JP7622146B2 - バランスばねと温度補償手段を備える計時器用調速機構 - Google Patents

Description

本発明は、バランスばねと温度補償手段を備える調速機構に関し、特に計時器の分野向けのものに関する。

今日の機械式の携行型時計（例、腕時計、懐中時計）の多くは、ばね仕掛けバランスとスイス式レバーエスケープを搭載している。ばね仕掛けバランスは、携行型時計のタイムベースを構成する。ばね仕掛けバランスは、共振器や調速機構とも呼ばれる。

エスケープには、以下の２つの主な機能がある。
－ 共振器の往復運動を維持すること
－ この往復運動をカウントすること

機械式共振器を構成するためには、慣性要素と、ガイドと、弾性戻し要素が必要である。伝統的に、慣性要素がバランスによって形成される場合、バランスばねが弾性戻し要素として機能する。このバランスは、概してルビー製のプレーンベアリング内において回転する、ピボットによって回転ガイドされる。

機械式共振器に対して、計時器用ムーブメントの所定のレートが得られるように振動数が決められて選択される。

しかし、このような機械式共振器には、その動作中に、外部パラメーターの変化に起因する干渉が発生して、共振器の振動数が変動してしまうおそれがある。これらのパラメーターは、例えば、温度、圧力、湿度、重力である。共振器の振動数が変動すると、時間測定において誤差を発生し、したがって、計時器用ムーブメントのレートに誤差を発生してしまう。

スイス特許文献７０４６８７には、バランスばねと、スタッドの位置を変えるためのメンバーとを備える調速機構であって、特定のパラメーター、特に温度、に起因するバランスばねの変形に対して補償するものが記載されている。

しかし、このような補正メンバーは、所望の精度レベルを達成することができない。

本発明は、精密な温度補償手段を備える、バランスばねを備える計時器用調速機構を提供することによって、前記課題の一部又は全部を克服することを目的とする。

このために、本発明は、バランスばねとを備える計時器用ムーブメントのための回転運動の調速機構に関し、この調速機構は、バランスのような振動錘と、バランスばねとを備え、前記バランスばねは、自身のまわりに複数の回転分巻かれたフレキシブル細長材を備え、前記細長材は、前記振動錘が回転振動運動を行うことを可能にする所定の剛性を有し、前記細長材には、外端がある。

本発明は、前記調速機構が、温度に応じて剛性を適応させて、前記調速機構に対する温度の影響を補償するように構成する温度補償弾性デバイスを備え、前記弾性補償デバイスが、前記計時器用ムーブメントに対して不動な第１の固定支持体に前記外端を接続する弾性要素と、温度に応じて前記弾性要素に可変の力又はトルクを与えるためのプリロード手段とを備えるという点で画期的である。

本発明のおかげで、プリロード手段は、温度に応じて弾性要素に可変の力又はトルクを与えて、大きな温度変化にもかかわらず調速機構が相当に正確なレートを維持するようにする。これは、温度が変わったときに、プリロード手段が弾性要素に与える力又はトルクを変えて、弾性要素とバランスばねを含むアセンブリーの剛性が変わるようにするためである。このアセンブリーの剛性を変えることによって、調速機構のレートが調整される。この結果、温度が変わったときに、この変化に合わせてバランスばねのレートが調整されるように弾性補償デバイスが機械的に作用される。

この弾性要素は、取り付け箇所の剛性を変え、共振器のフレキシブル性を高くする。したがって、共振器の実効的な剛性は、細長材の剛性と弾性要素の剛性によって構成される。可変の力又はトルクのおかげで、好ましくは細長材にプリロードを与えたり細長材の端を変位させたりすることなく、弾性要素にプリロードを与えることができる。弾性要素にプリロードを与えることで、その剛性は変わるが、細長材の剛性は、変わらないままである。なぜなら、細長材にはプリロードが与えられておらず、また、細長材の端が変位しないからである。

弾性要素のフレキシブル性を変えることによって、共振器の剛性（細長材の剛性と弾性要素の剛性）が変わり、これによって、共振器のレートが変わる。弾性要素の剛性は、好ましくは細長材よりも高いので、全体の剛性に占める弾性要素の剛性の寄与の割合は、細長材の剛性の寄与の割合よりも低い。この結果、弾性要素の剛性が変わると、共振器全体の剛性が変わり、そのために、共振器のレートを精密に調整することができ、これによって、タイムベースの振動数を精密に調整することができる。これによって、温度が変化してもレートを維持する精度を向上させることができる。

