JP5815043B2 - 時計のヒゲゼンマイのための磁気シールド - Google Patents

Description

本発明は、機械式時計のヒゲゼンマイを、上記時計の外部からの磁場の干渉から保護するためのデバイスに関する。

機械式時計では、ヒゲゼンマイを形成する材料は通常、外部磁場を受けると残留磁化することができる鋼鉄などの金属合金からなる。このタイプの機械式時計の動作に干渉する外部磁場の影響を中和するために、非磁性材料の部分を作製することも考えられるが、従来の材料で作製されたヒゲゼンマイの優れた機械的性質（展性、弾性、熱膨張係数等）によって、磁力に対する感受性というこの欠点の殆どを補償できる。従って、ムーブメントが約４．８ｋＡ／ｍの磁場を受ける場合、速度の変動が１日あたり３０秒を超えず、時計学的な標準値を満たすものようにするために、このタイプのヒゲゼンマイを磁場干渉から保護することが考えられてきた。この４．８ｋＡ／ｍの磁場を超えて、かつ保護がなされていない場合、速度の変動が極めて起こりやすくなり、１日あたり数分にも及ぶ重大な変動に達する。この変動はとりわけ、ヒゲゼンマイを形成するコイルの長手方向磁化によるものであり、これは、ヒゲゼンマイが接続されたテンプ軸上にトルクを生成する。このトルクが通常の機械的トルクに加わるか、又はこのトルクが通常の機械的トルクから差し引かれる。速度の変動はまた、度合いは小さいとは言え、磁場を受けた際に、ヒゲゼンマイを形成するストリップを延ばす又は縮める傾向を有する磁気歪みによっても影響される。

統御部材の磁気絶縁に関するこの問題を克服するために、例えば永久磁石又はいずれのタイプの電気モータからの外部磁場等のいずれのタイプの外部磁場の干渉影響に対して時計を保護するデバイスが既に提案されている。

また、最も簡単かつ根本的な解決法は、時計ムーブメントを完全にシールドして、干渉するいずれの磁力線の通過も防止することからなる。これは特許文献１で提案されているものであり、ここでは時計ムーブメントは、高い透磁性と低いヒステリシスを有する耐食性合金で形成された要素のセットが磁力スクリーンを形成することにより、保護される。これら要素は、ムーブメントと腕時計の裏蓋との間に配設される凹状部分、ムーブメントとケーシングリングとの間に配置されるドームを形成する防塵リング、及び文字盤と腕時計の底部プレートとの間に配置される中間プレートである。この方法は極めて扱いが難しく、費用がかかる。実際、この方法には３つの追加部品が必要となり、これらは腕時計を重くするだけでなく、その容積も増大させる。

特許文献２は、上に提案した解決法よりも重量が軽く、扱いが容易な解決法を開示している。しかしながらここでは、腕時計ムーブメントは高い透磁性を有する材料によって完全には取り囲まれておらず、裏蓋及びその周縁部のみが取り囲まれている。よって、デバイスは磁場に対して十分な透過性を有するケース要素で形成される。ケース要素は、ムーブメントを取り囲み磁力スクリーンを形成する凹状部分を形成する、軟鋼製ケーシングリングによって補強される。ケース要素は、一様なフェライト構造を有する研磨可能なステンレス鋼製のケースの裏蓋である。よって本実施形態では、実際には裏蓋及びケーシングリングが高い透磁性を有する材料で作製されているため、更なる部品を追加することはない。更に、保護デバイスは腕時計ムーブメントのハウジングとして働くカバーを有さない凹状部分に限定されているため、ムーブメントと腕時計の文字盤との間にスクリーンが配置されない。

しかしながら、後者の解決法の第１の欠点は、ヒゲゼンマイ平面に分布する磁場の配向がいかなるものであっても、実際のヒゲゼンマイは干渉磁場に対して保護されないことである。実際、ヒゲゼンマイの中心はムーブメントの中心からずれているため、全方向保護が必要な場合、上述の文献の場合のようにムーブメント全体に対してではなく、上記ヒゲゼンマイに対してデバイスの中心を合わせることが提案される。この解決法の別の欠点は、ムーブメントが完全に隠れており、これが腕時計、特に高級腕時計の美的外観に悪影響を及ぼすことである。

例えば特許文献３又は特許文献４に記載の腕時計のような電子腕時計における、フェライト磁石材料製のテンプも公知である。しかしながら、テンプに使用するフェライト磁石材料は、ヒゲゼンマイの等時性を改善するための磁気シールドを構成することはなく、発振を維持する電磁回路と恊働するようになっている。特許文献５は、ヒゲゼンマイを一切有さないフェライト磁石製テンプ統御装置を備える電子腕時計に関する、同様の解決法の例である。

