JP2016109683A - ツールビロン機構 - Google Patents

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Abstract

【課題】計時器ムーブメントのためのコンパクトなツールビロン機構を提供する。【解決手段】計時器ムーブメント用のツールビロン機構は、バランス機構２と、エスケープ機構３と、及びツールビロン軸（Ｚ0）のまわりを回転する計時器ムーブメントの構造にマウントされるキャリッジ１２とを有し、バランス機構２は、ばね１４と、及びツールビロン軸（Ｚ0）のまわりを回転するためにキャリッジ１２においてマウントされているバランス車１６とを有し、エスケープ機構３は、歯９を備えたエスケープ車５と、及びこの歯と係合するように構成するパレット石を有するパレットレバー７とを有し、パレットレバー７は、キャリッジ１２においてマウントされ、回転デバイスによってキャリッジ１２に回転可能に連結しており、エスケープ車５は、ツールビロン軸（Ｚ0）を包囲し、付かれている又は前記計時器ムーブメントの構造に取り付けられ又はこれと一体化されている。【選択図】図１

Description

本発明は、計時器ムーブメント用のツールビロン機構に関する。
一部の計時器ムーブメントはツールビロン機構を備えている。腕時計の速さは観察される垂直方向の位置によって変わってしまうことが知られている。これは、本質的に、バランス車及びバランスばねの不均衡ないしアンバランスによってもたらされる。このような速さの差をなくすために、ばね仕掛けバランスシステムの重心が、バランス車及びバランスばねの要素の回転中心にあって振動時にそこに維持される必要がある。ツールビロン機構の目的は、このような違いをなくすことではなく、補償することである。これを達成するために、エスケープバランスアセンブリーは、一般的には毎分１回転、回転して、すべての位置に置かれる。これらの条件の下で、様々な垂直方向の位置をとることができ、究極的には平均の速さをもたらす。ツールビロン調整機構は、一般的には、２つの回転軸の点の間で懸架された回転するキャリッジにおいてマウントされたばね仕掛けバランスアセンブリーを有するエスケープによって形成される。既知のツールビロン機構の課題の１つは、大きさが大きいことであり、特に、ばね仕掛けバランス及び従来のエスケープ機構におけるキャリッジの回転軸に沿った厚みが大きいことである。これは、重ね合せに起因するものである。
審美的な理由などのために、腕時計ムーブメントの部品の厚みを減らすことがしばしば試みられてきた。また、計時器ムーブメントの効率を向上させ、ムーブメントのコンポーネント部品の摩耗を減らすような必要性が常にある。
本発明は、計時器ムーブメントのためのコンパクトなツールビロン機構を提供することを目的とする。特に、小さな厚みのものを提供することを目的とする。
本発明は、慣性が小さいツールビロン機構を提供することを別の目的とする。
また、本発明は、計時器ムーブメントのために非常に効率的なツールビロン機構を提供することを別の目的とする。
本発明は、経済的で製造が容易な計時器ムーブメント用のツールビロン機構を提供することを別の目的とする。
本発明は、エネルギー消費が非常に小さい計時器ムーブメント用のツールビロン機構を提供することを更なる別の目的とする。
さらに、本発明は、堅牢性が高い計時器ムーブメント用のツールビロン機構を提供することを別の目的とする。
本発明の目的は、請求項１に記載の計時器ムーブメント用のツールビロン機構によって達成される。本発明の好ましい態様が、従属請求項において記載されている。
本発明に関連して、バランス機構と、エスケープ機構と、及びツールビロン軸のまわりを回転する計時器ムーブメントの構造においてマウントされるキャリッジとを有する計時器ムーブメント用のツールビロン機構について説明する。バランス機構は、ばね及びバランス車を有し、これは、ツールビロン軸のまわりを回転するようにキャリッジの内側においてマウントされる。エスケープ機構は、歯を備えたエスケープ車と、及びその歯と係合するように構成するパレット石を有するパレットレバーとを有する。このパレットレバーは、キャリッジの内側においてマウントされ、回転デバイスによってキャリッジに回転可能につながれている。エスケープ車は、ツールビロン軸を包囲し、計時器ムーブメントの構造に取り付けられ又は一体化されている。回転デバイスは、弾性回転し、パレットレバーを支持するように構成する。