本発明の１つの特定の実施形態において、前記プリロード手段は、前記弾性要素に接続されるばね部を備え、前記ばね部は、力又はトルクを前記弾性要素に伝達する。

本発明の１つの特定の実施形態において、前記プリロード手段は、温度に応じて変形体を備え、前記変形体は、変形中に少なくとも部分的に前記ばね部と接触する。

本発明の１つの特定の実施形態において、前記変形体は、細長いバイメタルアタッチメントである。

本発明の１つの特定の実施形態において、前記ばね部は、前記弾性要素に接続される第１のフレキシブルブレードを備える。

本発明の１つの特定の実施形態において、前記ばね部は、前記第１のフレキシブルブレードに接続される変換ステージを備え、前記変形体は、前記変換ステージに接触する。

本発明の１つの特定の実施形態において、前記ばね部は、前記熱変形体に接続される第２のフレキシブルブレードを備える。

本発明の１つの特定の実施形態において、前記調速機構は、実質的に同じ１つの平面内で延在している。

本発明の１つの特定の実施形態において、前記弾性要素は、懸架集中体と、前記懸架集中体を前記第１の固定支持体に接続する非交差ブレード対とを備える。

本発明の１つの特定の実施形態において、前記プリロード手段は、前記懸架集中体に力又はトルクを与えるように前記懸架集中体に接続される。

本発明の１つの特定の実施形態において、前記調速機構は、可変の力を前記プリロード手段に、例えば、前記第１の可動要素に、与えるように、前記プリロード手段を調整する手段を備える。

本発明は、さらに、このような調速機構を有する計時器用ムーブメントに関する。

添付の図面を参照しながら例としてのみ与えられるいくつかの実施形態についての説明を読むことによって、本発明の目的、利点及び特徴が明らかになる。この説明は、説明のためにのみ与えられるものであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。

本発明の第１の実施形態に係る調速機構を示す上面図である。 本発明の第２の実施形態に係る調速機構を示す上面図である。

図１及び２は、本発明に係る調速機構の２つの実施形態を示している。

いずれの実施形態においても、調速機構１、１０は、自身のまわりに複数の回転分巻かれたフレキシブル細長材２があるバランスばねを備える。フレキシブル細長材２には、外端９と内端８がある。

調速機構１、１０は、細長材２の内端８に接続される、図示していない振動錘、例えば環状のバランス、を備え、この細長材２は、振動錘が回転振動運動を行うことができるように所定の剛性を有する。例えば、振動錘には、軸方向の回転シャフトがあり、細長材２の内端８は、前記シャフトに接続される。

好ましくは、調速機構１、１０は、振動錘を除いて、実質的に同じ平面内で延在し、振動錘は、その平面と平行な平面内で、バランスばねの上方で振動する。

本発明によると、調速機構１、１０は、外部パラメーターに対して補償するための弾性補償デバイス５０を備え、このデバイスは、温度に応じて弾性要素５の剛性を適応させて、調速機構１、１０に対する温度の影響を補償するように構成する。

弾性補償デバイス５０は、計時器用ムーブメント、例えばプレート、に対して不動な支持体７に外端９を接続する弾性要素５を備える。弾性補償デバイス５０は、さらに、外部パラメーターに応じて可変の力又はトルクを弾性要素５に与えるためのプリロード手段６を備える。

弾性要素５は、この場合、点状である懸架集中体３と、懸架集中体３を固定支持体７に接続する非交差ブレード対４とを備える。懸架集中体３は、例えば、高さが直径と実質的に等しい円筒体であり、非交差ブレード４が、懸架集中体３から固定支持体７まで延在している。

弾性要素５は、フレキシブル細長材２の続きに配置され、バランスばねと弾性要素５は、振動錘の振動中に接触を避けつつ隣り合っている。

プリロード手段６は、懸架集中体３に力又はトルクを与えるように構成する。プリロード手段６は、懸架集中体３に接続されるフレキシブルブレード１１を備えるばね部を備える。第１のフレキシブルブレード１１は、弾性要素の軸に沿って、バランスばねに対して接線方向に延在し、外端９からわずかにオフセットされている。

図１に示している第１の実施形態において、プリロード手段６のばね部は、Ｌ字形の第１の可動要素１２と、ムーブメントに対して不動な第２固定支持体１３とを備える変換ステージを備える。第１の可動要素１２は、Ｌ字形の第１のアームの一端によってフレキシブルブレード１１に接続される。Ｌ字形の第２のアームには、外側に、丸まった突起５３がある。変換ステージは、第１の可動要素１２を第２の固定支持体１３に接続する２つの実質的に平行フレキシブルブレード１４を備える。

