JP7441835B2 - 脱進機システム及びこれを備える測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば時計等における測定装置において用いることができる脱進機システムに関する。脱進機システムは、駆動軸と、少なくとも１つのインパルス歯を有する少なくとも１つのがんぎ車とを備える。少なくとも１つのインパルス歯は、少なくとも１つのばね部材を介して駆動軸につながっており、かつばね部材が予圧トルクを有するように固定される開始位置を有する。

従動歯車及び時計におけるパワーレギュレータは、とりわけ駆動ばね、従動歯車、又は潤滑剤の品質に起因する様々な力の変動を受けることが知られている。これらの力の変動により、パワーレギュレータの等時性、ひいては時計の品質が影響を受けることになる。そのため、インパルス中に動く駆動列（ｄｒｉｖｅ ｔｒａｉｎ）を可能な限り短くして干渉源の数を最小限にする工夫がなされてきた。この問題を解決するために、スイス国特許発明第７０８ ０４３号明細書から、パワートレイン（ｐｏｗｅｒ ｔｒａｉｎ）によってがんぎ車に伝達される力によってエネルギーレベルまで上昇するばね部材上にがんぎ車の歯を配置することが知られている。こうして蓄積されたエネルギーの一部はアンクルの持ち上げ面（ｌｉｆｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）へのインパルス伝達中に出力される。強い変動を受けることが知られているがんぎ車の回転によって伝達されるエネルギーは常にこのエネルギーに加えられるが、スイス国特許発明第７０８ ０４３号明細書に記載されている装置は確かに変動を多少は減衰させるが、そこに引用されている本文にも正しく提示されるように、それらを除去することはできない。これに絶対的に類似する装置が米国特許第２，７１７，４８８号明細書に示されているが、ここではあくまで脱進機のノイズの最小化に焦点が当てられている。

スイス国特許発明第７０８ ０４３号明細書 米国特許第２，７１７，４８８号明細書

しかし、本発明の根底には別の目的がある。一定のインパルスエネルギーと高い効率を有する脱進機システムを提供することが本発明の目的である。

この目的は、請求項１に記載の特徴によって脱進機システムに関して、かつ請求項１１に記載の特徴によって測定装置に関して達成される。この点における各従属クレームは、有利なさらなる発展形態を表している。

本発明によれば、駆動軸と少なくとも１つのがんぎ車とを備える脱進機システムであって、少なくとも１つのがんぎ車が少なくとも１つのインパルス歯を備える、脱進機システムを提供する。少なくとも１つのインパルス歯は、少なくとも１つのばね部材を介して駆動軸につながっており、かつばね部材が予圧トルクを有するように固定される開始位置を有する（又は好ましくは開始位置を採用する）。

がんぎ車のインパルス歯はそれぞれ採用することができる少なくとも２つの位置を有する。そのうちの１つは、インパルス歯が低エネルギーレベルを有し、高エネルギーレベルに上昇しない限りインパルス歯が位置する開始位置であり、その位置に保持されるか又はエネルギー伝達の段階にある。もう一つの位置は、例えば、インパルス歯が高エネルギーレベルを有し、エネルギー出力後に再び開始位置に戻る前にがんぎ車（Δα）の回転中にインパルス歯がもたらされるテンション位置である。ここで「開始位置」とは、インパルス歯又はばね部材ががんぎ車のサイクルにおいて最も小さいテンション（張力、又は圧力）を有する位置ということもできる。ここで「テンション位置」とはインパルス歯又はばね部材ががんぎ車のサイクルにおいて最大のテンションを有する位置ということもできる。したがって、開始位置におけるインパルス歯又はばね部材のテンションは、一般的にテンション位置におけるインパルス歯又はばね部材のテンションよりも小さくなる。

本発明によれば、インパルス歯はそれが開始位置にある間予圧トルク（＞０Ｎｍ）を有する。換言すれば、インパルス歯は既に開始位置においてトルクにより予圧をかけられている。

本明細書に開示する本発明は、米国特許第２，７１７，４８８号明細書及びスイス国特許発明第７０８ ０４３号明細書に記載される装置とは決定的に異なる。弾力性のあるインパルス歯も同様に提案されている。しかし、米国特許第２，７１７，４８８号明細書では弾力性のあるインパルス歯はエスケープノイズを低減するために使用される。開始位置における弾性インパルス歯の予圧は米国特許第２，７１７，３８８号明細書には開示されていない。スイス国特許発明第７０８ ０４３号明細書でも同様の技術的解決策が採用されているが、本文献は定力脱進機を提示することを意図しており、インパルス歯はその開始位置又はレスト位置において予圧を有さずかつがんぎ車には独立したレスト歯が一切ない。

