JP5486060B2 - 恒久的に連結した振動体を備える時計 - Google Patents

Description

本発明は、恒久的に連結した振動体を備える時計、ならびに、２つの振動体を備え、１秒以下の少なくとも１つの値をより良い分解能および／またはより良い精度で表示することを目的とする、この種類の時計に関する。

分解能を改善するために、高周波数を用いる時計を形成することは既知である。しかし、高周波数を用いる時計は衝撃に弱く、または消費動力が高いことがあるため、普及には至っていない。

したがって、時刻を表示するために一般的には４Ｈｚの低周波数振動体を取り付け、計測時間をより良い分解能で表示するために、第１の振動体とは独立した、一般的には１０Ｈｚまたは５０Ｈｚの別の高周波数振動体を取り付けて、キャリバを製造する方が容易であるのは明らかである。しかし、数秒後には、２つの振動体の秒表示はすでに同一ではないことが観測され、それにより時計の品質が疑わしく見えかねない。

本発明の目的は、時刻をより良い分解能で表示することができ、それと同時に機械式腕時計の通常の頑健性、低消費動力、および振動体間の最小のドリフトを保証する時計を提示することにより、上記の欠点のすべてまたは一部を克服することである。

本発明は、したがって、第１の周波数で振動し、第１の歯車列によって動力源に接続される第１の振動体と、第２の周波数で振動し、第２の歯車列に接続される第２の振動体とを備える時計に関し、時計は、同一の動力源を用いる２つの振動体の歩度を同期するために、第２の歯車列を第１の歯車列に弾性連結手段によって接続することを特徴とする。

したがって、衝撃が起きた場合には、２つの振動体を同期できる構成によって、歩度の誤差は最小限となることは明らかである。その結果として、本発明による時計は、時刻をより良い分解能および／またはより良い精度で表示することができ、それと同時に高度な頑健性、低消費動力、および歯車列間の最小のドリフトを保証する。

本発明の別の有利な特徴は、次のように集約できる。すなわち、
−弾性連結手段は、第１の歯車列の１つの歯車を第２の歯車列の別の歯車に接続するばねによって形成される。
−弾性連結手段は、第１の歯車列および第２の歯車列それぞれの四番車を接続する。
−基準として選択する振動体は動力源から最大のトルクを受け、好ましくは、トルクの少なくとも７５％を受ける。
−基準として選択する振動体は別の振動体よりも高品質な等時性を有し、別の振動体の同期を容易にする。
−基準として選択する振動体は別の振動体よりも高い性質係数を有する。
−より迅速に安定を得るように、別の振動体は１００より低い性質係数を有する。
−第１および第２の周波数は同一であり、好ましくは、時刻をより良い分解能および／またはより良い精度で表示するために、５Ｈｚより高い。
−分解能を変更するため、および／または精度を改良するために、第１の周波数は第２の周波数とは異なる。好ましくは、２つの周波数のうち１つは１０Ｈｚ以上であり、もう１つの周波数は１Ｈｚと５Ｈｚとの間である。
−基準として選択する振動体は、第１の振動体または第２の振動体である。
−時計は、歯車列のうち１つと一体化する、取り外し可能なクロノグラフシステムを含む。
−時計は、歯車列のうち１つに恒久的または恒久的ではない仕方で固定される、１秒より短い値を有する表示を含む。

その他の特徴および利点は、添付図を参照して非限定的な例として示される、以下の説明から明らかとなろう。

本発明による時計の実施例である。 本発明による弾性連結手段の実施例である。 本発明による実施例の時計の同期をシミュレーションした図である。 本発明による別の実施例の時計の同期をシミュレーションした図である。

図１および図２に示すように、本発明は時計１に関する。時計１は第１の共振器３を含み、第１の歯車列５によって第１の脱進機７を介して動力源９に接続される。したがって、第１の共振器３および第１の脱進機７は、第１の周波数ｆ₁で振動する第１の振動体１５を形成する。時計１はまた、第２の脱進機２７を介して第２の歯車列２５に接続される第２の共振器２３を含む。したがって、第２の共振器２３および第２の脱進機２７は、第２の周波数ｆ₂で振動する第２の振動体３５を形成する。

本発明によると、同じ動力源９を用いる２つの振動体１５、３５の歩度を同期するために、第２の歯車列２５を第１の歯車列５に弾性連結手段４１によって恒久的に接続する。図１の実施例に示すように、動力源９は好ましくは香箱であり、つまり、機械的動力蓄積源である。

