JPS62121385A - 電子時計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧電素子を駆動源とする電子時計に関する。

〔発明の概要〕

本発明は圧電素子を駆動源とする電子時計において、揺
動レバーが弾性的な二本の腕を有し、咳腕の各先端部に
一体に設けられた爪が腕自体のもつ弾性によりラチェッ
ト車の歯部に圧接していることより、揺動レバーの変位
置を削減したものである。

〔従来の技術〕

従来の圧電素子を駆動源とする電子時計は、圧電素子の
変位を回転運動へ変換する構造においてラチェット車の
一歯以上の変位によりラチェット車を回転させていた。

〔発明が解決しようとする問題点及び目的〕しかし、前
述の従来技術では揺動レバーの変位量を大きくする必要
とするため、圧電素子の駆動電位を高くし消費電流を多
く必要としたり圧電素子の変位を伝達部で拡大するため
伝達トルクは戚少しエネルギーを大きく必要としエネル
ギーの変換効率が低く、電子時計の駆動条件を悪くして
いたという問題点を有する。

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは、揺動レバーの変位置を削減する
ことにより圧電素子の駆動電圧を低減し、消費電力を削
減し、伝達トルクを増加させ最小のエネルギーにして駆
動し変換効率の高い電子時計を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の電子時計は、電解を印加すると圧電現象を示す
圧電素子、揺動レバー、ラチェット車。

前記圧電素子の変位を揺動レバーへ伝える伝達部。

輪列部より構成され、前記揺動レバーが弾性的な二本の
腕を有し、咳腕の各先端部に一体に設けられた爪が腕自
体のもつ弾性によりラチェット車の歯部に圧接している
ことを特徴とする。

〔作用〕

本発明の上記の構成によれば、電池より供給された電子
エネルギーは水晶振動子を備えた発振分周回路により信
号化され、昇圧回路にて高電圧化された圧電素子に印加
される。これより圧電素子は圧電現象を示し変位する。

前記変位は伝達部により伝達され揺動レバーである爪レ
バーに伝わり爪レバーの先端に設けられた片方の爪は、
ラチェット車である秒歯車の歯底に引っ掛かり秒歯車を
回転させる。このとき他方の爪は秒歯車の歯を乗り越え
次の歯底に落ちる。発振分周回路より発振された次の信
号により揺動レバーは元の状態に戻る。この時後述の爪
は秒歯車の歯底を押し秒歯車を回転させ、前述の爪は歯
を乗り越え次の歯底に落ちる０以上の繰り返しにより時
刻を表示する。

〔実施例〕

第１図に本発明の実施例の平面図、第２図にその断面図
を示す、第３図に耐振部の断面図、第４図にその平面図
を示す、第５図に圧電素子の制御信号図、第６図に爪レ
バーと秒歯車の詳細図を示す、第７図に電子時計の回路
構成図、第８図に昇圧回路の状態図、第９図に他の実施
例の平面図を示す、なお、同一番号は同一部品を示す。

　　　　゛第１・２図より、電気エネルギーにより発振
する水晶振動子を備えた発振回路１前記水晶振動子によ
り発信された信号を分周する分周回路１分周された信号
を高電圧化する昇圧回路、圧電現象を示す材質例えばチ
タン酸バリウム等で出来た二枚の圧電材を金属または炭
素繊維など弾性材料で出来たシム材に挟み込むように貼
り合わせであるバイモルフ型圧電素子１の状態を調べる
検出回路は回路ブロック１０に実装されている。なお前
記バイモルフ型圧電素子１は今後圧電素子１と称する。

圧電素子１は金属または合成樹脂等で出来ている地板２
０１に平面的に重なっている。圧電素子１は金属または
合成樹脂等で出来ているスライド板２０４の上側に位１
し、金属または合成樹脂等で出来ている素子押え板２０
５の下側に位置している。圧電素子１はスライド板２０
４に植え立てられたピン２５・２６に案内され素子押え
板２０５を介しネジによって圧接固定されている。スラ
イド板２０４と素子押え板２０５は圧電素子１への電気
的導通を兼ねている。絶縁材料で出来ている絶！ｉ板２
０６はスライド板２０４に設けである圧電素子１の長手
方向の端面と平行な溝に押し込まれ、圧電素子１とスラ
イド板２０４の平面的隙間に立上り、圧電素子１の長手
方向の端面とスライド板２０４の絶縁をしており、また
、圧電素子１の平面方向の案内を兼ねている。さらに地
板２０１に植え立てられたピン１０４も圧電素子１の平
面方向の案内となっている。スライド板２０４には、圧
電素子１の長手方向の端面と平面的に平行に摺動するた
めの穴１０１，１０２が明けられている。これよりスラ
イド＋反２０４は地＋反２０１に植え立てられたピン１
０１，１０２，１０３の三木のピンに案内されネジによ
り固定されている。