本発明では、少なくとも１つのインパルス歯は開始位置において予圧トルクを有するため、本発明にかかる脱進機システムは、がんぎ車に一体化されかつインパルスを直接的または間接的にテンプまで（例えばアンクルを介して）送ることができるエネルギー貯蔵部を有する。ここでは、エネルギー貯蔵部はがんぎ車の各々のインパルス歯又はインパルス歯の各群に統合される。

脱進機の開発においては、インパルス発生部材の慣性が重要な課題となる。それががんぎ車の大きさとテンプの振動数とを決定づける。上向き２．５Ｈｚの振動では、通常エネルギーの６０％超（通常は７０％超）がインパルス発生部材の加速に利用される。インパルス発生部材の慣性が本発明により最小になるため、インパルス発生部材の加速に使われるエネルギーが少なくなる。このようにして、脱進機システムの効率を大幅に向上させることができる。

脱進機システムの効率は、次の式から大まかな概算値が得られる。
η ＝ （ （Ｍ_Ｈ ＋ Ｍ_Ｌ）／２ - Ｅ_１ ／Δα ） ／ Ｍ_Ａ
ここで、Ｍ_Ａ ≧ Ｍ_Ｈである。

ここでηは効率であり、Ｍ_Ｌは開始位置における予圧トルク、すなわち低トルクであり、Ｍ_Ｈはテンション位置におけるトルク、すなわち高トルクであり、Ｅ_１はインパルスの間にインパルス端に向かって動く脱進機部分の運動エネルギー、Δαはインパルス当たりのがんぎ車の回転角度、Ｍ_Ａはがんぎ車のトルクである。正確に一連の動作を行うためには、がんぎ車の駆動軸がインパルス歯にテンションを与えるのに必要なトルクよりも大きなトルクを出力する必要がある。脱進機の効率は、テンションを与える（Δα・Ｍ_Ａ）のに必要なエネルギーのより多くを貯蔵することができるため、０Ｎｍ以外の予圧トルクＭ_Ｌにより決定的に増加する。

開始位置における可能な限り高いインパルス歯の最小慣性及び予圧トルクＭ_Ｌは、このように、本発明にかかる脱進機システムの効率を上げることに決定的に寄与し、一方で、開始位置における予圧がなければ、利用可能エネルギーのうちの最大５０％が使用される可能性がある。

このように、本発明によれば、一定のインパルスエネルギーと高い効率を有する脱進機システムを実現することができる。

本発明の好ましい実施形態によれば、脱進機システムは、がんぎ車の回転時にインパルス歯を開始位置からテンション位置まで動かす少なくとも１つのテンション面を有する少なくとも１つのレスト部材を備える。バランストルクは好ましくは２つのテンション面を有する。

少なくとも１つのインパルス歯の開始位置において、インパルス歯が開始位置からテンション位置に動き、このプロセスにおいて少なくとも１つのばね部材の予圧トルクが増えるように、少なくとも１つのばね部材の予圧トルクよりも大きなトルクでがんぎ車を回転させることによって少なくとも１つのテンション面に対してインパルス歯を押し付けることができることが特に好ましい。

少なくとも１つのレスト部材は好ましくはアンクルとして、レストレバーとして、又はテンプの一部として構成される。

少なくとも１つのインパルス歯は、ばね部材が予圧トルクを有するように固定された開始位置を採用することがさらに好ましい。これは、少なくとも１つのインパルス歯が、ばね部材が予圧トルクを有するように固定された開始位置を有し、かつこの開始位置を採用することを意味する。インパルス歯が開始位置から別の位置、例えばテンション位置に動くことは当然ながら依然として可能である。

少なくとも１つのインパルス歯は、それが採用することができる全ての位置において（予圧）トルク＞０を有することが特に好ましい。

さらに好ましい実施形態によれば、がんぎ車は複数のインパルス歯を備える。ここで、インパルス歯はそれぞれ、ばね部材を介して駆動軸につながっていることが好ましい。また、代替的に、１つ、複数、又はすべてのインパルス歯がそれぞれ１つ又は複数のばね部材を介して駆動軸につながっていてもよい。インパルス歯はそれぞれ、それぞれのばね部材と一体に構成されることがさらに好ましく、このばね部材を介してそれぞれのインパルス歯は駆動軸につながっている。

