JP6606535B2 - 弾性ワッシャによる固定用のひげぜんまい - Google Patents

Description

本願発明は、ワッシャにより弾性的に固定されることを意図されたひげぜんまいに関する。より具体的には、本願発明は、ワッシャの弾性的なクランプを用いて、ひげぜんまいをスタッフ（支え棒）に固定させる様に考案されたコレットに関する。

同一出願人による欧州特許出願第２９１６１７７号明細書は、接着剤または半田付けを利用しない様なコレットを開示する。該コレットは、好都合にも、コレットがスタッフ上で受け止められる際に接着点がずれるのを防止すると共に、ストリップ（帯状部）の幾何学的中心上に重心を配置し、かつ、コレットの表面を締め付けるワッシャにより生じる材料の破損を抑制することができる。

しかしながら、ミーゼス条件の適用により、コレットは、多角形状のストリップに沿って応力の大きな変化を被り易いことが判明している。実際に、スタッフとの接触点においては、上記多角形の頂点における曲げ応力を伴う、高い接触応力が生じる。

欧州特許出願第２９１６１７７号明細書 欧州特許出願第２８６０５９１号明細書 欧州特許出願第２８６０５９２号明細書

本願発明の目的は、特に、接触点及び多角形の頂点において、ストリップにおける接触及び曲げ応力の発生を抑制しつつ、欧州特許出願第２９１６１７７号明細書の利点を維持するコレットを提案することにより、上述した問題点の全部または一部を解決することである。

上記目的を達成するために、本願発明は、各コイルにおいて渦巻きばね自体に巻き付けられたストリップから形成される渦巻きばね、及び、実質的に三角形状に延在するストリップを有するコレットを有するひげぜんまいに関する。上記ストリップは、上記三角形の頂点の各々に、ばねの内挿コイルに向かって放射状に延在するバルジ（隆起部）を有する。上記ばね及び上記コレット間の接着点は、上記コレットの中心及び上記接着点を通過するスタッフに対して対称である上記三角形のバルジの１つに配置される。上記ひげぜんまいは、上記三角形の各頂点の間において、上記ストリップが、実質的に一定の幅を有する第１及び第２の領域、並びに、上記第１及び第２の領域間に配置され、上記第１及び第２の領域の幅と比較して広い幅を有し、かつ、上記第１及び第２の２つの領域に対する弾性的な変形応力を変化させるためにスタッフ上に取り付けられる様に構成された第３の領域から形成される、ことを特徴とする。

驚くことに、上記スタッフ、及び、上記コレットの上記多角形頂点の間の接触点間の弾性領域を変化させることにより、欧州特許出願第２９１６１７７号明細書の図９のコレットの接触応力及び曲げ応力と比較して、接触応力を７０％、曲げ応力を４０％も、低減することができた。従って、コレット内では、内部応力が極めて低くなることは明らかである。更に、取り付け作業中に、上記スタッフに対する保持締め付けトルクを最小に維持しつつ、接触応力のバランスをより良く取ることができた。

本願発明の他の有益な変形態様によれば：
上記第１及び第２の領域は、同一の幅を有し；
上記第３の領域の長さは、３つの領域の長さの合計値の２０％及び５０％の間の値を採り；
上記第３の領域の幅は、上記第１及び第２の領域の幅の１４０％及び３００％の間の値を採り；
上記第３の領域は、上記コレットの中心に向かって放射状に延在するに連れて厚くなる；
上記第３の領域は、上記ばねの内挿コイルに向かって放射状に延在するに連れて厚くなる；
上記第３の領域は、上記コレットの中心に向かって、かつ、上記ばねの内挿コイルに向かって、放射状に延在するに連れて厚くなる；
上記ばねは、シリコン（ケイ素）から形成される。

更に、本願発明は、上述した変形態様の何れかに係るてん輪及びひげぜんまいがその上に取り付けられたスタッフを有することを特徴とする、時計用の共振器に関する。

他の特徴及び利点は、以下の添付図面を参照した、限定されない例示により為される後述の説明から明確となるであろう：

図１は、本願発明に係る組み立て品の一種を示す図である。 図２は、本願発明に係るコレットの第１実施形態を示す図である。 図３は、本願発明に係るコレットの第１実施形態を示す図である。 図４は、本願発明の第２実施形態を示す図である。 図５は、本願発明の第３実施形態を示す図である。