なお、スライド板２０４．素子押え仮２０５が合成樹脂
で出来ている場合、圧電素子１と電気的導通が取れるよ
うに導通処理を施してあれば良（、地板２０１が合成樹
脂の場合も同じである。また、スライド板２０４と絶縁
板２０６は無くても良く地板２０１と素子押え仮２０５
の間に直接圧電素子ｌを配置してもかまわない。

圧電素子１は一方を素子押え板２０５により固定され、
他方を金属または合成樹脂等で出来ているプーリー２０
９に係合している。プーリー２０９には、地板２０１と
ほぼ平行な法線を頂角の中心とする斜面部２０９ａが設
けてあり圧電素子１と係合している。またプーリー２０
９には地板２０１と断面的にほぼ垂直な法線方向に、金
属または合成樹脂などで出来ているプーリーピン２１０
が植え立てられている。前記プーリーピン２１０には円
弧状の４２１０ａが設けである。なおプーリーピン２１
０はプーリー２０９と一体化しても良くプーリーピン２
１０の溝２１０ａは角形状あるいは無くても良い。プー
リー２０９の両側面には三角鐘状をした穴の軸受部２０
９ｂが設けられている。プーリー２０９は前記軸受部２
０９ｂと異なる頂角を持つ金属または合成樹脂等で出来
ている軸受ピン２１２に両端より支持されている。

地板２０１に植え立てられているピン１４．１５に投げ
込みによって位置が決まる金属または合成樹脂のプーリ
ー受（下）２０８には前記軸受ビン２１２ａが植え込ま
れている。金属または合成樹脂等で出来ているプーリー
受（上）２０７は、地板２０１に植え立てられたピン１
４．１５に案内されネジによって固定され、前記軸受ビ
ン２１２ｂが設けである。また、前記プーリー２０９の
回転軸方向に長いトラック形状をした穴１４．１５を設
けてあり、前記プーリー２０９の軸受部２０９ｂと軸受
ビン２１２ａ、ｂは係合している。なおプーリー受２０
７・２０８と軸受ビン２１２は一体化しても良い。

地板２０１に対し平面方向に摺動する爪レバー２、は金
属または合成樹脂等で出来ている輪列受２０２と爪レバ
ー受２０３の間に介在させである。

爪レバー２、には弾性部２、ａが設けてあり、前記プー
リーピン２１０の円弧状の溝２１０ａと弾性部２、ａは
締代によって係合している。

これよりプーリーピン２１０の円弧状の溝２１０ａと爪
レバー２、の弾性部２、ａは点接触しており摩擦を極力
減少させている。爪レバー２、の弾性部２、ａは平面点
にＨ型の形状の穴が明いている。なお、弾性部２、ａの
形状は爪レバー２、に対し断面方向へたわむ形状なら良
く、 プーリーピン２１０と爪レバー２、の係合は、圧接、接
合、遊嵌どれでも良い、爪レバー２、の他端には平面的
に異なる二方向へ弾性部２、ｂ、ｃをまた前記弾性部２
、ｂ、ｃの先端には各々爪部２、ｄ、ｅを設けである（
第６図参照）爪レバー２、の中央部には、トランク形状
の穴１０３が秒車４とプーリーピン２１０を結ぶ直線上
に設けてあり、地板２０１に植え立てられたピン１０３
と係合している。爪レバー２、の爪部２、ｄ、ｅは秒歯
車４と係合している。以上より爪レバー２、はプーリー
ピン２１０と秒歯車４とピン１０３と係合し、輪列受２
０２の平面的な凸部２０２ａニケ所の間に位置している
。

