JP4520728B2 - 残留電力指示器を有する時計 - Google Patents

Description

本発明は残留電力指示器を備えた発電器を有する時計に関する。

上述の時計は内部にバネを収納したバレル（香箱）を含む。時間表示部材は発電器に接続されると共にバレルに機械的に結合される。調整回路は、発電器の周波数を基準周波数に従わせるようになっている。すなわち、調整回路は、それが発電器の周波数が基準周波数よりも高いことを検知した時に、制動期間中に発電器を電気的に制動するように構成されたスイッチング手段を含む。

図１に示すような時計は、従来技術、特に本出願人に付与された欧州特許第０７６２２４３号により公知である。この時計は、巻上げ装置は図示しないが手動又は自動的に巻かれたバネ１ａが収納されたバレル１によって形成された機械的エネルギ供給装置を含む。

バレル１は、歯車列３を介して発電器２の磁化回転子２ａと機械的に結合されている。発電器２は、少なくとも１つのコイル２ｂを含み、磁化回転子２ａが駆動されて回転し、上述の少なくとも１つのコイル２ｂに結合されている矢印で示した磁界を発生した時に、このコイルから交番電圧Ｕｇが発生する。

コイル２ｂ（又は、複数のコイル２ｂ）の端子は、後述する調整回路６に給電するために出力部で整流された電圧Ｕａを供給する整流器４に接続される。

時間関連指示器５のアナログ表示部材、一般的に一組の針又は他の任意の従来式機械的時間表示手段は、可動部の歯車列３を通じてバレルに対して機械的に結合され、回転自在に回転子２ａに固定される。針５の回転速度は、正しい時間指示を得るのに必要な速度に針の速度が対応するように発電器周波数を基準周波数に従わせるための調整回路６により一定の平均値に保たれる。

本出願人に付与されたスイス特許出願第６８６３３２号の説明を参照することにより当業者はこのような制御装置を作製できるので、本明細書においては、この調整回路６に関して詳しく説明はしない。しかし、この回路についての理解を容易にするために、その主要な要素と働きについて以下に再度説明する。

この調整回路６は、時計動作タイプ水晶により安定化された発振器６ａと、発振器６ａの周波数を論理回路６ｃが使用することのできる周波数に変える周波数分周器６ｂとを含み、この論理回路は、時間指示器５の表示部材による正しい時間指示に対応する基準周波数のレベルに発電器の周波数を調整する目的で発電器２を制動させるために、制御信号により、スイッチング部材７、例えばトランジスタを制御する。

上述の特許文献による時計は、残留電力指示装置９も含んでいる。この装置は、追加の周波数分周器９ｂにより所定の期間中に連続的な制動信号８を数え続けるカウンタ９ａを含む。所定の期間中に数えられたデータを記憶するために、カウンタ９ａの出力部にはメモリ９ｃが接続され、このメモリの出力部には、記憶されたデータを残留電力指示器１７の増分表示手段９ｅのための制御信号に変換する復号器９ｄが接続され、この増分表示手段は、着色ストリップ又は液晶セルにより得られる。「増分表示手段」という用語は、測定又は計算された量の値に対応するところまで照明されるか又は現れる連続的な印しを含んだ表示器９ｅを意味する。
発電器を有する時計の主な利点の１つは、従来の機械的時計の動きを石英の精度に調整できるということである。

欧州特許第０７６２２４３号 スイス特許出願第６８６３３２号 欧州特許第１１０９０８３号

しかし、欧州特許第０７６２２４３号において推奨された解決策は、適切に機能するにも拘わらず、調整回路の働きのために必要なものに追加された電子要素で本質的に形成された指示装置により制御される残留電力のための増分表示手段を使用するという欠点を有する。更に、これらの付加的電子要素は、電子回路の全体的消費を増大させる影響があるから、正しい時間指示の精度に対して有害である場合がある。