本願発明は、ワッシャにより弾性的に固定されることを意図されたひげぜんまいに関する。より具体的には、本願発明は、ワッシャの弾性的なクランプを用いて、ひげぜんまいをスタッフに固定させる様に考案されたコレットに関する。

この様な組み立て方式は、同一出願人による欧州特許出願第２８６０５９１号明細書及び欧州特許出願第２８６０５９２号明細書に記載されており、また、本願発明の説明においても、参照により組み入れられる。この様な組み立て方式は、使用される材料に関し、極めて高い自由度を提供する。従って、この様な組み立て方式は、特に、その材料が有効な塑性領域を有さない部分、すなわち、非常に限られた塑性領域を有する部分に対しても、異なる種類の材料を有する部材と共に、適用可能である。

時計製作の分野においては、以降、使用材料に関して極めて高い自由度を可能とする上記種類の組み立て品が、例えば、ドープ若しくは非ドープの単結晶（若しくは多結晶）シリコン、酸化ケイ素、珪石粉または石英等、単結晶若しくは多結晶のコランダム（鋼玉）またはより一般的なアルミナ、窒化ケイ素、及び、炭化ケイ素等のシリコンベースの材料の様な、非常に限定された塑性領域を有する材料の占有率の増加に起因して、提案されなければならない。

図１に、上記種類の組み立て品の一例を示す。時計用の共振器１０１は、好都合には、本願明細書に記載されたひげぜんまい１、２１、４１であってもよい、てん輪１０５及びひげぜんまい１０７がその上に取り付けられたスタッフ１０３を有する。図１に示す例では、ひげぜんまい１０７のコレットは、ワッシャ１０９、及び、スタッフ１０３のショルダ（肩部）１１１の間において、スタッフ１０３上に弾性的に取り付けられている。欧州特許出願第２８６０５９１号明細書及び欧州特許出願第２８６０５９２号明細書において説明される様に、ワッシャ１０９は、主にその周辺部分において、弾性的な締め付けにより、ひげぜんまい１０７のコレットを保持する。

欧州特許出願第２９１６１７７号明細書の図９に示すコレットは、欧州特許出願第２８６０５９１号明細書及び欧州特許出願第２８６０５９２号明細書に記載された上記種類の組み立て品のために考案された、三角形状に延在するストリップ６７を有する。上記三角形の各頂点間において、ストリップ６７は、一定でない幅を有する。より具体的には、上記三角形の各頂点間のストリップ６７は、クランプ点において、２つのアーム、及び、ストリップの幾何学的中心上に重心を位置決め可能とする第４バルジを有する第３アーム上の頂点に向かって、最大の幅から次第に減少する様に変化する。

ミーゼス条件の適用により、欧州特許出願第２９１６１７７号明細書に記載のコレット６５は、直径６μｍの保持用のストリップ６７に沿った応力の大きな変化を受け易いことが判明している。実際に、スタッフとの接触点における接触応力は、３００ＭＰａ及び４５０ＭＰａの間の値を採り、曲げ応力は、三角形の頂点において、５００ＭＰａ及び６００ＭＰａの間の値を採る一方で、上記接触点及び上記頂点間において、実質的に０となる。これらの最大値は、それ自体が、時計製作に使用される殆どの材料にとって不利益とはならないが、とは言え、コレットは、そのストリップに沿った応力の大きな変化を受け易い。この様な理由により、本願では、特に接触点における、ストリップに沿った応力の変化を抑制することを提案する。

驚くことに、単に、幾何学的形状のコレットアームを採用するのみで、欧州特許出願第２９１６１７７号明細書に記載の利点を依然享受し、かつ、スタッフに対する保持締め付けトルクを最小に維持しつつ、スタッフとの接触点に付与される接触応力を大幅に減少させると共に、ストリップに沿って観測される最大曲げ応力を抑制することも可能となる、ことが判明した。

