JP6091298B2 - 脱進機、ムーブメント、および時計 - Google Patents

Description

本発明は、脱進機、ムーブメント、およびそれらを有する時計に関するものである。

従来より、がんぎ車の回転を制御しがんぎ車の回転力を受ける石（入爪、出爪）を有する脱進機は最も広く使用されており、たとえば、非特許文献１のようなスイスレバー（クラブツース）脱進機が知られている。このような従来のスイスレバー脱進機においては、以下のように、入爪ががんぎ車からの回転力を受ける構成となっている。

このような従来の脱進機について図１１を用いて説明する。まず、てんぷの振り石３１０２がアンクル３１０５と接触せずに振動している期間中、アンクル３１０５のサオ３１１８はどて３１０３aに当たって停止しており、がんぎ歯車３１２２はがんぎ歯のロッキングコーナー３１２４がアンクルの入爪３１１０の停止面３１１１に係合して停止している。この状態を停止期間と称する。なお、がんぎ歯車３１２２は、図示しない香箱からの動力によって時計回りに付勢されている。また、がんぎ歯のロッキングコーナー３１２４と入爪の停止面３１１１との接触点における法線を引くと、これが停止期間におけるがんぎ歯３１２１から入爪３１１０に伝わる力の向きになる。アンクルの揺動軸Ｃ１と、がんぎ歯車３１２２の回転軸とを結ぶ直線を中心線Ｖとしたとき、この法線３１１５と中心線Ｖとの交点Ｔは、アンクルの揺動軸Ｃ１よりもがんぎ歯車３１２２の回転軸Ｃ２が配置される側の方向に離れた場所にある。これは、停止期間中もがんぎ歯車３１２２がアンクル３１０５に反時計回りの回転力を与えていることを意味している。この力の働きによって、アンクルのサオ３１１８はどて３１０３に押し付けられ、停止期間中に外部から衝撃が加わっても、アンクル３１０５が容易にどて３１０３aから離れてしまうことを防ぎ、アンクル３１０５がてんぷの振り座３１０１および振り石３１０２と接触することによりてんぷの自由な振動が妨げられることを防いでいる。アンクルの揺動軸Ｃ１とがんぎ歯のロッキングコーナー３１２４を結ぶ線に直交する面に対して設けられる入爪の停止面３１１１の角度を引き角と言う。

図１１に示すような、入爪における停止期間が開始されると、てんぷは振り座３１０１の振り石３１０２がアンクル３１０５と離れ、慣性によって時計回りに回転し、その回転エネルギーはてんぷに取り付けられた不図示のひげぜんまいに蓄えられていく。回転エネルギーが全てひげぜんまいに蓄えられると、てんぷは時計回りの回転を止めて一瞬静止し、その直後にひげぜんまいに蓄えられたエネルギーによって反時計回りに回転を始める。てんぷの振り座３１０１に固定された振り石３１０２は、アンクル３１０５のハコ３１０６に近づいていき、やがてハコの内周面の出爪側の面３１０８に衝突する。ハコの内周面の出爪側３１０８の面が振り石３１０２から力を受けることによって、アンクル３１０５は時計回りに回転させられる。このとき、アンクル３１０５の回転に伴って入爪３１１０も回転するため、入爪３１１０が一定角度回転すると、がんぎ歯のロッキングコーナー３１２４は入爪のロッキングコーナー３１１２に到達する。このような、振り石３１０２がハコ３１０６に衝突してからがんぎ歯のロッキングコーナー３１２４が爪石のロッキングコーナー３１１２に到達するまでの期間を停止解除と呼ぶ。停止解除を終えると、がんぎ歯のロッキングコーナー３１２４は入爪の衝撃面３１１３に衝突する。衝突の後、がんぎ歯のロッキングコーナー３１２４は入爪の衝撃面３１１３上を摺動することで、アンクル３１０５に時計回りの回転力を与える。がんぎ歯３１２３によって回転力を与えられたアンクル３１０５は、ハコの内周面の入爪側の面３１０７が振り石に係合することでてんぷに回転力を与える。

