(57)【要約】【課題】従来の駆動機構に比してより大きなエネルギーを蓄えることが可能であるとともに、高さ及びメインスプリングの摩擦を低減して摩耗及び破断を防止することが可能な駆動機構を提供すること。【解決手段】軸部３の回転軸４を中心として回転可能に軸部３上に配置された本体部２と、本体部２内で上下に重ねられつつ同軸に配置された第１スプリング８及び第２スプリング１１を含んで構成されたメインスプリングユニットとを備えて成り、第１スプリング８をその一端で本体部２に結合するとともに、第２スプリング１１をその一端で軸部３に結合し、プレート１４を回転軸４回りに回転可能に配置し、両スプリング８，１１が回転軸４回りに同時に巻回されるよう、第１スプリング８における他端を中心部に結合させるとともに、第２スプリング１１における他端をプレート１４の外周部に結合させた。【選択図】図１
2012108133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
腕時計のムーブメント用の駆動機構であって、
該駆動機構が巻かれたときに軸部の回転軸を中心として回転可能であるよう該軸部上に配置された本体部と、
該本体部内でコイル状に巻かれ、互いに上下に重ねられつつ同軸に配置された第１スプリング及び第２スプリングを含んで構成されたメインスプリングユニットと
を備えて成り、
前記第１スプリングをその一端で前記本体部に結合するとともに、前記第２スプリングをその一端で前記軸部に結合し、
前記メインスプリングユニットを、前記第１スプリングと前記第２スプリングの間に同軸に配置されたプレートを更に備える構成とし、
前記プレートを前記回転軸回りに回転可能に配置し、
当該駆動機構が巻かれるときに前記両スプリングが前記回転軸回りに同時に巻回されるよう、前記第１スプリングにおける他端を中心部に結合させるとともに、前記第２スプリングにおける他端を前記プレートの外周部に結合させた
ことを特徴とする駆動機構。
【請求項２】
前記第１スプリングを前記第２スプリングの巻回方向とは逆方向に巻回したことを特徴とする請求項１記載の駆動機構。
【請求項３】
前記軸部に回動可能に係合するハブを前記プレートに設けるとともに、前記第１スプリングの下端部を前記ハブに固結したことを特徴とする請求項１記載の駆動機構。
【請求項４】
前記第２スプリングの外端部が固結されるエッジ部を前記プレートにおける前記外周部に設けたことを特徴とする請求項１記載の駆動機構。
【請求項５】
複数の前記メインスプリングユニットを互いに隣接させて設けたことを特徴とする請求項１記載の駆動機構。
【請求項６】
前記第１スプリング及び前記第２スプリングを繊維強化性ポリマで形成したことを特徴とする請求項１記載の駆動機構。
【請求項７】
前記繊維を前記複合材料において一定方向に配向したことを特徴とする請求項６記載の駆動機構。
【請求項８】
駆動機構を備えた時計であって、
該駆動機構が、該駆動機構が巻かれたときに軸部の回転軸を中心として回転可能であるよう該軸部上に配置された本体部と、該本体部内でコイル状に巻かれ、互いに上下に重ねられつつ同軸に配置された第１スプリング及び第２スプリングを含んで構成されたマインスプリングユニットとを備えて成り、
前記第１スプリングがその一端で前記本体部に結合されているとともに、前記第２スプリングがその一端で前記軸部に結合され、前記メインスプリングユニットが前記第１スプリングと前記第２スプリングの間に同軸に配置されたプレートを更に備える構成を有し、前記プレートが前記回転軸回りに回転可能に配置され、当該駆動機構が巻かれるときに前記両スプリングが前記回転軸回りに同時に巻回されるよう、前記第１スプリングにおける他端が中心部に結合されているとともに、前記第２スプリングにおける他端が前記プレートの外周部に結合されて成る前記駆動機構を備えることを特徴とする時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腕時計のムーブメント用の駆動機構に関するものであり、特に、従来の駆動機構に比して多くのエネルギーを蓄積可能でありながら長寿命であるとともに蓄積されたエネルギーの開放を最大化することが可能な駆動機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
