JP6321765B2 - 時計用結合振動子 - Google Patents

Description

本願発明は、一方では第１基準点において固定構造物に取り付けられ、他方では第１軸周囲を枢動する第１移動部品に取り付けられた第１弾性戻り手段を有する第１振動子、及び、第２移動部品に取り付けられた第２弾性戻り手段を有する第２振動子のみから成る、結合振動子を有する等時性時計振動子機構に関する。

また、本願発明は、少なくとも１つのその様な振動子機構を有する時計機構部分（ムーブメント）にも関する。

また、本願発明は、その様な機構部分を有する腕時計にも関する。

本願発明は、時計振動子機構、及びその動作制御の分野に関する。

結合振動子の理論は、常に興味深いが、その実行は、不安定性の問題により阻害される。

シーガル社の欧州特許第２３６５４０３号明細書は、軸周囲を自由回転する第１てん輪；及び、この第１てん輪を、固定点または第２てん輪に接続する釣り合いばねを有する、機械時計用の振動子を開示する。釣り合いばねは：第１てん輪に接続された第１コイル、及び固定点または第２てん輪に接続された第２コイル、並びに、第１コイルを第２コイルに接続する転移部を有する。少なくとも１つのてん輪に対する実質的に線状の復元トルクは、転移部の弾性変形、及び、少なくとも１つのてん輪に対して振動を発生させるためのコイルにより、基本的に確保される。

スウォッチ社グループ研究開発のスイス特許第７０９２８１号明細書には、固有振動数において振動する様に構成され、かつ、一方では少なくとも１つの発振部材、及び、他方では発振部材に対してトルクを与える様に構成された振動維持手段を有する強制振動共振器が記載されている。強制振動共振器は、その固有振動数が、上記共振器機構の固有振動数の整数倍（但し、２以上）の０．９〜１．１倍の制御周波数である、少なくとも１つの振動制御装置を有する。特に、制御装置は、発振部材上に自由に枢動可能に取り付けられ、第２のばね付きてん輪が周囲を枢動する第２の枢動軸に対して偏心的に不平衡な第２のばね付きてん輪を少なくとも１つ有する。

セイコー社の欧州特許第１１２６３３号明細書には、機械的時間源に電力を投入する主ぜんまい、及び、回転角制御機構を有する、機械時計が記載されている。回転角制御機構は、ばねが完全に巻かれた状態において、釣り合いばねにより戻されたてん輪の回転に空気抵抗が加わると共に、ばねが完全には巻かれていない状態において、釣り合いばねにより、てん輪の回転に空気抵抗が加わらない様に構成される。

スウォッチ社グループ研究開発のスイス特許第６９９０８１号明細書には、第１の低周波共振器を、第２の高周波共振器に結合させることによる共振器が記載されている。第１共振器は、第１ばねに関する第１慣性質量を有し、第２共振器は、第２ばねに関する第２慣性質量を有する。第３ばねは、第１及び第２の共振器を結合させるために、第１及び第２の慣性質量間に配置される。

エタ・マニュファクテュール・オルロジェール・スイス社の国際公開第２０１６／０３７７１７号は、板材（プレート）に対して少なくとも旋回運動の動作をする様に取り付けられ、歯車列を介して駆動トルクを受ける様に構成されたガンギ車、及び、第１弾性戻り手段により板材に接続された第１剛構造を有する第１振動子、を有する制御装置を開示する。また、この制御装置は、第１剛構造に対する第２剛構造の旋回運動を少なくとも可能とする様に構成された第２弾性戻り手段により第１剛構造に接続された第２剛構造を有する、第２振動子も有する。第２構造は、ガンギ車内に有る補助的案内手段と連携して、第１振動子及び第２振動子を歯車列と同期させるための運動伝達手段を共に形成する様に構成された案内手段を有する。

欧州特許第２３６５４０３号明細書 スイス特許第７０９２８１号明細書 欧州特許第１１２６３３号明細書 スイス特許第６９９０８１号明細書 国際公開第２０１６／０３７７１７号