最後に、特許文献６から、ニッケル製テンプを留めるために有利な弾性及び熱弾性を有する特定の合金で作製された、ヒゲゼンマイが公知である。しかしながら、このヒゲゼンマイに関して、テンプの特定の磁気シールド特性については言及されていない。

スイス特許第１２２３９１号 フランス特許第１４０８８７２号 フランス特許第２０６３１０１号 スイス特許第３６１２４７号 フランス特許第２０００７０６号 スイス特許第６８９１０６号

以上より、本発明の目的は、ヒゲゼンマイの磁気シールドを改善することを目的とした、上述の制限を有さない解決法を提供することである。

これらの目的は、本発明の主請求項によって達成され、これは、上述の第１の段落の内容に一致するだけでなく、保護デバイスが非晶質フェライト磁石材料で形成されたテンプを備える点で独自のものである。

ここで提案する解決法の１つの利点は、本解決法が、非晶質金属の有利な磁性及び耐食性により、効率的な磁気シールドを提供することであり、また、ムーブメントの特定の既存の要素をシールド要素として有利に再使用し、従って、いずれの補助部品又は特定の表面処理を必要としないことである。従って、必要な空間は最小にまで削減され、製造コストについても同様となる。本解決法の更なる利点は、本解決法が、上記ヒゲゼンマイの効率を改善するための、ヒゲゼンマイの回転軸上に中心を定めた磁気シールドを提供することである。

ここで提案する解決法の別の利点は、本解決法により、腕時計の裏蓋を通してムーブメント構成要素が見えるようにでき、これにより、時計の全体的な美的外観が改善されることである。

複数の実施形態により、非限定的な実施例を用いて、本発明を以下に詳細に説明する。これらの実施形態を、添付の図面によって図示する。

図１Ａは、ヒゲゼンマイの平面斜視図である。 図１Ｂは、ヒゲゼンマイの一部の平面斜視図である。 図２は、本発明の好ましい実施形態の概略斜視図である。 図３は、本発明の代替実施形態の概略斜視図である。

今日、電磁干渉の密度は非常に高まっており、これは特に、新世代無線携帯電話（３Ｇ）及びモバイル（ｗｉｆｉ）ネットワークのみならず、例えばハンドバッグや携帯電話ケースの留め具に使用される小さな永久磁石の数の増加によるものでもある。今日、機械式腕時計の統御システムの等時性を保証することができる磁気シールドを用いた解決法の考案が重要である。

しかしながら、これを実行するにあたり、腕時計製造者は、底部プレート上及びケース内部にシールドを格納するための空間に関する問題に直面している。従って、できる限りコンパクトであり、かつ磁場を効率的に減衰させることができる、最適な解決法を考案する努力が続けられている。

複雑かつ扱いの難しい解決法によって、ヒゲゼンマイから干渉磁場を削減する又は完全に除去することを試みるよりも、干渉磁場を必ずしも削減又は除去することなく、ヒゲゼンマイを形成する磁性材料の極性を変化させる干渉磁場の性質から考えて、より悪影響が少ない方向にこれを配向又は偏倚させる方が賢明であるようである。

機械式腕時計の統御部材は一般に、図１Ａに示すようにヒゲゼンマイから形成される。ヒゲゼンマイは回転軸Ｚの周囲に設置され、上記軸に対して垂直な平面において巻かれる。この平面におけるヒゲゼンマイの直径をｄで表し、軸Ｚに沿ったヒゲゼンマイの高さをｈで表す。図１Ｂは、それ自体の周囲に極めて長いストリップが巻き付けられたヒゲゼンマイ１の一部を示す。このストリップは好ましくは、削減された高さｈと、極めて小さい厚さｅとを有する。従って、高さ方向Ｚ若しくは垂直方向に、又は厚さ方向Ｒ若しくは径方向に、このストリップに極性を与えると、残留磁気は殆ど又は全く残らない。しかしながら、長さ方向Ｌに極性を与えるのは避けるべきであり、これはなぜなら、この方向が、特にヒゲゼンマイの、残留磁気が発生することになる外側コイル上で、上述のように、ヒゲゼンマイの戻りトルクの不規則な変動をもたらす追加の漂遊トルクを発生させる唯一の方向であり、これは統御システムの等時性に影響を与えるからである。この長手方向極性付与を防止又は最大限に低減するためには、ヒゲゼンマイ１の平面に対して、ある程度垂直方向又は径方向構成となるように、力線を配向するだけで結果的に十分である。