一実施形態において、回転デバイスは、キャリッジか積分にその上につながれたアンカー領域にパレットレバーを接続する一又は複数の弾性アームを有する。
一実施形態において、回転デバイスは、１対の弾性アームを有する。
一実施形態において、この１対の弾性アームは、アンカー領域とともに実質的に三角形を定めることができる。一実施形態において、弾性アームどうしは、同じ長さ及び同じ幾何学的構成を有することができる。
一実施形態において、パレットレバーは、弾性アームの中性ファイバーの交差位置にある仮想回転軸のまわりを回転する。
一実施形態において、エスケープ車の歯は、そのエスケープ車から外側を向いており、また、パレット石は、エスケープ車の外側において半径方向に配置され、エスケープ車の内側を向いている。
キャリッジを、キャリッジ上の回転トルクを与えるエネルギー源に接続することができ、このエネルギー源は、キャリッジに取り付けられ又はこれと一体化されているピニオンと噛み合う駆動列によってキャリッジにつながれている。
一実施形態において、回転デバイスと一体化されている要素群は、以下の要素の一又は複数を有することができる。すなわち、パレットレバーの一部又は全パレットレバー、キャリッジの一部又は全キャリッジ、バランス機構のばねである。回転デバイス又は回転デバイスと一体化されている要素群は、単一部品の構造を形成することができる。
一実施形態において、回転デバイスは、双安定機構を有する。
一実施形態において、回転デバイス又は回転デバイスと一体化されている要素群は、堆積又はエッチングの方法によって形成することができる。
いくつかの実施形態において、回転デバイス又は一体的な要素群を、特に、ＬＩＧＡ法によって形成することができる。
いくつかの実施形態において、回転デバイス又は一体的な要素群を、特に、ケイ素ベースの材料で作ることができる。
いくつかの実施形態において、回転デバイス又は一体的な要素群を、特に、シリコンオンインシュレーター（ＳＯＩ）法によって形成することができる。この変種において、絶縁体層上のケイ素層のスタックによって構造が形成される。この絶縁体は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）であることができる。
いくつかの実施形態において、回転デバイス又は一体的な要素群を、特に、Ｎｉ、ＮｉＰ又はアモルファス金属で作ることができる。
回転デバイス又は一体的な要素群は、さらに、アセンブリーを支援するために犠牲構造を有することができる。
請求の範囲、下記の実施形態の詳細な説明、添付図面を読むことで、本発明の他の有利な目的及び態様を理解することができるであろう。
本発明の一実施形態による計時器機構用のツールビロン機構を側方から見た概略断面図である。 本発明の一実施形態による計時器ムーブメント用のツールビロン機構のエスケープの一部についての上面図である。 本発明の別の実施形態による計時器ムーブメント用のツールビロン機構のエスケープの一部についての上面図である。
図面を参照すると、計時器ムーブメント用のツールビロン機構は、キャリッジ１２にマウントされているバランス機構２及びエスケープ機構３を有する。
バランス機構２は、ばね１４とバランス車１６を有し、これらは、キャリッジ１２の内側で回転するようにマウントされているアーバー１８に固定されている。アーバーの反対側の両端２０は、キャリッジ１２の反対側の両壁２８ａ、２８ｂに配置されているベアリング２６に収容されている。ばね１４は、図示した実施形態においてはらせん状であり、これは、第１の端がアーバー１８（又は直接バランス車に）に固定され、他方の端がキャリッジ１２に固定されている。これによって、バランス車１６とキャリッジ１２の間に相対的な弾性回転力を与える。
エスケープ機構は、歯９を備えるエスケープ車５と、パレットレバー７と、及びバランス２に連結するローラーデバイス４とを有する。
