JP6144365B2 - 複合材料で作られた振動重量体を作る方法 - Google Patents

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Description

本発明は、自動巻き式の腕時計の自動巻き機構用の複合材料で作られた振動重量体を作る方法に関し、前記振動重量体は、第1の複合材料で作られた中央部と、及び重い金属粒子でチャージされた第2の複合材料で作られた重い区画とを有する。
自動巻き式の腕時計用の複合材料で作られた振動重量体が知られている。特許文献EP2482142は、ガラス繊維及びタングステン粒子でチャージされたポリアミドを成形することによって形成された振動重量体について記載している。この複合材料は、密度が8よりも大きく、ガラス繊維の割合は全質量の1.5%〜7%である。この振動重量体をモールド成形によって形成することができれば、再加工操作なしで、多様で、時には非常に複雑な形を得ることが可能になるので有利である。
振動重量体において、重い区画とピボットピンの間のリンクを形成する中央部は、衝撃を吸収するために十分な可撓性及び弾性を有する必要がある。さもなければ、重量体のサスペンション又はその中央部が損壊するリスクがある。さらに、プラスチック材に重い金属粒子を付加すると、プラスチック材が脆くなる傾向がある。出願人は試験を行って、ファイバーの形態の強化材を、チャージされたプラスチック材に付加した場合でさえも、作られる振動重量体が、特定の用途には脆弱すぎることがあることがわかった。この課題の解決策として、2つの異なる複合材料を使って、振動重量体の重い区画及び中央部を作ることが考えられる。例えば、まず、重い金属粒子がチャージされた複合材料を注入して、重い区画を形成する。その後、重い金属粒子のない複合材料を注入して、二材料系の振動重量体の中央部を形成する。これは、この重量体上にオーバーモールドすることによって行われる。
上記手法についての第1の課題は、振動重量体の中央部を形成する注入時に、重い金属が重い区画から中央部へと拡散する傾向があることである。その際、複合材料の色が変わり、いくつかの見苦しい斑点を発生させる。上記手法についての第2の課題は、重い金属のない複合材料は、重い金属がある複合材料にあまりよく付着しないということである。また、当業者であれば、測時技術においては形成される部品が非常に小さいので、上記の課題はなおさら厳しくなるということを容易に理解できるであろう。なお、これに関連して、中央部と重い区画が接合する個所における二材料系の振動重量体の厚みは、通常、2mm未満(さらに、特定の場合においては1mm未満)であるべきであることに留意すべきである。このことから、重い金属がある複合材料と重い金属のない複合材料の間の接触領域の範囲は、必ず非常に制限されることになる。したがって、この成形技術を用いて形成された二材料系の振動重量体の中央部が破損するリスクがなくなっても、上記の手法は、課題を別のことにシフトさせるだけである。実際に、衝撃の際に中央部から分離するリスクがあるのが重い区画となるだけである。
本発明の目的の1つは、中央部と重い区画の間の接合部の外観がきれいでバリがなく、この接合部が損壊するリスクがないような、二材料系の振動重量体を作る方法を提供することによって、前記課題を改善することである。
本発明は、請求項1に記載の自動巻き式の腕時計の自動巻き機構用の振動重量体を作る方法を提供することによって、この目標を達成する。
ここにおける用語「重い金属」は、密度が11よりも大きく、好ましくは、17よりも大きいいずれの金属をも意味する。また、ここにおける用語「複合材料」は、一般的には、プラスチック材のマトリックスと、及び機械的強度を確実にする強化材(好ましくは、ファイバーの形態)とで形成された材料を意味する。
また、用語「中央部の上側縁」、「側方リブの上」又は「側方リブの下」は、図2B、2C、3B、4B、5B及び5Cの断面図のシート上の向きに関連して理解されるべきである。さらに、振動重量体がムーブメントと腕時計ケースの基礎との間でマウントされるような通常の状況においては、振動重量体の上側は、基礎側に対応し、また、振動重量体の底側は、ムーブメント側に対応することを理解できるであろう。