本願発明によれば、この様なひげぜんまい１、２１、４１は、各コイルにおいて渦巻きばね３自体に巻き付けられたストリップを有する渦巻きばね３、及び、実質的に三角形状に延在するストリップ７、２７、４７を有するコレット５、２５、４５を有する。ストリップ７、２７、４７は、上記三角形の頂点の各々に、ばね３の内挿コイルＳ_Iに向かって放射状に延在するバルジ２、４、８、２２、２４、２８、４２、４４、４８を有する。最終的に、ばね３及びコレット５、２５、４５間の接着点は、コレットの中心Ｃ及び上記接着点を通過する軸に対して対称である上記三角形のバルジ２、２２、４２の１つに配置される。中心Ｃは、コレット５、２５、４５の開口部に内接する円の中心として、規定されるものとしてもよい。

コレット５、２５、４５のスタッフＡ及び上記三角形の頂点間の接触点Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃間の弾性領域、すなわち可撓性領域を変化させることにより、幾何学的形状を有する、コレット５、２５、４５のアーム、すなわち、三角形の頂点間のストリップ７、２７、４７の部分を適応させることを提案する。

この様に、本願発明によれば好都合に、上記三角形の各頂点の間に、ストリップ７、２７、４７が、実質的に一定の幅を有する第１及び第２の領域Ｚ_1X、Ｚ_2X、並びに、第１及び第２の領域Ｚ_1X、Ｚ_2X間に配置され、第１及び第２の領域Ｚ_1X、Ｚ_2Xの幅と比較して広い幅を有し、かつ、ストリップ７、２７、４７の第１及び第２の領域Ｚ_1X、Ｚ_2Xに対する弾性的な変形応力を変化可能とするスタッフＡ上に取り付けられる様に構成された第３の領域Ｚ_3X、Ｚ_4X、Ｚ_5Xから、形成される。

再びミーゼス条件の適用により、驚くことに、本願発明に係るコレット５、２５、４５は、欧州特許出願第２９１６１７７号明細書に記載のコレットと比較して、そのストリップ７、２７、４７に沿った応力変化が、より少なくなることが判明した。実際に、６μｍの同一の望ましい保持に関し、スタッフＡとの接触点Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃における接触応力は、全て約１００ＭＰａであり、かつ、ストリップ７、２７、４７に沿った曲げ応力は、４００ＭＰａを超えることはない。

恐らく最も驚くべきことは、第４バルジ６、２６、４６は、コレット５、２５、４５のアームの１つの上において、ストリップ７、２７、４７の厚くなる部分であると既に考え得るが、接触応力もまた、接触点Ｐ₂において低減されることであろう。従って、各アーム上における、３つの領域Ｚ_1X、Ｚ_2X、Ｚ_3X、Ｚ_4X、Ｚ_5Xの幾何学的形状は、実質的に同一であると共に、コレット５、２５、４５内において、曲げ応力及び接触応力に対し、より良いバランスを保ちかつ低くするために、適した形状となる様な配慮が為されなければならない様である。

上述の結果を得るために、第１及び第２の領域Ｚ_1X、Ｚ_2Xにおいては、好適には、同一の長さＬ₁₃、Ｌ₂₃、Ｌ_1X、Ｌ_2X、高さ、及び、幅Ｗ₁₃、Ｗ₂₃、Ｗ_1X、Ｗ_2Xが維持された。更に、第３の領域Ｚ_3X、Ｚ_4X、Ｚ_5Xの長さが、３つの領域Ｚ_1X、Ｚ_2X、Ｚ_3X、Ｚ_4X、Ｚ_5Xの長さの合計の２０％及び５０％の間の値であり、かつ、第３の領域Ｚ_3X、Ｚ_4X、Ｚ_5Xの幅が、第１及び第２の領域Ｚ_1X、Ｚ_2Xの幅Ｗ_1X、Ｗ_2Xの１４０％及び３００％の間の値であることにより、上述した利点を維持することが可能となることが明らかとなった。

