(57)【要約】  本発明は、積み重ねられて直列に接続された少なくとも２つのモノリシックユニット（１１０、２１０、３１０）を備え、これらのユニットの各々が、少なくとも１つの弾性アーム（１４０、２４０、３４０）によって接続されているハブ（１２０、２２０、３２０）とリム（１３０、２３０、３３０）とを含む、時計用駆動部材（１）に関する。本発明は、このような駆動部材を備える時計用機構にも関する。【選択図】      図３
2020509358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積み重ねられて直列に接続された少なくとも２つのモノリシックユニット（１１０、２１０、３１０）を備え、これらのユニットの各々が、少なくとも１つの弾性アーム（１４０、２４０、３４０）によって接続されるハブ（１２０、２２０、３２０）及びリム（１３０、２３０、３３０）を含む、時計用駆動部材（１）。
【請求項２】
前記モノリシックユニット（１１０、２１０、３１０）と巻回機構（５ａ、５ｂ）との間の接続を可能にする第１の歯部（１６０）と、前記モノリシックユニット（１１０、２１０、３１０）による力のモーメントの出力を可能にする第２の歯部（３６０）と、を備えることを特徴とする、請求項１に記載の駆動部材。
【請求項３】
前記第１の歯部（１６０）は、前記モノリシックユニット（１１０、２１０、３１０）のうちの第１のユニット（１１０）の前記ハブ（１２０）又は前記リム（１３０）に対して固定されることを特徴とする、請求項２に記載の駆動部材。
【請求項４】
前記第２の歯部（３６０）は、前記モノリシックユニット（１１０、２１０、３１０）のうちの最終ユニット（３１０）の前記ハブ（３２０）又は前記リム（３３０）に対して固定されることを特徴とする、請求項２又は３の何れかに記載の駆動部材（１）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの弾性アーム（１４０、２４０、３４０）の形状は、全ての前記モノリシックユニット（１１０、２１０、３１０）について同じであり、前記モノリシックユニット（１１０、２１０、３１０）は、一方向性で、２個ずつ対向する方向に配置されることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の駆動部材（１）。
【請求項６】
前記モノリシックユニット（１１０、２１０、３１０）の各々は、ハブ（１２０、２２０、３２０）の周りに均一に分散配置された複数の弾性アーム（１４０、２４０、３４０）を含むことを特徴とする、請求項１から５の何れかに記載の駆動部材（１）。
【請求項７】
前記ハブ（１２０、２２０、３２０）をセンタリングする少なくとも１つの装置（６）を備えることを特徴とする、請求項１から６の何れかに記載の駆動部材（１）。
【請求項８】
前記各モノリシックユニット（１１０、２１０、３１０）の前記少なくとも１つの弾性アーム（１４０、２４０、３４０）は、少なくとも１０°、好ましくは少なくとも１５°、例えば約２１°であるハブ（１２０、２２０、３２０）に対する前記モノリシックユニット（１１０、２１０、３１０）の前記リム（１３０、２３０、３３０）の角変位の範囲にわたって、実質的に一定の弾性復帰モーメントを作用するように設計されることを特徴とする、請求項１から７の何れかに記載の駆動部材（１）。
【請求項９】
２以上の整数であるｐ個のモノリシックユニット（１１０、２１０、３１０）を備え、前記弾性アーム（１４０、２４０、３４０）は、前記駆動部材（１）が少なくとも（ｐ  ｘ  １０）°、好ましくは少なくとも（ｐ  ｘ  １５）°、例えば約（ｐ  ｘ  ２１）°である、前記スタックの入力要素であるリム（１３０）又はハブ（１２０）に対する前記モノリシックユニット（１１０、２１０、３１０）の前記スタックの出力要素であるリム（３３０）又はハブ（３２０）の角変位の範囲にわたって、実質的に一定の力のモーメントを出力するように設計されることを特徴とする、請求項１から８の何れかに記載の駆動部材（１）。
【請求項１０】
前記ユニット（１１０、２１０、３１０）の任意の１つの前記弾性アーム（１４０、２４０、３４０）のうちの１つ又は各々が波状形状であることを特徴とする、請求項１から９の何れかに記載の駆動部材（１）。
【請求項１１】
前記モノリシックユニット（１１０、２１０、３１０）の任意の１つの前記１つの又は各弾性アーム（１４０、２４０、３４０）の幾何学的形状は、ベジエ曲線又は一連のベジエ曲線であることを特徴とする、請求項１から１０の何れかに記載の駆動部材（１）。