本願発明は、良好な安定性を確保可能とすると共に製造の容易な、簡易な結合振動子を規定することを目的とする。

従って、本願発明は、請求項１に係る結合振動子を有する等時性時計振動子機構に関する。

また、本願発明は、その様な振動子機構を少なくとも１つ有する時計機構部分に関する。

また、本願発明は、上記タイプの機構部分を有する腕時計に関する。

本願発明の他の特徴及び効果については、以下の添付図面を参照しながら後述する詳細な説明を読むことにより、明らかとなるであろう：

図１は、２つの結合振動子を有する振動子機構の概略図であり、第１の結合振動子は、構造及び第１移動部品間に取り付けられた第１弾性戻り手段を有し、第１移動部品上には、第１移動部品上のみでの励起効果によりその他端において片持ち第２移動部品に取り付けられた第２弾性戻り手段が取り付けられる。 図２は、図１と同一の振動子機構を示すが、第２移動部品上でのみ励起効果を有する図である。 図３は、ばね付きてん輪型の２つの結合振動子を有する振動子機構の概略平面図であり、第１の結合振動子は、構造及び第１てん輪間に取り付けられた第１釣り合いばねを有し、第１てん輪は、第２振動子の第２釣り合いばねを取り付けるための釣り合いばねスタッドを支持し、第２振動子は、その他端において第２てん輪に取り付けられる。 図４は、ばね付きてん輪型の２つの結合振動子を有する振動子機構の概略側面図であり、２つのてん輪は、同軸上に取り付けられる。 図５は、特定の時間経過の終点において特定の位相変位がどの様に得られるか、及び、空気力学的に結合された移動部品間における空間の機能としての、位相変位変異曲線の形状を示す簡易図である。 図６は、実質的に同一の直径を有して互いに正面向きに面する２つの同軸てん輪の縁部間における空気力学的結合を示す概略図である。 図７は、一方が他方の中に組み込まれた２つの同軸てん輪の縁部間における空気力学的結合を示す概略図である。 図８は、図３に示した配置において極めて近接した２つのてん輪間における空気力学的結合を示す図である。 図９は、図７に示した配置を有する２つのてん輪間に配置されたワッシャ（座金）またはボールを用いた空気力学的結合を示す図である。 図１０は、第１釣り合いばねの外側コイルを支持する固定構造物を有する同一機構の異なる斜視図であり、第１釣り合いばねの内側コイルは、キャリッジと同軸のてん輪にその他端部が依然取り付けられた第２釣り合いばねの第１端部を支持するトゥールビヨンキャリッジ（カゴ）に取り付けられる。 図１１は、第１釣り合いばねの外側コイルを支持する固定構造物を有する同一機構の異なる斜視図であり、第１釣り合いばねの内側コイルは、キャリッジと同軸のてん輪にその他端部が依然取り付けられた第２釣り合いばねの第１端部を支持するトゥールビヨンキャリッジに取り付けられる。 図１２は、第１釣り合いばねの外側コイルを支持する固定構造物を有する同一機構の異なる斜視図であり、第１釣り合いばねの内側コイルは、キャリッジと同軸のてん輪にその他端部が依然取り付けられた第２釣り合いばねの第１端部を支持するトゥールビヨンキャリッジに取り付けられる。 図１３は、第１釣り合いばねの外側コイルを支持する固定構造物を有する同一機構の異なる斜視図であり、第１釣り合いばねの内側コイルは、キャリッジと同軸のてん輪にその他端部が依然取り付けられた第２釣り合いばねの第１端部を支持するトゥールビヨンキャリッジに取り付けられる。 図１４は、第１釣り合いばねの外側コイルを支持する固定構造物を有する同一機構の異なる斜視図であり、第１釣り合いばねの内側コイルは、キャリッジと同軸のてん輪にその他端部が依然取り付けられた第２釣り合いばねの第１端部を支持するトゥールビヨンキャリッジに取り付けられる。 図１５は、２つの結合振動子を有する上述の様な振動子機構をもった時計機構部分を有する腕時計を示すブロック図である。

本願発明は、２つの主要な振動子のみの組合せにより極めて容易に達成し得る、結合振動子を有する等時性時計振動子機構１００に関する：この振動子機構１００は、第１振動子１０及び第２振動子２０のみから成る。

本明細書においては、枢動軸の周囲を枢動可能な如何なる構成部品、すなわち、限定されない実施形態において設けられた回転輪を、“移動部品”と称する。

第１振動子１０は、一方では第１基準点１２において固定構造物１に取り付けられ、他方では第１軸Ｄ１周囲を枢動する第１移動部品１３に取り付けられた第１弾性戻り手段１１を有する。

