JP2806943B2 - 指針表示式発電時計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は指針表示式時計の電源の充電方式に関するも
のである。

〔従来の技術〕

水晶時計はその成熟化に伴ない時間精度や耐久性等の
面で著しく向上し、さらに価格面においても従来のメカ
時計とほとんど差のないものとなって来た。しかしなが
ら水晶時計においては、発振回路や分周回路、電気−機
械変換としてのステップモーター等を駆動するための電
源が必要であり、通常は数年を経ると電源である電池の
交換の必要性が出てくる。これは一般ユーザーにとって
非常にわずらわしいものであり、又電池の交換費用も決
して安価とは言えないものである。

この欠点を解消する１つの方法として充電可能な電源
に、コイル内において外部操作部材等により磁石を回転
させることでコイルに誘起される電流（いわゆる電磁誘
導現象）にて発電し、電源を充電することで、電池交換
のわずらわしさを解消する提案が数多く出されている。

しかしながら、従来の提案のほとんどのものは、指針
表示のためのステップモーターと発電機としてのモータ
ーとは別々に設けているものが多い。これは発電機と表
示のためのモーターを分けることで各々独立して動作さ
せ、システムを簡素化するためである。しかし部品点数
が増えてコスト高になるばかりではなく、スペース的に
も非常に大きな平面を必要とし、デザイン的にも従来の
時計より著しく見劣りするものとなってしまう。

この改良として考えられるのが、指針表示のための電
気−機械変換機であるステップモーターの回転子（すな
わちロータ）を外部からの力により強制的に回転させる
ことで機械−電気変換を行う発電機として使用するもの
がある。このように表示用のステップモーターと発電機
を共用することで上記欠点を補う提案として特開昭53−
27070号公報の如きものがある。この提案は電源容量が
無くなった時、リューズ操作にてステップモーターの回
転子に増速輪列を噛み合わせ、リューズ回転操作にて発
電し、電源を充電するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、リューズを回転させてステップモータ
ーの回転子を強制高速回転して発電させても、数分間の
リューズ回転操作では１日分程度の発電量しかなく、数
年分の発電を行うためには一時的な指先での回転運動で
は不可能な事である。リューズ１回の回転操作では数分
程度が限界である。上記公報の提案の如く、リューズを
引出し回転操作して発電を行うと、現在時刻と指針表示
はずれてしまい、せっかくの水晶時計の時間精度の良さ
が失われるのみでなく、場合によっては大巾な時間のズ
レになってしまい時刻の合わせ直しを行わなければなら
ずわずらわしいという欠点が生じる。

本発明の目的は、前述の欠点を解消するもので、外部
操作部材にてステップモーターを強制回転させ発電して
も時刻のズレを発生しないようにすることであり、さら
に、部品点数の少ないステップモーターと発電機を共用
するに当り、その機構が安全に作動し、信頼性の高い時
計を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本発明の要旨は、指針駆動
と充電機能を有するステップモーターの回転子を、時刻
表示用減速輪列の回転方向と発電用増速輪列の回転方向
とを互いに逆方向に回転するように構成すると共に、前
記回転子を含む前記減速輪列の一部に前記増速輪列の回
転を前記指針に伝えないための非駆動機構を設けた構成
としたことを特徴とするものであり、更には、外部操作
部材にリューズを使用した時、前記増速輪列の一部にリ
ューズ回転に連動する一方向クラッチとスイッチを設
け、前記一方向クラッチで前記増速輪列を駆動終了後、
前記スイッチの信号により前記指針を駆動して発電時の
停止時間分を修正することを特徴としている。

〔作用〕

ステップモーターの指針表示をさせる時の回転方向
と、外部操作部材による充電時のステップモーター回転
方向とを互いに逆になるように構成し、指針表示のため
の減速輪列の中に発電のためのステップモーターの回転
を防止する機構とスリップ機構を設けることで指針の回
転を防止し、通常運針にて指針表示を行っている時には
外部操作部材とステップモーターを強制回転させるため
の増速輪列は自動的に切り離れるように成し、更に前述
の増速輪列にスイッチを設け、外部操作部材を動作させ
発電状態にすると該スイッチが入ることによりステップ
モーターの出力を停止し指針も停止する。次に発電操作
が終了すると、前記スイッチが離れ、ステップモーター
は、指針回転方向に回転し、前記スイッチの動作時間分
の補償を早送りにて行い現在時刻に一致させ、その後通
常運針を行うように成したものである。