第３の領域Ｚ_3X、Ｚ_4X、Ｚ_5Xの長さ及び幅が変化しても高さが維持される、本願発明の３つの適用例が、以下に提供される。このため、図５に示す第１実施形態によれば、ひげぜんまい４は、コレット４５の中心Ｃに向かって各々が放射状に延在する３つの肥厚領域Ｚ₅₁、Ｚ₅₂、Ｚ₅₃を有するストリップ４７を有するコレット４５を有する。第３の領域Ｚ₅₁、Ｚ₅₂、Ｚ₅₃の各々は、スタッフＡとの接触点Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃に対して、実質的に平面を提供することが観察可能である。

ストリップ４７の各アームの第１及び第２の領域Ｚ_1X、Ｚ_2Xは、全て同一であり、かつ、相互に同一の弾性特性を提供する、正確な直角プリズムを形成する。３つの領域Ｚ₅₁、Ｚ₅₂、Ｚ₅₃の長さの合計の２０％と実質的に等しい、第３の領域Ｚ₅₁、Ｚ₅₂、Ｚ₅₃の長さ、並びに、第１及び第２の領域Ｚ_1X、Ｚ_2Xの幅Ｗ_1X、Ｗ_2Xの１４３％と実質的に等しい、第３の領域Ｚ₅₁、Ｚ₅₂、Ｚ₅₃の幅が、図５に示す第１実施形態において、適用される。スタッフＡとの接触点Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃に対する実質的な平面上の実質的に一定の幅、並びに、第１及び第２の領域Ｚ_1X、Ｚ_2Xの幅の間において、第３の領域Ｚ₅₁、Ｚ₅₂、Ｚ₅₃の幅は、半径に沿って、すなわち次第に減少することも視認可能である。

最終的に、内挿コイルに向かって放射状に延在する第４バルジ４６は、コレット４５の重心をコレット４５の中心Ｃに配置するために、バルジ４２とは反対側のアームの第３の領域Ｚ₅₂上に存在することが視認される。

図４に示す第２実施形態によれば、ひげぜんまい２１は、ばねの内挿コイルに向かって各々が放射状に延在する３つの第３の肥厚領域Ｚ₄₁、Ｚ₄₂、Ｚ₄₃を有するストリップ２７を有するコレット２５を有する。第３の領域Ｚ₄₁、Ｚ₄₂、Ｚ₄₃の各々は、スタッフＡとの接触点Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃に対して、隣接する第１及び第２の領域Ｚ_1X、Ｚ_2Xの延長線上に、実質的に平面を提供することが観察可能である。

ストリップ２７の各アームの第１及び第２の領域Ｚ_1X、Ｚ_2Xは、全て同一であり、かつ、相互に同一の弾性特性を提供する、正確な直角プリズムを形成する。３つの領域Ｚ_1X、Ｚ_2X、Ｚ_4Xの長さの合計の４２％と実質的に等しい、第３の領域Ｚ₄₁、Ｚ₄₂、Ｚ₄₃の長さ、並びに、第１及び第２の領域Ｚ_1X、Ｚ_2Xの幅Ｗ_1X、Ｗ_2Xの２６７％と実質的に等しい、第３の領域Ｚ₄₁、Ｚ₄₂、Ｚ₄₃の幅が、図４に示す第２実施形態において、適用される。スタッフＡとの接触点Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃に対する実質的な平面上の実質的に一定の幅、並びに、第１及び第２の領域Ｚ_1X、Ｚ_2Xの幅の間において、第３の領域Ｚ₄₁、Ｚ₄₂、Ｚ₄₃の幅は、半径に沿って、すなわち次第に減少することも視認可能である。

最終的に、内挿コイルに向かって放射状に延在する第４バルジ２６は、コレット２５の重心をコレット２５の中心Ｃに配置するために、バルジ２２とは反対側のアームの第３の領域Ｚ₄₂の延長線上に存在することが視認される。更に、第２実施形態に係る第４バルジ２６は、第１実施形態に係る第４バルジ４６よりも、比例的に大きいことが視認可能である。