第２振動子２０は、第２移動部品２３に取り付けられた第２弾性戻り手段２１を有する。

本願発明によれば、第１振動子１０及び第２振動子２０は、第１移動部品１３及び第２移動部品２３間の空気力学的な接続、並びに／または、その後に第１移動部品１３に取り付けられる第２弾性戻り手段２１を介した機械的な接続により、互いに結合される。

特に、第１弾性戻り手段１１は１つだけ存在し、第２弾性戻り手段２１は１つだけ存在する。

より詳細には、第１振動子１０及び第２振動子２０は、第１移動部品１３及び第２移動部品２３間における空気力学的な接続、並びに、第１移動部品１３に取り付けられた第２弾性戻り手段２１を介した機械的な接続の双方により、互いに結合される。

本願発明の特定の実施形態においては、第２弾性戻り手段２１は、一体化された連結構造、または、薄いストリップ（細長い一片）を有するたわみ軸受である。

本願発明の特定かつ限定されない実施形態においては、第１振動子１０は、ばね付きてん輪型であり、第１弾性戻り手段１１は、第１基準点１２を形成する第１釣り合いばねスタッドにより固定構造物１に取り付けられた第１釣り合いばねである。また、第２振動子２０も、ばね付きてん輪型であり、第２弾性戻り手段２１は、第２移動部品２３に取り付けられた第２釣り合いばねである。

本願発明の他の実施形態においては、結合のための第１弾性戻り手段１１及び／または第２弾性戻り手段２１は、薄い弾性ストリップまたは類似の物である。

釣り合いばねを有する本実施形態の特定の変形態様においては、第２ばね２１は、一方では、第２釣り合いばねスタッド２２において、縁部に、または、第１移動部品１３のアーム（腕部）に取り付けられ、他方では、第２軸Ｄ２周囲を枢動する第２移動部品２３に取り付けられる。振動子機構１００の振動は、第１移動部品１３または第２移動部品２３の１つにおいてのみ、持続される。

別の変形態様においては、上記振動は、２つの主要な振動子１０、２０の各々において、独立して持続される。

より詳細には、第２弾性戻り手段２１の剛性は、第１弾性戻り手段１１の剛性の半分未満である。

更に詳細には、第２弾性戻り手段２１の剛性は、第１弾性戻り手段１１の剛性の０．３０〜０．４０倍である。

より詳細には、第２移動部品２３の慣性は、第１移動部品１３の慣性の３分の１未満である。

更に詳細には、第２移動部品２３の慣性は、第１移動部品１３の慣性の０．２０〜０．３０倍である。

特定の実施形態においては、第１移動部品１３及び第２移動部品２３は、てん輪である。

別の特定の実施形態においては、第１移動部品１３または第２移動部品２３は、トゥールビヨンまたはカルッセルのキャリッジであり、第２移動部品２３または第１移動部品１３は、それぞれてん輪である。

より詳細には、第２移動部品２３または第１移動部品１３をそれぞれ形成するてん輪は、第１移動部品１３または第２移動部品２３をそれぞれ形成するトゥールビヨンまたはカルッセルのキャリッジと同軸であり、キャリッジ内において枢動される。第２振動子２０の第２釣り合いばねスタッド２２は、アームまたはキャリッジのドラムに取り付けられる。振動子機構１００の振動は、その枢動軸においてトゥールビヨンまたはカルッセルに取り付けられた小型ローラと連携するパレットレバー３またはデタントにより、持続される。

特定の実施形態においては、空気力学的結合を可能とする効果があり、第１移動部品１３及び第２移動部品２３の大きな直径を有する部分間、特に最大直径を有する部分間の最小距離Ｇは、０．５ｍｍ未満である。この空気力学的結合は、２つのモード（同相または位相対立）の内の１つのモードにおいてのみ、振動子機構１００を安定させる傾向があるので、第２弾性戻り手段２１により主要な結合が達成された場合でさえ、有益な効果を奏する。空気力学的結合は、例えば、一方ではトゥールビヨンまたはカルッセルのキャリッジのアーム４、及び、他方ではてん輪縁部５の間に、不連続の使用においてさえ存在する。