本発明によれば、まず、振動重量体の中央部が成形される。成形された中央部は、側方リブを有する。また、側方リブの上の中央部の上側縁において、段欠きであるラビットが設けられている。よって、側方リブは、中央部よりかなり薄い。したがって、側方リブが変形してしまうリスクがある。このために、本発明によると、周部縁に沿って切り欠きがない区画が配置されており、第1の区画と互い違いになる。その後、本発明によると、重い区画が中央部上でオーバーモールドされる。これは、側方リブが第2の複合材料に埋め込まれ、中央部と重い区画が相互ロックするように行われる。最後に、重い区画が中央部の後に形成されるので、第2の複合材料に含まれている重い金属粒子が第1の複合材料を汚染するリスクがない。
以下の説明を添付図面を参照しながら読むことによって、本発明の他の特徴及び利点が明白になるであろう。これは、例としてのみ与えられるものであり、これに限定されない。
図1Aは、本発明に係る方法によって作られた振動重量体の第1の実施形態の上側の斜視図である。図1Bは、本発明に係る方法によって作られた振動重量体の第2の実施形態の上側の斜視図である。 図2Aは、本発明に係る方法によって作られた振動重量体の第3の実施形態の中央部の上側の斜視図である。図2Bは、図2Aの振動重量体の部分断面図であり、その切断面は、図2Aの半径B−Bに対応し、重い区画の中央部との相互ロックの領域を特に示す部分図である。図2Cは、図2Bと同様な部分断面図であるが、その切断面は、図2Aの半径C−Cに対応している。 図3Aは、図1Aの中の斜視図において示された振動重量体の中央部の底の平面図である。図3Bは、図1A及び3Aの振動重量体の部分断面図であり、切断面は、図3Aの半径B−Bに対応する。 図4Aは、図1Bの斜視図において示した振動重量体の中央部の第1の実施形態の底の平面図である。図4Bは、振動重量体の部分断面図であり、その中央部は、図4Aに対応し、その切断面は、半径B−Bに対応する。図4Cは、図4Aと同様な底の平面図であるが、本発明に従わない方法によって作られた振動重量体の中央部を示しているものである。 図5Aは、図1Bの斜視図に示した振動重量体の中央部の第2の実施形態の底の斜視図である。図5Bは、振動重量体の部分断面図であり、その中央部は、図5Aに対応し、その切断面は、半径B−Bに対応するものである。図5Cは、図5Bと同様な部分断面図であるが、ラビットが部分的にまっすぐではなく傾斜している。
図1Aは、本発明に係る方法によって作られた振動重量体の第1の実施形態の斜視図である。この「二材料系」の振動重量体1aには、古典的に、中央部又は支持体3a、及び半環状の重い区画5aがある。本発明によると、中央部3aは、第1の複合材料で作られ、重い区画5aは、重い金属粒子でチャージされた第2の複合材料で作られている。図1Aに示す実施形態において、第2の複合材料は、8よりも大きい密度、好ましくは、10よりも大きい密度を与えるような十分な量のタングステン粒子でチャージされている。
振動重量体の中央部又は支持体3aの機能は、重い区画5aをピボットピン(図示せず)につなぐことである。このために、複合材料で作られた中央部には、中央開口7aがあり、この中に、ピボットピンを固定する手段が配置される。この固定する手段は、本発明とは間接的にしか関連しないので、詳細には説明しない。この固定する手段は、本実施形態では、振動重量体のハブを形成するリング(図1Aの符号9aに与えられている)を有すると説明するだけで十分であろう。本実施形態では、中央部は、金属リング9aに対して成形を行うという単一のステップで形成される。より正確には、中央部3aは、リング上でオーバーモールドされる。しかし、変種の1つによれば、接着、リベット、又は当業者が利用可能な他の方法によって、中央部においてこのリングを固定することができる。
図1Aの実施形態によると、中央部3aは、概して固体ディスクの形を有する。重い区画5aに関しては、約180°にわたって延在する環状の区画の形態である。下でより詳細に説明するように、タングステン粒子でチャージされた複合材料で作られた重い区画5aは、チャージされていない複合材料で作られた支持体3a上でオーバーモールドされる。中央部がチャージされていない複合材料で作られているということによって、この部分にはるかに大きな可撓性及びはるかに大きな弾性を与えることができ、振動重量体の耐衝撃性を向上させることができる。