本発明によると、好ましくは、弾性連結手段４１はばね４３によって形成される。ばね４３は、第１の歯車列５の１つの歯車を第２の歯車列２５の別の歯車に接続する。図２に示すように、本発明によると、好ましくは、弾性連結手段４１は第１の歯車列５および第２の歯車列２５それぞれの四番車を接続する。

本発明によると、好ましくは、二重の歯車４２を用いることが示されている。図２に明瞭に示すように、二重の歯車４２は、中間車４６を介して第１の歯車列５に接続される第１の板４５と、第２の歯車列２５に直接的または間接的に接続される第２の板４７とから形成される。２つの板４５、４７のうち、板４５は緩く、板４７はしっかりとアーバ４８にそれぞれ固定される。最後に、弾性連結手段４１のばね４３を、好ましくは、板４５の外縁に固定された留め具４９とアーバ４８のカラー５０との間に取り付ける。したがって、板４５および板４７、ならびに付随的に歯車列５および歯車列２５は、ばね４３の弾性連結によって、角度を付けて移動できることは明らかである。

本発明によると、時刻表示、つまり時間、分および／または秒表示は、第１の歯車列５または第２の歯車列２５を用いて実現することができる。

所望する時計の適用によって、第１の周波数ｆ₁および第２の周波数ｆ₂は、同一であっても、異なっていてもよい。したがって、第１の実施形態では、時刻をより良い分解能および／またはより良い精度で表示するために、第１の周波数ｆ₁と第２の周波数ｆ₂は同一であり、好ましくは５Ｈｚより高い。本実施形態では、周波数ｆ₁およびｆ₂は、たとえば、１／２０秒または１／１００秒をそれぞれ表示するために、１０Ｈｚまたは５０Ｈｚと等しくてもよい。

このように、基準として選択する振動体によっては、基準として選択する振動体の歯車列に時間と分表示を取り付け、第２の振動体の歯車列に秒表示を取り付けることが有益となることもある。実際に、衝撃を受けたときに、秒表示によって振動体にトルクが誘導され、それにより、振動体の振幅および歩度が変化することもあることが観察されている。

第２の実施形態では、時刻をより良い分解能および／またはより良い精度で表示するために、第１の周波数ｆ₁は第２の周波数ｆ₂よりも高い。第１の実施形態と同様の方法で、第１の周波数ｆ₁は１０Ｈｚ以上であり、第２の周波数ｆ₂は好ましくは１Ｈｚと５Ｈｚの間である。実際に、一例として、秒は1秒に一段階ずつ増加することが望ましく、つまり第２の周波数ｆ₂は、クオーツ時計と「同様」に、１Ｈｚに等しい。

第３の実施形態では、時刻をより良い分解能および／またはより良い精度で表示するために、第１の周波数ｆ₁は第２の周波数ｆ₂より低い。本実施形態は第２の実施形態を逆にしたものであり、同じ利点が得られる。

以下、２つの振動体１５と３５との間の同期を説明するために、シミュレーションを展開する。説明を目的として、第３の実施形態を任意に選択した。したがって、基準として選択する振動体１５は、低周波数振動体であり、第１の振動体と称する。その結果として、以下の例では、第２の振動体は高周波数振動体３５であり、低周波数振動体１５と同期する。

本発明によると、好ましくは、第２の振動体３５は振幅にしたがって強い非等時性を持つよう選択され、非等時性斜線Γ、および振幅Ａ₂ ⁰によって表される。このときの歩度はゼロである。さらに、第１の振動体１５は基準として選択されるため、振幅を微妙に変化させることによって、常に略ゼロの歩度を有する。

シミュレーションによると、２つの振動体１５、３５の変化が分かる。つまり時間の経過と共に、振動体の振幅および位相差の状態が分かり、したがって、第２の振動体３５を第１の振動体１５と同期させることが可能かどうかを確認できることを意味する。

好ましくは、第２の振動体３５を、振幅Ａ₂ ⁰で振動するときには歩度がゼロとなり、Ａ₂ ⁰より高い振幅で振動するときには歩度がプラスになり、Ａ₂ ⁰より低い振幅で振動するときには歩度がマイナスになるように構成する。

