JP2019120512A - 歯車、ムーブメント及び指針式時計 - Google Patents

Abstract

【課題】ブリッジ部によって軸体を保持する構造を有する歯車の変形を抑制して高い真円度を保つことが可能な歯車を提供する。【解決手段】本発明の歯車１０は、外周に歯部１を有する環状円盤部２と、環状円盤部２の内周２ａと接続している複数本のブリッジ部３と、ブリッジ部３で囲まれた、軸体１５を保持するための中心孔部４とを有する歯車であって、環状円盤部２は、内周２ａとブリッジ部３とが接続している接続領域２ｂに開口部５を有する構造とすることにより、ブリッジ部３で囲まれた中心孔部４への軸体１５の押し込みによるブリッジ部３の変形に対し、環状円盤部２の内周２ａとブリッジ部３との接続領域２ｂに設けた開口部５によって、ブリッジ部３の変形を吸収し、高い真円度を保つことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、時計の中心車等に用いられる、スリップ機構を有する歯車、その歯車を用いたムーブメント及び指針式時計に関する。

従来、時計の中心車のように、回転中心のカナと歯車との結合部分にスリップ機構を設け、通常は歯車と軸体とが一体的に回転しているが、指針の修正状態においては歯車と軸体とがスリップ動作を行うことができるスリップ歯車が用いられている。

以下、従来技術の説明を行うが、発明の趣旨を外さない範囲において、部品名称等は本発明の部品名称にそろえている。

例えば、特許文献１に開示されたスリップ歯車は、特許文献１の図１及び図２に示されるように、外周に歯部を有する環状円盤部と、環状円盤部の内周と接続している複数本のブリッジ部と、ブリッジ部で囲まれた軸体を保持するための中心孔部とを有する歯車構成であり、この歯車の中心孔部に軸体（カナ）を押し込み結合してスリップ歯車を構成している。

上記構成を有するスリップ歯車は、環状円盤部と軸体との結合がバネ性を有する複数本のブリッジ部を介して行うことによって、安定したすべりトルクが得られている。

また、特許文献２には、スリップ歯車ではないが、プリンタの輪列構成が図３に示されている。このプリンタの輪列構成は、モータ歯車とプラテン歯車の間に中間歯車を設け、この中間歯車の歯部の内側に複数の弓形長孔を設けることにより、中間歯車の歯部が弓形長孔によって生じる弾性によって半径方向にたわむ構成となっている。

上記輪列構成では、モータ歯車と中間歯車との噛み合い、及びプラテン歯車と中間歯車との噛み合いが、中間歯車の弓形長孔によるバネ性によって構成歯車間の噛み合いに余裕ができ、バックラッシュなく組み立て調整が容易に行えるとしている。

特開昭６１−１９４３８４号公報（第１頁、第２図） 実公昭６１−３１５８５号公報（第２頁、第３図）

特許文献１に記載されたスリップ歯車の構成では、詳細は後述するが中心孔部に軸体（カナ）を押し込んで結合したときに、弾性を有するブリッジ部は軸体（カナ）の押し込み圧によって、ブリッジ部の根元部分（中心孔部の近傍）が径方向へ移動する変形が生じる。このブリッジ部の変形によって、ブリッジ部に一体化されている環状円盤部も変形して歯車としての真円度が低下する。

このような真円度の低下により、スリップ歯車と伝達歯車との噛み合いに於ける真芯距離が変わり、トルク伝達効率が低下する。この伝達効率の低下は例えば消費電流の増加や伝達トルクの減少により時計の動作が止まり易くなる等の不具合へ繋がる。また、歯車の真円度が低下することで噛合いの度合いにバラツキが生じ、針の運針速度にムラを発生さ
せる。

特許文献２に記載された中間歯車は、歯部の内側に複数の弓形長孔を設けており、中間歯車の歯部が弓形長孔によって生じる弾性により半径方向にたわむ構成となっている。すなわち、弓形長孔を設ける目的は、単に中間歯車の歯部に弾力性を持たせることである。

本発明の目的は、ブリッジ構造の歯車の問題を解決しようとするものであり、ブリッジ構造のスリップ歯車において、ブリッジ部へのカナの押し込みによるブリッジ部の変形に対し、環状円盤部の変形を抑制して歯車としての高い真円度を保つことが可能なスリップ歯車を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明における歯車は、外周に歯部を有する環状円盤部と、環状円盤部の内周と接続している複数本のブリッジ部と、ブリッジ部で囲まれた、軸体を保持するための中心孔部とを有する歯車であって、環状円盤部は、内周と前記ブリッジ部とが接続している接続領域に開口部を有していることを特徴とする。