図1Bは、本発明に係る方法によって作られた二材料系の振動重量体の第2の変種の斜視図である。この図では、図1Aに示す要素と同一又は機能的に均等な要素には、同じ符号を与えている。第1の変種とは対照的に、図1Bに示すように、中央部又は支持体3bは、ディスク全体よりもディスクの半分に近い全体の形を支持体に与えるような、一方の側において幅広いスロット11を有する。当業者に周知なように、図1Bの振動重量体の全体の形は、まったく標準的な形状である。
また、図1Bにおいて、支持体3bは、リング9bを受けるように構成する開口7bを有する。このリング9bは、振動重量体1bをそのピボットピン(図示せず)に固定する手段の一部を形成する第1の変種の場合のように、まず、中央部3bが金属リング9b上でオーバーモールドされ、次に、タングステン粒子でチャージされた複合材料を支持体3b上にオーバーモールドすることによって、重い区画5bが作られる。図示のように、重い区画5bは、180°よりわずかに小さい範囲にわたって延在する環状の区画の形である。
既に記載したように、中央部3a及び3bは、チャージされていない複合材料で作られている。「複合材料」は、プラスチック材のマトリックスと、及び機械的強度を確実にする強化材(好ましくは、ファイバーの形態)とを有する材料を意味するように理解されるべきである。本発明に係る振動重量体の中央部3a又は3bを形成するために、好ましくは、射出成形の技術が用いられる。重い金属粒子が付加されていない複合材料で作られた部品を射出成形する技術は、ここでは説明しない。この技術が当業者に広く知られているからである。この技術の利点が、射出成形によって、比較的複雑な形状の複合材料の部品を再加工又は仕上げの操作を必要とせずに単一の成形操作で形成することができることにあるということを記載することにとどめておく。
本発明に係る振動重量体の重い区画5a又は5bを形成するために、下記手順に従うことができる。まず、プラスチック材、重い金属粒子及びファイバーの形態の強化材を含有する均一混合物が用意される。これにおいて、この混合物は液体状態である。好ましいことに、この混合物を用意するために、市販の中間生成物を使用することができる。
例えば、タングステンは、タングステン粉末(密度19.2)でチャージされたポリアミド12の微粒(密度1.02)の形態で得ることができる。これらの微粒は、PolyOne Corporationによって市販されているものであり、具体的には、商標Gravi−Tech(登録商標)GRV−NJ−110−Wのものである。微粒が作られる混合物は、密度11.0であり、射出成形に適している。また、ポリアミド12と混合されるファイバーは、例えば、EMS−GRIVORY社によってGrilamid(登録商標)TRVX−50X9 Naturという名前で市販されている。これらも微粒である。これらは、ガラス繊維から約50%(体積で)まで形成され、残りは、ポリアミド12である。
本発明に係る混合物は、Grilamidが混合物の総重量の好ましくは2.5%〜5%を構成するように、Grilamid TR(登録商標)とGravi−Tech(登録商標)の微粒を混合することによって作ることができる。この微粒の混合物が射出成形プラントの貯槽に供給される。なお、このプラントは、通常の種類のものでよいが、オーバーモールド操作にも適していなければならない。また、Grilamid TR(登録商標)とGravi−Tech(登録商標)の微粒は、非常に異なる密度を有する。したがって、Grilamid TR(登録商標)の微粒は、混合物の上部に集中する傾向がある。したがって、成形される部品の良好な再現性を確実にするために、混合物が適切に均質であることを確実にすることは重要である。
要約すれば、本発明に従って振動重量体を形成するためには、中央部3a又は3bは、好ましくは、まず、第1の複合材料を射出成形することによって形成される。その後、中央部を含む型の中に、重い金属粒子でチャージされた第2の複合材料を注入することによって、重い区画5a又は5bが中央部上にてオーバーモールドされる。