【請求項１２】
請求項１から１１の何れかに記載の駆動部材（１）を備えることを特徴とする時計機構。
【請求項１３】
前記モノリシックユニット（１１０、２１０、３１０）の前記ハブ（１２０、２２０、３２０）を通る軸（２）を備えることを特徴とする、請求項１２に記載の時計機構。
【請求項１４】
前記駆動部材（１）を、前記スタックの入力要素であるリム（１３０）又はハブ（１２０）に対する、モノリシックユニット（１１０、２１０、３１０）の前記スタックの出力要素であるリム（３３０）又はハブ（３２０）の角変位の範囲内に保つことを可能にする停止要素を備え、実質的に一定の力のモーメントの出力を可能にすることを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の時計機構。
【請求項１５】
前記駆動部材（１）を巻回するように配置された巻回機構（５ａ、５ｂ）と、前記駆動部材（１）によって駆動されるように配置された輪列（３）とを備えることを特徴とする、請求項１２〜１４の何れかに記載の時間機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時計用の駆動部材、詳細には、実質的に一定の力のモーメントを有する駆動部材に関する。
【０００２】
本発明による時計用駆動部材は、輪列を駆動するように配置された時計ムーブメントの駆動部材、又は時打ち機構又はクロノグラフ機構などの追加機構の駆動部材とすることができる。
【０００３】
時計製作技術において、香箱（バレル）は、従来から時計機構用の駆動部材として使用されている。バレルは、少なくとも３つの要素、すなわち、渦巻バネ（ぜんまい）リーフから成るバレルバネと、バレル軸真（輪列受け板とプレートとの間の枢動軸）上で自由に転回することができる、上記バネ用のハウジングとしての役目を果たすバレルドラムと、バレル軸真上で同様に自由に転回できる、バレルドラムを閉鎖するためのバレルカバー（香箱蓋）の組立体である。バレルドラムの外側では、バネリーフは逆Ｓ形である。バレル軸真のコアの直径に対して巻回されてその初期形状を取り戻そうとするバネリーフの巻き戻しにより、時計機構の動作に必要とされるエネルギーが生成される。
【背景技術】
【０００４】
このような駆動部材の１つの短所は、その歩留まりが、バレルが巻き解かれるときに渦巻バネの巻線が互いに及びバレルドラムの内側と擦れることによって影響を受けることである。この擦れを軽減するために、渦巻バネの巻線を潤滑し、減摩コーティングをバレルドラムに堆積させることが通常の慣行である。これにも拘わらず、このような駆動部材は、擦れに起因して約１５％のエネルギー損失が発生している。
【０００５】
このような駆動部材の別の短所は、駆動部材が含むバネリーフの製造及び成形では、逆Ｓ字形状から渦巻形状まで、バネリーフが作製される材料の弾性限界を大きく許容しなければならないことである。更に、バレルドラム内に収納される渦巻バネの配置は、時計製作者の長年の経験に頼っており、数多くの作業ステップが必要である。更にまた、この配置は、複数の要素の組み付けである。
【０００６】
従って、このような駆動部材は、費用が掛かり、製造が困難である。
【０００７】
更に、このような駆動部材によって出力された力のモーメントは一定ではなく、これにより、時計機構の等時性が影響を受ける。この問題を軽減するために、一部の時計ムーブメントでは、駆動部材と脱進機構との間に渦巻形の中間バネを使用している。この解決策の１つの短所は、追加の要素を導入することによりムーブメントがより複雑になることである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「ロボット支援外科手術用操作用調整可能一定力鉗子の設計」、チャオ  チー  ラン他、（２０１１年）−ロボティクス及び自動化に関するＩＥＥＥ国際会議、中国上海国際会議センター、５月９〜５月１３日、中国）
【非特許文献２】「一定のトルク出力を伴う機能的継手機構」、チャオ  チー  ラン他、機構及び機械理論６２（２０１３年）、１６６〜１８１頁）
【発明の概要】
【０００９】
本発明の目的は、上述の短所を少なくとも部分的に克服することを可能にする、従来から使用されている渦巻バネを備えたバレルに対し代替の駆動部材を提供することである。
【００１０】