図２、３に示す第３実施形態によれば、ひげぜんまい１は、コレット５の中心Ｃに向かって、かつ、ばね３の内挿コイルＳ_Iに向かって各々が放射状に延在する３つの肥厚領域Ｚ₃₁、Ｚ₃₂、Ｚ₃₃を有するストリップ７を有するコレット５を有する。従って、第３実施形態は、第１及び第２の実施形態の混合であると考えることができる。しかしながら、第３実施形態においては、第３の領域Ｚ₃₁、Ｚ₃₂、Ｚ₃₃の各々は、スタッフＡとの接触点Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃に対して、実質的に凹面を提供することが視認される。

ストリップ７の各アームの第１及び第２の領域Ｚ_1X、Ｚ_2Xは、全て同一であり、かつ、相互に同一の弾性特性を提供する、正確な直角プリズムを形成する。３つの領域Ｚ₃₁、Ｚ₃₂、Ｚ₃₃の長さの合計の３８％と実質的に等しい、第３の領域Ｚ₃₁、Ｚ₃₂、Ｚ₃₃の長さ、並びに、第１及び第２の領域Ｚ_1X、Ｚ_2Xの幅Ｗ_1X、Ｗ_2Xの１６７％と実質的に等しい、第３の領域Ｚ₅₁、Ｚ₅₂、Ｚ₅₃の幅が、図２及び図３に示す第３実施形態において、適用される。より具体的には、５０％の厚み増加が、コレット５の中心Ｃに向かって放射状に適用され、かつ、１１７％の厚み増加が、ばね３の内挿コイルＳ_Iに向かって放射状に適用される。スタッフＡとの接触点Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃上の最大幅、並びに、第１及び第２の領域Ｚ_1X、Ｚ_2Xの幅の間において、第３の領域Ｚ₃₁、Ｚ₃₂、Ｚ₃₃の幅は、各アームの内面及び外面上で、２つの異なる半径に沿って、すなわち次第に減少することも視認可能である。

最終的に、内挿コイルＳ_Iに向かって放射状に延在する第４バルジ６は、コレット５の重心をコレット５の中心Ｃに配置するために、バルジ２とは反対側のアームの第３の領域Ｚ₃₂の延長線上に存在することが視認される。

当然のことながら、本願発明は、例示された実施例に限定されず、当業者の考え得る様々な変形態様及び修正態様を採ることができる。特に、３つの実施形態は、本願発明の主旨から逸脱することのない範囲内で、相互に組み合わせ可能である。従って、一つの例として、スタッフＡとの接触点Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃上の表面は、第１及び第３の実施形態の間において切替え可能である。この様に、接触点Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃上の表面が、本願発明の主旨から逸脱することのない範囲内で、平面、凸面、または、凹面の何れであってもよいことは明らかである。

更に、本願発明に係るコレット５、２５、４５は、三角形状のストリップ７、２７、４７に限定されない。本願発明は、異なる種類の多角形に対しても、適用可能である。

また、ひげぜんまい１、２１、４１は、幾つかの材料を用いて形成することもできる。従って、かかる態様に限定はされないが、例えば、シリコン等の基材は、その全部または一部が、ひげぜんまい１、２１、４１の気候条件に対する感度を低減させるために、温度補償層、及び／または、水分に対して耐性及び不浸透性を有する層により、被覆されるものとしてもよい。

最終的に、共振器内に組み込まれる時間測定法を改良するために、ひげぜんまい１、２１、４１は、グロスマンタイプの曲線を有する内挿コイルＳ_I、及び、一部が肥厚性の外側コイルもまた、有するものとしてもよい。

１ ひげぜんまい
２ バルジ
３ 渦巻きばね
４ バルジ
５ コレット
７ ストリップ
８ バルジ
２１ ひげぜんまい
２２ バルジ
２４ バルジ
２８ バルジ
２５ コレット
２７ ストリップ
４１ ひげぜんまい
４２ バルジ
４４ バルジ
４５ コレット
４６ バルジ
４７ ストリップ
４８ バルジ
６７ ストリップ
１０１ 共振器
１０３ スタッフ
１０５ てん輪
１０７ ひげぜんまい
１０９ ワッシャ
１１１ ショルダ

Claims (9)