図2Aは、本発明に係る方法によって作られた振動重量体の中央部3cの第3の実施形態の斜視図である。第1の実施形態の場合と同様に、図2Aに示す中央部3cは、概して固体ディスクの形態を有する。図において、中央部3cの上側縁においてラビット13が形成され、これが約180°にわたって延在することがわかる。図2A及び2Bに示すように、中央部3cは、さらに、第2のラビット15を有し、これは、第1のラビットと同じ扇形にわたって延在するが、下側縁の高さレベルにて形成されている。また、2つのラビットが、それらの間において、実質的に円弧状の側方リブ17の限界を定めていることが図から明白である。本実施形態では、重い区画5cが成形される場所における中央部3cの厚みは、1.7mmである。リブ17自身の厚みは、0.8mmに制限されており、2つのラビット13及び15が残りの0.9mmを共有する。図2Bは、図2Aの半径B−Bに沿った切断面の部分断面図である。これは、重い区画と中央部の相互ロックを示す。この図に示すように、重い区画5cが中央部3c上にオーバーモールドされると、重い区画を形成するチャージされた複合材料によって、2つのラビット13及び15が充填される。したがって、側方リブ17は、重い区画の質量内に完全に埋め込まれる。なお、本発明によれば、ラビット13及び15によって、中央部3cと重い区画は5cが互いに相互ロックすることが可能になることを理解できるであろう。中央部3c及び重い区画5cが相互ロックする領域は、下において、「相互ロック領域」(図2Bにおいて符号19が与えられている)と呼ぶ。
本発明の二材料系の振動重量体を形成する際に困難なことの1つは、用いられる重合体が重い金属粒子とよく混合しないことにある。より詳細には、注入時に、溶融重合体は重い金属粒子をわずかに湿らせるだけである。この現象が混合物の粘性を増加させるという欠点に加えて、別の欠点は、オーバーモールド工程時に、チャージされた複合材料が、チャージされていない複合材料に非常にわずかしか付着しないということである。このことは、重い区画が中央部によく付くことを確実にするために、側方リブが、切り欠き部分がある第1の区画と切り欠き部分がない第2の区画との入れ違いのシーケンスで形成される理由である。前記側方リブの前記第1の区画はそれぞれ、前記切り欠き部分を形成する凹部(recess)を有する。図2A、2B及び2Cに示す実施形態において、切り欠き部分を形成する凹部は貫通穴(集合的に符号21が与えられている)によって形成されている。図2Aに示すように、側方リブ17には、これらの穴が10個あり、これらは、細長い形態であって、円弧状において間隔が離されている。したがって、側方リブを、穴を含む区画と穴を含まない区画との互い違いの連続に細分することができる。
図2Bは、穴のない区画の断面図であり、これとは対照的に、図2Cは、穴がある区画(符号21が与えられている)の断面図である(図2Cは、図2Aの半径C−Cに沿った切断面の断面図である)。本実施形態では、穴21は、まっすぐではないが、それらの上側開口において幅約0.35mm、それらの下側開口において幅約0.4mmを有する。第2の複合材料によって穴21が完全に充填されることは、図2Cから明白である。したがって、図示した実施形態では、中央部3c及び重い区画5cは、互いの上に機械的にロックされ、少なくとも一方を壊さないかぎり、これらの2つの部品を分離することはできない。
密度が8よりも大きいため、重い区画には、比較的大きな重量がある。重い区画を支持するのが主として側方リブ17であるために、この側方リブ17は、応力の下で不可逆的に変形されないように、特に、衝撃がある場合において、十分な剛性を有する必要がある。なお、リブ17に必要な剛性を与える2つの連続する穴を分離するのは、切り欠きのない区画が存在するためである。本実施形態では、切り欠き部分がない9つの区画によって10個の穴が分離される。
好ましい変種によると、側方リブ17は、図2Aにおいて符号23で与えられている少なくとも1つの溝を有する。この溝の機能は、溶融材料が側方リブの両側へと流れることを可能にすることである。実際に、その注入時にリブ17の両側に等しく第2の複合材料を分配することができないと、生じる圧力差によってリブが変形するリスクがある。
図3Aは、図1Aの斜視図に示した振動重量体の中央部3aの平面図である。図3Bは、図3Aの半径B−Bに沿った切断面の部分断面図である。これらの2つの図から、中央部3aの上側縁においてラビット23が形成され、それが約180°にわたって延在することは明白である。これらの図から、ラビットが実質的に円弧状の側方リブ27の限界を定めることもわかる。図3Bは、重い区画5aの中央部との相互ロックを示す。この図に示すように、重い区画5aが中央部3a上でオーバーモールドされると、重い区画を形成するチャージされた複合材料によってラビット23が充填される。チャージされた複合材料によって、さらに、側方リブの下に延在する型の部分が充填される。このようにして、側方リブ27が重い区画の質量内に完全に埋め込まれる。なお、本発明によれば、リブ27によって、中央部3a及び重い区画5aが互いに相互ロックすることができる。