上記構成によれば、ブリッジ部への軸体（カナ）の押し込みによるブリッジ部の変形に対し、環状円盤部の内周とブリッジ部との接続領域に設けた開口部によって、ブリッジ部の変形が直接環状円盤部の歯部に伝わらず、開口部の変形抑制効果によって歯車としての高い真円度を保つことができる。
環状円盤部は、接続領域を除いた領域に、径方向に幅の広い幅広部を有していることを特徴とする。
上記構成によれば、接続領域を除いた領域に設けた幅広部によって環状円盤部の剛性を高めることで、さらに環状円盤部への変形抑制効果を高めることができる。
環状円盤部は、接続領域を除いた領域にも前記開口部を有していることを特徴とする。

上記構成によれば、接続領域を除いた領域に設けた開口部によって、環状円盤部の重量を削減し、歯車の軽量化を達成することができる。

発明におけるムーブメントは、本発明の歯車を備えることを特徴とする。

発明における指針式時計は、本発明のムーブメントを備えることを特徴とする。

上記のごとく、本発明の歯車を、時計輪列の中心車に採用することによって、時計輪列の安定した噛み合が状態を確保でき、運針ムラの少ない指針式時計を提供できる。

本発明における歯車は、外周に歯部を有する環状円盤部と、環状円盤部の内周と接続している複数本のブリッジ部と、ブリッジ部で囲まれた、軸体を保持するための中心孔部とを有し、軸体の押し込みによるブリッジ部の変形に対し、環状円盤部の内周とブリッジ部との接続領域に設けた開口部によって、ブリッジ部の変形が直接環状円盤部に伝わらず、開口部の変形抑制効果によって歯車としての高い真円度を保つことができる。

本発明の第１実施形態における歯車の構成を示す平面図である。 図１における歯車のＳ部分を示す拡大平面図である。 本発明の第２実施形態における歯車の構成を示す平面図である。 本発明の第３実施形態における歯車の構成を示す平面図である。 本発明の第４実施形態における歯車の構成を示す平面図である。 本発明の指針式時計を示す外観図である。 図６に示す指針式時計のムーブメントである輪列構造の断面図ある。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の思想を具体化するための歯車を例示するものであって、本発明を以下の構成に限定しない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。以下の説明において、同一部品、同一構成要素には同一の名称、符号を付し詳細説明を適宜省略することがある。
［第１施形態］
図１を用いて本発明の第１実施形態における歯車の構成について説明する。

図１（ａ）は歯車１０の平面図、図１（ｂ）は歯車１０に軸体（カナ）１５を組み込んだ平面図である。図１（ａ）において、歯車１０は外周に歯部１を有する環状円盤部２と、環状円盤部２の内周２ａと接続している３組のブリッジ部３（３ａ、３ｂ、３ｃ）と、ブッリジ部３（３ａ、３ｂ、３ｃ）で囲まれた軸体を保持するための中心孔部４（孔形状を点線で示す）によって構成されており、上記環状円盤部２の内周２ａと各ブリッジ部３（３ａ、３ｂ、３ｃ）との接続する接続領域２ｂ（点線で示す）に開口部５（５ａ、５ｂ、５ｃ）が設けられている。

また、図１（ｂ）に示すごとく歯車１０の３組のブリッジ部３（３ａ、３ｂ、３ｃ）に囲まれた領域の中心に設けられた中心孔部４には、軸体（カナ）１５が圧入により組み込まれている。

この軸体（カナ）１５の組み込み動作は、歯車１０の中心孔部４に軸体（カナ）１５を圧入することにより各ブッリジ部３（３ａ、３ｂ、３ｃ）が径方向に変形するバネ力で、歯車１０と軸体（カナ）１５とが圧接結合され、適切なスリップトルクを有して一体化される。なお、歯車１０を用いた輪列としてのスリップ動作は後述する。

次に、歯車１０の中心孔部４に軸体（カナ）１５を押し込んだ状態における変形状態について説明する。図２（ａ）は図１（ａ）に点線Ｓで示す歯車１０の部分拡大図であり、環状円盤部２と開口部５ａの一部分と、ブリッジ部３ａの一部を模式的に示すものである。