らせん状のメインスプリングは、腕時計の機能に必要な機械エネルギーを蓄える部材である。一般に、その幾何寸法や、このメインスプリングを構成する材料の機械的特性は、らせん状のメインスプリングが蓄えることが可能な潜在的なエネルギー及びこのメインスプリングが伝達可能なトルクを決定付けるものとなっている。機械式腕時計の分野においては、腕時計の計時機能及び歯車性能に悪影響を与えることなく４０時間以上分のエネルギーを蓄えることが十分可能な程度の潜在的なエネルギーを蓄えることができるよう、１つのメインスプリングを備える従来の駆動機構を、複数の本体部が互いに隣接して配置されて成るグループを有するものに置き換えることが知られている。
【０００３】
このような駆動機構の機能的な特徴の説明は特許文献１に記載されており、この特許文献１には、本体部の積層構造及び並置構造の例が開示されている。この特許文献１では、共通の軸部を介して１つの本体部から他の本体部へ直接トルクが伝達されるため、積層構造が選択されている。そして、前記軸部は、並置構造において必要となる復帰歯車による構造空間の無駄や性能の低下を防止するものとなっている。
【０００４】
しかしながら、このような駆動機構においては、本体部の積層配置によりかなりの高さを有してしまうという問題がある。
【０００５】
特許文献２には互いに同軸に重ねられた２つの本体部を備えた駆動機構が開示されており、互いに重ねられた２つのスプリングが、共通の軸部に結合されているとともに、２つの積層された本体部に割り当てられている。また、駆動機構の高さを最小化するために、本体部カバーが減摩性材料で形成されつつ２つのスプリング間に配置された分離ディスクで置き換えられている。
【０００６】
特許文献３には、巻き付けることができるよう、又は巻き付けないようにするよう、互いに逆方向にコイル状に形成されつつ積層された２つのスプリングを備えた１つの本体筒部を有する駆動機構が開示されている。そして、これら２つのスプリングの内端部は本体部における軸部に結合され、同外端部は筒状部に結合されている。また、これら２つのスプリングは、軸部におけるショルダ部に載置されつつ該ショルダ部を所定位置に収容する分離ディスクによって分離されている。
【０００７】
しかしながら、上記２つの文献に記載されている分離ディスクは、これら分離ディスクが減摩性材料で形成されていても、摩耗したり破断することがある。このような摩耗や破断は特に金属製のスプリングのディスクに対する摩擦時に非常に迅速に生じ、このような摩耗や破断により生じた破片は、駆動機構におけるぜんまい部分に飛散することがある。さらに、このような分離ディスクは、積層されたスプリングと当該分離ディスクの間の摩擦により蓄えられたエネルギーのロスにもつながるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】スイス国特許第６１０４６５号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第２０６０９５７号明細書
【特許文献３】米国特許第２４９，８４５号明細書
【特許文献４】米国特許第４４６４２１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的とするところは、従来技術の限界を超える駆動機構を提供することにある。また、本発明の他の目的は、従来の駆動機構に比してより大きなエネルギーを蓄えることが可能であるとともに、高さ及びメインスプリングの摩擦を低減して摩耗及び破断を防止することが可能な駆動機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、腕時計のムーブメント用の駆動機構において、該駆動機構が巻かれたときに軸部の回転軸を中心として回転可能であるよう該軸部上に配置された本体部と、該本体部内でコイル状に巻かれ、互いに上下に重ねられつつ同軸に配置された第１スプリング及び第２スプリングを含んで構成されたメインスプリングユニットとを備えて成り、前記第１スプリングをその一端で前記本体部に結合するとともに、前記第２スプリングをその一端で前記軸部に結合し、前記メインスプリングユニットを、前記第１スプリングと前記第２スプリングの間に同軸に配置されたプレートを更に備える構成とし、前記プレートを前記回転軸回りに回転可能に配置し、当該駆動機構が巻かれるときに前記両スプリングが前記回転軸回りに同時に巻回されるよう、前記第１スプリングにおける他端を中心部に結合させるとともに、前記第２スプリングにおける他端を前記プレートの外周部に結合させたことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の一実施形態においては、複数の前記メインスプリングユニットを互いに隣接させて設けている。