パレットレバー７は、フォーク１３と、パレット石１７ａ、１７ｂと、及びこれらのパレット石１７ａ、１７ｂをフォーク１３に接続するレバー１５とを有する。このレバー１５は、下で詳細に説明する弾性回転デバイス１１によってキャリッジ１２に回転可能につながれている。レバー１５及びパレット石１７は、仮想回転軸Ｚaのまわりを回転する。これは、図示した例において、弾性細長片の中性ファイバーの交差位置の近傍であってパレット石１７ａ、１７ｂの間に位置する。
パレット石１７ａ、１７ｂは、エスケープ車の歯９と連係する。一方のパレット石がエントリーパレット１７ａを形成し、他方のパレット石がイグジットパレット１７ｂを形成する。パレットレバー７は、さらに、フォーク１３に固定されたガードピン２７を有する。この固定は、例えば、フォークの基礎にある固定用の穴の内部に圧入又は接着されるピンによる。ローラーデバイス４は、フォーク１３のホーンと係合するインパルスピン１０を備えたテープルローラー６と、及びガードピン２７を通すための通し空欠部１６が設けられた小ローラー８とを有する。図示した機構は、スイス式レバーエスケープの原理に従って動作する。この原理自体が有名であるので、伝統的な要素及びその動作を詳細には説明しない。
エスケープ車の歯９は、このエスケープ車から外側を向いており、パレット石１７ａ、１７ｂは、エスケープ車の外側で半径方向に配置されており、内側を向いている。すなわち、ツールビロンキャリッジの回転軸の方を向いている。このことによって、好ましいことに、コンパクトなエスケープ機構を提供しつつ、回転デバイス１１の弾性アーム２１の長さを大きくすることが可能になる。キャリッジ１２は、計時器ムーブメントのフレーム２２又は固定構造の内側で回転するように、ベアリング３０ａ、３０ｂによってマウントされている。キャリッジ１２は、キャリッジ１２に回転トルクを与えるエネルギー源に接続されている。このエネルギー源を、キャリッジ１２の本体に取り付けられ又はこれと一体化されているピニオン３２と噛み合う駆動列２４によって、キャリッジ１２につなぐことができる。秒アーバー３４を、キャリッジ１２に取り付け又はこれと一体化することができ、これは、例えば、ベアリング３０ｂを通るようにピニオン３２の中心から延在し、キャリッジ１２の回転軸Ｚ0と同心である。秒アーバー３４の自由端には、秒表示針（図示せず）を固定することができる。しかし、他の構成も可能である。例えば、秒表示を、歯車列デバイス（図示せず）によって、ピニオン３２、又はキャリッジ１２と一体化され又はこれに固定されている別の車に連結することができる。
エスケープ機構３のパレットレバー７とともにバランス機構２のコンポーネント部品は、キャリッジ１２によって支えられており、したがって、計時器ムーブメントのフレーム２２又は固定構造に対してキャリッジ１２とともに回転する。エスケープ車５は、計時器ムーブメントのフレーム２２又は固定構造に取り付けられ又はこれと一体化されている。
バランス車がその振動の弧を描き、パレット石１７ａ、１７ｂの一方がエスケープ車５の歯９の１つと係合しているときにも、キャリッジ１２は、エスケープ機構３及び駆動列２４と一緒な状態を維持する。キャリッジピニオン３２に作用する駆動力がキャリッジ１２に与えられるが、回転することはできない。なぜなら、キャリッジ１２の本体に固定されているパレットレバー７が、フレームと固定された関係にあるエスケープ車５の歯で止められるからである。
パレット石１７ａ、１７ｂがエスケープ車の歯から解放されるとすぐに、キャリッジ１２は、小さな角度を通るように回転する。例えば、秒針の変位と等しい角度を回転する。そして、キャリッジ１２は、エスケープ機能が終わり、パレット石１７ａ、１７ｂの一方が再びエスケープ車５の歯９に対して止まると、直ちに不動になる。この変位の後に、キャリッジ１２によって支えられているアセンブリーは、新しいロック位置を占める。
キャリッジ１２の回転中に、ピニオン３２の回転運動が駆動される。これは、駆動列２４の歯にピニオン３２が噛み合うことによってもたらされる。
