１／８の読み取り精度が可能となる。

図示した実施形態では、エポキシから、一体成形でかつ表示機関１１、主軸１３、ピニオン１７，２１及び弾性要素２３と組み合わせて、第２歯部９及び第３歯部１９を製造する。慣性は「裸の」ガンギ車と比較して相対的に１．０３だけ増加し、トルクは同じように相対的に１．１１８だけ増加する。従来のサイズの、「従来の」フドロワイアントシステムと比較して、これらの要素の慣性は１１，０００分の１となり、これらを駆動するのに必要なトルクは６．８分の１となる。

図４は、単純化した模式的な形態の、中央部２９のみが図示されるウォッチケースを備える時計２７を示す。このケースの内部には、ゼンマイ式ムーブメント（a clockwork movement）３１が収容される。ゼンマイ式ムーブメント３１は、表示機関１１ａ，１１ｂにそれぞれ設けられる、本発明に従う２つの表示システム１ａ、１ｂと関連付けられる。中央部２９又はケースの他の構成要素に配置される、拡大鏡等の単一の光学装置３３によって観察されるような、２つの表示機関１１ａ，１１ｂを準備することができ、又は、各表示機関１１ａ，１１ｂを個々に見るために２つの個別の光学装置３３を準備することができる。この図の実施形態は、回転リング３５が支持する単一の光学装置３３を提供する。回転リング３５は中央部２９に配置され、ユーザは回転リング３５を旋回させて、光学装置を移動させ１つの表示機関１１から他の表示機関１１から渡し、対応する表示機関１１ａ，１１ｂを観察することができる。

回転リング３５は封止ガスケットを設ける際の単純さの点から有利であるが、他の解決策も可能である。例えば、対応する摺動軌道に沿って移動する、直線状又は湾曲した摺動ブロックによって、光学装置３３を支持することができる。あるいは、中央部を通る回転軸線周りに光学装置３３を旋回させるヒンジを経て、光学装置３３をケース内に装着することができる。

光学装置３３を、回転ベゼル又は回転ケースの背部等の時計２７の外部部品の他の構成要素に設けることも考えられ、表示機関１１ａ、１１ｂは対応して適切に配置される。

さらに代替的に、単一の時計内に並んで配置される幾つかの表示システム１を観察できるように、時計の構成要素の壁部に外部構成要素として強固に装着されるバーの形態の拡大鏡を設けることができ、これにより、すべての表示システム１を同時に観察することができる。このような解決策は、少なくとも１つの直線状壁部を含むケースに対して特に良好である。

図５は、中央部２９のみが図示されるケースを備える時計２７の他の変形例の単純化した模式図を示す。図５は、個々に又は任意の組み合わせで実装することができる、本発明に従う時計２７内の表示装置１の実装に対するモジュラアプローチのいくつかの選択肢を同時に示す。

第１の選択肢では、その歯車３を含む表示装置１を、フレームを備える取り外し可能なモジュール３７ａに設ける。フレーム内部には表示装置１の構成部品が収容される。モジュール３７ａの少なくとも一部が、中央部に配置される対応ハウジング３９ａに置かれるよう意図する。モジュール３７ａを時計２７のハウジング３９ａに保持する保持手段（図示せず）を設けることができる。この最後の特徴は他のすべてのモジュール３７ｂ，３７ｃ，３７ｄに対しても当てはまる。

この選択肢では、動力源がムーブメント３１に統合され、動力源はムーブメント３１の一部である。原動力を、ムーブメント３１に属する動力源４２から、モジュール３７ａに伝達するために、ハウジング３９ａに現れる、動力伝達軸又はシャフト等の動力取出装置４１を設ける。時計２７の耐水性を保証するために、封止ガスケット（図示せず）を設けてハウジング３７ａの壁部を通る動力取出装置４１の通路を水密にすることができる。

モジュール３７ａは、第１動力取出装置４１と相互作用してモジュール３７ａに設置される表示機関１１に命令するのに適した、第２動力取出装置４３を含む。モジュール３７ａに設置されたシステム１上で作動させるために、回転させ、又は軸方向に平行移動させ、又は旋回軸の周りを旋回するレバーを傾斜させる力を伝達することができる。２つの動力取出装置４１，４３の間の着脱可能な連結を、ダイヤを使用して図５に模式的に表す。

さらに、ユーザが表示機関を観察できるように、光学装置３３をモジュール３７ａのケースに統合することができる。

モジュール３７ｂは、モジュール３７ａとは、ムーブメントに無関係でありモジュール３７ｂ自身の動力源４２を含む点で異なる。したがって、モジュール３７ｂのハウジングは、単に中央部に設けられたくぼみであり、ムーブメント３１と通信しない。

モジュール３７ｃもムーブメントに無関係であるが、モジュール３７ｃは光学装置３３を持たない。この選択肢では、光学装置３３が中央部２９に配置される。この光学装置３３は、中央部２９の外側壁に置かれる拡大鏡３３ａを備える。中央部２９の外側壁は、対応表示機関１１を観察することを可能にするプリズム又はミラー３３ｂを経てハウジング３９ｃ内部に導く、光学通路４５に隣接する。モジュール３７ｃの壁部に設けられる開口部又は窓（図示せず）を通して対応表示機関１１を見ることができる。光学通路４５を、単純に１つ以上の空間とすることができ、又は透明なプリズム（例えばガラス、クォーツ又はアクリル樹脂等から製造される）等の任意の導波路とすることができる。