さらに、弾性連結手段４１を次のように考案する。第２の歯車列２５に伝達されるトルクは、２つの歯車列５、２５が同じ速度で回転するときには一定を保ち、第２の歯車列２５が第１の歯車列５よりも早く進むときには（ばね４３は緩む）減少し、第１の歯車列５が第２の歯車列２５より早く進むときには（ばね４３は巻き上げられる）増加する。

上記の条件を満たす場合は、時計は常に安定した状態に向かって動く。この安定した状態では、第２の振動体３５は振幅Ａ₂ ⁰で振動し、ばね４３は、第２の振動体３５を振幅Ａ₂ ⁰に保つために必要なトルクＭ₂を第２の歯車列２５に伝達する。

その結果として、第２の振動体３５がＭ₂より低いトルクを受けると、その振幅は減少する。つまり第２の振動体３５の振幅はＡ₂ ⁰より小さくなる。前述したように、第２の振動体３５の歩度はマイナスになり、つまり、第２の振動体３５は、基準として選択する第１の振動体１５よりも遅れる。

したがって、連結ばね４３を巻き上げている間、つまり、第２の歯車列２５に伝達されるトルクが増加している間に、第２の歯車列２５の回転が第１の歯車列５よりも遅くなることは明らかである。その結果としてトルクが増加するため、第２の振動体３５の振幅は自動的に補正される。したがって、第２の振動体３５のトルクおよび振幅は安定したトルクＭ₂および安定した振幅Ａ₂ ⁰と構造的に同期することが観察される。

同様に、受けるトルクがトルクＭ₂よりも大きい場合は、第２の振動体３５の振幅は値Ａ₂ ⁰よりも大きくなり、第２の振動体３５の歩度はプラスになる。そのため、第２の歯車列２５は、ばね４３が緩まる間に第１の歯車列５よりも進む。その結果として、第２の歯車列２５に加わるトルクは安定したトルクＭ₂に向かって減少し、第２の振動体３５の振幅は安定した振幅Ａ₂ ⁰に再び向かう傾向がある。

したがって、時計が起動するときであるか、または衝撃後であるかの状況に関わらず、システムは常に、第２の歯車列２５に加わるトルクが値Ｍ₂を有し、第２の振動体３５の振幅が値Ａ₂ ⁰を有する、安定した状況における安定に向けて動くことが分かる。

本発明によると、好ましくは、香箱９のトルクおよび２つの振動体１５、３５の周波数ｆ₁、ｆ₂は任意のパラメータであると想定されている。したがって、それ以外に選択されるパラメータが以下のようになるのは明らかである。
−２つの振動体１５、３５（たとえば、共振器３、２３がひげぜんまい付きテンプである場合の慣性ブロックＩ₁、Ｉ₂）の「大きさ」。
−２つの振動体１５、３５の性質係数：Ｑ₁、Ｑ₂（振動体の大きさの関数）。
−第２の振動体の非等時傾斜：Γ。
−第２の振動体の歩度がゼロのときの第２の振動体の振幅：Ａ₂ ⁰。
−ばね４３のトルクＭ₂。
−ばね４３の角剛性Ｋ。

本発明によれば、好ましくは、パラメータを次のように選択する。
−総トルクのうち、第２の振動体に伝達することを所望する割合。これがトルク値Ｍ₂となる。本発明によれば、第１の振動体１５は動力源９から最大のトルクを受け、好ましくは、少なくとも７５％を受ける。
−第２の振動体が安定するために必要な振幅Ａ₂ ⁰。（したがって、この振幅での歩度が略ゼロとなるように第２の振動体を考案しなければならない。）
−第２の振動体がトルクＭ₂を受けるとき、安定振幅がＡ₂ ⁰となるような、第２の振動体（たとえば、慣性ブロック）の大きさ（性質係数を介して）。
−安定振幅が許容可能であるような、第１の振動体（たとえば、慣性ブロック）の大きさ（性質係数を介して）。
−第２の振動体３５の非等時傾斜：Γ。
−ばね４３の角剛性Ｋ。

有利なことに、本発明によると、ＫおよびΓを次のように「調整」することが好ましい。
−歯車列２５に伝達されるトルクは決してゼロにならない。
−第２の振動体３５の歩度はゼロ周波数の近くに留まる。
−「起動時」の２つの振動体１５と３５との間の状態のドリフトが小さい。
−安定時間が十分に短い。