このために、本発明は、積み重ねられ直列に接続された少なくとも２つのモノリシックユニットを備え、これらユニットの各々が少なくとも１つの弾性アームによって接続されるハブ及びリムを有する時計用駆動部材を提案している。
【００１１】
本発明はまた、時計用のこのような駆動部材を備えた時計機構を提案する。
【００１２】
本発明による駆動部材は、歩留まりを明瞭に向上させる（平均エネルギー損失が、渦巻バネを有する従来のバレルでの約１５％とは対照的に、わずか０〜３％）という利点を有する。実際には、駆動部材が構成されるモノリシックユニットは、ほとんど又は全く擦れが発生しない。
【００１３】
更に、本発明による駆動部材はまた、適切な形状の弾性アームを備える場合、実質的に一定の力のモーメントを出力し、その結果、駆動部材と脱進機構との間の中間バネを必要とすることなく駆動部材が関連する時計ムーブメントの等時性が向上するという利点を有する。
【００１４】
本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を参照して与えられた以下の詳細な説明を読むと明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の１つの特定の実施形態による時計用駆動部材を組み込んだ時計機構部の一部の斜視図である。
【図２】図１に示す機構部の上から見た図である。
【図３】図１の駆動部材の断面図である。
【図４ａ】図１の駆動部材の第１のユニットの上から見た図を示す。
【図４ｂ】図１の駆動部材の中間ユニットの上から見た図を示す。
【図４ｃ】図１の駆動部材の最終ユニットの上から見た図を示す。
【図５ａ】センタリング装置が取り付けられた駆動部材のユニットの下から見た図である。
【図５ｂ】センタリング装置が取り付けられた駆動部材のユニットの下から見た図である。
【図６】駆動部材のユニットに作用された弾性復帰モーメントの概略グラフ図である。
【図７】駆動部材の各ユニット用弾性アームの特定の形状を定める点座標を示す。
【図８ａ】図７に示す形状を有する弾性アームを備えた駆動部材の所与のユニットに作用された弾性復帰モーメントのグラフ図である。
【図８ｂ】図８ａで分析された力のモーメントなどの、積み重ねられ直列に接続された１１個のユニットを備えた駆動部材によって出力される力のモーメントのグラフ図である。
【図９】本発明による時計用駆動部材のユニットの変形形態の上から見た図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１及び図２は、時計機構部、より正確には、本発明の１つの特定の実施形態による時計用駆動部材１を備えた時計ムーブメントの一部を示し、この駆動部材１は、上記時計ムーブメントの軸２によって所定位置に保持されている。この時計ムーブメントは更に、特に、図１及び２に示すように輪列３、脱進機構４及び巻回機構５ａ、５ｂを備える。例示の実施例において、巻回機構は、巻軸５ａ及び巻上輪列５ｂを備える。１つの変形形態において、巻回機構は、振動錘を有する全自動式のものとすることができる。
【００１７】
駆動部材１は、図３に示すように、上下に積み重ねられて直列に接続された複数のモノリシックユニット１１０、２１０、３１０を備える。これらのユニット１１０、２１０、３１０の各々は、図４ａ、図４ｂ及び図４ｃに示すように、ハブ１２０、２２０、３２０の周りに均一に分散配置された複数の弾性アーム１４０、２４０、３４０によって接続される、ハブ１２０、２２０、３２０及びリム１３０、２３０、３３０を備える。
【００１８】
上記ユニットの第１のユニット１１０は、巻回輪列５ｂへの接続を可能にする歯部１６０に関連付けられる。巻回輪列５ｂと噛み合うこの歯部１６０は、典型的には、図１、２、３及び４ａに示すように、上記の第１のユニット１１０のハブ１２０と同軸で且つハブ１２０に対して固定された巻上ホイール１７０によって支承されている。代替的に、歯部１６０は、第１のユニット１１０のリム１３０に対して固定することができる。歯部１６０に対して固定され、従ってエネルギーが入力される第１のユニット１１０のハブ１２０又はリム１３０の一方は、ユニット１１０、２１０、３１０のスタックの入力要素を構成する。
【００１９】
上記ユニットのうちの最終ユニット３１０は、力のモーメントを加えるために輪列３と噛み合う別の歯部３６０と関連付けられる。この他方の歯部３６０は、典型的には、図１、図２、図３及び図４ｃに示すように、この最終ユニット３１０のリム３３０に対して固定されている。代替的に、歯部３６０は、最終ユニット３１０のハブ３２０に対して固定することができる。上記他方の歯部３６０に対して固定され、従ってエネルギーが出力される最終ユニット３１０のハブ３２０又はリム３３０の一方は、ユニット１１０、２１０、３１０のスタックの出力要素を構成する。