前記秒歯車４にはのこぎり状の歯が設けてあり秒車４は
爪レバー受２０３と地板２０１に植え立てられた中心バ
イ１２１３１分車２を介し支持されている。爪部２、ｄ
、ｅは、秒歯車４の歯底４ａのなす頂角より小さな角度
の先端を備え、爪部２、ｄが歯底４ａに接合している時
斜面部４ｂに位置し、秒歯車４と相対位置においてほぼ
半ピッチ分ずれている（第３・４図参照）。地板２０１
と平面的に重なる圧電素子１を間隙を有し挟むように配
置された度決め部２２２ａと度決め部の回転中心である
支点２２３と他の支点２２４と・の間に弾性部２２２ｂ
を設けた耐振レバー２２２は支点２２３．２２４に支持
されている。金属または合成樹脂等で出来ている耐振レ
バー２２２の弾性部２２２ｂには、金属または合成樹脂
等で出来ているｖ置部２２５が設けられている。前記支
点２２３．２２４は耐振レバー２２２を平面的に両側よ
り挟み込むように配置された耐振光２２０゜２２１の片
側に植え立てられている。耐振光２２０．２２１は地板
２０１に植え立てられているピン１６に案内されネジに
より地板２０１に固定されている。なお耐振光２２０．
２２１は金属または合成樹脂で出来ており、また耐振レ
バー２２２と質量部２２５．また耐振光２２０と支点２
２２゜２２３は一体化していても良い。電池は地板２０
１と一部圧電素子ｌに平面的に重なるように配置しであ
る。

電気エネルギーにより発振する水晶振動子を備えた発振
回路、前記発振回路により発信された信号を分周する分
周回路１分周された信号を高電圧化する昇圧回路によっ
て作られた駆動信号は、正電位極を地板２０１に植え立
てられたビンに導通を取り、地板２０１からスライド板
２０４そしてビン２５．２６を介して素子押え板２０５
に導びかれている。スライド手反２０４は、ビン１０１
゜１０２．１０３の三本のビンに案内され、圧電素子１
がプーリー２０９と接合するまで平面的に摺動する。負
極は前記圧電素子ｌのシム材へ直接導線２１４によって
導通されている。なお正負極方向はどちらでも良く、シ
ム材への導通は導線でなくても良い、昇圧回路より発信
された駆動信号により印加された圧電素子１は地板２０
１に対し断面方向、上側へたわむ、極性が逆の場合は下
側へたわむ。圧電素子１がたわみ、圧電素子１と係合し
ているプーリー２０９は軸受ビン２１２を回転中心とし
回転する。軸受ビン２１２ｂを備えるプーリー受（上）
２０７はプーリー２０９の軸受部２０９ｂに接合するま
でプーリー２０９の回転軸方向へビン１４．１５を案内
とし摺動する。なお案内は二ケ所以上あれば良い。プー
リー　２０９が回転することにより、プーリー２０９に
植え立てられたプーリービン２１０は回転し、爪レバー
２、を秒歯車４から遠のく方向へ摺動させる（第６図参
照）。爪レバー２、の中央部に設けられた穴とビン１０
３は接合し、爪レバーの摺動量を決めている。初期の状
態を（あ）に示し、電圧が印加された時の状態を（い）
に示す。この時、爪レバー２、の爪部２、ｅは秒歯車４
の歯底４ａに引掛り秒歯車４を平面図上反時計回りに回
転させる。

さらにこのとき、他方の爪部２、ｄは弾性部２、ｂがた
わみ秒歯車４の歯を乗り越え次の歯の歯底４ａに落下す
る０秒歯軍４に伝わったトルクは三番車３１分車２２日
の裏車８．筒車９に伝わり針を動かし時刻を表示する。

次に分周回路より発信された信号により圧電素子１は昇
圧回路のコンデンサーと結線され元の状態に戻る。

この時、圧電素子１の内部に蓄えられていた電荷は圧電
素子１を離れ昇圧回路内に備えであるコンデンサーに再
び蓄えられる。コンデンサーに入った電荷は再び昇圧回
路で高電圧化され駆動信号となり出力される。さて昇圧
回路のコンデンサーと結線され元の状態に戻ることより
プーリー２０９は回転し爪レバー２、は秒歯車４に近寄
る方向へ摺動し、爪部２、ｄは秒歯車４の歯底４ａを押
し秒歯車４を平面図上反時計回りに回転させる。