更に、従来式残留電力指示装置を組み込むという解決策は、発電器の作動中、特にその制動期間中にもたらされる指示を使用しないという欠点を有する。

従来技術の欠点を克服するために、本発明のアイデアは、時計の電力消費を増大させることなく、発電器の作動にリンクした指示を使用しながらアナログ残留電力指示器を提供することである。

従って、本発明は、発電器が、アナログ残留電力部材を起動させるための手段を、制動期間中にこの起動手段と発電器との間の電気的結合によって伝えられる電気量を通じて制御することを特徴とする冒頭に説明した型の時計に関する。

有利な実施態様によれば、起動手段は、固定子と回転子を含み、固定子を通じて発電器に対して電気的に結合される。固定子も回転子に対して磁気的に結合され、回転子は、巻かれたバネに対応する第１の位置と緩められたバネに対応する第２の位置との間で、アナログ残留電力表示部材を機械的に動かす。

本発明の他の利点及び特徴は、添付図面を参照して為される単に例示的な以下の説明から明らかになるであろう。

図２を参照すると、本発明の好ましい実施形態による時計の概略図が示されている。本図には、従来技術を示す図１を参照して説明したものと同じ要素が幾つか示されており、その参照符号は同じままであり、これらの同一要素についての説明は、繰り返しになるから省略する。

上述の従来技術において説明したように、発電器２の周波数が所定の基準周波数よりも高いことを調整回路６が検知した時の制動期間中に、発電器２が制動される。図３Ａに示す発電器のコイル２ｂの端子間電圧Ｕｇは、交番電圧であり、コイルの制動期間は、ｆ１、ｆ２、及びｆ３で印した区域で表されている。

これらの発電器の制動期間中に、１つ又は複数のコイル２ｂにおいて、エネルギが残留電力とリンクした図３Ｂに示す電気量Ｇ１の形で消散されることが明らかにされた。実際に、発電器が頻繁に制動される場合には、消散される平均エネルギは大きく、これは、残存する残留電力が多いことを意味する。逆に、発電器が頻繁に制動されない場合には、消散される平均エネルギは減少し、残存する残留電力はあまり多くない。

こうして、残留電力指示装置がもたらされる。この装置は、アナログ残留電力表示部材１１を起動させる起動手段１０を含む。これらの起動手段１０は、特にコイル１０ｂと磁化回転子１０ａとを含む固定子を有する電気的に制御されたアクチュエータで有利に形成することができる。

これらの起動手段１０のための指令は、スイッチング手段７ａから７ｄを通じてコイル２ｂとコイル１０ｂとの間の電気的結合により、制動期間中に消散される電気量Ｇ１に依存して電気量Ｇ２の形で伝達される。有利な態様においては付加的コイル１０ｂを流れる電流Ｉに対応するこの電気量Ｇ２は、起動手段１０へ給電するだけでなく、平均磁界を誘導させて、磁化回転子１０ａを駆動させて回転させる。

磁化回転子を備えたアクチュエータの特定の例においては、付加的コイル１０ｂ内に誘導された平均磁界がゼロでないことを検査する必要がある。これを行うために、幾つかの異なる変形は、スイッチング手段を実装することが可能であり、このうち２つの変形が、例示的に図２及び図７にそれぞれ示されている。