【００１２】
また、本発明の他の実施形態においては、前記第１スプリング及び前記第２スプリングを繊維強化性ポリマで形成している。
【００１３】
なお、本発明による駆動機構を時計に用いるのが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、駆動機構の高さを抑えることができるとともに、その寿命を延長し、蓄えられたエネルギーを最大限に引き出すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態による駆動機構を示す図である。
【図２】従来の鋼製のスプリングの巻き数に応じた理論的な伝達トルクと、複合材料製のスプリングの巻き数に応じた理論的な伝達トルクを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１には本発明の一実施形態における駆動機構１の断面図が示されており、この駆動機構１は、外筒部６及び底部７で形成され、かつ、外歯（不図示）を備え得る本体部２で構成されている。この本体部２は、軸部３上に設けられており、該軸部３の回転軸４回りに自由に回転可能となっている。また、第１スプリング８と第２スプリング１１が、本体部２の内側においてコイル状かつ互いに重ねて配置されているとともに、互いに同軸に配置されている。これら第１スプリング８及び第２スプリング１１は、通常、同様のサイズ及び特性を有しているとともに、逆方向に巻回されている。
【００１８】
また、本体部２は第１スプリング８と第２スプリング１１の間に配置されたプレート１４を更に含んで構成されており、このプレート１４は、第１スプリング８及び第２スプリング１１並びに軸部３の回転軸４と同軸に配置されている。また、このプレート１４は、回転軸４回りに自由に回転できるよう本体部２内に配置されている。なお、第１スプリング８、第２スプリング１１及びプレート１４から成るユニットを以下では「メインスプリングユニット」と表現する。
【００１９】
しかして、第１スプリング８の内端部１０がプレート１４の中心部１６に結合されている一方、第１スプリング８の外端部９は、本体部２の外筒部６に固結されている。ここで、前記「中心部」とは、中心の近傍の領域を意味するものである。また、第２スプリング１１の外端部１３がプレート１４の外周部１５に結合されている一方、第２スプリング１１の内端部１２は、軸部３に結合されている。そのため、第１スプリング８及び第２スプリング１１はプレート１４を介して（挟んで）隣接して設けられており、このプレート１４を介して両スプリング８，１１間の動的な関係が形成されている。
【００２０】
図１に示す実施形態においては、プレート１４がディスク状に形成されているとともに、その外径は、外筒部６の外径にほぼ一致する。このプレート１４は更にハブ１７を備えており、このハブ１７は、回転可能に軸部３に係合している。このような構成において、ハブ１７はコアとして機能し、このコアには、第１スプリング８の内端部１０が取り付けられている。また、プレート１４の外周部１５を、エッジを含むように形成することができ、このエッジには、第２スプリング１１の外端部１３が取り付けられている。さらに、第２スプリング１１の内端部１２も、芯部（不図示）を用いて軸部２に固結させることが可能である。なお、プレート１４は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの低摩擦係数を有する合成樹脂や、できれば減摩性コーティングを施された金属で形成されている。
【００２１】