以上駆動信号の一連の波形の繰り返しにより時刻を表示
する。駆動信号は一方向の電界だけでなく両方向からの
電界を印加し駆動してもかまわない。

衝撃等の外乱により圧電素子１は大きくたわむ。

このたわみにより爪部２、ｄ、ｅが秒歯車４の歯を押し
たり引いたりして回転させてしまう。さて、圧電素子１
はたわむと電圧を発生させる。電圧とたわみは比例関係
にあり圧電素子１の状態は圧電素子１の電圧により容易
に把握できる。第５図より、圧電素子１が衝撃により発
生した電圧波形を（あ）に示す、電圧波形（あ）は前記
検出回路に一定時間ごとにサンプリングされ、回路内部
でＤ−Ａ変換を行いデジタル化され昇圧回路によりサン
プリング時と同電圧の逆電圧（い）を出力する。これよ
り圧電素子１には外乱によるたわみ方向と逆方向の電界
が印加され、圧電素子１は逆方向に強制的にたわみ圧電
素子１の位置は制御され、圧電素子１の電圧波形は（う
）のようになる。

しかし前記検出回路には制限があり強度の衝撃力が加わ
った場合、前記耐振レバー２２２により制御される。第
３・４図より、圧電素子１と質量部２２５は同一方向へ
同一な振動をするように耐振レバー２２２と圧電素子１
の固有振動数をほぼ同じに設定しである。耐振レバー２
２２の度決め部２２２ａは回転中心である支点２２３に
支持され質量部２２５と逆方向の振動をする。これより
度決め部２２２ａと圧電素子１は互いに逆方向の振動を
し、度決め部２２２ａは圧電素子１の片端面に接触する
。圧電素子１と耐振レバー２２２は互いに運動エネルギ
ーを打ち消し合い減衰する。また耐振レバー２２２の振
幅は質量部２２５が耐振光２２０．２２１に設けられた
穴２２０．２２１ａ、ｂの端面に当り決まる。これら耐
振レバー２２２と検出回路により衝撃による誤動作を妨
げている。

第９図より、水晶振動子を備えた発振分周回路。

昇圧回路、検出回路より構成される回路ブロック１０は
地板２０１と平面的に重なっている。電気エネルギーを
供給する電池、は地板２０１と平面的に重なり配置され
ている。圧電現象を示す例えばチタン酸バリウム等で出
来ている圧電材を幾層にも重ね合わせた積層型圧電素子
１は地板２０１に対し振動方向を平面的に配置されてい
る。積層型圧電素子１を今後圧電素子と称する。圧電素
子１の片端は地板２０１に固着され他端を伝達レバー２
３０に係合している。伝達レバー２３０はピン１３．１
４に平面的に係合しており、中央部に弾性部を備えであ
る。また他端にはピン２１０を植え立ててありピン２１
０は爪レバー２、と平面的に係合している。爪レバー２
、は他端を平面的に異なる二方向へ弾性部を持ちその先
端に爪部を備えである。爪部は秒車４と係合している。

秒歯車４は地板２０１に植え立てられた中心パイプに接
合している分車を介し支持されている。圧電素子１の正
極は回路ブロック１０の昇圧回路の出力端子と導線２１
５と結線しである。また負極も出力端子と導線２１４と
結線しである。なお正負極の方向はどちらでもよい。

電池、より供給された電気エネルギーは水晶振動子を発
振させ発振回路より信号とし出力され前記信号は分周回
路により分周され、昇圧回路にて高電圧化された駆動信
号は導線２１４，２１５を通り圧電素子１に伝わり圧電
素子１は圧電現象を示し地板に対し平面方向へ伸びる。

圧電素子１の変位は伝達レバーを押し、伝達レバーは回
転中心をピン１３とし回転し、また、中央に備えた弾゛
性部が曲りピン１４をも回転中心としピン２１０を変位
させる。このためピン２１０に係合している爪レバー２
、はピン１０３を案内とし平面方向へ摺動する。爪レバ
ー２、の摺動により秒車４は回転し、五番車３５分車９
日ノ裏車８．筒車と伝達され時刻を表示する０次に分周
回路より発信された信号により昇圧回路に備えられたコ
ンデンサーと圧電素子１は結線され元の状態に戻る。

これより爪レバー２、は摺動し秒車４は回転する。昇圧
回路に備えられたコンデンサーと結線することにより、
圧電素子１に蓄えられていた電荷はコンデンサーに取り
込まれ再び昇圧回路で高電圧化され駆動信号として出力
される。