図２に示す第１の有利な変形によれば、４つのスイッチ７ａから７ｄを含むＨ字形整流器ブリッジ回路がスイッチング手段として使用されている。

伝達された電気量Ｇ２を図３Ｃに示す形で得るために、スイッチ７ａから７ｄは、調整回路６により以下に説明する方法で供給される制動信号８によって制御される。

発電器のコイル２ｂに何らの制動も加えられていない時は、４つのスイッチ７ａから７ｄは、図に示すような開放位置にあり、付加的コイルに伝達される電気量はゼロである。

上述のようにコイル２ｂに制動が加えられた時は、電気量Ｇ１が正か負かを区別することができる。電気量Ｇ１が正である間は、スイッチ７ａと７ｂが同時に閉鎖位置へと切り換えられ、同時に、スイッチ７ｃと７ｄは開放位置へ切り換わる。電気量Ｇ１が負である間は、スイッチ７ａと７ｂは同時に開放位置へと切り換えられ、同時に、スイッチ７ｃと７ｄは閉鎖位置へと切り換わる。これらのスイッチを逆の仕方で切り換えることもできる。スイッチング手段７ａ〜７ｂと７ｃ〜７ｄに出される逆の指令は、インバータ８ａ及び８ｂを通じて得られる。

得られる伝達された電気量Ｇ２は、図３Ｃに示されている。この点に関して、この第１の変形によれば、電気量Ｇ２は、発電器の制動期間の時、つまりこれらの制動期間が続く時間全体を通して伝達されることが分かるであろう。

第２の変形によると、図７に示すような２つのスイッチを含むスイッチング手段を使用することにより、単に交番の正部分のみ又は負部分のみが付加的コイル１０ｂに伝達される。

発電器のコイル２ｂに何らの制動も加えられない場合は、２つのスイッチは開放位置へと切り換えられている。

コイル２ｂに制動が加えられた場合は、電気量Ｇ１における正負の交番も区別される。交番が正の間は、スイッチのうちの一方は、閉鎖位置へと切り換えられ、他方は、開放位置へと切り換わる。交番が負の間は、上述とは逆の仕方でスイッチングが行われる。この変形によれば、伝達された量Ｇ２は、制動期間中に、選択された接続に依存して正又は負の交番の間のみに残留電力に関するデータを提供する。

この点に関して、この第２の変形によれば、図示されていない電気量Ｇ２は、制動期間中、すなわち、必ずしも制動期間が続いている時間全体を通じてではなく、例えば正の交番のような一定の期間だけ伝達されることが分かるであろう。

スイッチング手段を実装したいずれの変形においても、磁化回転子１０ａは、表示部材１１を巻かれたバネに対応する第１の位置から緩められたバネに対応する第２の位置まで駆動するように準備される。この残留電力指示装置の働きの詳細については、図４から図６を参照しながら以下に説明する。

図４Ａは、本発明の好ましい実施形態による電気的に制御されたアクチュエータの上面図を示している。

上述の通り、起動手段は、特に、固定子１２に固定されたコイル１０ｂを有するアクチュエータ１０を含む。この固定子は、好ましくは円形空洞１３を有し、それによって、材料のくびれ区域１２ｃと１２ｄにより繋がれた第１及び第２の固定子部分１２ａと１２ｂを区切り、この固定子部分１２ａと１２ｂは、コイルに給電された時、つまり発電器の制動期間の時に２つの反対磁極（Ｎ及びＳ）を形成する。この点に関して、固定子は、高い透磁性を有する材料で形成されるのが有利であることが分かるであろう。

円形空洞１３は、その周縁上に２つの実質的に正反対のネック部１４ａ及び１４ｂを有する。２つのネック部１４ａ及び１４ｂを結ぶ直径に沿って定められた軸線Ｄは、固定子１２の長さに沿って定められた軸線Ｅと例えば約４５°の角度を形成する。

アクチュエータ１０はまた、固定子１２により定められた空洞１３の中央に置かれてシャフト１５に回転自在に装着された好ましくは円形の磁化回転子１０ａを含む。磁化回転子１０ａの磁極（Ｎ及びＳ）は、いわゆる回転子アイドル位置において図に示してある。

「回転子アイドル位置」（図６Ｃ参照）とは、固定子のコイル１０ｂに給電されていない時、すなわちコイル内に誘導される平均磁界がゼロである時に回転子１０ａが取る位置を意味する。このアイドル位置は、特に固定子１２の幾何学形状とネック部１４ａ及び１４ｂの位置とにより決まる。固定子１２に対する磁化回転子１０ａの回転運動は、図６Ａから図６Ｃに詳しく示されている。