ここで、入り爪における停止解除期間中のがんぎ車３１２１に対するてんぷのトルク比に注目すると、がんぎ車を逆転させるために必要なてんぷのトルクは、停止解除期間中に増加していく。その理由を以下に述べる。ここで、トルク比とは、係合しながら互いに回転しようとする回転物（例えば歯車）が、トルクの均衡によって静止している時にそれぞれの回転物に与えられているトルクの比である。

がんぎ車３１２１にたいするてんぷのトルク比は、アンクルに対するてんぷのトルク比と、がんぎ車に対するアンクルのトルク比の積で表される。まず、アンクルに対するてんぷのトルク比を考えると、以下となる。

てんぷの振り石３１０２から、ハコの内周面の出爪側の面３１０８への力の伝達を考える。静的に見た場合、振り石３１０２からハコ内周面の出爪側３１０８への力の伝達方向は、振り石３１０２とハコ内周面の出爪側の面３１０８の接触点からハコ内周面の出爪側の面３１０８に対して引いた法線３１５１の方向であるが、振り石３１０２とハコ内周面の出爪側の面３１０８には摩擦があるため、停止解除期間中の振り石３１０２からハコ内周面の出爪側の面３１０８への力の伝達方向は、この法線３１５１から摩擦角λ１だけてんぷの回転中心Ｃ３の方向に偏角した方向となる。ここで、力の伝達方向３１５２と中心線Ｖの交点をＳとすると、てんぷとアンクル３１０５のトルクの比は、てんぷの回転中心Ｃ３からＳまでの距離と、アンクルの揺動軸Ｃ１からＳまでの距離の比と等しい。ハコ３１０６の内周面が平面で構成されていることと、振り石３１０２が円周上を移動することによって、交点Ｓは停止解除の期間中、アンクルの揺動軸Ｃ１に向かって移動していく。よって、アンクル３１０５に対するてんぷのトルク比は、停止解除の期間中に増加していく。

つぎに、がんぎ車に対するアンクルのトルク比を考える。がんぎ歯のロッキングコーナー３１２４から、入爪停止面３１１１への力の伝達方向を考える。静的に見た場合、がんぎ歯のロッキングコーナー３１２４から、入爪停止面３１１１への力の伝達方向は、がんぎ歯のロッキングコーナー３１２４から入爪停止面３１１１に対して引いた法線３１１５の方向であるが、がんぎ歯のロッキングコーナー３１２４と入爪停止面３１１１には摩擦があるため、停止解除期間中のがんぎ歯のロッキングコーナー３１２４から入爪停止面３１１１への力の伝達方向は、この法線３１１５から、摩擦角λ２だけがんぎ車３１２１の回転中心Ｃ２の方向に偏角した方向となる。ここで、力の伝達方向３１１６と中心線Ｖの交点をＴ’とすると、アンクル３１０５とがんぎ車３１２１のトルクの比は、Ｃ１からＴ’までの距離と、Ｃ２からＴ’までの距離の比と等しい。入り爪の停止面３１１１は平面で構成されているため、停止解除の期間中、交点Ｔ’はがんぎ車の回転軸Ｃ２に向かって移動していく。よって、入り爪における停止解除期間中、がんぎ車に対するアンクルのトルク比は増加していく。

以上から、がんぎ車にたいするてんぷのトルク比、すなわちアンクルに対するてんぷのトルク比と、がんぎ車に対するアンクルのトルク比の積は、入り爪における停止解除の期間中に増加していく。

がんぎ車３１２１は不図示の香箱から不図示の輪列を介して時計回りに付勢されており、停止解除の期間中そのトルクは一定と見なすことができる。よって、がんぎ車３１２１を逆転させるために必要なてんぷのトルクは、入り爪３１１１における停止解除の期間中に増加していく。

よって、停止解除期間中にてんぷが失うエネルギーも増加していく。てんぷのエネルギー損失の増加は振り角の減少を招く。てんぷの振り角は大きいほど外部からの衝撃の影響を受けにくく、てんぷの振動の振動周期を高い精度で維持できるため、てんぷの振り角の減少は精度の低下を招く。