継続する近似値において同じ安定時間を得るために、ＫとΓの積を同一に保つことが好ましいことが実験的に実証された。したがって、Ｋが増加すると（したがって同じ量だけΓが減少すると）、振幅およびトルクの変動が減少する（したがってトルクが相殺されることを防ぐ。）ただしそれにより、安定する前の最大の状態のドリフトおよび瞬間歩度が増加し、極端に増加する可能性もある。したがって、これらの２つの効果の間で妥協点を探す必要がある。

（上記第２の振動体３５と）同期する振動体の周波数が増加すると、安定時間が減少することも観察された。最終的に、試験において（上記第２の振動体３５と）同期する振動体の性質係数が減少することによっても、安定時間が減少することが実証された。

図３および図４は例示的実施として実行したシミュレーションを示す。図３では、ｆ₁＝４Ｈｚ、ｆ₂＝１０Ｈｚ、Ｑ₁＝２００、Ｑ₂＝５０であり、図４では、ｆ₁＝４Ｈｚ、ｆ₂＝５０Ｈｚ、Ｑ₁＝２００、Ｑ₂＝５０であり、各シミュレーションのＫとΓの積は同一である。

各図のＡは、各振動体が動力源からすべてのトルクを受ける場合に、基準振幅に対する各振動体の振幅の割合に対応する。図３Ａおよび図４Ａの実施例では、第２の振動体に対して選択した振幅Ａ₂ ⁰はおよそ１／３であることに注意されたい。したがって、それぞれ２秒後および１．５秒後には、各振動体は同期した振幅で安定する。

各図のＢは、各振動体が動力源から受けるトルクの割合に対応する。図３Ｂおよび図４Ｂの実施例では、第２の振動体に対して選択したトルクの比率は約１０％であることに注意されたい。したがって、それぞれ２秒後および１．５秒後には、各振動体は安定した方法でそれぞれの比率に応じたトルクを受ける。

各図のＣは、第２の振動体の歩度に対応する。したがって、それぞれ５．５秒後および２秒後には、第２の振動体は歩度ゼロの周辺で安定することに注意されたい。

最後に、各図のＤは、各振動体の秒の状態の差に対応する。したがって、それぞれ５秒後および２秒後には、差は値ゼロで安定することに注意されたい。

このように、図３および図４のＡからＤで、上述した結論を完全に示している。したがって、衝撃を受けた際には、２つの振動体が同期できる構成により、歩度の変動が最小限となることは明らかである。その結果として、本発明による時計は、時刻をより良い分解能および／またはより良い精度で表示することができ、それと同時に高度な頑健性および低消費動力、ならびに歯車列５と歯車列２５との間の最小のドリフトを保証する。

さらに、試験中に、第２の振動体の同期を容易にするために、基準として選択する第１の振動体が第２の振動体よりも高品質な等時性を有することが好ましいだけではなく、より迅速に、つまり一般的には２秒以下で安定を得るために、第２の振動体が第１の振動体よりも低い性質係数、好ましくは１００より低い性質係数を有することが好ましいことが示された。

もちろん、本発明は例示した実施例に限定されるわけではなく、様々な変形および修正が可能であることは、当業者には明らかであろう。具体的には、第１の振動体および第２の振動体それぞれに関連する結果が変化しないため、基準として選択する振動体は第１の振動体１５または第２の振動体３５のいずれでもよい。

したがって、上記実施例を逆にして、基準として選択する振動体を、高周波数を選択した第２の振動体３５とし、高精度時計を形成することもできる。この場合には、衝撃によって第２の高周波数振動体３５に伝搬するトルクを制限するために、時刻表示は、好ましくは、低周波数として選択する第１の振動体の第１の歯車列５を用いて実現する。

さらに、好ましくは、１０Ｈｚ以上の周波数を有する振動体は、上記に開示した振動体の代わりに、クリフォード振動体であってもよい（たとえば、スイス特許第３８６３４４号を参照のこと）。さらに、１Ｈｚから５Ｈの間の周波数を有する振動体は、好ましくは、ひげぜんまい付きテンプ振動体であり、スイスレバー脱進機を備える。

もちろん、弾性連結手段４１は、図１および図２に示されるように、ばね４３と恊働する二重の歯車４２に限定されない。その他の弾性連結手段を考案してもよい。たとえば、特許文献ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０６１２４４が開示する連結手段を用いてもよい。