〔実施例〕

以下図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明の実施例による時計の要部平面図であ
り、第２図は本発明の時計の要部断面図、第３図は本発
明の実施例の構成を示す時計のシステムブロック図であ
る。

まず第３図により本発明の時計のシステムについて説
明する。３はステップモーターで、通常駆動時は制御回
路７の中の時刻信号を出力する計数手段14や駆動回路13
からの信号を受けて、スリップ機構10と逆転防止機構11
を含む減速輪列４を介して指針表示５を駆動し通常時刻
を表示する。次に電源を充電したい時には外部操作部材
１を操作して、一方向クラッチ８とスイッチ９を含む増
速輪列２を回転させてステップモーター３を高速回転さ
せ、充電回路12を介して電源６を充電する。停止手段15
は、スイッチ９からの信号により計数手段14の信号を駆
動回路13に送信するか否かの判定をする回路である。従
ってこの時、スイッチ９の信号が入力することにより、
駆動回路13は停止手段15の作用により計数手段14からの
信号を停止させることによって駆動信号の発生を停止す
る。また、充電が終了すると早送り手段16からの信号に
より駆動回路13を介してステップモーター３を早送りし
て現在時刻と一致させるようにしている。

次に第１図、第２図を用いて本発明の構造について説
明する。コイル20と固定子21及び回転子22によりステッ
プモーター３を形成しており、回転子22からの回転を受
ける５番歯車23、５番カナ24、スリップバネ25を含む５
番車及び４番車26、３番車27、中心車28、筒車29より減
速輪列４を構成し、秒針30と分針31と時針32により指針
表示５を構成している。また、発電用リューズ37は外部
操作部材１に対応し、発電用リューズ37に一体化された
駆動車38に噛み合う第２中間車36、クラッチバネ41とク
ラッチ車35、第１中間車34及び回転子22と噛合する増速
車33により増速輪列２を構成している。

時計の通常使用時は、ステップモーター３の回転子22
はコイル20に印加される電流にて固定子21が誘磁され一
定周期（通常は１秒間隔）にて時計方向に回転してい
る。その回転は一方のカナ22aより伝達され、５番歯車2
3及び５番カナ24は反時計方向に、４番車26は時計方向
に、３番車27は反時計方向に中心車28、筒車29は時計方
向へと回転して減速輪列４を構成し、４番車26、中心車
28、筒車29にはそれぞれ指針表示５を構成する秒針30、
分針31、時針32にて時刻表示を行うようになっているの
は通常の水晶時計と全く同じである。

回転子22にはもう１つのカナ22bが設けてあり、これ
に常時噛み合っている増速車33、第１中間車34及び発電
時のみ第１中間車34と噛み合うクラッチ車35及び第２中
間車36にて増速輪列２を構成している（但し、発電時の
回転伝達は第２中間車36の方よりローターカナ22bの方
へ向かって伝達する）。

ここで通常運針時には、前述の減速輪列４と、増速車
33や第１中間車34を含む増速輪列２の一部は常時回転し
ている。回転方向は第１図破線矢印方向である。

37は外部操作部材１の発電用リューズであり、戻しバ
ネ39が常時側40と離れる方向に働いており発電用リュー
ズ37の先端に設けられた駆動車38は通常使用状態では第
２中間車36とは噛み合わない位置38aに配設されてい
る。

クラッチ車35の軸部35bの軸受部は長円型になってお
り、クラッチ車のカナ部35aが第１中間車34と噛み合う
位置Ａ（第１図図示）と噛み合いが離れる位置Ｂの２位
置を移動可能になっている。さらにクラッチ車35の軸部
35bにはクラッチバネ41のバネ部41aが作用し常に前述の
第１中間車34と噛み合いが離れる位置Ｂにくるようにな
っている。

発電使用時について説明すると、発電用リューズ37を
押して駆動車38が第２中間車36と噛み合う位置に移動さ
せ、発電用リューズ37を時計方向に右回転すると第２中
間車36は反時計方向に回転する。その回転力はクラッチ
車35を時計方向に回転させることによって、クラッチバ
ネのバネ部41aに抗してクラッチ車35はＡ方向へ移動
し、第１中間車34と噛み合って伝達経路を構成する。ク
ラッチ車35には前述のクラッチバネ41のもう一方のバネ
部41bがクラッチ車35を受42の方向に押し上げるように
作用しており、その摩擦力によりバネ部41bの作用点41d
にてクラッチ車35が第１中間車34との噛み合いが外れる
方向であるＢ方向への押し戻しを防止する力が作用し、
作用点41dを中心にして、クラッチ車35はそのカナ部35a
が第１中間車34と噛み合う位置Ａに移動を開始する。
又、前述のクラッチバネ41のバネ部41aの先端部はスイ
ッチ端子41cになっていてスイッチパターン43と接触
し、スイッチが入るようになっている。クラッチ車35の
カナ部35aが第１中間車34と噛み合う直前に前述のスイ
ッチが入るよう設定してある。