本発明にかかる脱進機システムのさらに好ましい実施形態では、少なくとも１つのがんぎ車は、インパルス歯をその開始位置において固定する少なくとも１つの当接部を有する。少なくとも１つのインパルス歯は、例えば、当接部に対して押し付けられ、かくして予圧をかけられた（ｐｒｅｌｏａｄｅｄ）開始位置において固定されることができる。少なくとも１つのがんぎ車は好ましくはインパルス歯とちょうど同じ数の当接部を有する。さらに、当接部はレスト輪上に配置されることが好ましい。

本発明にかかる脱進機システムのさらに好ましい実施形態によれば、脱進機システムは１つ又は複数のレスト歯を有する。レスト歯は好ましくはがんぎ車、また好ましくはレスト輪に配置される。

本発明にかかる脱進機システムのさらに好ましい実施形態によれば、少なくとも１つのがんぎ車は２つの部分で設計され、第１の部分として少なくとも１つのインパルス歯を有するインパルス輪を備え第２の部分としてレスト輪を備え、インパルス輪とレスト輪とは互いに対して固定位置に固定され、レスト輪での駆動列の動きが制御可能又は制御されることが好ましい。脱進機システムが複数のがんぎ車を含む場合、全てのがんぎ車又は一部のがんぎ車のみを例えば２つの部分で設計してもよい。

本発明にかかる脱進機システムの代替的な好ましい実施形態では、少なくとも１つのがんぎ車は１つの部分及び２つの平面で設計され、２つの平面のうちの１つは少なくとも１つのインパルス歯を有し、レスト輪での駆動列の動きが制御可能又は制御されることが好ましい。脱進機システムが複数のがんぎ車を含む場合，一部又は全てのがんぎ車は１つの部分と２つの平面で設計してもよい。

本発明にかかる脱進機システムは３０％を超える効率を超える効率、好ましくは３５％を超える効率を有することがさらに好ましい。

付加的には、本発明は、本発明にかかる脱進機システムを備える測定装置に関する。

本発明による測定装置の好ましい実施形態では、測定装置はパワーレギュレータを備える。

本発明による測定装置は好ましくは時間測定装置であり、特に時計である。

この原理は、最も多様な脱進機の型に用いることができる。

アンクル脱進機：
インパルスが、中間部材を介してがんぎ車からテンプまで伝達される。
a.)インパルス面と、テンション面と、レスト面とを有する部材が用いられる。
b.)インパルス面とテンション面とを有する１つの部材と、レスト面を有するもう１つの部材を有する、２つの部材が用いられている。

クロノメーター脱進機：
インパルスが、がんぎ車からインパルス面を有するテンプまで直接伝達される。
a.)テンション面とレスト面とを有し、かつ一時的にテンプに接触するレストレバーがある。
b.)テンション面を有しかつ一時的にテンプに接触するテンションレバーがあり、テンプ又はインパルス歯によって作動するレストレバーもある。

デュプレックス脱進機：
インパルスががんぎ車からインパルス面を有するテンプまで直接伝達される。
a.)テンション面とレスト面とは同様にテンプの構成要素である。
b.)テンション面とレスト面とは、テンプと恒久的に接触する別々の部材上に配置される。
c.)テンション面はテンプの構成要素であり、レスト面はテンプと恒久的に接触する別個の部材上に配置される。

本発明にかかる脱進機システムの特別な実施形態を示す図である。 がんぎ車が組み立てられる前の２つの部分を示す図である。 組み立て後の、ハブを互いに対して回転させた後の２つの部分を示す図である。 駆動軸によるがんぎ車の回転中の脱進機システムの機能を示す図である。 駆動軸によるがんぎ車の回転中の脱進機システムの機能を示す図である。 駆動軸によるがんぎ車の回転中の脱進機システムの機能を示す図である。 駆動軸によるがんぎ車の回転中の脱進機システムの機能を示す図である。 駆動軸によるがんぎ車の回転中の脱進機システムの機能を示す図である。 駆動軸によるがんぎ車の回転中の脱進機システムの機能を示す図である。 駆動軸によるがんぎ車の回転中の脱進機システムの機能を示す図である。 駆動軸によるがんぎ車の回転中の脱進機システムの機能を示す図である。 脱進機のエネルギー図を示す図である。