図４Ｂは、図４Ａのアクチュエータ１０に使用されるのが望ましい駆動機構を示している。回転子は、この図４Ｂでは見えないが、シャフト１５に装着され、シャフト１５は、駆動歯車１６と共に残留電力指示部材のための駆動歯車の組を形成する。図６Ａから図６Ｃを参照して分かるように、有用な残留電力指示角度は６０°程度であるから、図５に示すアナログ残留電力指示部材を駆動するシャフト１８に装着され、駆動歯車１６と噛み合う減速歯車１７によって形成される減速歯車の組を設けるのが有利である。有利な態様においては、駆動歯車１６の歯数と減速歯車１７の歯数の比は２から３であり、これにより、有用な６０°の角度に対してそれぞれ約１２０°又は１８０°の表示角度を利用できるように、残留電力を表示するための角度を増大させることができる。

例えば、衝撃により又は巻上げ機構の過度な巻上げにより残留電力指示部材が表示角度の外側まで動くことを防止するために、指示部材を阻止するための手段が設けられる。この目的のために、好ましくは扇形切欠部２０を有する減速歯車１７が使用され、単一の停止部材１９と協働する第１及び第２の支持面２１ａ及び２１ｂを形成する。有利な態様においては、扇形切欠部２０は、１２０°の中心角を有する。支持面２１ａ及び２１ｂが停止部材１９と接触する２つの末端位置は、残留電力指示部材の２つの末端位置、つまり巻かれたバネに対応する第１の位置と緩められたバネに対応する第２の位置とに対応する。

尚、特に時計文字盤上に位置する角度表示のいずれかの側に置かれたスタッドの形の他の停止装置を設けることも可能である。

図５は、図４Ａ及び４Ｂに示す実施形態による残留電力指示装置の全体を断面図で示している。プレート２２は、特に固定子１２及びコイル１０ｂのための支持体として、また、駆動歯車１６及び減速歯車１７を装着したシャフト１５及び１８のための支持体として作用する。上部ブリッジ２３は停止部材１９の固定を可能にする。上部ブリッジ及び時計文字盤２４内に形成された凹部は、アナログ残留電力指示部材１１（典型的には、適当な目盛を指しながら動く針）を装着したシャフト１８が通る。開口を通して指示をもたらす円板、又は他の任意の適当なアナログ表示手段を使用可能であることは言うまでもない。

図６Ａ、図６Ｂ、及び図６Ｃは、時計バレル内に収容されたバネの巻上げの関数として固定子に対する磁化回転子の動きを示している。この動きは、制動期間中に伝達される電気量のために固定子（１２）と回転子との間に存在する平均磁気結合と、高い透磁性を有する固定子の幾何学形状のために固定子と回転子との間に存在する位置決めトルク又は結合との間の対立により形成された磁気平衡の位置が変化することに対応する。

図６Ａは、バネが完全に巻かれた時の磁化回転子１０ａの初期位置に対応している。この時、発電器は、その作動周波数を基準周波数へと低減するために、スイッチング手段により頻繁に制動される。制動期間中に、コイル１０ｂは、発電器コイル２ｂに電気的に結合され、固定子１２を通じて磁界を発生する。得られた平均誘導磁界は、固定子を磁気双極子と同化させて、第１の固定子部分１２ａが例えば磁気のＮ極に、また、第２の固定子部分１２ｂが磁気のＳ極に対応する。

この場合、Ｎ極である固定子部分１２ａは、磁化回転子１０ａのＳ極を引き付ける。このトルクの位置は、固定子と回転子との間のこの磁気トルクと対抗し、その結果として、磁化回転子１０ａを図６Ｃに示すアイドル位置へと引き付ける。回転子の位置は、磁気平衡の位置によって与えられる。