このスイッチが入ると第１図に示す制御回路７の計数
手段14が動作し時間の計数を開始するとともに、停止手
段15が動作して駆動回路13を停止させ、ステップモータ
ー３の回転子は停止し秒針30、分針31、時針32の各指針
も停止する。

さらに発電用リューズ37を時計方向に回転させるとク
ラッチ車35のカナ部35aと第１中間車34は完全に噛み合
い、第１中間車34は反時計方向に回転し増速車33は時計
方向に、ステップモーター３の回転子22は反時計方向に
それぞれ回転する。当然５番歯車23は通常運針時とは逆
に時計方向に回転する。尚、発電動作時の各車の方向は
第１図の実線矢印方向にて示してある。５番歯車23は５
番カナ24とは遊合になっておりスリップバネ25により結
合されている。スリップバネ25は増速輪列の回転を指針
には伝えないようにするための非駆動機構を形成するも
ので、スリップバネ25による結合力は回転子22の回転力
及び保持トルクより若干大きく設定してあり、通常運針
時にはスリップして指針表示がずれることはないように
なっている。

第４図、第５図は、５番カナ24と４番車26との歯車の
噛み合いを示す拡大平面図であり、第４図は通常運針の
噛合状態を示しており、５番カナ24は反時計方向に回転
し、４番車26は矢印ａの方向に力を受け時計方向に回転
する通常の噛み合いを行っている。第５図は発電状態の
噛み合いを示す図で、５番歯車23が時計方向に回転する
ことによって５番カナ24もスリップ力に抗して時計方向
に回転しようとする場合、４番車26の歯先26aと５番カ
ナ24の背面24aとが突張り合い、摩擦力を考慮すると矢
印ｂ方向に力を受けるため、４番車26と５番カナ24の回
転は阻止され、回転子22のカナ部22aと噛み合っている
５番歯車23のみが回転し、４番車26以降の減速輪列４は
全て停止し、当然秒針30、分針31、時針32の各指針も停
止する。

発電用リューズ37を時計方向にさらに回転させれば回
転子22は反時計方向に回転を続け、固定子21に磁束を発
生し、コイル20には電流が誘電され、充電回路12を通
じ、電源６を充電することになる。

ここで、例えば第１図において、リューズを離すか、
反時計方向に回転するかすると、第２中間車36への回転
力がなくなり、又はクラッチ車35を反時計方向に回転す
るためクラッチ車35はクラッチバネ41のバネ部41aによ
り、クラッチ車35のカナ部35aが第１中間車34と離れる
位置に自動的に戻るとともに、スイッチ端子41cもスイ
ッチパターン43から離れスイッチは切れる事になる。す
ると、計数手段14は計数を停止し、早送り手段16にて駆
動回路13を早送りし、発電時に停止している時間の分を
修正し、修正終了後に通常運針を開始するようになって
いる。

通常でのリューズ回転操作としては、親指と人差指で
の回転揺動運動、すなわち時計方向と反時計方向の交互
の回転運動であり、発電操作を行う場合も時計方向に回
転した後、即、反時計方向に戻す動作を繰り返すことに
なる。その時、指針、特に秒針30は発電用リューズ37を
時計方向に回転すると素速く停止し、反時計方向に戻す
と即、早送りで停止時間分の修正をするというように、
リューズの揺動回転に合わせて以上の動作を繰り返すこ
とになる。通常、リューズ回転操作は１秒間に１揺動程
度であり、長くても数秒であるため、早送り信号が64Hz
とすると数秒の修正は0.1秒程度で行われることにな
り、通常の発電操作では秒針30の修正時間が気になるよ
うなものではない。又、発電用リューズ37を連続的に動
作しても数分のレベルなら数秒で修正出来るので、修正
時間がわずらわしく感じることはない。