できる限りコンパクトにするために、本発明の範囲内で、所定の内径の磁気シールドのために追加の空間を必要としないようにするために、ムーブメントの既存の構成部品を用いるよう努めるのが有利である。図２は、４つの分岐を備えるテンプ２の好ましい実施形態を示し、この実施形態は、ヒゲゼンマイ１の平面に平行な平面におけるアーム３の位置決め、及びヒゲゼンマイ１の回転軸Ｚに関して対称なこれらのアームの構成から、最も適切な要素と考えられる。このような、回転軸Ｚに関するアーム３の対称な配置と、好ましくはヒゲゼンマイの高さｈより相当大きくなるよう選択された高さＨを有する、ヒゲゼンマイと同軸のケーシングリング４によってもたらされるシールドとは、ヒゲゼンマイ１が静置されている空間内部に印加される磁場の強さを、ケーシングリング４に誘導される磁場が飽和するまで、大きく減衰させるだけでなく、この磁場の方向に関わらず、干渉磁場に対する全方向保護も提供する。

更に、ケーシングリング４は、ヒゲゼンマイ１を干渉磁場から効率的に保護するが、これは、多数のこれら干渉磁場が回転軸Ｚの垂直方向に偏倚し、この方向は極性付与方向であり、この方向に沿ってヒゲゼンマイの感受性が低くなっているためである。しかしながら、アーム３の周縁部における、及びリング４上での磁場の集中は、磁場を局所的に増大させる傾向をなお有し、従って、ヒゲゼンマイのいずれの部分、最も外側の部分でさえ、この望ましくない集中の影響を受けないようにするために、ヒゲゼンマイ１の直径ｄと比べて比較的大きな好ましくは少なくとも２倍以上の直径Ｄをケーシングリング４に与える必要があることに留意されたい。ケーシングリング４に誘導される磁場の飽和レベルを向上させるために、リングの断面を増大させることができる。しかしながら、テンプの慣性モーメントに関する折衷案も考案しなければならず、この慣性モーメントは、ヒゲゼンマイ１にかかる応力を低減するために比較的低いレベルに保たなければならない。ケーシングリング４の体積を増大させずに高さを増大させるために、例えば上記断面の高さと幅との比が１０超であるような、可能な限り先細にした断面を選択してもよい。よって、力線の極性付与は、垂直方向Ｚで最も効率が良くなる。

フェライト磁石材料製の、即ち極めて高い磁気感受性（一般にはギリシャ文字χで表す）を有するムーブメント部品を製造するステップは、当業者がこれまで考慮したことのないものであるが、これは、通常のフェライト磁石材料が強い酸化傾向を有するため、特に、このような合金中に鉄が存在し、クロムが存在しないためである。しかしながらここでは、これらのタイプの材料の表面を耐食性薬剤で処理し、その磁気特性を改変することなく、このような問題を防止することができる。ケーシングリング４及びアーム３の作製に使用される高磁気飽和材料は、鉄をベースとする非晶質金属であり、例えば鉄-ニッケル若しくは鉄-コバルト合金、又は鉄-ニッケル-モリブデン若しくは鉄-ニッケル-銅合金である。このタイプの合金は、低い保磁性及び高い磁気透過性、即ち、極めて狭いヒステリシスサイクル及び極めて急峻な傾きを有することで知られており、また、高い耐食性を有し、従って、本発明の実装に特によく適している。この合金の化学的性質は、例えば４５〜５０％のニッケルを含有するパーメローム鉄-ニッケル合金等のように、材料の磁気挙動が、高い磁気透過性及び高い飽和レベルを有するよう選択される。

図２に示す好ましい実施形態によると、テンプ２は、ヒゲゼンマイが巻かれた平面に延在する少なくとも４つの平坦なアームを備える。腕時計の使用時、テンプは常に回転駆動され、本質的に平坦な表面が擬似的に生成され、この平面に磁気シールドが形成される。外部磁場とヒゲゼンマイ１が位置する磁場との間で約半分の減衰が起こる図示した変形例によると、ヒゲゼンマイ１の直径ｄ及び高さｈは好ましくは、ケーシングリング４の直径Ｄ及び高さＨに関して上で設定した比に従う。