【００２０】
上記の第１のユニット１１０と最後ユニット３１０との間に設置された中間ユニット２１０は、図１、図３及び図４ｂに示すように、歯部に関連付けられていない。
【００２１】
更に、本発明によるユニット１１０、２１０、３１０の各々は、一方向性であり、すなわち、弾性アーム１４０、２４０、３４０の形状に起因して、ハブ１２０、２２０、３２０に対するリム１３０、２３０、３３０の優先的な回転方向を有し、この方向は、当該ユニットの休止状態から、ハブ１２０、２２０、３２０に対するリム１３０、２３０、３３０の最大相対角変位を可能にする方向として定義される。図４ａ、図４ｂ及び図４ｃにそれぞれ示される矢印Ａ、Ｂ及びＣは、駆動部材１の例示のユニット１１０、２１０、３１０のハブ１２０、２２０、３２０に対するリム１３０、２３０、３３０のこの優先的な回転方向を示す。
【００２２】
好ましくは、全てのユニット１１０、２１０、３１０（歯部を含まず）は、全く同じであり（特に、アーム１４０、２４０、３４０は同じ形状である）、同軸状で対向する方向に積み重ねられ、２つの連続するユニットは、対向する優先回転方向を有する。例えば、駆動部材は、３つのユニット１１０、２１０、３１０を備える場合、優先回転方向が（図４ａに示すように）時計回りの方向の第１のユニット１１０、優先回転方向が（図４ｂに反転して示されるように、ユニット２１０に対応する）反時計周りの方向の単一の中間ユニット２１０、及び優先回転方向が（図４ｃに示すように）時計回りの方向の最終ユニット３１０を備えることができる。
【００２３】
既に示したように、ユニット１１０、２１０、３１０はまた、直列に接続され、これらのユニット１１０、２１０、３１０は、リム１３０、２３０、３３０により及びハブ１２０、２２０、３２０により２個ずつ交互に接続されている。
【００２４】
図３の実施例において、第１のユニット１１０のリム１３０は、第１の中間ユニット２１１のリム２３１に対して固定され、この第１の中間ユニット２１１のハブ２２１は、第２の中間ユニット２１２のハブ２２２に対して固定され、最終中間ユニットのハブは、最終ユニット３１０のハブ３２０に対して固定されている。
【００２５】
第１のユニット１１０及び最終ユニット３１０の優先回転方向及び入出力要素（リム又はハブ）の選択は、時計機構における駆動部材１の位置によって決まり、巻回機構５ａ、５ｂ及び輪列３によって決まる。中間ユニット２１０の優先回転方向は、その数に従って、及び第１のユニット１１０及び最後ユニット３１０の方向に従って決定される。
【００２６】
図１〜図４に示すように、駆動部材１のユニット１１０、２１０、３１０のハブ１２０、２２０、３２０は、穿孔１５０、２５０、３５０（例えば、円形穿孔）を含み、これらの穿孔１５０、２５０、３５０は、穿孔を通る時計ムーブメントの軸２を有し、上記軸２は、好ましくは、ムーブメントに対して固定して（例えばムーブメントのプレート内に）取り付けられる。この軸２は、駆動部材１を位置付けて、全てのユニット１１０、２１０、３１０のハブ１２０、２２０、３２０の整列を維持するのを助け、ハブ１２０、２２０、３２０は、軸２の周りに自由に回転することができる。
【００２７】
代替的に、駆動部材１のユニット１１０、２１０、３１０のハブ１２０、２２０、３２０は、穿孔１５０、２５０、３５０を含まなくてもよい。この場合、駆動部材は、例えば、第１のユニット１１０及び最終ユニット３１０のそれぞれハブ１２０、３２０に取り付けられた２つの軸によって所定位置に保持することができ、これらの軸は、それぞれ、上記ハブ１２０、３２０に対して回転が固定されており、ムーブメントの固定された部分に対して、典型的にはプレートに対して回転が自由である。更にまた、この駆動部材は、バレルドラム内に設置することができる。
【００２８】
駆動部材１の実際の構造は、リム１３０、２３０、３３０に対する各ユニット１１０、２１０、３１０のハブ１２０、２２０、３２０のセンタリングを示唆している。しかしながら、駆動部材１は、ハブ１２０、２２０、３２０のセンタリングを補強することを目的として、ハブをセンタリングするための１又は複数の装置を備えることができる。このような装置は典型的には、一方では、ユニット１１０、２１０、３１０のリム１３０、２３０、３３０の２つの正反対の領域に固定装着され、他方では軸２上で自由に回転するように位置付けられた剛性接合要素６を備える。図５ａ及び図５ｂは、それぞれ、このようなセンタリング装置が取り付けられた駆動部材１のユニット１１０、２１０、３１０の下から見た図と上から見た図である。