図６Ｂは、バネがもはや完全には巻かれていない中間位置を示している。この場合、発電器に加えられる制動は、上述の場合よりも頻繁度が低く、固定子の平均磁気双極子も上述の場合よりも小さい。従って、磁化回転子１０ａの磁界平衡の位置は、図６Ａに示す初期位置と図６Ｃに示すアイドル位置との間である。回転子は、矢印で示した方向へ回転する。

図６Ｃは、上述の通り、磁化回転子１０ａのアイドル位置、すなわち、バネが完全に緩められている時又は発電器がもはや基準周波数にて作動する位置にない時の発電器がもはや制動されない位置を示す。

この場合は、固定子と回転子との間の磁気トルクはゼロであり、従って、回転子の磁界平衡位置は、もはや位置決めトルクだけに依存せず、すなわち、回転子は、固定子の幾何学形状に依存してそのアイドル位置にある。こうなるために、固定子は、円形空洞１３の周縁に作られた材料のくびれ区域１２ｃ及び１２ｄとネック部１４ａ及び１４ｂとを有する。すなわち、アイドル位置は、固定子の軸線Ｅと磁化回転子のＮＳ極を結ぶ軸線との間に約８０°の角度ａを形成する。

尚、この場合に、実際には、図示した位置と１８０°だけ角度がずれた逆極性の位置との２つのアイドル位置が存在する。従って、残留電力指示装置を組み立てる際に、磁石が図示した位置に任意に置かれる。

尚、更に別の考察として、アナログ残留電力指示部材は、特に歯車列のような時計可動部に対して使用される潤滑油の劣化に関する情報も提供することが明らかにされており、つまり、潤滑油が劣化した場合は、バネが完全に巻かれた時に、この部材は最大残留電力をもはや表示しない。有利な態様においては、従って、この部材はまた、潤滑油を取り換える目的でその経年劣化の指示器として使用されることになる。

また、指示器の安定性を増すために、指示装置のために粘性潤滑油が有利に使用されることも注目される。

更に、与えられた発電器が、本明細書において引用により組み込まれる本出願人の名前で出願された欧州特許第１１０９０８３号の図１に規定する発電器と好ましくは対応するという点も注目すべきである。このような発電器は、３つの平形直列接続コイルの両側に配置された２つのフランジを有する回転子を含み、これらのコイルは、固定子を形成し、回転子軸線と直交する同じ平面内で回転子軸線に対して実質的に相互に１２０°だけずらしてある。各フランジ上には、６つの磁石が、コイルに向いて規則的な間隔で半径方向に固定される。２つの連続する又は対向する磁石の極性は逆である。

尚、この点に関して、発電器の他の実施形態、特に、調整回路によって制御された周波数で振動の動きを発生させるようにバレルバネと機械的に結合された発電器を設けることが可能である。

最後に注目されることは、起動手段の他の実施形態を設けること、特に、以下に述べる２つの変形による起動手段を設けることが可能なことである。

第１の変形によれば、起動手段は、特に、例えば図２に示すようなスイッチング手段を通じて、制動期間の時に、例えば鉄−ニッケル合金又は鋼−黄銅型の合金の組合せである強磁性体が配置された１つ又は複数の発電器コイルに接続されたコイルを含む。制動期間の時に、残留電力に依存して発電器により伝達された電気量でコイルが電力供給される。この電気量、従って残留電力に依存する誘導磁界は、磁気歪みにより強磁性体を変形させる効果を有する。この強磁性体の変形は、適当な任意の機械的手段によって残留電力を指示するために使用される。

第２の変形によれば、起動手段は、特に、発電器の制動期間の時に１つ又は複数の発電器コイルに直列接続される形状記憶合金で形成されたワイヤを含む。形状記憶合金は、高温形状と低温形状という２つの異なる形状をとることができ、これら２つの形状は、この種類の合金で形成された上述のワイヤの温度を上昇させる効果を有する制動期間の時に伝達される電気量によって課せられる。最も一般的に使用される合金は、ＣｕＺｎＡｌ、ＴｉＮｉ、及びＣｕＡｌＮｉである。尚、有利な態様においては、ＣｕＡｌ合金にベリリウムを加えることは、一方で高温での良好な安定性を保証しながら、かなりの低い変形温度を得ることを可能にする。