本発明は、以下の例及び図面を参照してより詳細に説明されるが、ここに示す特定の実施形態及びパラメータに限定されるものではない。

以下、本発明にかかる脱進機システムの機能について、「スイスアンクル脱進機」と類似の「一定エネルギー脱進機」を例にとって図面を参照しながら説明する。

まず、図１に本発明にかかる脱進機システムの特別な実施形態を示す。ここに示す脱進機システムは、駆動軸１１と、複数のインパルス歯１、８を有するがんぎ車とを備え、インパルス歯１、８はばね部材を介して駆動軸１１につながっている。インパルス歯１、８はそれぞればね部材を介して駆動軸１１につながっている。しかし、代替的には、１つ、複数、又はすべてのインパルス歯が１つ又は複数のばね部材を介して駆動軸につながっている。図１ａに示すように、インパルス歯は、例としてインパルス歯８に示すように、採用可能な開始位置を有する。レスト歯がばね部材を介して駆動軸に連結されるが、このばね部材が予圧トルクを有するように、インパルス歯は、この開始位置に固定される。しかしながら、インパルス歯は、例えばインパルス歯１において見られ得るようなテンション位置を採用することもできる。

図１に示すがんぎ車は、２つの部分から設計されている。第１の部分として、インパルス歯１、８を有するインパルス輪と、第２の部分として、レスト歯３、９を有するレスト輪である。図２ａには、がんぎ車が組み立てられる前のこれら２つの部分を示す。インパルス歯につながったばね部材は、ここでは弛緩状態にある。図２ｂでは（図１と同様に）、組み立て後の、ハブを互いに対して回転させた後の２つの部分を示す。インパルス輪とレスト輪とは、ここでは固定位置で互いに対して固定されている。加えて、インパルス歯は、それらが予圧トルクを有する開始位置において固定されるように、レスト輪上に位置する当接部１２、１３に押し付けられる。

さらに、図１に示すがんぎ車は、レスト部材５を有し、これはアンクルとして設計される。レスト部材５は、がんぎ車の回転時にインパルス歯１、８を開始位置からテンション位置まで動かす２つのテンション面２、７を有する。このプロセスにおいて、インパルス歯１の例について図１に示すように、インパルス歯１が開始位置からテンション位置に動き、かつばね部材の予圧トルクが増大するように、それぞれのインパルス歯１は、がんぎ車の回転により、インパルス歯１の開始位置におけるばね部材の予圧トルクよりも大きなトルクでテンション面２に押し付けられる。

図３ａ～６ａ及び３ｂ～６ｂは、駆動軸によるがんぎ車の回転中の脱進機システムの機能を示す。ここで、同じ番号の図ａと図ｂは、どちらも脱進機システムを示しており、一方は正面側から、他方は裏面側から見た異なる方向からの同じ時刻における脱進機システムを示している。

図３ａ及び３ｂでは、インパルス歯１は開始アンクル側においてより高いトルクＭ_Ｈまでテンション面２によりテンションをかけられる。同時に、がんぎ車の駆動軸１１は、レスト歯３とレスト面４との接触により拘束される。駆動トルクＭ_Ａと予圧トルクＭ_Ｈとの差はこれを通して支持される。

テンプがアンクル５を動かすと、まず、インパルス歯１は、もはやテンション面２に留まらなくなると直ちに解放される。インパルス歯１が解放されると、図４ａ及び４ｂに示すように、それが持ち上げ面（ｌｉｆｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）６にインパルスを与えアンクル５を駆動する。このプロセスにおいて、インパルス歯１は高い予圧レベルＭ_Ｈから低レベルＭ_Ｌまで弛緩する。エネルギー出力の終わりに向かって、又はエネルギー出力の後、テンション面７は、アンクルの動きによりインパルス歯８の前に動く。レスト面４はレスト歯３を開放するという点で再びテンションをかけるためにがんぎ車を開放する。

図５ａ及び５ｂに示すように、テンプは補完的な円弧を形成する一方、レスト歯９がレスト面１０に当たるまで駆動軸１１が動く。このプロセスの間，インパルス歯８はトルクレベルＭ_ＬからＭ_Ｈまでアンクルの入力側においてテンション面７により予圧をかけられる。