【００２９】
一般に、駆動部材１の各ユニット１１０、２１０、３１０の全ての弾性アーム１４０、２４０、３４０は、特に形状の観点から、このユニット１１０、２１０、３１０において少なくとも１０°、好ましくは少なくとも１５°（例えば、約２１°）のハブ１２０、２２０、３２０に対する上記ユニット１１０、２１０、３１０のリム１３０、２３０、３３０のある範囲の角変位にわたって実質的に一定の弾性復帰モーメントを作用するように設計されている。
【００３０】
「実質的に一定の」モーメントは、１０％、好ましくは５％、更に好ましくは３％、典型的には１．５％を超えない分だけ変動するモーメントを意味すると理解され、この割合を更に低減できることが理解される。
【００３１】
より正確には、Ｍmin及びＭmaxは、それぞれ、ハブ１２０、２２０、３２０に対するリム１３０、２３０、３３０の角変位の所与の範囲にわたる駆動部材１のユニット１１０、２１０、３１０において作用された最小モーメント及び最大モーメントであると仮定すると、このユニット１１０、２１０、３１０において作用されたモーメントは、不等式「（Ｍmax−Ｍmin）／（（Ｍmax＋Ｍmin）／２）≦０．１」が満たされたとき、より正確には、不等式「（Ｍmax−Ｍmin）／（（Ｍmax＋Ｍmin）／２）≦ｙ％」（ここで、ｙ＝１０、好ましくは５、更に好ましくは３、例えば１．５）が満たされた場合に、実質的に一定である。
【００３２】
θは、優先回転方向のこの同じユニット１１０、２１０、３１０のハブ１２０、２２０、３２０に対する駆動部材１のユニット１１０、２１０、３１０のリム１３０、２３０、３３０の角変位であり、θは、上記ユニット１１０、２１０、３１０が静止状態の場合に、すなわち全ての弾性アーム１４０、２４０、３４０が静止状態の場合にゼロに等しいと仮定すると、図６は、角変位θの関数としてこのユニットにおいてユニット１１０、２１０、３１０の全ての弾性アーム１４０、２４０、３４０によって作用される弾性復帰モーメントの発展Ｍ（θ）を示す。
【００３３】
図６の曲線Ｍ（θ）に示すように、この弾性復帰モーメントは、３つの位相で発展に従い、
−０と第１の値θ1と間の角度θについて、弾性復帰モーメントは、角変位θとともに急速に増加し、この位相は巻回位相に対応し、
−この第１の値θ1を越えると、ユニット１１０、２１０、３１０は、安定した位相にある。
実際には、この第１の値θ1と第２の値θ2との間で、弾性復帰モーメントは、角変位θに対して実質的に一定であり、
−この第２の値θ2を越えると、弾性復帰モーメントは、角変位θ＝θ３において限界値Ｍlimitに到達するまで再び増加する。この値Ｍlimitは、生成されるユニット１１０、２１０、３１０の材料の特性によって決まり、ユニット１１０、２１０、３１０が受ける可能性がある最大歪みに対応する。
【００３４】
所与のモノリシックユニットについて、安定度ｙ％で、角度θmin＿ｙ％及びθmax＿ｙ％の限界値を定義することは可能であり、これら角度の間で弾性復帰モーメントは実質的に一定である。例えば、５％の弾性復帰モーメントの安定度を取得することが望まれる場合、曲線Ｍ（θ）を用いて、不等式「（Ｍmax−Ｍmin）／（（Ｍmax＋Ｍmin）／２）≦０．０５」が満たされるように角度θmin_5%及びθmax_5%の値を定義し、Ｍmaxは、角度間隔［θmin_5%、θmax_5%］にわたる最大弾性復帰モーメントであり、Ｍminは、この同じ間隔にわたる最小弾性復帰モーメントである。
【００３５】
図６に示すタイプの曲線Ｍ（θ）を有するモノリシックユニット１１０、２１０、３１０は、従来の弾性構造体と異なる。これらの特性は、（曲線Ｍ（θ）がプラトーを有する）実質的に一定の弾性復帰モーメントを生成するように変形する弾性アームの波状形状に基づく。更に、波状形状に起因して、所与のユニット１１０、２１０、３１０の弾性アーム１４０、２４０、３４０は、ハブ１２０、２２０、３２０に対する上記ユニット１１０、２１０、３１０のリム１３０、２３０、３３０の回転の際に互いに摩擦を生じるリスクがなく比較的長いとすることができるという利点を有する。
【００３６】