プリロード手段６には、さらに、温度に応じて変形する熱変形体１５があり、この熱変形体１５は、可動要素１２に可変の力又はトルクを与える。

この例において、熱変形体１５は、温度によって変形するバイメタルアタッチメントである。このバイメタルアタッチメントは、長手方向に延在している本体を有し、互いに長手方向にて接合される２つの細長い部分５１、５２を含む。２つの細長い部分５１、５２はそれぞれ、互いに異なる熱変形特性を有する異なる材料によって作られる。したがって、熱の影響を受けて、バイメタルアタッチメントは、横方向に変形し、バイメタルアタッチメントの一端５５は、保持され、他端は、バイメタルアタッチメントを動かして変形させて一方の側に曲げることができる。

バイメタルアタッチメントは、第１の自由部分５４がＬ字形の第２のアームの突起５３に接触するように、可動要素１２に対して垂直に配置される。保持端５５は、第２の可動要素１８と、ムーブメントのプレートに対して不動な第３固定支持体１９に第２の可動要素１８を接続する平行な第２のフレキシブルブレード対１７とを備える第２の変換ステージによって保持される。第２の可動要素１８は、Ｌ字形であり、Ｌ字形の一方のアームが、バイメタルアタッチメントの保持端５５を支持し、一方、第２の対のブレード１７は、第２のアームの内面５６を第３の固定支持体１９に接続する。第２の対のブレード１７は、プリロード手段６が休み位置にあるときに、バイメタルアタッチメントに対して垂直に配置される。

温度が変わると、この場合はバイメタルアタッチメントである、変形体１５は、曲がったりまっすぐになったりして、第１の自由部分５４が、突起に、したがって、第１の変換ステージによってガイドされつつ動く第１の可動要素１２に、大きかったり小さかったりする力を与える。したがって、第１のフレキシブルブレード１１を介して、弾性要素５は、その剛性、したがって、調速機構１のレート、を変える力又はトルクを受ける。

バイメタルアタッチメントの長手方向軸と平行に、第２の可動要素１８に、特に第２のアーム５８の端に、力５７を与えるために、ねじのような調速手段を追加することができる。このようにして、バイメタルアタッチメントの有効長を、特に温度に応じて、弾性要素５に対するプリロード手段６の影響を調整するように、調整することができる。第２の変換ステージによってガイドされる第２の可動要素１８を変位させることによって、自由部分５４と突起５３の間の接触が変わり、したがって、バイメタルアタッチメントの有効長が大きくなったり小さくなったりする。したがって、有効長が大きいほど、第１の可動要素１２に与えられる力が温度に応じて変わる。

変形体１５が曲がって変形すると、自由部分５４は、第１の可動要素１２を押して、第１のフレキシブルブレード１１が懸架集中体３に力又はトルクを伝達するようにする。このようにして、非交差ブレード対４の剛性が低下する。逆に、変形体１５がまっすぐになると、懸架集中体３に与えられる力又はトルクが減少して、非交差ブレード対４の剛性が増加する。

第２の実施形態において、調速機構１０は、第１の実施形態と同じである、バランスばね、振動錘（図示せず）、弾性要素５、第１のフレキシブルブレード１１を備える。

弾性要素５に力又はトルクを与えるために、プリロード手段６のばね部は、フレキシブルブレード１１に接続されフレキシブルブレード１１の続きに配置される第１の細長い可動要素２２を備える。平行なフレキシブルブレード対２４は、第１の可動要素２２を第２の固定支持体２３に接続して、変換ステージを形成し、第１の可動要素２２の変位をガイドする。

ばね部は、平行な第１のフレキシブルブレード対２４と同じ側に配置される平行な第２のフレキシブルブレード対２５を備え、第１の可動要素２２を第２の可動要素２８に接続する。

第２の可動要素２８は、調速機構１０が休み位置にあるときに、第１の可動要素２２と実質的に平行な第２のフレキシブルブレード２１によって熱変形体１５に横方向にて接続される。

この実施形態において、変形体は、好ましくは、第２のフレキシブルブレード２１及び第１の可動要素２２に対して垂直に配置されるバイメタルアタッチメントでもある。第２のフレキシブルブレード２１は、バイメタルアタッチメントの自由部分の先端に接続され、バイメタルアタッチメントは、その基部で固定支持体によって保持される。

したがって、バイメタルアタッチメントが曲がったりまっすぐになったりするときに、第２のフレキシブルブレード２１は、第２の可動要素２８に変位を伝達し、その第２の可動要素２８は、その変位を、平行な第２のフレキシブルブレード対２５を介して第１の可動要素２２に伝達する。第１の可動要素２２は、第１の変換ステージによってガイドされて、第１のフレキシブルブレード１１を通して力又はトルクを弾性要素５に伝達する。