重い区画が中央部に良好に取り付けられることを確実にするために、本発明にしたがって、側方リブ27は、切り欠き部分がある第1の区画と切り欠き部分がない第2の区画との互い違いのシーケンスで形成される。図1A、3A及び3Bに示す実施形態では、切り欠き部分を形成する凹部は、窪み(集合的に符号31を与えている)によって形成されている。図3Aに示すように、側方リブ27の下側面には、間隔を開けられて配置された円弧状の6つの細長い窪み31がある。図3Aからは、固体のアームが窪みを分けていることもわかる。なお、この実施形態において、切り欠き部分を形成するのは窪み31であり、切り欠き部分のない区画を形成するのは、窪みを分離する固体のアームである。したがって、側方リブ27は、切り欠き部分がある6つの区画で形成され、これらの区画どうしは、切り欠き部分がない5つの区画によって分けられている。このようにして、本発明によると、側方リブは、切り欠き部分がある区画と切り欠き部分がない区画との互い違いの連続に細分することができる。
図4Aは、図1Bの斜視図において表されている振動重量体の中央部3bの第1の実施形態の平面図である。図4Bは、図4Aの半径B−Bに沿った切断面の部分的な断面図である。これは、重い区画5bの中央部3bとの重なり合いを示す。図4A及び4Bを図3A及び3Bと比較すると、図示された変種どうしが非常に類似していることが明白である。
重い区画が中央部に良好に取り付けられることを確実にするために、本発明によると、側方リブ37は、切り欠き部分ある第1の区画と切り欠き部分がない第2の区画との互い違いのシーケンスで形成される。図1B、4A及び4Bに示す実施形態では、切り欠き部分を形成する凹部は、窪み(集合的に符号41を与えている)によって形成されている。図4Aに示すように、側方リブ37の下側面には、4つの窪み41があり、これらは、細長い形を有し、円弧状に間隔を開けられて配置されている。図4Aにおいて、固体のアームがこれらの窪みどうしを分けていることもわかる。なお、この実施形態では、切り欠き部分を形成しているのは窪み41であり、窪みを分離している固体のアームが切り欠き部分のない区画を形成していることを理解できるであろう。このように、本発明によると、側方リブ37を、切り欠き部分がある区画と切り欠き部分がない区画の互い違いの連続に細分することができる。本例において、切り欠き部分がある第1の区画の数は4であり、第1の区画どうしを分ける第2の区画の数は3である。
図4Cは、下側平面図であり、これは、図4Aと類似しているが、本発明によらない方法によって作られた振動重量体の中央部を示している。実際に、図に示すように、側方リブ37’の下側面には、窪み41’が1つのみあり、これは、120°よりも大きい範囲にわたって延在する。窪みをカットする固体のアームはなく、この窪みは、リブ37’の一端から他の端まで延在している。出願人が行った試験によって、リブ37’は、十分に剛性がなく、重い区画5bの安定性に悪影響を与えうる注入時に変形されることがわかった。このようにして、試験によって、本発明に係る振動重量体の中央部の側方リブは、第1の区画どうしの間に、少なくとも3つの第2の区画が配置されることが好ましいことがわかった。
図5Aは、図1Bの斜視図で示した振動重量体の中央部の第2の実施形態の下側斜視図である。図に示すように、本発明によると、側方リブ47は、切り欠き部分がある第1の区画と切り欠き部分がない第2の区画の互い違いのシーケンスで形成されている。しかし、図5A及び5Bに示す実施形態の変種において、切り欠き部分は窪みではなく、複数のキャッチ(集合的に符号51を与えている)の背後の方に形成されている側方凹部である。キャッチ51は、肩部45と一体部品であり、背後側に肩部45があることがわかる。キャッチが実質的に円筒状のカラムの形態であって、また、キャッチの区画は肩部45から離れる方向に延在するので、キャッチの区画では幅広になっている。このように幅広であることによって、各キャッチの両側の肩部45とキャッチ51の間に、内角スペースが形成される。これらの内角スペースは、オーバーモールド時に第2の複合材料によって少なくとも部分的に充填されることができる内角と同じ数の側方凹部を構成する。このように、側方凹部が、本発明に従って、切り欠き部分を構成することを理解できるであろう。