図２（ａ）を用いて第１実施形態における歯車１０の変形状態を説明する。

歯車１０の中心孔部４にカナ１５が圧入されていない状態においては、ブリッジ部３ａは実線で示す位置に存在している。

この状態から中心孔部４に軸体（カナ）１５を圧入するとブリッジ部３ａは、矢印Ｈで示す歯車１０の径方向の力を受けて点線で示すブリッジ部３ａ’の位置に変形する。

しかし、歯車１０においては、ブリッジ部３ａと環状円盤部２との接続領域２ｂに開口部５ａが設けられている。そのために中心孔部４に対する軸体（カナ）１５の圧入によるブリッジ部３ａがブリッジ部３ａ’のように変形しても接続領域２ｂを介して環状円盤部２を変形させる応力が開口部５ａの存在によって吸収され、直接歯車１０の外形（歯部１の位置）には作用しない。

もちろん、ブリッジ部３ａの変形応力が全く歯車１０の外形（歯部１の位置）に影響し
ないわけではなく、環状円盤部２における開口部５ａの周囲を経由した変形応力によって歯車１０の外形（歯部１の位置）には若干の変形が発生する。しかし、歯車１０の径方向の変形（真円度）の変化量は、後述する開口部５ａを設けない場合に比べて６割程度に抑制される。

次に、比較となる参考例として、従来技術における歯車の変形状態を説明する。

図２（ｂ）は対比のための参考例として示した特許文献１の図２に示す歯車の部分拡大図であり、本発明の図２（ａ）と同様に点線Ｓで示す範囲を記載している。

なお、対比説明においては理解を容易にするため、図２（ｂ）における従来の歯車の各部品名称及び部品番号は、図２（ａ）に示す本発明の歯車１０の各部品名称及び部品番号と同じとしている。

ここで、図２（ｂ）に示す従来技術における歯車が本発明の歯車１０と異なるところは、環状円盤部２の内周２ａと各ブリッジ部３ａ、３ｂ、３ｃとの接続する接続領域２ｂ（点線で示す）に開口部５ａ、５ｂ、５ｃが設けられていないことである。
その他の基本的構成は、図２（ａ）の歯車１０と同様である。すなわち歯車は外周に歯部１を有する環状円盤部２と、環状円盤部２の内周２ａと接続している３組のブリッジ部３ａ、３ｂ、３ｃと、ブッリジ部３ａ、３ｂ、３ｃで囲まれた軸体を保持するための中心孔部４（孔形状を点線で示す）によって構成されている。

次に、図２（ｂ）に示す従来技術における歯車の変形状態を説明する。

図２（ｂ）に示す歯車も本発明の歯車１０と同様に、歯車の中心孔部４に軸体（カナ）１５が圧入されていない状態においては、ブリッジ部３ａは実線で示す位置に存在している。この状態から中心孔部４に軸体（カナ）１５を圧入するとブリッジ部３ａは、矢印Ｈで示す歯車１０の径方向の力を受けて点線で示すブリッジ部３ａ’の位置に変形するが、このとき開口部５ａが設けられていないため、ブリッジ部３ａの変形が接続領域２ｂを介して環状円盤部２を大きく変形させる。

上記のごとく、従来技術における歯車は、ブリッジ部３ａの変形が接続領域２ｂを介して環状円盤部２を直接変形させるため、環状円盤部２の径方向への変形量が非常に大きくなってしまうが、本発明の第１実施形態における歯車１０は、環状円盤部２の内周とブリッジ部３との接続領域２ｂに開口部５を設けることによって環状円盤部２の変形量を従来の歯車に対して６割程度に抑制することができた。この環状円盤部２の変形抑制効果は、ブリッジ部３ａの変形の影響を環状円盤部２の接続領域２ｂに設けた開口部５ａによって吸収しているためである。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態における歯車の構成を説明する。

図３は、本発明の第２実施形態における歯車２０の平面図である。歯車２０の基本的構成は図１（ａ）に示す第１実施形態の歯車１０と同じ構成であり、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。歯車２０が歯車１０と相違するところは、環状円盤部２２の接続領域２２ｂを除いた領域にも第２の開口部２５ａ、２５ｂ、２５ｃを有していることである。