好都合に、振動子機構１００は、好適には０．１〜０．５ｍｍの範囲内で、第１移動部品１３及び第２移動部品２３間の距離を変更する手段を有する。

図５は、位相変位曲線が時間の機能として採ることのできる形状を概略的に例示すると共に、０．５ｍｍに顕著に近い特定の値において、位相変位が実質的に一定値に安定することを明示する図である。当然のことながら、安定状態に達するまでに、特定の遷移過程時間△Ｔが要求され、例えば、２つの従来の時計ばね付きてん輪から成る３Ｈｚで振動する振動子において、てん輪が同一平面上にあり０．５ｍｍ離間する場合には、２００秒程度の時間が要求される。

特定の実施形態において、第２移動部品２３及び第１移動部品１３は同軸上にある。

別の特定の実施形態において、少なくとも平面図においては、第２移動部品２３は、第１移動部品１３内にある。

別の特定の実施形態において、２つの異なる台上に位置する第１移動部品１３及び第２移動部品２３の最大直径を有する部分は、実質的に同一の直径を有し、かつ、実質的に向かい合っている。

特定の実施形態を有さない後者の変形態様においては、第２弾性戻り手段２１は、２つの台上に渡る第２釣り合いばねである。

更に別の特定の実施形態においては、第２移動部品２３及び第１移動部品１３は、隣り合って位置し、かつ、実質的に同一平面上にある。

図９は、２つのてん輪間に配置されたワッシャもしくはボールまたは類似の物を用いた空気力学的結合を示す。かかる解決方法もまた、２つのてん輪間に位置する第３移動部品を用いて、図８に示す解決方法の変形態様に対して適用可能である。より詳細には、少なくとも１つの第３移動部品が、第１移動部品１３及び第２移動部品２３の最大直径を有する部分間に挿入される。この第３移動部品は、それ自体の上を枢動する自由、または、第１移動部品１３及び第２移動部品２３の最大直径を有する部分間の最小距離を規定する直線に対して直交する方向に滑走する自由のみを有する。更に詳細には、第３移動部品は、第１弾性戻り手段及び第２弾性戻り手段とは独立した第３弾性戻り手段に取り付けられ、第１振動子１０及び第２振動子２０への空気力学的な接続により結合された第３振動子を規定する。

１つ以上の移動部品を挿入することにより、より高周波の逆位相モードにおける２つの結合振動子を有するシステムの安定性が確保される。これらの移動部品の各々は、独立した弾性戻り手段に接続可能であり、これにより、移動部品に均一の振動を与える。てん輪の場合には、その様な変形態様は、シリコンまたは他の種類の微細加工可能な材料から成るＭＥＭＳ型または類似の実施形態において、一体化されたたわみ軸受により、達成可能である。

また、本願発明は、少なくとも１つのその様な振動子機構１００を有する時計機構部分２００にも関する。

また、本願発明は、このタイプの機構部分２００を有する腕時計１０００にも関する。

Claims (18)