バランス機構２は、キャリッジ１２の内側に位置し、キャリッジ１２の回転軸のまわりに位置し、そのピボット軸は、キャリッジ１２と一体化されたベアリング内で回転する。エスケープ車５以外のエスケープの他の部分については、キャリッジ１２とともに回転する。したがって、比較的短期間に、例えば、１分間に、一連の飛びを伴って、全キャリッジ１２は、それが支える全メンバーを駆動しつつ、１回転を完成する。腕時計の速さが、観察される垂直方向の位置によって異なることが知られている。これは、本質的に、バランス車及びばねの不均衡ないしアンバランスによってもたらされる。例えば、毎分１回転で、すべての回転位置にバランスデバイスを置くことによって、様々な垂直方向の位置が得られる。このことは、このような違いを補償する平均の速さをもたらす。
図１〜３に示すようないくつかの実施形態では、回転デバイス１１は、アンカー領域１２ａと、及びパレットレバー７をアンカー領域１２ａに連結する一又は複数の弾性アーム２１とを有する。
このアンカー領域１２ａを、キャリッジ１２の本体２８に直接、又はキャリッジ１２に静的に固定されているメンバーに固定することができる。変種の１つでは、アンカー領域１２ａは、キャリッジ１２の本体２８と一体的に形成することができる。パレットレバー７は、好ましいことに、一又は複数の弾性アーム２１と一体的に形成することができる。
好ましい実施形態の１つにおいて、回転デバイスは、パレットのレバー１５の両側に接続している少なくとも２つの弾性アーム２１を有する。図示した変種において、前記少なくとも２つの弾性アーム２１は、アンカー領域１２ａと実質的に三角形を形成する。好ましいことに、これらの弾性アーム２１を、パレットレバーの仮想回転軸Ｚaと実質的に直交する平面内に配置することができる。弾性アーム２１を、特に、薄い細長片の形に作ることができる。しかし、本発明の範囲内で弾性アームの他の形及び構成が可能である。ただし、それらが支持体とばねの２つの機能を満たして、これによって、パレットレバーを支持し、同時に、エスケープ機能のためにパレットレバーが回転することを可能にすることを前提とする。図示した実施形態において、回転デバイス１１は、このようにして、別のピボット軸又はパレットレバー用の支持体を必要とせずに、回転軸Ｚaのまわりを回転するパレットレバー７のためのばね及び支持体としてはたらく。好ましいことに、このことによって、ベアリングにおける摩擦に起因する損失を減らすこと、パレットレバー及びその支持体を有するアセンブリーの大きさを小さくすることなどが可能になる。また、回転を潤滑する必要がない。
また、本発明の範囲内において、キャリッジと一体化され又はキャリッジに取り付けられたベアリングに支持される回転アーバーを有するパレットレバーを備えることができる。この回転アーバーは、図１〜３に示すパレットレバーの仮想回転軸Ｚaと同心の位置に配置することができる。この変種（図示せず）において、パレットレバー回転デバイスは、既知のパレットレバー回転と同様な構成を有することができる。
図１の変種の場合には、可撓性回転は、ロック位置に戻る傾向がある。したがって、パレット上の引き（draw）の角度は、引きを確実にするように大きくしなければならない。要するに、スイス式レバーが正確に動作するためには、引きが必要である。引きは、パレットのロック面を傾けることによって達成される。図３を参照すると、一実施形態において、回転デバイス１１は、双安定機構２６を有する。双安定機構によって、双安定が引き機能を置き換え、パレットはエスケープ車を再び巻き進ませないロック面を有することができる。この変種において、双安定機構は１対の弾性引き要素３６を有し、そのそれぞれは、パレットレバー７の一端と連結しており、そのそれぞれは、他方の端において、（ウルフ歯を備えた）ラチェット４０の歯と係合するフック３８を有する。この種の可撓性回転において双安定を達成するためには、可撓性ガイドメンバーのビームに座屈（buckling）を発生させる負荷を与えることが必要である。フックシステム３８は、システムを双安定にする前負荷をみつけるために、可撓性ガイドメンバーを座屈させる前負荷を調整することができる。なお、本発明の範囲内で、他の構造の双安定の形態を使用することもできる。
このような双安定の回転機構を備えた変種では、パレット石上の引きの角度を減らしたりゼロにしたりすることができる。なぜなら、この機能は、回転機構の双安定によって達成されるからである。これによって、エスケープシステムの効率を向上させることが可能になる。