歯車２０では、この第２の開口部２５ａ、２５ｂ、２５ｃを設けることによって、第１実施形態と同様に中心孔部４に軸体（カナ）１５の圧入することによるブリッジ部３ａ、
３ｂ、３ｃの変形により、接続領域２ｂを介して環状円盤部２を変形させる応力が開口部５ａの存在によって吸収され、歯車２０の真円度を維持しつつ環状円盤部２２の重量を軽減して歯車２０を軽量化することが可能となる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態における歯車の構成を説明する。

図４は、本発明の第３実施形態における歯車３０の平面図である。歯車３０の基本的構成は図１（ａ）に示す第１実施形態の歯車１０と同じ構成であり、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。歯車３０が歯車１０と相違するところは、環状円盤部３２の開口部５ａ、５ｂ、５ｃが存在する接続領域３２ｂを除いた領域に、径方向に幅の広い幅広部３２ｃを有していることである。

この、環状円盤部３２における幅広部３２ｃの径方向の幅ｍ１は、接続領域３２ｂの径方向の幅ｍ２より広く構成されており、この幅広部３２ｃを設けることにより環状円盤部３２の剛性を高めている。この結果、第３実施形態における歯車３０では、幅広部３２ｃによって環状円盤部３２の剛性が高まり、環状円盤部３２が変形し難くなるため、中心孔部４に軸体（カナ）１５を圧入することによるブリッジ部３ａ、３ｂ、３ｃの変形の影響を抑制することができる。環状円盤部３２の径方向への変形量が、第１実施形態の歯車１０と比べてさらに減少し、従来の歯車に対して径方向への変形量を３割程度に抑制することが可能となる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態における歯車の構成を説明する。

図５は、本発明の第４実施形態における歯車４０の平面図である。歯車４０の基本的構成は図４に示す第３実施形態の歯車３０と同じ構成であり、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。第４実施形態の歯車４０が第３実施形態の歯車３０と相違するところは、歯車４０の環状円盤部４２における幅広部３２ｃにも、第２の開口部４５ａ、４５ｂ、４５ｃが設けられていることである。

すなわち、第４実施形態における歯車４０においては、環状円盤部４２に幅広部３２ｃを設けることによって、環状円盤部４２の剛性を高くし、ブリッジ部３ａ、３ｂ、３ｃの変形による歯部１の変形量を抑制するとともに、第２の開口部４５ａ、４５ｂ、４５ｃを設けることによって、環状円盤部４２の重量を軽減して歯車４０の軽量化を行ない、歯車としての効率化を図ったものである。

上記のごとく、本発明の第４実施形態における歯車４０では、第３実施形態と同様に中心孔部４に軸体（カナ）１５の圧入することによるブリッジ部３ａ、３ｂ、３ｃの変形により、接続領域２ｂを介して環状円盤部２を変形させる応力が開口部５ａの存在によって吸収され、幅広部３２ｃによって環状円盤部３２の剛性を高め、環状円盤部３２が変形し難くなるとともに、第２の開口部４５ａ、４５ｂ、４５ｃを設けることによって、歯車４０の真円度を維持しつつ環状円盤部４２の重量を軽減して歯車４０を軽量化することが可能となる。

上記第１実施形態から第４実施形態の説明では、ブリッジ部３が３本の歯車を例として説明したが、ブリッジ部３は２本以上の複数であればよく、本発明を適用することが可能である。

［第５実施形態］
次に、第５実施形態として、本発明におけるスリップ機構を有する歯車を用いた指針式時計に付いて説明する。図６、は本発明の歯車１０〜４０を備えた指針式時計の外観図であり、図７は、指針式時計のムーブメントである輪列機構の断面図である。図６に示す指針式時計１００は時刻表示部には、時針１０１、分針１０２、秒針１０３を備え、時刻修正部材としてリューズ１０５を備えている。そしてリューズ１０５の通常位置（０段位置）では時針１０１、分針１０２、秒針１０３による時刻表示を行っている。またリューズ１０５の修正位置（１段位置）では、リューズ１０５の回転操作により、時針１０１、分針１０２を回転させて時刻修正を行うことができる。