このような弾性アームには、特定のパラメータ設計が必要である。このような弾性アームは、例えば、出版物”「ロボット支援外科手術用操作用調整可能一定力鉗子の設計」、チャオ  チー  ラン他、（２０１１年）−ロボティクス及び自動化に関するＩＥＥＥ国際会議、中国上海国際会議センター、５月９〜５月１３日、中国”の教示の適用によるトポロジー最適化によって取得することができる。
【００３７】
上述の論文中の当該トポロジー最適化では、弾性アームの幾何学的形状を決定するためにベジエ曲線などのパラメータ多項式曲線を使用している。
【００３８】
ベジエ曲線は、１組の点によって一連のｍ＝（ｎ＋１）個の制御点（Ｑ0、Ｑ1、．．．Ｑn）と共同で定義され、その座標は、上記制御点の座標によって重み付けされたバーンスタイン多項式の総和によって与えられる。
【００３９】
駆動部材１の弾性アーム１４０、２４０、３４０の各々の幾何学的形状は、ベジエ曲線であり、ベジエ曲線の制御点は、特に、設計されるユニット１１０、２１０、３１０の寸法、並びに所望の応力「（Ｍmax−Ｍmin）／（（Ｍmax＋Ｍmin）／２）≦０．０５」を考慮に入れるように最適化されたものである。不等式「（Ｍmax−Ｍmin）／（（Ｍmax＋Ｍmin）／２）≦０．０５」は、角度範囲［θmin_5%、θmax_5%］にわたる５％の弾性復帰モーメントの安定度に対応する。
【００４０】
より正確には、駆動部材１の弾性アーム１４０、２４０、３４０の各々の幾何学的形状は、全ての点によって定められ、
【数１】
2020509358.tif 000003
ｔ∈［０、１］、
ここで、
2020509358.tif 000004
は、関数によって与えられたバーンスタイン多項式であり、
【数２】
2020509358.tif 000005
ｔ∈［０、１］、
ここで、Ｑiは、Ｑnに対する制御点Ｑ0である。幾何学的形状は、それぞれ、関数ｘ（ｔ）及びｙ（ｔ）、ｔ∈［０、１］）によって以下に定義された座標対（ｘ；ｙ）によって定められた全ての点の正規直交マークでのグラフ表示に対応する。
【数３】
2020509358.tif 000006
【数４】
2020509358.tif 000007
ここで、Ｑiｘ及びＱiｙは、それぞれ、制御点Ｑiのｘ座標及びｙ座標である。
【００４１】
上記で示した式は、次数ｍのベジエ曲線、すなわち、ｍ個の制御点に基づくベジエ曲線の座標を与える。実用的な理由から、このようなベジエ曲線は、ｍよりも低い次数の一連のベジエ曲線に分解することができ、その場合、弾性アームの各々の幾何学的形状は、一連のベジエ曲線である。
【００４２】
この原理を使用して、出願人は、駆動部材の特定のユニットを設計したが、上記特定のユニットは、ハブの周りに均一に分散配置された２３個の弾性アームを備える。この特定のユニットの寸法は、以下の通りである。
リムの外径：１２ｍｍ
ハブの外径：２ｍｍ
リムの内径：１０ｍｍ
高さ：０．１５ｍｍ
弾性アームの厚さ：６０μｍ
【００４３】
この設計のフレームワークにおいて、７個の制御点Ｑ0、Ｑ1、Ｑ2、Ｑ3、Ｑ4、Ｑ5、Ｑ6を使用した。これらの制御点の座標を以下で表１に示す。
表１：制御点Ｑ0〜Ｑ６の座標
2020509358.tif 000008
【００４４】
これらの７つの制御点に関しては、次数７のベジエ曲線を生成することが可能であろう。しかしながら、上記で示した原理に従って、ベジエ曲線は、２つのセグメント、制御点Ｑ0〜Ｑ3に基づいた次数４のベジエ曲線に対応する第１のセグメント、及び制御点Ｑ3〜Ｑ6に基づいた次数４のベジエ曲線に対応する第２のセグメントに分解した。
【００４５】
上述の関数ｘ（ｔ）及びｙ（ｔ）において上記の制御点Ｑ0〜Ｑ6の座標を使用して、出願人は、特定のユニットの弾性アームの幾何学的形状を定める点の座標を取得した。座標の一定数のこれらの対を以下で表２に示す。
表２：最適化された弾性アームの遷移点の座標
2020509358.tif 000009
【００４６】
図７のグラフは、出願人が設計した特定のユニットのハブの外径、リムの内径、及び弾性アームの１つの外形形状を示し、上記アームの外形形状は、上記の表２で定義された点の全ての座標を通る曲線によって定められる。このグラフは、正規直交マークで生成されている。
【００４７】
図８ａは、ハブに対するリムの角変位の関数としてこのように生成された特定のユニットの弾性復帰モーメントの発展のシミュレーション結果を示す。
【００４８】