Ｇｅｏｒｇｅ Ｄａｎｉｅｌｓ著 「Ｗａｔｃｈｍａｋｉｎｇ」Ｓｏｔｈｅｂｙ Ｐａｒｋｅ Ｂｅｒｎｅｔ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ １９８２年 ｐ.２０６〜ｐ.２２１

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、入り爪における停止解除期間中にアンクルに対するてんぷのトルク比が増大するのを、がんぎ車に対するアンクルのトルク比を減少させることによって抑制し、てんぷのエネルギーの損失を抑制できる脱進機、ムーブメント、および時計を提供することにある。

本発明における脱進機は、回転軸回りに回転可能ながんぎ歯車と、前記がんぎ歯車に係脱可能な入爪と、揺動軸回りに揺動し、前記入爪が設けられるアンクルとを有する脱進機において、前記入爪における前記がんぎ歯車との係合面は、前記回転軸と前記揺動軸とを通る直線と前記係合面におけるトルク伝達方向とが交わる交点が、前記がんぎ歯車の回転に伴い前記回転軸から前記揺動軸に近づくように変位する形状に形成されていることを主要な特徴とする。
かかる構成により、入り爪における停止解除の期間中、アンクルに対するてんぷのトルク比の増加を、ガンギ車に対するアンクルのトルク比の減少によって抑制し、てんぷのエネルギーの損失を抑制することができる。

本発明における脱進機は、前記トルク伝達方向が前記係合面における法線となるように前記係合面の形状が形成されていることを特徴とする。
かかる構成により、がんぎ歯と入爪の係合面に摩擦が微小な場合において、入り爪における停止解除の期間中、アンクルに対するてんぷのトルク比の増加を、ガンギ車に対するアンクルのトルク比の減少によって抑制し、てんぷのエネルギーの損失を抑制することができる。

本発明における脱進機は、前記トルク伝達方向が、前記係合面における法線から、前記係合面における前記入爪と前記がんぎ歯車との接触による生じる摩擦角だけ偏角した方向となるように、前記係合面の形状が形成されていることを特徴とする。
かかる構成により、がんぎ歯と入爪の係合面に摩擦がある場合において、入り爪における停止解除の期間中、アンクルに対するてんぷのトルク比の増加を、ガンギ車に対するアンクルのトルク比の減少によって抑制し、てんぷのエネルギーの損失を抑制することができる。

本発明における脱進機は、前記交点が、前記がんぎ歯車、の回転角度にかかわらず、前記回転軸と前記揺動軸とを結ぶ線分内に位置するように、前記係合面の形状が形成されていることを特徴とする。
かかる構成により、アンクルおよびがんぎ歯車が停止している期間中、がんぎ歯車がアンクルに伝える力は、アンクルを反時計回りに回転させるように働くため、外部から衝撃が加わった場合に、アンクルが容易にどてから離れててんぷの振動を阻害することを防ぐことができる。

本発明におけるムーブメントは前記脱進機と、前記アンクルの揺動周期を調整するてんぷと、前記がんぎ歯車に動力を伝える輪列とを有することを特徴とする。
かかる構成により、精度の高いムーブメントを提供することができる。

本発明における時計は、前記ムーブメントと、前記脱進機と前記てんぷとを含む脱進調速機構により調速された回転速度で回転する針を有することを特徴とする。
かかる構成により、精度の高い時計を提供することができる

本発明の脱進機は、停止解除の期間中、アンクルに対するてんぷのトルク比の増加を、ガンギ車に対するアンクルのトルク比の減少によって抑制し、てんぷのエネルギーの損失を抑制することができ、てんぷの所望の振り角を確保できるという利点がある。