モジュール３７ｄは、実質的にモジュール３７ｃと類似するが、光学装置３３の別変形例と共に使用するのに適している。この光学装置は、中央部２９の上面に配置される拡大鏡を備える。モジュールが挿入位置に存在するときに拡大鏡を表示機関１１の真向かいに配置できない場合、モジュール３７ｃの場合と同様に、プリズム又はミラーを光学通路４５に設けることができる。

様々なモジュール３７ａ，３７ｂ，３７c，３７ｄの構成を、技術的に意味があるように組み合わせることができる。特に、モジュール３７ｃ及び３７ｄに、モジュール３７ａで適用されるような、ムーブメントとの運動学的リンクを設けることができる。

さらに他の変更も可能である。モジュール３７ｃ及び３７ｄの場合に、プリズム又はミラーの使用を避け、対応する表示の拡大鏡をオフセットでき、ひいては拡大鏡を中央部２９のあらゆる場所に位置付けできるようにするために、光ファイバーを光学通路４５として使用することができる。

特定の実施形態に関して本発明を説明したが、本発明は当該実施形態に決して限定されないことは明らかであり、説明した手段及びその組み合わせが特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲内であれば、本発明は説明した手段及びその組み合わせのあらゆる技術的均等物を含む。例えば、標準的かつすでに水密の透明部分（例えばガラス）を通じて可視化できる光学装置３３を、腕時計ケースの内部に設置することができる。また代替的に、光学装置３３を腕時計ケースの水密部の外側に設置することができ、光学装置３３はガラス又は窓等を通じて表示機関１１を観察するように位置付けられる。これらの選択肢により、光学装置３３に付加的な封止ガスケットを設けることを避ける。さらに、歯部５，９及び表示システム１の列を平坦とし（すなわちムーブメントの平面と平行にする）、垂直にし（すなわちムーブメントの平面と直交させる）、又はムーブメントの平面に対して他の角度で傾斜させることができる。

Claims (13)

1. 歯車（３）であり、動力源によって、前記歯車（３）に含まれる第１歯部（５）を経て駆動させるように配置される歯車（３）を備える、時計（２７）用の表示システム（１）であって、
   前記歯車（３）は、０．０５ミリ未満の歯部モジュラスを有する第２歯部を少なくとも含み、
   前記第２歯部（９）は表示機関（１１）を直接的又は間接的に駆動するように配置され、
   前記歯車（３）がガンギ車であることを特徴とする、表示システム（１）。
2. 前記第２歯部（９）がフェースギヤの歯部である、請求項１に記載の表示システム（１）。
3. 前記第２歯部（９）が円錐状である、請求項１又は２に記載の表示システム（１）。
4. 前記歯車は、０．０５ミリ未満の歯部モジュラスを有する第３歯部（１９）を有し、
   前記表示機関（１１）は、弾性要素（２３）により互いに接続される１対のピニオン（１７，２１）を経て駆動され、
   前記ピニオンの一方（１７）は前記第２歯部（９）と噛み合い、
   前記ピニオンの他方（２１）は前記第３歯部（１９）と噛み合い、
   前記弾性要素（２３）にプレストレスが導入される、請求項１−３のいずれか一項に記載の表示システム（１）。
5. 前記第２歯部（９）が前記第３歯部（１９）と一体である、請求項４に記載の表示システム（１）。
6. 少なくとも前記第２歯部（９）は付加製造によって構成される、請求項１−５のいずれか一項に記載の表示システム（１）。
7. 請求項１−６のいずれか一項に記載の表示システム（１）を備える時計（２７）であり、
   前記時計（２７）は、前記表示機関（１１；１１ａ；１１ｂ）を観察可能にする光学装置（３３）を備える、時計（２７）。
8. 前記システム（１ａ，１ｂ）を複数備え、
   前記光学装置（３３）が、少なくとも２つの前記システム（１ａ，１ｂ）の前記表示機関（１１ａ，１１ｂ）を観察するために、前記時計（２７）に含まれる中央部（２９）に対して移動可能に配置される、請求項７に記載の時計（２７）。
9. 前記光学装置（３３）は、
   中央部（２９）に設けられる回転リング（３５）に、又は
   前記中央部（２９）に設けられる摺動軌道に装着される摺動ブロックに、又は
   前記中央部（２９）に装着される回転ベゼルに、又は
   前記中央部（２９）に装着される、回転可能なケースの背部、若しくはケースの背部の回転可能な部分に、
   装着される、請求項７又は８に記載の時計（２７）。
10. ゼンマイ式ムーブメント（３１）と請求項１−６のいずれか一項に記載の表示システム（１）とを備える時計（２７）であり、
    前記システム（１）は、前記時計に設けられるハウジングに少なくとも部分的に設置されるように配置される取り外し可能なモジュール（３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ）に位置付けられる、時計（２７）。
11. 前記動力源はムーブメント（３１）の一部であり、
    前記歯車（３）は取り外し可能なモジュール（３７ａ）に位置付けられ、
    前記取り外し可能なモジュール（３７ａ）がハウジング（３９ａ）に位置付けられているときに、前記動力源は前記歯車（３）と運動学的に接続される、請求項７−１０のいずれか一項に記載の時計（２７）。
12. 前記動力源は前記取り外し可能なモジュール（３７ａ，３７ｂ，３７ｃ）に統合される、請求項１０に記載の時計（２７）。
13. 請求項１−６のいずれか一項に記載の表示システム（１）を製造する方法であり、少なくとも前記第２歯部が付加製造方法によって得られる、表示システム（１）を製造する方法。
    

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