シールド効率を更に改善するために、アームの数及び／又はアームの厚さを増大させて、保護表面積を増大させることができる。複数のアーム３が、アーム３の回転平面内でケーシングリング４によって限定される仮想のディスクの１／４以上の表面積を覆う場合、速度の変動における干渉の、測定される減衰は、比にして３を超え、特に１０ミリテスラ（ｍＴ）を超える誘導値であり、即ち、ケーシングリングによって限定される仮想のディスクに対して上述の表面比を有する３本のアームを有するテンプにおいて、約８ｋＡ／ｍである。アーム３の代わりに中実のディスクを用いて、これらの比を６〜７の値にまで更に改善することができる。しかしながら、この解決法は、システムの体積が増大し、それに従って慣性モーメント及び使用エネルギも増大するという欠点を有する。よって、システム全体の体積の増大を回避するために、所定の体積にできる限り平坦化したアーム、即ち、磁場の極性付与が垂直方向Ｚで最適となるように、回転平面内にできる限り延伸する寸法を有するアームを用いることが好ましい。本発明の範囲内で使用するアームの本数に関わらず、ケーシングリング４によって限定される仮想のディスクの平面において可能な限り大きな表面積を覆うように、アーム断面の幅と長さの比が約１０超であれば、アームは平坦化されているものと表現する。

このような、テンプの平坦化されたアームを製造するために、ここでは本発明の範囲内で使用される非晶質金属合金が特に有利であり、これは、このような非晶質合金がもたらす弾性変形特性及び機械抵抗による（これは、所望の体積において極めて平坦な形状を容易に得ることができることを意味する）ものである。この平坦化された形状は即ち、テンプの体積、従ってテンプの慣性モーメント（これは所定のヒゲゼンマイのための統御システムの効率にとって有害である）を増大させる必要は全く無しに、外部磁場の力線をより効率的に配向することができることを意味する。

磁気シールド効率を更に向上させるために、本発明のデバイスは、図３に示すように、上記ケーシングリング４の上部に設置した第２のアーム３'の組を含むことができる。このアーム３'の組は好ましくは角度的に変位した、又は異なる、又は相補的であるが対称な、幾何学的形状を有することができる。また、底部アーム３の組と同一のアームの２つの組を想定し、第１のアーム３の組と第２のアーム３'の組とが互いに重なるようにすることもできる。磁気シールドの上部を回転アームで覆う利点は、まず１つには、これにより、ヒゲゼンマイ１がその中に配設される、対称かつ完全に封止された空間が形成され、これにより、シールドが減衰及び等方性の両方に関して効率の良いものとなることである。もう１つには、アーム３のみを用いて測定された減衰値と同様、シールドの全体の効率が、ディスクのような中実表面と比較して大きく改善されることである。アーム３、３'の２つの組を有するテンプを形成する部品は、例えばＬＩＧＡタイプのプロセスによって、又は、それぞれがアームの組を備え、かつそれぞれがケーシングリング４の一部を形成する、オス-メス型部品の溝にリブを嵌合させることによって、単一の部品として形成することができる。

ここに提示した全ての実施形態の１つの利点は、従来のシールドを有するケースのように、特にケースの裏蓋によってムーブメントが隠れることがないこともまた、ここに提示した全ての実施形態の１つの利点であることは、当業者にはわかるであろう。結果として、この性能を、ムーブメントの少なくとも一部がユーザから見えるようになっているスケルトン又はトゥールビヨン腕時計に使用することができる。

Claims (5)

1. 機械式時計のヒゲゼンマイ（１）を、前記時計の外部に由来する干渉磁場から保護するためのデバイスであって、このデバイスは、非晶質の強磁性体合金製のテンプ（２）を含むことを特徴とする、デバイス。
2. 前記テンプ（２）は、少なくとも４つの平坦化されたアーム（３）を有することを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記テンプ（２）は、前記テンプ（２）の周縁を形成し前記ヒゲゼンマイ（１）と同軸であるケーシングリング（４）によって限定されるディスクの１／４以上の表面積を覆う複数の前記アーム（３）で形成されることを特徴とする、請求項２に記載のデバイス。
4. 前記テンプ（２）は、前記テンプ（２）の周縁を形成し前記ヒゲゼンマイ（１）と同軸であるケーシングリング（４）上に設置される第２のアーム（３’）の組を含み、前記ケーシングリング（４）の厚み方向において、前記第２のアーム（３’）の組は前記アーム（３）が形成する平面とは異なる平面を形成することを特徴とする、請求項２に記載のデバイス。
5. 前記テンプ（２）は、前記ヒゲゼンマイ（１）の直径（ｄ）の少なくとも２倍以上の直径（Ｄ）を有することを特徴とする、請求項２に記載のデバイス。

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