本発明の第１実施形態における脱進機の停止解除開始時の図である。 本発明の第１実施形態における脱進機の停止解除終了時の図である。 本発明の第２実施形態における脱進機の停止解除開始時の図である。 本発明の第２実施形態における脱進機の停止解除終了時の図である。 （ａ）本発明の第１実施形態に関する脱進機を備えるムーブメントの図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に関するムーブメントを備える時計の図である。 従来技術におけるアンクルに対するてんぷのトルク比線図である。 従来技術におけるがんぎ車に対するアンクルのトルク比線図である。 従来技術におけるがんぎ車に対するてんぷのトルク比線図である。 本発明のがんぎ車に対するアンクルのトルク比線図である。 本発明のがんぎ車に対するてんぷのトルク比線図である。 従来技術における脱進機の停止期間中の図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１、図２および図５、図６〜図１０に基づいて説明する。最初に、図１、図５に基づき、本実施形態の脱進機の構成について説明する。図１は、本実施形態の脱進機の停止解除開始時の図であり、図５（a）は、本実施形態の脱進機を備えるムーブメントの構成図であり、図５（ｂ）は、かかるムーブメントを備える時計の図である。

（時計の説明）
図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、本実施形態の機械式時計１は、例えば腕時計であって、ムーブメント（時計用ムーブメント）１０と、このムーブメント１０を収納するケーシング２と、により構成されている。

（ムーブメントの説明）
このムーブメント１０は、基板を構成する地板１１を有している。この地板１１の裏側には図示しない文字板が配されている。なお、ムーブメント１０の表側に組み込まれる輪列を表輪列と称し、ムーブメント１０の裏側に組み込まれる輪列を裏輪列と称する。

上記地板１１には、巻真案内穴１１ａが形成されており、ここに巻真１２が回転自在に組み込まれている。この巻真１２は、おしどり１３、かんぬき１４、かんぬきばね１５及び裏押さえ１６を有する切換装置により、軸方向の位置が決められている。また、巻真１２の案内軸部には、きち車１７が回転自在に設けられている。

このような構成のもと、巻真１２が、回転軸方向に沿ってムーブメント１０の内側に一番近い方の第１の巻真位置（０段目）にある状態で巻真１２を回転させると、図示しないつづみ車の回転を介してきち車１７が回転する。そして、このきち車１７が回転することにより、これと噛合う丸穴車２０が回転する。そして、この丸穴車２０が回転することにより、これと噛合う角穴車２１が回転する。更に、この角穴車２１が回転することにより、香箱車２２に収容された図示しないぜんまい（動力源）を巻き上げる。

ムーブメント１０の表輪列は、上記香箱車２２の他に、二番車２５、三番車２６及び四番車２７により構成されており、香箱車２２の回転力を伝達する機能を果している。また、ムーブメント１０の表側には、表輪列の回転を制御するための脱進機３０及び調速機構３１が配置されている。調速機構３１は、上記脱進機を調速する機構であって、てんぷ４０を具備している。 二番車２５は、香箱車２２に噛合う歯車とされている。三番車２６は、二番車２５に噛合う歯車とされている。四番車２７は、三番車２６に噛合う歯車とされている。

（脱進機の説明）
図１に示すように、本実施形態における脱進機３０は、アンクル１０５の揺動周期を調整するてんぷ４０の振り座１０１と、振り座１０１に固定される振り石１０２と、振り石１０２が内部で動くことで振り石１０２からハコ内周面１０６に回転力が伝達されるアンクル１０５と、アンクル１０５に相対位置を調整可能に固定される入爪１１０および出爪１１４と、入爪１１０と出爪１１４とに断続的に係合するがんぎ歯１２３を有するがんぎ歯車１２２と、がんぎ歯車１２２とがんぎかな１２５とにより構成されるがんぎ車１２１と、アンクルのサオ１０９と係合してアンクル１０５の揺動角度を規制するどて１０３ａおよび１０３ｂとを有している。がんぎかな１２５は、前記四番車２７と噛合っている。