1. 一方では第１基準点（１２）において固定構造物（１）に取り付けられ、他方では第１軸（Ｄ１）周囲を枢動する第１移動部品（１３）に取り付けられた第１弾性戻り手段（１１）を有する第１振動子（１０）、及び、第２移動部品（２３）に固定された第２弾性戻り手段（２１）を有する第２振動子（２０）のみから成る、結合振動子を有する等時性時計振動子機構（１００）であって、
   前記第１振動子（１０）及び前記第２振動子（２０）は、その後に前記第１移動部品（１３）に取り付けられる前記第２弾性戻り手段（２１）を介して、機械的な接続により互いに結合され、前記第１振動子（１０）は、ばね付きてん輪型であり、前記第１弾性戻り手段（１１）は、前記第１基準点（１２）を形成する第１釣り合いばねスタッドにより前記固定構造物（１）に取り付けられた第１釣り合いばねであり、前記第２振動子（２０）は、ばね付きてん輪型であり、前記第２弾性戻り手段（２１）は、前記第２移動部品（２３）に取り付けられた第２釣り合いばねであり、前記第２釣り合いばね（２１）は、一方では、第２釣り合いばねスタッド（２２）において、その外縁または前記第１移動部品（１３）のアームに取り付けられ、他方では、第２軸（Ｄ２）周囲を枢動する前記第２移動部品（２３）に取り付けられ、前記振動子機構（１００）の振動は、前記第１移動部品（１３）または前記第２移動部品（２３）の１つにおいてのみ、持続されることを特徴とする、等時性時計振動子機構（１００）。
2. 少なくとも１つの第３移動部品は、前記第１移動部品（１３）及び前記第２移動部品（２３）の最大直径を有する部分間に挿入され、前記第３移動部品は、それ自体の上を枢動する自由、または、前記第１移動部品（１３）及び前記第２移動部品（２３）の最大直径を有する部分間の最小距離を規定する直線に対して直交する方向に滑走する自由のみを有することを特徴とする、請求項１に記載の振動子機構（１００）。
3. 前記第３移動部品は、前記第１弾性戻り手段（１１）及び前記第２弾性戻り手段（２１）とは独立した第３弾性戻り手段に取り付けられ、前記第１振動子（１０）及び前記第２振動子（２０）への空気力学的な接続により結合された第３振動子を規定することを特徴とする、請求項２に記載の振動子機構（１００）。
4. 前記第２弾性戻り手段（２１）の剛性は、前記第１弾性戻り手段（１１）の剛性の半分未満であることを特徴とする、請求項１に記載の振動子機構（１００）。
5. 前記第２弾性戻り手段（２１）の剛性は、前記第１弾性戻り手段（１１）の剛性の０．３０〜０．４０倍であることを特徴とする、請求項４に記載の振動子機構（１００）。
6. 前記第２移動部品（２３）の慣性は、前記第１移動部品（１３）の慣性の３分の１未満であることを特徴とする、請求項１に記載の振動子機構（１００）。
7. 前記第２移動部品（２３）の慣性は、前記第１移動部品（１３）の慣性の０．２０〜０．３０倍であることを特徴とする、請求項６に記載の振動子機構（１００）。
8. 前記第１移動部品（１３）及び前記第２移動部品（２３）は、いずれもてん輪であることを特徴とする、請求項１に記載の振動子機構（１００）。
9. 前記第１移動部品（１３）または前記第２移動部品（２３）の一方は、トゥールビヨンまたはカルーセルのキャリッジであり、前記第２移動部品（２３）または前記第１移動部品（１３）の他方は、てん輪であることを特徴とする、請求項１に記載の振動子機構（１００）。
10. 前記第２移動部品（２３）または前記第１移動部品（１３）の他方が形成する前記てん輪は、前記第１移動部品（１３）または前記第２移動部品（２３）の一方が形成する前記トゥールビヨンまたはカルッセルのキャリッジと同軸であり、前記キャリッジ内において枢動され、前記第２振動子（２０）の前記第２釣り合いばねスタッド（２２）は、アームまたは前記キャリッジのドラムに取り付けられ、前記振動子機構（１００）の振動は、その枢動軸において前記トゥールビヨンまたはカルッセルに取り付けられた小型ローラと連携するパレットレバーまたはデテントにより、持続されることを特徴とする、請求項９に記載の振動子機構（１００）。
11. 前記第１移動部品（１３）及び前記第２移動部品（２３）の最大直径を有する部分間の最小距離は、０．５ｍｍ未満であることを特徴とする、請求項１に記載の振動子機構（１００）。
12. 前記第２移動部品（２３）及び前記第１移動部品（１３）は、同軸であることを特徴とする、請求項１に記載の振動子機構（１００）。
13. 少なくとも平面図においては、前記第２移動部品（２３）は、前記第１移動部品（１３）内にあることを特徴とする、請求項１に記載の振動子機構（１００）。
14. ２つの異なる台上に位置する前記第１移動部品（１３）及び前記第２移動部品（２３）の最大直径を有する部分は、実質的に同一の直径を有し、かつ、実質的に向かい合っていることを特徴とする、請求項１に記載の振動子機構（１００）。
15. 前記第２弾性戻り手段（２１）は、前記２つの異なる台に渡る第２釣り合いばねであることを特徴とする、請求項１４に記載の振動子機構（１００）。
16. 前記第２移動部品（２３）及び前記第１移動部品（１３）は、隣り合って位置し、かつ、互いに実質的に同一平面上にあることを特徴とする、請求項１に記載の振動子機構（１００）。
17. 請求項１に記載の少なくとも１つの振動子機構（１００）を有する時計機構部分（２００）。
18. 請求項１７に記載の機構部分（２００）を有する腕時計（１０００）。

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