テンプが再びアンクル５を動かすと、インパルス歯８は、もはやテンション面７に留まらなくなると直ちに解放される。インパルス歯８が解放されると、図６ａ及び６ｂに示すように、それがアンクルの入力側における持ち上げ面に衝撃を与えアンクル５を駆動する。このプロセスにおいて、インパルス歯８は高い予圧レベルＭ_Ｈから低レベルＭ_Ｌに緩和する。レスト面１０はレスト輪のレスト歯９を開放し、これが次のインパルス歯の予圧を引き起こす。

以後は、テンプがレスト位置をさらに通過するとすぐにこの一連の動作が繰り返される。

正確に一連の動作を行うためには、がんぎ車の駆動軸１１がインパルス歯１、８にテンションを与えるのに必要なトルクよりも大きなトルクＭ_Ａを出力する必要がある。脱進機の効率は、テンションを与える（Δα・Ｍ_Ａ）のに必要なエネルギーのより多くを貯蔵することができるため、０Ｎｍ以外の予圧トルクＭ_Ｌにより決定的に増加する。これはまた、脱進機のエネルギー図を示す図７にも示される。図７では、開始位置におけるインパルス歯の高い予圧レベルＭ_Ｌにより、伝達されるエネルギー１４の量は、損失エネルギー１５の量と比較して非常に高いことが示される。したがって、図から、開始位置においてパルス歯の予圧トルクＭ_Ｌを可能な限り高くすることが本発明にかかる脱進機システムの効率を上げることに決定的に寄与することが容易に理解される。対照的に、開始位置における予圧がなければ、利用可能エネルギーのうちの最大５０％が使用される可能性がある。

Claims (12)

1. 駆動軸（１１）と、複数のインパルス歯（１、８）を有する少なくとも１つのがんぎ車とを備える脱進機システムであって、前記複数のインパルス歯（１、８）は、それぞれ、少なくとも１つのばね部材を介して前記駆動軸（１１）につながっており、かつ前記ばね部材が予圧トルクを有するように固定される開始位置を有する、
   脱進機システム。
2. 前記がんぎ車の回転時に、前記複数のインパルス歯（１、８）を前記開始位置からテンション位置まで動かす少なくとも１つのテンション面（２、７）を有する少なくとも１つのレスト部材（５）を備える、
   請求項１に記載の脱進機システム。
3. 前記複数のインパルス歯（１、８）が前記開始位置から前記テンション位置に動き、このプロセスにおいて対応する前記ばね部材の予圧トルクが増えるように、前記がんぎ車を回転させることによって前記少なくとも１つのテンション面（２、７）に対して前記複数のインパルス歯（１、８）を押し付けることができる、
   請求項２に記載の脱進機システム。
4. 前記少なくとも１つのレスト部材（５）はアンクル、レストレバー、又はテンプの一部として設計される、
   請求項２又は３に記載の脱進機システム。
5. 少なくとも１つのがんぎ車は、前記複数のインパルス歯（１、８）を前記開始位置において固定する複数の当接部（１２、１３）を有する、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の脱進機システム。
6. １つ又は複数のレスト歯（３、９）を有する、
   請求項１～５のいずれか１項に記載の脱進機システム。
7. 少なくとも１つのがんぎ車は２つの部分で設計され、第１の部分として前記複数のインパルス歯（１、８）を有するインパルス輪と、第２の部分としてレスト輪とを有し、前記インパルス輪と前記レスト輪とは互いに対して固定位置に固定され、前記レスト輪における駆動列の動きが制御可能である、
   請求項１～６のいずれか１項に記載の脱進機システム。
8. 少なくとも１つのがんぎ車は１つの部分及び２つの平面で設計され、該２つの平面のうちの１つは前記複数のインパルス歯（１、８）を有し、レスト輪における駆動列の動きが制御可能である、
   請求項１～６のいずれか１項に記載の脱進機システム。
9. 請求項１～８のいずれか１項に記載の脱進機システムを備える、測定装置。
10. 前記測定装置はパワーレギュレータを備える、
    請求項９に記載の測定装置。
11. 前記測定装置は時間測定装置である、
    請求項９又は１０に記載の測定装置。
12. 前記測定装置は時計である、
    請求項９又は１０に記載の測定装置。

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