てんぷの振り座１０１の回転軸Ｃ３と、アンクル１０５の揺動軸Ｃ１と、がんぎ歯車１２１の回転軸Ｃ２は、中心線Ｖ上に配置されている。アンクル１０５の入爪１１０は、がんぎ歯のロッキングコーナー１２４と係合する係合面としての停止面１１１と、がんぎ歯のロッキングコーナー１２４によって衝撃を受ける衝撃面１１３と、停止面１１１と衝撃面１１３が交わる入爪のロッキングコーナー１１２を有する。

（動作の説明）
次に、図１および図２に基づき、本実施形態の動作について説明する。図１は、本実施形態の入爪停止面１１１ががんぎ歯のロッキングコーナー１２４に接触した状態で、アンクル１０５が揺動軸Ｃ１を中心として時計回りに回り、入爪停止面１１１ががんぎ歯のロッキングコーナー１２４を反時計回りに押し戻す動作（停止解除）が開始される瞬間の図である。図２は、停止解除が終了する瞬間の図である。

まず、図１および図２において、アンクル１０５のサオ１０９はどて１０３ａに当たって停止しており、がんぎ歯車１２２はがんぎ歯のロッキングコーナー１２４がアンクル１０５の入爪１１０の停止面１１１に係合して停止している。がんぎ歯車１２２は、香箱２２の動力が表輪列を介してがんぎかな１２５に伝えられることによって、時計回りに付勢されている。

次に、てんぷ４０は不図示のひげぜんまいに蓄えられたエネルギーによって、反時計回りに回転し、てんぷの振り座１０１に固定される振り石１０２は、アンクルのハコ１０６に近づいていき、やがてアンクル１０５のハコ１０６の内周面の出爪側の面１０８に衝突する。ハコの内周面の出爪側の面１０８が振り石１０２から力を受けることによって、アンクル１０５は時計回りに揺動させられ、アンクルのサオ１０９はどて１０３ａから離れる。

このとき、図２に示すように、アンクル１０５の揺動に伴って入爪１１０も時計回りに揺動するため、入爪１１０が一定角度揺動すると、がんぎ歯のロッキングコーナー１２４は入爪のロッキングコーナー１１２に到達する。このように、振り石１０２がハコ１０６の内周面の出爪側１０８に衝突してからがんぎ歯のロッキングコーナー１２４が入爪のロッキングコーナー１１２に到達するまでの期間を、停止解除と呼ぶ。

停止解除が終了するとがんぎ歯のロッキングコーナー１２４は入爪の衝撃面１１３に係合する。係合の後、がんぎ歯のロッキングコーナー１２４は、入爪の衝撃面１１３上を摺動することで、アンクル１０５に時計回りの回転力を与える。がんぎ歯１２３によって時計回りの回転力を与えられたアンクル１０５は、ハコの内周面の入爪側の面１０７が振り石１０２に係合することでてんぷに反時計回りの回転力を与える。

（入爪の停止面の形状の説明）
次に、図１から図２に基づいて本実施形態の入爪の停止面１１１の形状について説明する。
ここでは、アンクルの揺動軸Ｃ１を原点とし、中心線ＶをＹ軸、アンクルの揺動軸Ｃ１を通り中心線Ｖに直交する水平線ＨをＸ軸とする座標系を考える。

図２の停止解除の開始時において、入爪の停止面１１１上のがんぎ歯のロッキングコーナー１２４と係合している点を停止点１とし、その座標を(ｘ１,ｙ１)とする。また、停止点１から入爪の停止面１１１に法線１１５を引き、そこから摩擦角λ２だけ偏角した直線１１６が中心線Ｖと交わる点をＴとする。停止解除開始時におけるＴをＴ１とし、その座標を (０,ａ１)とする。また、がんぎ車１２１の回転中心の座標を(０,ｂ)とし、がんぎ歯のロッキングコーナー１２４の回転軸Ｃ２からの回転半径をＲとする。なお、直線１１６の停止点１から交点Ｔ１に向かう方向が、がんぎ歯から入爪へのトルク伝達方向となる。停止解除が開始されて、アンクル１０５が時計回りにΔθだけ回転したとする。このとき、停止点１(ｘ１,ｙ１)もΔθだけ回転して、(ｘ１',ｙ１')に移動する。この時点におけるがんぎ歯のロッキングコーナー１２４と入爪停止面１１１の係合点を停止点２とし、その座標を(ｘ２,ｙ２)とする。また、アンクルがΔθ回転する間に、交点Ｔ１はＹ軸上をアンクル揺動軸に向かってΔＴだけ移動する。Ｔ１（０,ａ１）がΔＴだけ移動した点をＴ２(０,ａ２)とする。さて、Δθが微小であった場合、停止点２から停止面１１１に引いた法線の傾きは、(ｘ１',ｙ１')と(ｘ２,ｙ２)を結んだ直線に直角な直線の傾きとほぼ等しいとみなすことができる。本実施形態では、この停止点２における法線から摩擦角λ２だけ偏角した直線がＴ２（０,ａ２）を通る。この場合次式（１)が成り立つ。