ところで、駆動機構１が動作する際には、ねじ巻き機構（不図示）が本体部２の外歯に噛合し、本体部２を軸部３回りに回転させて第１スプリング８及び第２スプリング１１を巻くことができるようになっている。より詳しくいえば、巻回時には本体部２の回転により第１スプリング８が回転軸４回りに巻回される。そして、第１スプリング８の内端部１０はプレート１４の中心部１６に固結され、該プレート１４は、第１スプリング８が巻回されている間回転駆動されることになる。さらに、プレート１４によりそのトルクが第２スプリング１１へ伝達されるため、この第２スプリング１１は、第１スプリング８と共に回転軸４回りに回転し巻回されることになる。
【００２２】
第１スプリング８及び第２スプリング１１は隣接して本体部２内に配置されているため、メインスプリングユニットの有効長さは、軸部３に１つのスプリングが巻回されて構成された従来の構造に比して２倍となっている。したがって、駆動機構１の構造により、第１スプリング８及び第２スプリング１１それぞれの高さ及びトルクを例えば２つに分割することが可能である一方、２倍の高さを有する従来のスプリングと同様の弾性エネルギーを蓄えることが可能である。なお、（例えば第１スプリング８及び第２スプリング１１の高さを変更しないことにより）メインスプリングユニットが蓄えるエネルギー及び予備パワーを高めることも可能である。
【００２３】
また、他の一実施形態（不図示）においては、駆動機構１が、互いに隣接する複数のメインスプリングユニットで構成されている。このような構成においては、これらメインスプリングユニットを互いに重ねて配置することが考えられるとともに、これらメインスプリングユニットを互いに同軸に配置することも考えられる。すなわち、メインスプリングユニットにおける第１スプリング８及び第２スプリング１１並びにプレート１４が上述のように配置される。
【００２４】
また、他の一実施形態（不図示）においては、メインスプリングユニットが２つ以上（例えば３つ）のスプリングを備えており、第３スプリングが第２プレート上に配置されている。そして、第１プレート及び第２プレートによりこれらスプリングが回転軸４回りに回転する。この場合、第２スプリングの内端部が第２プレートのハブに結合されているとともに、第３スプリングの外端部は第２プレートの外周部に結合され、第３スプリングの内端部は本体部の軸部に直接結合される。
【００２５】
メインスプリングユニット又は同様の本体部２内における複数のユニットを備えた本発明による駆動機構１の高さは、各スプリングの高さ及び（各）プレートの高さにより決定される。したがって、本発明による駆動機構１は、特にそれぞれ個々に本体部内に収容された同数のスプリングを備えた従来の駆動機構に比して非常に低い高さを有している。さらに、プレート１４が第１スプリング８及び第２スプリング１１と共に回転するため、固定分離板を備えた従来の駆動機構に比して、第１スプリング８及び第２スプリング１１とプレート１４との間の摩擦を大幅に低減することが可能である。それゆえ、本発明による駆動機構１によれば、当該駆動機構１に蓄えられたエネルギーを最大限に利用することが可能である。
【００２６】
また、他の一実施形態においては、第１スプリング８及び第２スプリング１１が複合材料で形成されている。ここで、「複合材料」とは、グラスファイバなどの、長繊維により補強されたポリマを意味している。これら繊維は、ポリマ基質において一定方向に配向されているのが好ましい。このような複合材料から成るスプリングは、疲労による破壊に強く、したがって、長寿命となる。
【００２７】
このような複合材料から成るスプリングの繊維としては、カーボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維又は他の種類のもの（例えば混合繊維）が考えられるが、いずれの場合においても、軸方向の弾性係数が８０〜６００ＧＰａであるのが好ましい。一般的に、繊維は、スプリングと同一の長さを有しているとともに、スプリングの長手方向に互いに平行となるよう配向されている。また、各繊維の軸とスプリングの軸の角度ができる限り０°であり、かつ、５°を超えないようにするのが好ましい。通常、繊維は、１〜３５μｍの直径を有している。スプリングは異なる直径の繊維を有していてもよいが、スプリングの厚さ方向に使用される繊維の直径を、良好な均質性を有するスプリングを得るために少なくとも１０の繊維が配置されるよう設定するのが好ましい。
【００２８】