1. 各コイルにおいて渦巻きばね自体に巻き付けられたストリップから形成される渦巻きばね（３）、及び、実質的に三角形状に延在するストリップ（７、２７、４７）を有するコレット（５、２５、４５）を有し、前記ストリップ（７、２７、４７）は、前記三角形の頂点の各々に、ばね（３）の内挿コイル（Ｓ_I）に向かって放射状に延在するバルジ（２、４、８、２２、２４、２８、４２、４４、４８）を有し、前記ばね（３）及び前記コレット（５、２５、４５）間の接着点は、前記コレット（５、２５、４５）の中心（Ｃ）及び前記接着点を通過するスタッフ（Ａ、１０３）に対して対称である前記三角形のバルジ（２、４、８、２２、２４、２８、４２、４４、４８）の１つに配置される、ひげぜんまい（１、２１、４１）であって、
   前記三角形の各頂点の間の３辺において、前記ストリップ（７、２７、４７）が、少なくとも長さ、高さ及び幅が同一かつ前記幅が一定である範囲で実質的に幾何学的形状が同一の第１及び第２の延在された領域（Ｚ_1X、Ｚ_2X）、並びに、前記第１及び第２の領域（Ｚ_1X、Ｚ_2X）間に配置され、前記第１及び第２の領域（Ｚ_1X、Ｚ_2X）の幅（Ｗ_1X、Ｗ_2X）と比較して広い幅を有し、かつ、前記第１及び第２の２つの領域（Ｚ_1X、Ｚ_2X）に対する弾性的な変形応力を変化させるためにスタッフ（Ａ、１０３）上に取り付けられる様に構成された第３の領域（Ｚ_3X、Ｚ_4X、Ｚ_5X）から形成される、ことを特徴とするひげぜんまい（１、２１、４１）。
2. 前記第１及び第２の領域（Ｚ_1X、Ｚ_2X）は、同一の幅（Ｗ_1X、Ｗ_2X）を有することを特徴とする、請求項１に記載のひげぜんまい（１、２１、４１）。
3. 前記第３の領域（Ｚ_3X、Ｚ_4X、Ｚ_5X）の長さは、３つの領域（Ｚ_1X、Ｚ_2X、Ｚ_3X、Ｚ_4X、Ｚ_5X）の長さの合計値の２０％及び５０％の間の値を採ることを特徴とする、請求項１または２に記載のひげぜんまい（１、２１、４１）。
4. 前記第３の領域（Ｚ_3X、Ｚ_4X、Ｚ_5X）の幅は、前記第１及び第２の領域（Ｚ_1X、Ｚ_2X）の幅（Ｗ_1X、Ｗ_2X）の１４０％及び３００％の間の値を採ることを特徴とする、請求項１〜３の内、何れか一項に記載のひげぜんまい（１、２１、４１）。
5. 前記第３の領域（Ｚ_3X、Ｚ_4X、Ｚ_5X）は、前記コレット（５、２５、４５）の中心（Ｃ）に向かって放射状に延在するに連れて厚くなることを特徴とする、請求項１〜４の内、何れか一項に記載のひげぜんまい（１、２１、４１）。
6. 前記第３の領域（Ｚ_3X、Ｚ_4X、Ｚ_5X）は、前記ばね（３）の内挿コイル（Ｓ_I）に向かって放射状に延在するに連れて厚くなることを特徴とする、請求項１〜４の内、何れか一項に記載のひげぜんまい（１、２１、４１）。
7. 前記第３の領域（Ｚ_3X、Ｚ_4X、Ｚ_5X）は、前記コレット（５、２５、４５）の中心（Ｃ）に向かって、かつ、前記ばね（３）の内挿コイル（Ｓ_I）に向かって、放射状に延在するに連れて厚くなることを特徴とする、請求項１〜４の内、何れか一項に記載のひげぜんまい（１、２１、４１）。
8. 前記ひげぜんまいは、シリコンベースであることを特徴とする、請求項１〜７の内、何れか一項に記載のひげぜんまい（１、２１、４１）。
9. 共振器が、てん輪（１０５）、及び、請求項１〜８の内、何れか一項に記載のひげぜんまい（１、２１、４１）がその上に取り付けられたスタッフ（Ａ、１０３）を有することを特徴とする、時計用の共振器（１０１）。

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