また、停止点２(ｘ２,ｙ２)はがんぎ車のロッキングコーナー１２４の描く円周上にあるから、次式（２）が成り立つ。

また、停止解除開始時のアンクルに対するてんぷのトルク比をα、停止解除終了時のアンクルに対するてんぷのトルク比をβとし、停止解除期間中にアンクルが揺動する角度をθuとすると、ΔＴの大きさは次式（３）によって求められる。

これらの式をニュートン法で解くことによって、停止点２ (ｘ２,ｙ２)が求まる。

次に、再びアンクルがΔθだけ回転したとする。このとき、停止点２(ｘ２,ｙ２)もΔθだけ回転して、(ｘ２',ｙ２')に移動する。この時点における入爪停止面１１１上のがんぎ歯のロッキングコーナー１２４との係合点を停止点３とし、その座標を(ｘ３,ｙ３)とする。また、Ｔ２はＹ軸上をアンクルの揺動軸方向にΔＴだけ動く。Ｔ２（０,ａ２）がΔＴだけ移動した点をＴ３(０,ａ３)とする。そうすると、(ｘ３,ｙ３)も（ｘ２,ｙ２）を求めたときと同様にして求めることができる。Δθを限りなくゼロに近づけてこの計算を繰り返すことで、(ｘｎ，ｙｎ)が連続した曲線が形成される。停止解除期間中のアンクルの揺動角度をθuとすると、θu/Δθ回の計算を繰り返すことで、停止面を構成するために必要な曲線が求められる。このような曲線を有する曲面として停止面１１１の形状が形成されている。アンクルが停止解除開始からθuだけ揺動した時点での交点ＴをＴuとする。

このように、本実施形態においては、がんぎ歯のロッキングコーナー１２４が入爪の停止面１１１にトルクを伝えるトルク伝達方向と、アンクルの揺動軸Ｃ１とがんぎ車１２１の回転軸Ｃ２を通る直線Ｖとが交わる交点Ｔが、停止解除の期間中においてＴ１からＴuまでアンクルの揺動軸に近づいていくように、入爪の停止面１１１が形成されている。

また、交点Ｔが、がんぎ車の停止解除期間中に、がんぎ車の回転角度にかかわらず、回転軸Ｃ２と揺動軸Ｃ１とを結ぶ線分内に位置しているように、入爪の停止面１１１は形成されている。
なお、本実施形態においては、がんぎが鉄を材料とし、入爪はアルミナにより構成される人工ルビーを材料としている。

（作用効果の説明）
以上のような停止面１１１の形状を有する入爪１１０により、本実施形態は、以下のような作用効果を有している。
前述のように、がんぎ車１２１にたいするてんぷ４０のトルク比は、アンクルに対するてんぷのトルク比と、がんぎ車に対するアンクルのトルク比の積で表される。まず、アンクルに対するてんぷのトルク比を考えると、以下となる。