以上の実施例によれば、指針表示を行うステップモー
ターを外部操作部材にて強制回転させ発電を行い電源を
充電する場合、通常運針と発電時とのステップモーター
の回転子の回転方向を相互に逆にすることで、発電動作
時の回転では４番車と５番カナが突張り、５番歯車のみ
空回転させるような簡単な構造にて指針の回転を阻止す
る。又この指針表示のための輪列は、その各噛み合いが
外れることがないので、電気的な手段での修正でも確実
に運針し、指針のピッチずれ（一歯ずれた事により停止
位置がわずかにずれる）等の問題は発生しない。又５番
歯車と５番カナのスリップ力の管理もステップモーター
の回転子のトルクより大きくすれば良く、大き過ぎる限
界としても発電時の高速回転による発電用リューズの回
転力が大きくなる程度であり細部の管理は必要でない。

又外部操作部材にて動作される増速輪列も一方向クラ
ッチとして簡単なクラッチバネにより構成されており、
通常運針時には第１減速車と第１中間車が空回転してい
るので、絶対にリューズ等の負荷がステップモーターに
はかかることはないようになっているので止り等の問題
はない。

さらに前述のクラッチバネに設けられたスイッチ部に
てクラッチカナと第１中間車が噛み合う前に確実にスイ
ッチが入るように設定してあるので、発電用リューズの
いかなる操作にても通常運針時には、ステップモーター
に外力がかかることはなく安全に運針は行われる。

〔発明の効果〕

以上の説明の如く本発明によれば、通常の指針表示式
時計にわずかの部品付加と、充電可能な電源を用いるこ
とによって電池交換の煩わしさから解消されると共に、
操作も簡単で、且つ減速輪列の一部に増速輪列の回転を
指針に伝達しないように構成することによって時間精度
が狂うこともなく、デザイン的にも従来の指針表示式時
計とほぼ同等で、信頼性の高い指針表示式発電時計を可
能とした。更に、外部操作部材をリューズにし、リュー
ズ回転連動のスイッチを設けて発電時間の停止分を修正
するよう構成したため、更に時間精度を上げ、信頼性の
高い時計を提供できる等、多大の効果を上げることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による時計の要部平面図、第２
図は本発明の実施例の時計の要部断面図、第３図は本発
明の実施例の構成を示す時計のシステムブロック図であ
り、第４図及び第５図は本発明の実施例の５番カナと四
番車の噛み合い状態を示し、第４図は通常運針状態、第
５図は発電状態を示すそれぞれの要部平面図である。 １……外部操作部材、２……増速輪列、 ３……ステップモーター、 ４……減速輪列、５……指針表示、 ６……電源、７……制御回路、 ８……一方向クラッチ、９……スイッチ、 10……スリップ機構、11……逆転防止機構、 12……充電回路、13……駆動回路、 14……計数手段、15……停止手段、 16……早送り手段、20……コイル、 21……固定子、22……回転子、 23……５番歯車、24……５番カナ、 25……スリップバネ、 26……４番車、27……３番車、 28……中心車、29……筒車、 30……秒針、31……分針、 32……時針、33……増速車、 34……第１中間車、35……クラッチ車、 36……第２中間車、37……発電用リューズ、 38……駆動車、39……戻しバネ、 40……側、41……クラッチバネ、 42……受、 43……スイッチパターン。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G04C 10/00 G04C 3/14 G04C 3/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】充電可能な電源、指針を駆動し時刻を表示
   するための減速輪列を駆動する回転子を備えたステップ
   モーター、外部操作部材、該外部操作部材により駆動さ
   れる増速輪列を備えた指針表示式発電時計において、 前記増速輪列は前記外部操作部材の操作で前記回転子を
   高速回転させることによって発電させる発電機能を、ま
   た前記電源は発電された電力を充電する充電機能を有
   し、 更に前記増速輪列が前記ステップモーターの回転子を回
   転させる回転方向は、前記減速輪列が前記ステップモー
   ターの回転子を回転させる回転方向とは互いに逆方向に
   回転するよう構成すると共に、 前記回転子を含む前記減速輪列の一部に前記増速輪列の
   回転を前記指針に伝えないための非駆動機構を設けたこ
   とを特徴とする指針表示式発電時計。
2. 【請求項２】前記外部操作部材はリューズを使用し、前
   記増速輪列の一部に該リューズの一方向の回転に連動す
   る一方向クラッチとスイッチを備え、 前記一方向クラッチで前記増速輪列を駆動終了後、前記
   スイッチの信号により前記指針を駆動して発電時の停止
   時間分を修正することを特徴とする請求項１に記載の指
   針表示式発電時計。