有利なことに、本発明によれば、時計はこのように、高周波数振動体を有する歯車列５、２５に（連結を介して）恒久的または恒久的ではない仕方で固定される、１秒より短い値の表示を構造的に含むことは明らかである。したがって、たとえば、振動体が少なくとも１０Ｈｚで振動するとき、値は１／２０秒となり、振動体が少なくとも５０Ｈｚで振動するとき、値は１／１００秒まで低くなることもある。時計はまた、同様に第１の歯車列５または第２の歯車列２５に固定される、取り外し可能なクロノグラフシステムまでも備えていてもよい。

最後に、第２の振動体の非等時性が非線形であるとき、システムの動作をさらに最適化することが可能である。一例として、第２の振動体は平衡振幅周辺で低い非等時性を有し、平衡振幅から大きく離れて強い非等時性を有してもよい。また、逆の場合も同様である。

Claims (16)

1. 第１の周波数（ｆ₁）で振動し、第１の歯車列（５）によって動力源（９）に接続される第１の振動体（１５）と、第２の周波数（ｆ₂）で振動し、第２の歯車列（２５）に接続される第２の振動体（３５）とを備え、
   前記同一の動力源（９）を用いる前記２つの振動体（１５、３５）の歩度を同期するために、前記第２の歯車列（２５）を前記第１の歯車列（５）に弾力的連結手段（４１）によって接続することを特徴とする、時計（１）。
2. 前記弾力的連結手段（４１）は、前記第１の歯車列（５）の１つの歯車を前記第２の歯車列（２５）の別の歯車に接続するばね（４３）によって形成されることを特徴とする、請求項１に記載の時計（１）。
3. 前記弾力的連結手段（４１）は、前記第１の歯車列（５）および前記第２の歯車列（２５）それぞれの四番車を接続することを特徴とする、請求項２に記載の時計（１）。
4. 基準として選択する前記振動体（１５、３５）は、前記動力源（９）から最大のトルクを受けることを特徴とする、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の時計（１）。
5. 前記基準として選択する前記振動体（１５、３５）は、前記動力源（９）が供給する前記トルクのうち、少なくとも７５％を受けることを特徴とする、請求項４に記載の時計（１）。
6. 前記基準として選択する前記振動体（１５、３５）は、別の振動体（３５、１５）の同期を容易にするために、前記別の振動体よりも高品質な等時性を有することを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の時計（１）。
7. 前記基準として選択する前記振動体（１５、３５）は、前記別の振動体より高い性質係数（Ｑ₁、Ｑ₂）を有することを特徴とする、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の時計（１）。
8. 前記別の振動体（１５、３５）は、より迅速に安定を得るために、１００より低い性質係数を有することを特徴とする、請求項７に記載の時計（１）。
9. 前記第１の周波数（ｆ₁）および第２の周波数（ｆ₂）は同一であることを特徴とする、請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の時計（１）。
10. 時刻をより良い分解能および／またはより良い精度で表示するために、前記２つの周波数（ｆ₂、ｆ₁）は５Ｈｚより高いことを特徴とする、請求項９に記載の時計（１）。
11. 前記分解能を変更するため、および／または精度を改良するために、前記第１の周波数（ｆ₁）は前記第２の周波数（ｆ₂）とは異なることを特徴とする、請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の時計（１）。
12. ２つ前記の周波数（ｆ₁、ｆ₂）のうち１つは１０Ｈｚ以上であり、別の前記周波数（ｆ₂、ｆ₁）は１Ｈｚから５Ｈｚの間であることを特徴とする、請求項１１に記載の時計（１）。
13. 前記基準として選択する振動体は、前記第２の振動体（３５）であることを特徴とする、請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載の時計（１）。
14. 前記基準として選択する振動体は、前記第１の振動体（１５）であることを特徴とする、請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載の時計（１）。
15. 前記時計（１）は、前記歯車列（５、２５）のうち１つと一体化する、取り外し可能なクロノグラフシステムを含むことを特徴とする、請求項１〜１４のうちいずれか一項に記載の時計（１）。
16. 前記時計（１）は、前記歯車列（５、２５）のうち１つに恒久的または恒久的ではない仕方で固定される、１秒より短い値を有する表示を含むことを特徴とする、請求項１〜１５のうちいずれか一項に記載の時計（１）。

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