てんぷの振り石１０２から、ハコの内周面の出爪側の面１０８への力の伝達を考える。静的に見た場合、振り石１０２からハコ内周面の出爪側１０８への力の伝達方向は、振り石１０２とハコ内周面の出爪側の面１０８の接触点からハコ内周面の出爪側の面１０８に対して引いた法線１５１の方向であるが、本実施形態においては、振り石１０２とハコ内周面の出爪側の面１０８との間の摩擦を考慮し、停止解除期間中の振り石１０２からハコ内周面の出爪側の面１０８への力の伝達方向は、この法線１５１から摩擦角λ１だけてんぷの回転中心Ｃ３の方向に偏角した方向となる。ここで、力の伝達方向１５２と中心線Ｖの交点を交点Ｓとすると、てんぷとアンクル１０５のトルクの比は、てんぷの回転中心Ｃ３から交点Ｓまでの距離と、アンクルの揺動軸Ｃ１から交点Ｓまでの距離の比と等しい。ハコ１０６の内周面が平面で構成されていることと、振り石１０２が円周上を移動することによって、交点Ｓは停止解除の期間中、アンクルの揺動軸Ｃ１に向かって移動していく。よって、アンクル１０５に対するてんぷのトルク比は、停止解除の期間中に増加していく。

一方、アンクルとがんぎ車のトルク比を見てみると、以下のようになる。まず、がんぎ歯のロッキングコーナー１２４から、入爪停止面１１１への力の伝達方向を考える。静的に見た場合、がんぎ歯のロッキングコーナー１２４から、入爪停止面１１１への力の伝達方向は、がんぎ歯のロッキングコーナー１２４から入爪停止面１１１に対して引いた法線１１５の方向であるが、本実施形態では、がんぎ歯のロッキングコーナー１２４と入爪停止面１１１との間の摩擦を考慮し、停止解除期間中のがんぎ歯のロッキングコーナー１２４から入爪停止面１１１への力の伝達方向１１６は、この法線１１５から、摩擦角λ２だけがんぎ車１２１の回転中心Ｃ２の方向に偏角した方向となる。ここで、力の伝達方向１１６と中心線Ｖの交点を交点Ｔとすると、アンクル１０５とがんぎ車１２１のトルクの比は、揺動軸Ｃ１から交点Ｔまでの距離と、回転軸Ｃ２から交点Ｔまでの距離の比と等しい。図１および図２に示すように、本実施形態においては、入爪停止面１１１は、停止解除中に交点Ｔが停止解除開始時の位置からアンクルの揺動軸Ｃ１の方向に移動するように成形されている。このように構成することによって、本実施形態においては入り爪における停止解除の期間中、がんぎ車１２１に対するアンクル１０５のトルク比は減少していく。

アンクル１０５に対するてんぷ４０のトルク比が、入り爪１１０における停止解除開始時において例えば０．２２であり、停止解除終了時においては例えば０．２５に増加するものとする。これに対して、入り爪１１０における停止解除終了時において、がんぎ車１２１に対するアンクル１０５のトルク比が例えば０．２５であり、停止解除終了時に例えば０．２２に減少するものとする。この場合、がんぎ車１２１に対するてんぷ４０のトルク比は、停止解除の開始時と終了時双方において、０．０５５となる。トルク比はアンクル１０５の揺動角度に対して直線的に変化するため、この場合、停止解除期間中のどの時点でも、がんぎ車１２１に対するてんぷ４０のトルク比は変化しない。よって、てんぷ４０ががんぎ車１２１を逆転させるために必要なエネルギーは停止解除期間中に増加しないため、てんぷ４０のエネルギー損失を抑制することができる。

（引き角の説明）
なお、停止解除期間中にがんぎ車１２１が逆転しないような形状に入り爪の停止面形状を形成すれば、ガンギ車に対するアンクルのトルク比は０となり、これによってがんぎ車に対するてんぷのトルク比も０となるため、てんぷのエネルギー損失は最小となるが、安全作用を確保するためにがんぎ車１２１は停止解除期間中の逆転を許容するように入爪停止面１１１を形成している。以下にその作用を述べる。