図７は、図６に示す指針式時計１００の簡略化した輪列構成を示すものである。

図７において、主輪列は図示しない水晶振動子等の時間基準源からの電気信号によって駆動されるパルスモータのローター１１０、五番車１１１、四番車１１２、三番車１１３、中心車１１４、日の裏車１１５、筒車１１６の順に結合されている。そして筒車１１６に時針１０１が取り付けられ、中心車１１４に分針１０２が取り付けられ、さらに四番車１１２に秒針１０３が取り付けられている。
また、中心車１１４は図１に示す歯車１０と軸体（カナ）１５によって構成されており、歯車１０の中心孔部４に軸体（カナ）１５が圧入されることによって、歯車１０とカナ１５が適切なスリップトルクで結合されて中心車１１４を構成している。

さらに、時刻修正を行う修正輪列として図６に示すリューズ１０５に結合された巻真１１７、つづみ車１１８、小鉄車１１９が設けられている。

図６で説明したリューズ１０５が通常位置にある状態では、図示しない切り替え機構によって、つづみ車１１８と小鉄車１１９との噛み合いが行われていないため、時間基準源からの電気信号によって駆動されるパルスモータのローター１１０、五番車１１１、四番車１１２、三番車１１３、中心車１１４、日の裏車１１５、筒車１１６の順に駆動されて時針１０１、分針１０２、秒針１０３による時刻表示が行われる。
この時刻表示状態においては、中心車１１４を構成する歯車１０と軸体（カナ）１５によるスリップ機構は、適切なスリップトルクによってスリップすることなく、歯車１０と軸体（カナ）１５は一体的に回転する。

次に、リューズ１０５を修正位置（１段位置）に操作すると、巻真１１７が引き出されて図示しない切り替え機構によって、つづみ車１１８と小鉄車１１９との噛み合いが行われて修正状態となる。この状態において、リューズ１０５の操作により巻真１１７を回転させると、つづみ車１１８と小鉄車１１９を介して日の裏車１１５が回転する。さらに日の裏車１１５に結合された筒車１１６、中心車１１４が回転して、時針１０１と分針１０２の修正が行なわれる。この修正動作において、中心車１１４は日の裏車１１５に直接噛み合っているカナ１５は回転して分針１３０の修正は行うが、カナ１５にスリップ結合している歯車１０はスリップして回転せず、三番車１１３、四番車１１２には巻真１１７の回転トルクは伝達されえず、秒針１０３は回転しない。

上記のごとく、本発明の各実施形態に示す歯車は、ブリッジ部へのカナの押し込みによるブリッジ部の変形に対し、環状円盤部の変形を抑制して歯車としての高い真円度を保つことができるので、この歯車を時計輪列の中心車に採用することによって、時計輪列の安定した噛み合が状態を確保でき、運針ムラの低減を図ることができた。

上記のごとく、本発明における歯車としてはスリップ歯車を例示したが、これに限定されるものではなく、スリップ機能を有さない歯車にも適用できることは当然である。

１ 歯部
２、２２、３２、４２ 環状円盤部
２ａ 内周
２ｂ、２２ｂ、３２ｂ 接続領域
３、３ａ、３ｂ、３ｃ ブリッジ部
４ 中心孔部
５、５ａ、５ｂ、５ｃ 開口部
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ 開口部
４５ａ、４５ｂ、４５ｃ 開口部
１０、２０、３０、４０ 歯車
１５ 軸体（カナ）
１００ 指針式時計
１０１ 時針
１０２ 分針
１０３ 秒針
１０５ リューズ
１１０ ローター
１１１ 五番車
１１２ 四番車
１１３ 三番車
１１４ 中心車
１１５ 日の裏車
１１６ 筒車
１１７ 巻真
１１８ つづみ車
１１９ 小鉄車

Claims (5)

1. 外周に歯部を有する環状円盤部と、前記環状円盤部の内周と接続している複数本のブリッジ部と、前記ブリッジ部で囲まれた、軸体を保持するための中心孔部とを有する歯車であって、
   前記環状円盤部は、前記内周と前記ブリッジ部とが接続している接続領域に開口部を有していることを特徴とする歯車。
2. 前記環状円盤部は、前記接続領域を除いた領域に、径方向に幅の広い幅広部を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載の歯車。
3. 前記環状円盤部は、前記接続領域を除いた領域にも前記開口部を有している
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の歯車。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の歯車を備える
   ことを特徴とするムーブメント。
5. 請求項４に記載のムーブメントを備える
   ことを特徴とする指針式時計。

Images