第７図より、水晶振動子を備えた発信分周回路複数個の
コンデンサーを備えた昇圧回路３検出回路、電池、．圧
電素子１より電子時計の回路は構成される。なお周知の
通り圧電素子はコンデンサーと同一の性質を備えている
。

第８図より電池、より供給された電気エネルギーは水晶
振動子を備えた発振分周回路にて分周され信号として出
力される。前記出力信号により前記昇圧回路に備えられ
た例えばＣＭＯ３−ＩＣ等に実装されている複数個のコ
ンデンサー１２と電池１は並列に結線され、それぞれの
コンデンサー１２と電池、は同電位になる。前記状態を
第８図（あ）に示す。発振分周回路により発信された次
の出力信号により複数個のコンデンサー１２と圧電素子
、は直列に結線される。前記状態を第８図（い）に示す
。これより高電圧化された駆動信゛号は圧電素子１を印
加し、圧電素子１は圧電現象を示し変位する。前記変位
は、番車へ伝達され運針する１発振分周回路により発信
された次の出力信号により複数個のコンデンサー１２と
圧電素子１は並列に結線される。前記状態を第８図（う
）に示す。圧電素子１に蓄えられていた電荷は複数個の
コンデンサー１２に取り込まれ、圧電素子１とコンデン
サー１２は同電位になる。この時圧電素子１は元の状態
に戻る。これより変位は番車へ伝達され運針する。以上
三発の信号により一連の動作は構成され前述第８図（あ
）の状態に戻る。なお第８図（あ）（い）（う）の状態
の間に電池、と圧電素子１とコンデンサー１２を切り離
す状態を備えても良い、第８図（あ）の状態に戻った時
、コンデンサー１２および圧電素子１のリーク電流分の
み電池、より供給される。本発明による電子時計の消費
電流は、発振分周回路。

昇圧回路の制御電流とコンデンサー１２．圧電素子１の
リーク電流分 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば揺動レバーである爪レ
バーの摺動量がラチェット車である秒歯車の焼く半ピン
チ分にて回転運動を行うことにより揺動レバーの変位量
を半減させ、圧電素子の駆動電圧と消費電流が半減し、
さらに伝達部の構造が単純になり、伝達トルクも増加し
最小のエネルギーにて駆動し変換効率を向上させるとい
う効果を有する。

以上のことより本発明は圧電素子の耐久性が向上し、消
費ｉｆ　？Ｊｊ−の削減により同一エネルギー内での寿
命が延び、今後圧電素子を駆動源とした電子時計の量的
な変換方法を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図・・・・・・本発明の電子時計の一実施例を示す
平面図。 第２図・・・・・・本発明の電子時計の一実施例を示す
断面図。 第３図・・・・・・本発明の電子時計の一実施例を示す
耐震部の断面図。 第４図・・・・・・本発明の電子時計の一実施例を示す
耐震部の平面図。 第５図・・・・・・本発明の電子時計の一実施例を示す
圧電素子の制御信号図。 第６図・・・・・・本発明の電子時計の一実施例を示す
爪レバーと秒歯車の詳細図。 第７図・・・・・・本発明の電子時計の一実施例を示す
電子時計の回路構成図。 第８図・・・・・・本発明の電子時計の一実施例を示す
昇圧回路の状態図。 第９図・・・・・・本発明の電子時計の他の実施例を示
す平面図。 １・・・・・・・・・圧電素子 ４・・・・・・・・・秒車 １０・・・・・・・・・回路ブロック 、・・・・・・・・・電池 １２・・・・・・・・・コンデンサー 以　　　　上 （Ｋ１） （い） 元８１耀 Ｔ−続　補　正　書　（方式） 昭和　６１年　３月　２７日 １、事件の表示 昭和６０年　　　特許願　第２６２０８４号２発明の名
称 電子時計 １　補正をする者 ・、件との関係　東Ｘ＠新宿区西新宿２丁目４査１号出
願人（２３６）セイコーエプソン株式会社代表取締役　
服　部　−昂 ４、代　理　人 面画（第５．９図）（内容に変更なし）Ｚ＼補正の内容

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電解を印加すると圧電現象を示す圧電素子、揺動レバー
   、ラチェット車、前記圧電素子の変位を揺動レバーへ伝
   える伝達部、輪列部より構成され、前記揺動レバーが弾
   性的な二本の腕を有し、該腕の各先端部に一体に設けら
   れた爪が腕自体のもつ弾性によりラチェット車の歯部に
   圧接している電子時計。