好ましいことに、一実施形態によると、回転デバイス１１又は回転デバイス１１と一体的な要素群（例、パレットレバー７又は全パレットレバーの部品１５、１３、及び／又はキャリッジ１２の一部又は全キャリッジ、及び／又はバランス機構のばね１４）は、堆積又はエッチングの方法で形成することができる。
いくつかの実施形態において、回転デバイス又は一体的な要素群は、特に、貴金属又は非貴金属で形成することができ、典型的には、ドイツ語の用語「RoentgenLithographie, Galvanoformung & Abformung」からの省略形ＬＩＧＡで知られている電鋳技法によって形成することができ、これにおいては、例えば、Ｎｉ又はＮｉＰ電気めっきによって、型を一又は複数のレベルまで金属で充填する。もちろん、上記の回転デバイスのアセンブリー又は部分を形成することができる任意の種類の電型法を思い描くことができる。
いくつかの実施形態において、回転デバイス又は一体的な要素群は、好ましいことに、単一部品の構造を形成することができる。
いくつかの実施形態において、回転デバイス又は一体的な要素群は、特に、ケイ素に基づいた材料で作ることができる。
いくつかの実施形態において、回転デバイス又は一体的な要素群は、特に、シリコンオンインシュレーター（ＳＯＩ）法によって形成することができる。この変種において、絶縁体層の上のケイ素層のスタックによって構造が形成されている。この絶縁体は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）であることができる。ＳＯＩウエーハは、適切な形のマスクを使用するいくつかの連続的なエッチングを経る。これらのエッチングは、ウェットエッチングであってもドライエッチングであってもよい。通常、深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）を用いる。
いくつかの実施形態において、回転デバイス又は一体的な要素群をアモルファス金属で作ることができる。
回転デバイス又は一体的な要素群は、さらに、アセンブリーを支援するために、犠牲構造を有することができる。好ましいことに、本発明によって、ツールビロン機構のキャリッジから車セットをなくすことによって、従来の手法と比較して、ツールビロン機構の動作を改善することができる。したがって、車セットの数が１つ少ないので、結果として得られるツールビロン機構をはるかに平坦にすることができ、また、慣性が小さいので、効率を改善することができる。実際に、本発明の実施形態に係るツールビロン機構は、部品の数が少ないので、慣性を小さくすることができる。このことによって、可撓性ガイドメンバーの双安定を用いる変種の１つでは、パレット石上の引きを小さくし、反動を減らすかなくし、これによって、効率が向上する。
２２ フレーム
３０ ベアリング
２４ 駆動列
１ ツールビロン機構
２ バランス機構
１４ ばね
１６ バランス車
１８ アーバー
２０ 端
３ エスケープ機構
５ エスケープ車
９ 歯
７ パレットレバー
１１ 回転デバイス
２１ 弾性アーム
１２ａ 支持要素
２６ 双安定機構
３６ 弾性引き要素
３８ フック
４０ ラチェット歯
１２ａ アンカー領域
１３ フォーク
２７ ガードピン
１５ レバー
１７ パレット石
１７ａ エントリーパレット
１７ｂ イグジットパレット
４ ローラーデバイス
６ ローラー
１０ インパルスピン
８ 安全ローラー
１２ キャリッジ
２８ 本体
２８ａ、２８ｂ 壁
２６ ベアリング
３２ エスケープピニオン
３４ 第４の車
Ｚ0 ツールビロンデバイスの回転軸
Ｚa パレットレバーの仮想回転軸

Claims (14)

  1. 計時器ムーブメント用のツールビロン機構であって、
    バランス機構（２）と、エスケープ機構（３）と、及びツールビロン軸（Ｚ０）のまわりを回転する前記計時器ムーブメントの構造にマウントされるキャリッジ（１２）とを有し、
    前記バランス機構は、ばね（１４）と、及び前記ツールビロン軸のまわりを回転するために前記キャリッジにおいてマウントされているバランス車（１６）とを有し、
    前記エスケープ機構は、歯（９）を備えたエスケープ車（５）と、及びこの歯と係合するように構成するパレット石（１７、１７ａ、１７ｂ）を有するパレットレバー（７）とを有し、