本例においては、振動重量体の中央部の厚みは、特に小さい。実際に、重い区画5”がオーバーモールドされる場所における中央部3b”の厚みは、0.83mmである。側方リブ47の厚みに関しては、キャッチがない場所で0.23mmであり、リブにキャッチ51がある場所では0.53mmである。中央部の上側縁において形成されるラビット43は、0.3mmの深さを有する。
図5Bは、図5AのB−Bに沿った切断面の部分断面図である。これは、重い区画5b”の中央部3b”との重なり合いを示している。この図から、重い金属粒子でチャージされた第2の複合材料がラビット43を完全に充填することが、特に明らかである。図5Cは、図5Bと同様な部分断面図であるが、図5Cでは、ラビット43’がまっすぐではなく傾斜している。重い区画の中央部上へのオーバーモールド操作時に、比較的粘性がある第2の複合材料は、傾斜点に適切に充填できない。この困難性によって、2つの複合材料どうしの間に、不明瞭で見苦しい分離線が発生する。この課題は、傾斜点がなくなるように切られている図5Bの実施形態によって解決される。
さらに、添付の請求の範囲によって定められる本発明のフレームワークから逸脱せずに、当業者にとって明白な様々な変更及び/又は改善を、本明細書の主題を形成する実施形態に適用することができるものと理解すべきである。

Claims (7)

  1. 複合材料で作られた振動重量体(1a、1b)を作る方法であって、
    前記振動重量体は、自動巻き式の腕時計の自動巻き機構のアーバーを駆動するように設けられており、
    第1の複合材料で作られた中央部(3a、3b、3c)と、及び重い金属粒子でチャージされた第2の複合材料で作られた重い区画(5a、5b、5c)とを有し、
    前記中央部及び前記重い区画は、前記中央部に属する実質的に円弧状の側方リブ(17、27、37、47)によって互いに同心的につながれており、
    前記側方リブの上の前記中央部の上側縁において、段欠きであるラビット(13、23、33、43)が形成されており、
    前記側方リブは、切り欠き部分(21、31、41)がある第1の区画と切り欠き部分がない第2の区画の互い違いのシーケンスを有し、
    当該方法は、
    型に前記第1の複合材料を注入することによって、前記側方リブ及び前記ラビットで前記中央部(3a、3b、3c)を形成するステップと、及び
    前記第2の複合材料によって前記ラビット及び前記側方リブの下のギャップが充填され、前記側方リブが前記第2の複合材料に埋め込まれ、前記中央部及び前記重い区画どうしが相互ロックされるように、前記中央部を含む型に前記第2の複合材料を注入することによって、前記中央部上に前記重い区画(5a、5b、5c)をオーバーモールドするステップと
    を有することを特徴とする方法。
  2. 前記側方リブ(17、27、37、47)は、1mm以下の厚みを有する
    ことを特徴とする請求項1に記載の振動重量体を作る方法。
  3. 前記側方リブの前記第1の区画はそれぞれ、前記切り欠き部分を形成する凹部を有する
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の振動重量体を作る方法。
  4. 前記凹部は、窪みによって形成される
    ことを特徴とする請求項3に記載の振動重量体を作る方法。
  5. 前記凹部は、貫通穴によって形成される
    ことを特徴とする請求項3に記載の振動重量体を作る方法。
  6. 前記側方リブは、キャッチを有し、
    前記キャッチはそれぞれ、前記側方リブの前記第1の区画の1つから延在しており、
    前記第1の区画は、長手方向に延在する肩部を有し、
    前記第1の区画の1つの切り欠き部分は、前記キャッチと前記肩部の間の内角スペースに形成される
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の振動重量体を作る方法。
  7. 前記キャッチは、実質的に円筒状のカラムの形をしており、背後側に肩部がある
    ことを特徴とする請求項6に記載の振動重量体を作る方法。
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