従来技術による時計の概略図である。 本発明の好ましい実施形態による時計の一般的な概略図である。 図２の好ましい実施形態による電気制御を示す図である。 起動手段の有利な実施形態を示す図である。 本発明の有利な実施形態による指示装置の断面図である。ある。 起動手段で使用される磁化回転子の動きをバネ巻上げの関数として示す図である。 図２の実施形態によるスイッチング手段の変形を示す図である。

符号の説明

１ バレル、 １ａ バネ、 ２ 発電器、 ５ 時間表示部材、 ６ 調整回路
７ スイッチング手段、 １０ 起動手段、 １１ アナログ残留電力部材

Claims (9)

1. バレル（１）、該バレル内に収容されたバネ（１ａ）、該バレルに対して機械的に結合された時間表示部材（５）、同じく該バレルに結合された発電器（２）、及び該発電器の周波数を基準周波数に従わせるための調整回路（６）を含み、該調整回路が、この目的のために、該発電器の周波数が該基準周波数よりも高いことを該調整回路が検知した制動期間中に該発電器を電気的に制動するように配置されたスイッチング手段（７）を含む時計であって、
   発電器は、アナログ残留電力表示部材（１１）の起動手段（１０）を、制動期間中に該起動手段と該発電器との間の電気的結合により伝えられる電気量（Ｇ２）によって制御することを特徴とする時計。
2. 前記アナログ残留電力表示部材（１１）の前記起動手段（１０）は、前記アナログ残留電力表示部材（１１）を巻かれたバネに対応する第１の位置から緩められたバネに対応する第２の位置まで動かすように配置されることを特徴とする請求項１に記載の時計。
3. 前記発電器は、少なくとも１つのコイル（２ｂ）を含み、
   前記起動手段は、付加的なコイル（１０ｂ）を含み、
   該起動手段と該発電器との間の前記電気的結合は、前記制動期間の時に前記コイルを電気的に結合するように配置された前記スイッチング手段（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）により達成されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の時計。
4. 前記電気量（Ｇ１）は、交番しており、
   前記スイッチング手段（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）は、整流された電気量（Ｇ２）を前記付加的コイル（１０ｂ）に伝達するために切り換えられることを特徴とする請求項３に記載の時計。
5. 前記起動手段（１０）は、前記付加的コイル（１０ｂ）を含む固定子（１２）と、該固定子と磁気的に結合され、前記アナログ残留電力表示部材（１１）と機械的に結合された磁化回転子（１０ａ）とにより形成された電気制御式アクチュエータを含むことを特徴とする請求項３又は請求項４のいずれか１項に記載の時計。
6. 前記固定子（１２）は、前記回転子（１０ａ）のその回転運動に対応する有用な角度が約６０°であるように２つのネック部（１４ａ、１４ｂ）が配置された円形空洞（１３）を有することを特徴とする請求項５に記載の時計。
7. 前記回転子（１０ａ）は、扇形切欠部（２０）を有する減速歯車（１７）を含む減速歯車の組を介して前記アナログ残留電力表示部材（１１）と結合され、
   停止部材（１９）が、前記歯車の回転角を制限するように該扇形部に配置されることを特徴とする請求項５又は請求項６のいずれか１項に記載の時計。
8. 粘性潤滑油が、前記アナログ残留電力表示部材（１１）による残留電力の安定した指示を得るために使用されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の時計。
9. 前記アナログ残留電力表示部材（１１）はまた、前記第１の位置が僅かにずらされる、時計の潤滑油の経年劣化に関する指示を提供することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の時計。
   

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