    前記パレットレバーは、前記キャリッジにおいてマウントされ、回転デバイス（１１）によって前記キャリッジに回転可能に連結しており、
    前記エスケープ車は、前記ツールビロン軸を包囲し、付かれている又は前記計時器ムーブメントの前記構造に取り付けられ又はこれと一体化されており、
    前記回転デバイスは、弾性回転し前記パレットレバーを支持するように構成する
    ことを特徴とするツールビロン機構。
  2. 前記回転デバイスは、前記キャリッジに取り付けられ又はこれと一体化されているアンカー領域（１２ａ）に前記パレットレバーを接続する一又は複数の弾性アーム（２１）を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載のツールビロン機構。
  3. 前記回転デバイスは、前記弾性アームを１対有する
    ことを特徴とする請求項２に記載のツールビロン機構。
  4. 前記１対の弾性アームは、前記アンカー領域とともに、実質的に三角形状を形成する
    ことを特徴とする請求項に記載のツールビロン機構。
  5. 前記パレットレバーは、前記弾性アームの中性ファイバーの交差位置にある仮想回転軸（Ｚa）のまわりを回転する
    ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のツールビロン機構。
  6. 前記エスケープ車の歯は、そのエスケープ車から外側を向いており、
    前記パレット石は、前記エスケープ車の外部において半径方向に配置されており前記エスケープ車の内側を向いている
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のツールビロン機構。
  7. 前記キャリッジは、前記キャリッジに回転トルクを与えるエネルギー源に接続されており、
    このエネルギー源は、前記キャリッジに取り付けられているか又はこれと一体化されているピニオン（３２）と噛み合う駆動列（２４）によって前記キャリッジに連結している
    ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のツールビロン機構。
  8. 前記回転デバイス又は前記回転デバイスと一体化されている要素群は、堆積又はエッチングの方法によって形成される
    ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のツールビロン機構。
  9. 前記回転デバイスと一体化されている要素群は、前記パレットレバーの一部又は前記パレットレバーの全体と、前記キャリッジの一部又は前記キャリッジの全体と、及び前記バランス機構のばねとからなる群によって選択される要素を一又は複数有する
    ことを特徴とする請求項に記載のツールビロン機構。
  10. 前記回転デバイス又は前記回転デバイスと一体化されている要素群は、単一部品の構造を形成する
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載のツールビロン機構。
  11. 前記堆積の方法は、ＬＩＧＡ電鋳法を伴う
    ことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載のツールビロン機構。
  12. 前記回転デバイス又は前記回転デバイスと一体化されている要素群は、ケイ素ベースの材料、Ｎｉ、ＮｉＰ及びアモルファス金属からなる群から選択される材料の一又は複数によって作られている
    ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のツールビロン機構。
  13. 前記回転デバイスは、双安定機構（２６）を有する
    ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のツールビロン機構。
  14. 請求項１〜１３のいずれかに記載のツールビロン機構を有する
    ことを特徴とする腕時計ムーブメント。
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