実施されたシミュレーションでは、コバルト、ニッケル及びクロミウムベースの合金、より正確にはＮｉｖａｆｌｅｘ（登録商標）４５／１８（ヤング率Ｅ＝２２０ＧＰａ）から製造された特定のユニットを検討しているが、任意の適切材料を使用することもできる。例えば、典型的には二酸化シリコン、金属のガラス、プラスチック又はＣＫ１０１（非合金建築用鋼材）で被覆されたシリコン（Ｅ＝１３０ＧＰａ）などの材料も適切であり、これらの材料によって、同じ角度範囲［θmin、θmax］にわたって実質的に一定の弾性復帰モーメントを伴うモノリシックユニットを取得することができる。
【００４９】
実質的に一定のモーメントの出力を可能にする動作角度範囲は、弾性アームの形状にリンクした定数であるので、材料を選ぶ場合には材料の弾性限界とヤング率と比率を考慮に入れることが重要である。
【００５０】
図８ａに提示する結果の分析から、θmin_3%すなわち１３°と、θmax_3%すなわち３４°との間で、すなわち２１°の動作範囲にわたってハブに対して分析した特定のユニットのリムの角変位に対して、弾性復帰モーメントの３％の安定度が取得されることがわかる。
【００５１】
弾性アーム１４０、２４０、３４０を設計する場合に制御点の数を増やすことによって、これらの弾性アームの形状の精度を向上させ、従って、力のモーメントの安定度を向上させることが可能である。
【００５２】
積み重ねられて直列に接続されている、図８ａで分析した特定のユニットと全く同じの１１のユニットを備える駆動部材１も設計した。シミュレーションによって、第１のユニット１１０のハブ１２０（入力要素）に対する最終ユニット３１０のリム３３０の角変位の関数としてこの駆動部材１の最終ユニット３１０のリム３３０（出力要素）によって出力された力のモーメントをグラフ表示で示すことができた。このシミュレーションの結果を図８ｂ（曲線Ｃ２）に示す。
【００５３】
図８ｂは、ハブに対するリムの角変位の関数として図８ａで分析したものと全く同じの単一の特定のユニットの弾性復帰モーメント（曲線Ｃ１）も示す。
【００５４】
この図８ｂでわかるように、駆動部材１が安定した位相（およそ５Ｎ．ｍｍ）にある場合に１１個のユニットを備える駆動部材１によって作用された力のモーメントの値は、安定した位相において、このユニットにおいて、隔離されたモノリシックユニットの全ての弾性アームによって作用された弾性復帰モーメントの値に対して不変である。駆動部材１の各角度θmin_3%及びθmax_3%は、１１（すなわち、直列に設置されたユニットの数）×ユニットの対応する角度θmin_3%及びθmax_3%に等しい。実際には、１１個のユニットのθmin_3%及びθmax_3%は、それぞれ、１４３°及び３７４°である。
【００５５】
従って、直列のこのようなユニットの配置によって、このモーメントの強度を持続しながら実質的に一定のモーメントの出力に関連した角変位の振幅を増大させることができる。
【００５６】
一般に、ｐ個のユニット１１０、２１０、３１０を備える駆動部材１（ｐは、２以上の整数である）は、少なくとも（ｐ  ｘ  １０）°、好ましくは少なくとも（ｐ  ｘ  １５）°、例えば、約（ｐ  ｘ  ２１）°の第１のユニット１１０の入力要素であるリム１３０又はハブ１２０に対する最終ユニット３１０の出力要素であるリム３３０又はハブ３２０の角変位の範囲にわたって、実質的に一定の力のモーメントの出力が可能であることを、出願人が見出した。
【００５７】
ｐ＝２の場合、駆動部材１は、中間ユニット２１０を有さず、積み重ねられてそれぞれのリムによって又はそれぞれのハブによって接続された第１のユニット１１０及び最終ユニット３１０のみを備える。
【００５８】
好都合にも、駆動部材１を組み込む時計機構は、上記駆動部材１を第１のユニット１１０の入力要素に対する最終ユニット３１０の出力要素の角変位の範囲内に保つことを可能にする停止要素を備えることができ、実質的に一定の力のモーメントの出力が可能である。
【００５９】
上記で示したように、駆動部材１は、特に弾性限界及びヤング率に関しては、任意の適切な材料で製造することができる。
【００６０】
ユニット１１０、２１０、３１０は、別個に製造されて、後で組み合わせることができる。これらのユニットは、例えば、特に、金属又はＮｉｖａｆｌｅｘ（登録商標）などの合金で作製されている場合には機械加工によって、例えば、シリコンの場合にはＤＲＩＥエッチングによって、又は、特に、プラスチック又は金属ガラスで製造される場合には成型によってさえ製造することができる。取得されたユニット１１０、２１０、３１０は、その後、典型的には接着、溶接又はろう付けによって互いに組み合わせることができる。