第１の実施形態と同様に、温度変化によって熱変形体１５が変形し、弾性要素５の剛性が変わり、このことによって、調速機構１０のレートが変わる。

平行な第３のフレキシブルブレード対２６は、第２の可動要素２８を第３の可動要素２７に接続する。平行な第３のフレキシブルブレード対２６と第３の可動要素２７は、平行な第２のフレキシブルブレード対２５と第２の可動要素２８と直列に配置される。

ねじのような調速手段を追加して、第３の可動要素２７に力５９を与えることができる。力５９を大きくすると、バイメタルアタッチメントの変位が第１の可動要素２２に伝達される度合いが小さくなり、この力５９を小さくすると、バイメタルアタッチメントの変位が第１の可動要素２２に伝達される度合いが大きくなる。調速手段によって、温度に応じてプリロード手段６の感度を調整することができる。

本発明は、さらに、上において説明した回転運動の調速機構１、１０を備える計時器用ムーブメント（図示せず）に関する。

当然、本発明は、図面を参照しながら説明した実施形態に限定されず、本発明の範囲を逸脱せずに代替的形態を考えることができる。

１、１０ 調速機構
２ 細長材
３ 懸架集中体
４ 非交差ブレード対
５ 弾性要素
６ プリロード手段
７ 第１の固定支持体
８ 内端
９ 外端
１１ 第１のフレキシブルブレード
１２、２２ 第１の可動要素
１３ 第２の固定支持体
１５ 変形体
１８、２８ 第２の可動要素
２１ 熱変形体に接続される第２のフレキシブルブレード
２７ 第３の可動要素
５３ 突起

Claims (12)

1. バランスばねとを備える計時器用ムーブメントのための調速機構（１、１０）であって、
   バランスのような振動錘と、バランスばねとを備え、
   前記バランスばねは、自身のまわりに複数の回転分巻かれたフレキシブル細長材（２）を備え、
   前記フレキシブル細長材（２）は、前記振動錘が回転振動運動を行うことを可能にする所定の剛性を有し、
   前記フレキシブル細長材（２）には、外端（９）があり、
   前記調速機構（１、１０）は、温度に応じて剛性を適応させて、前記調速機構（１、１０）に対する温度の影響を補償するように構成する温度補償弾性デバイスを備え、
   前記温度補償弾性デバイスは、前記計時器用ムーブメントに対して不動な第１の固定支持体（７）に前記外端（９）を接続する弾性要素（５）と、温度に応じて前記弾性要素（５）に可変の力又はトルクを与えるためのプリロード手段（６）とを備える
   ことを特徴とする調速機構。
2. 前記プリロード手段（６）は、前記弾性要素（５）に接続されるばね部を備え、
   前記ばね部は、力又はトルクを前記弾性要素（５）に伝達する
   ことを特徴とする請求項１に記載の調速機構。
3. 前記プリロード手段（６）は、温度に応じて変形可能な本体（１５）を備え、
   前記変形可能な本体（１５）は、変形中に少なくとも部分的に前記ばね部と接触する
   ことを特徴とする請求項１に記載の調速機構。
4. 前記変形可能な本体（１５）は、細長いバイメタルアタッチメントである
   ことを特徴とする請求項３に記載の調速機構。
5. 前記ばね部は、前記弾性要素（５）に接続される第１のフレキシブルブレード（１１）を備える
   ことを特徴とする請求項４に記載の調速機構。
6. 前記ばね部は、前記第１のフレキシブルブレード（１１）に接続される変換ステージを備え、
   前記変形体は、前記変換ステージに接触する
   ことを特徴とする請求項５に記載の調速機構。
7. 前記ばね部は、前記変形可能な本体に接続される第２のフレキシブルブレード（２１）を備える
   ことを特徴とする請求項５に記載の調速機構。
8. 前記調速機構（１、１０）は、実質的に同じ１つの平面内で延在している
   ことを特徴とする請求項１に記載の調速機構。
9. 前記弾性要素（５）は、懸架集中体（３）と、前記懸架集中体（３）を前記第１の固定支持体（７）に接続する非交差ブレード対（４）とを備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の調速機構。
10. 前記プリロード手段（６）は、前記懸架集中体（３）に力又はトルクを与えるように前記懸架集中体（３）に接続される
    ことを特徴とする請求項９に記載の調速機構。
11. 可変の力（５９）を前記プリロード手段（６）に与えるように、前記プリロード手段（６）を調整する手段を備える
    ことを特徴とする請求項１に記載の調速機構。
12. 請求項１に記載の調速機構（１、１０）を備える
    ことを特徴とする計時器用ムーブメント。

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