また、ポリマを熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂とすることが考えられ、単位体積当たりのポリマ中の繊維の留分を、３０〜７５％とするのが好ましい。さらに、繊維の微小な座屈を可撓性のスプリングの圧縮側へ戻すことができるようポリマ複合材料を硬化させるために、該ポリマ複合材料にナノ粒子を添加することも考えられる。このナノ粒子を、シリカ、フラーレンなどのポリマ樹脂と結合可能で、かつ、ポリマ樹脂の繊維との結合性を減少させることなく該ポリマ樹脂の圧縮に対する抵抗力を向上させるような材料とすることができる。
【００２９】
このような繊維強化性ポリマから成るスプリングは、例えば、特許文献４に記載されたような工程により形成される。すなわち、このようなスプリングは、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂をあらかじめ浸透させた連続的な繊維（グラファイト、ガラスファイバなど）のマンドレルにフィラメントを巻回することにより形成される。ここで、らせんにおける弾性エネルギーの蓄積は、スプリングの一端を軸部３における回転軸４の周囲に、マンドレルへの最初の巻き付けとは逆の方向に巻回することで得られるようになっている。さらに、巻回されていないスプリングの輪郭は、完全にマンドレルの外径によって決定される。
【００３０】
第１スプリング８及び第２スプリング１１を形成するために上記のような複合材料を使用するに当たり、従来使用されている鋼とこのような複合材料の差異をもたらす特異性を考慮に入れてこれらスプリングのサイズを決定する必要がある。例えば、単向性のグラスファイバにより強化されたポリマは、鋼に比べて、その弾性係数にあっては約１／４であり、弾性限界にあっては約１／２である。
【００３１】
さらに、スプリングのサイズの決定に際しては、複合材料の添加方法も考量する必要がある。実際、鋼のラミネート技術により厚さを１ｍｍの１／１０にすることが可能であっても、このようなダウンサイジングは、機械的な特性の観点から、複合材料においては達成することが困難である。一定の体積及び高さのスプリング並びに同等のエネルギー蓄積量が得られると、ブレードの大きな厚さにより、最大伝達トルクの増大につながる。
【００３２】
これが図２のグラフに示されており、この図２には、従来の鋼製のスプリングの巻き数に応じた理論的な伝達トルク（曲線Ｃ１）と、複合材料製のスプリングの巻き数に応じた理論的な伝達トルク（曲線Ｃ２）とが示されている。この複合材料は、６０％のグラスファイバで強化されたエポキシ複合材料である例えばＨｉｐｅｒ−ｔｅｘ（登録商標）であり、９０ＧＰａのヤング率と５３ＧＰａの降伏点を有している。
【００３３】
駆動機構が１つのみのスプリングを有している場合、巻き付け時に複合材料製のスプリングが蓄えるエネルギーは従来の鋼製のスプリングのものと同等であるが、鋼製のスプリングは通常非常に薄く、小さなトルクでエネルギーを開放するとともに、巻き数も非常に多くなる。一方、複合材料製のスプリングは、大きなトルクを発生させるとともに、巻き数も小さなものとなっている。このような状況において重要な役割を果たすのは、複合材料製のスプリングの剛性、特に厚さである。図１に示す駆動機構１が、第１スプリング８及び第２スプリング１１を互いに隣接させて配置することができるものであり、そのために複合材料の厚さを維持しつつこれら両スプリング８，１１の剛性を低下させることが可能なものであるのが望ましい。
【符号の説明】
【００３４】
１            駆動機構
２            本体部
３            軸部
４            回転軸
６            外筒部
７            底部
８            第１スプリング
９            第１スプリングの外端部
１０          第１スプリングの内端部
１１          第２スプリング
１２          第２スプリングの内端部
１３          第２スプリングの外端部
１４          プレート
１５          プレートの外周部
１６          プレート中心部
１７          ハブ
【図１】
2012108133.tif 000003
【図２】
2012108133.tif 000004
【外国語明細書】
2012108133000001.pdf