【００６１】
代替的に、駆動部材１は、３Ｄ印刷技術又はレーザカット技法を使用して、典型的には鉱物のガラスの単一のモノリシックピースで製造することができる。
【００６２】
好都合には、同軸状に積み重なられたユニット１１０、２１０、３１０は、同じ優先回転方向を有するユニットの弾性アーム１４０、２４０、３４０が整合されるように配置され、これによって、図１及び２に（で）示すように、魅力的な美観上の効果を取得することができる。
【００６３】
代替的に、駆動部材１は、図１、図２及び図４に示すものと異なる形状のモノリシックユニットを備えることができる。特に、図９に示すような形状とすることができる。
【００６４】
図９に示すモノリシックユニット１０は、少なくとも１０°、好ましくは、少なくとも１５°、例えば約２１°のそのハブ２０に対する上記ユニットのリム３０の角変位の範囲にわたって実質的に一定である弾性復帰モーメントを掛ける弾性アーム４０を備える。
【００６５】
このような弾性アーム４０を取得する１つの手段は、特に、論文「一定のトルク出力を伴う機能的継手機構」、チャオ  チー  ラン他、機構及び機械理論６２（２０１３年）、１６６〜１８１頁）に記載されている。
【００６６】
本発明は、上記で提示され図示された実施形態に限定されないことは、当業者には明らかであろう。
【００６７】
例えば、図示したものと異なる数のモノリシックユニットを備え、及び／又は図示したものと異なる形状の弾性アーム及び／又は弾性アームの数が図示したものと異なる弾性アームを有するユニットを備えた駆動部材１を生成することが可能であり、モノリシックユニットは、特に１つの弾性アームのみを有することができる。
【００６８】
駆動部材の安定した位相で到達する力のモーメントの値は、特に、駆動部材が作製されるユニットが備える弾性アームの数、弾性アームの厚さ及び／又は使用される材料を変えることによって調整することができる。詳細には、ｑ（ｑは２以上の整数である）個の弾性アームを備えるモノリシックユニットにおいて、安定した位相のモノリシックユニット内のこれらのｑ個弾性アームの全てによって作用された力のモーメントは、典型的には、安定した位相のこれらの弾性アームの１つのみを備える同様のモノリシックユニットにおいてこのユニット内の上記単一の弾性アームによって作用された力のモーメントのｑ倍に等しい。
【００６９】
力のモーメント出力が実質的に一定である角度範囲［θmin、θmax］は、積み重なられて直列に接続されたユニットの数を調整することによって調節することができる。
【００７０】
本発明によるユニットの弾性アームの少なくとも１つ又は各々は、可変断面、例えば、可変厚を有するという可能性もある。断面は、リムに向ってよりもハブに向っての方が典型的には大きいとすることができる。
【００７１】
更に、上記で示したように、本発明による駆動部材１の最終ユニット３１０に関連した歯部３６０は、このユニット３１０のハブ３２０に対して又はリム３３０に固定されるように選ぶことができる。特に、歯部３６０は、上記リム３３０によって、又は、上記ハブ３２０によって直接的に支持することができる。
【００７２】
同様に、本発明による駆動部材１の第１のユニット１１０に関連した歯部１６０は、このユニット１１０のハブ１２０に対して又はリム１３０に固定されるように選ぶことができる。特に、歯部１６０は、上記リム１３０によって、又は、上記ハブ１２０によって直に支持することができる。
【００７３】
更に、当業者には、要件に従って（すなわち、例えば．駆動部材１が備えるユニットの数に従って、歯部３６０は最終ユニット３１０のハブ３２０に対して固定されているのか、又はリム３３０に固定されているのかに応じて、歯部１６０は第１のユニット１１０のハブ１２０に対して固定されているのか、又はリム１３０に固定されているのかに応じて、ユニットの任意の１つについて選ばれた優先回転方向に応じて）、本発明による駆動部材１のリムとリム、ハブとハブの接続の構成を簡単に調整することができる。
【００７４】
更に、駆動部材１によって出力された力のモーメントは、輪列３以外のタイプの輪列、又は時打機構又はクロノグラフ機構などの追加の機構を作動させることを可能にすることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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