アンクルのサオ１０９がどて１０３ａに係合して停止している期間中に、外部から衝撃が加わってアンクル１０５がどて１０３ａから離れると、アンクル１０５は振り座１０１に接触しててんぷ４０の振動周期を乱し、時計の精度は低下する。これを防ぐため、アンクルのサオ１０９をどて１０３ａに引き付けておくために、がんぎ歯のロッキングコーナー１２４から入爪停止面１１１への力の伝達方向は、アンクルの揺動軸Ｃ１とがんぎ車の回転軸Ｃ２の間を通る必要がある。つまり、交点Ｔが、がんぎ車の停止解除期間中に、がんぎ車の回転角度にかかわらず、回転軸Ｃ２と揺動軸Ｃ１とを結ぶ線分内に位置しているように、入爪の停止面１１１は形成されている。このように構成することによって、がんぎ歯のロッキングコーナーからの力の伝達方向は、アンクル１０５に反時計回りのトルクを与えるため、アンクルのサオ１０９はどて１０３ａに押し付けられる。交点Ｔは中心線Ｖ上のうち、アンクルの揺動軸Ｃ１とがんぎ車の回転軸Ｃ２の間に位置する。もし交点Ｔがアンクルの揺動軸Ｃ１と一致していたとすると、トルク比はゼロとなり、アンクルを揺動させてもがんぎ車は逆回転しない。しかし、安全作用として交点Ｔはアンクルの揺動軸Ｃ１とがんぎ車の回転軸Ｃ２の間に位置している必要があるため、アンクル１０５とがんぎ車１２１には上述のようにトルク比が発生し、アンクル１０５が時計回りに揺動するとがんぎ車１２１は反時計回りに逆回転する。

（トルク比線図による説明）
ここで、図６は、従来例および本実施形態おけるてんぷとアンクルのトルク比線図であり、横軸はアンクルの揺動角度、縦軸はてんぷのトルクをアンクルのトルクで割った値である。アンクルの揺動角度は、アンクルのサオが中心線上にあるときを０°とし、サオが入り爪側に倒れる方向をマイナス、出爪側に倒れる方向を＋とする。θ１は停止解除の開始時点を表し、θ２は停止解除の終了時点を表す。縦軸のトルク比は、てんぷからアンクルにトルクが伝わる場合をプラスとしている。このように、停止解除の間、アンクルに対するてんぷのトルク比は増加していく。

図７は、従来例のアンクルとがんぎ車のトルク比線図であり、横軸はアンクルの揺動角度、縦軸はアンクルのトルクをがんぎ車のトルクで割った値である。θ１は停止解除の開始時点を表し、θ２は停止解除の終了時点を表す。縦軸のトルク比は、アンクルからがんぎ車にトルクが伝わる場合をプラスとしている。このように、従来のアンクルとがんぎ車においては、停止解除の間、がんぎ車に対するアンクルのトルク比は増加していく。

図８は、従来例のてんぷとがんぎ車のトルク比線図であり、横軸はアンクルの揺動角度、縦軸はてんぷのトルクをアンクルのトルク比で割った値と、アンクルのトルクをがんぎ車のトルクで割った値とのの積である。θ１は停止解除の開始時点を表し、θ２は停止解除の終了時点を表す。縦軸のトルク比は、てんぷからがんぎ車にトルクが伝わる場合をプラスとしている。このように、従来のアンクルとがんぎ車においては、停止解除の間、がんぎ車に対するてんぷのトルク比は増加していく。がんぎ車のトルクは一定であるため、停止解除に必要なてんぷのトルクは停止解除の期間中に増加し、てんぷのエネルギー損失も増加する。

これに対して図９は、本実施形態におけるアンクルとがんぎ車のトルク比線図であり、横軸はアンクルの揺動角度、縦軸はアンクルのトルクをがんぎ車のトルクで割った値である。θ１は停止解除の開始時点を表し、θ２は停止解除の終了時点を表す。このように、本実施形態では、停止解除の区間中、がんぎ車に対するアンクルのトルクは減少していく。

図１０は、本実施形態におけるてんぷとがんぎ車のトルク比線図であり、横軸はアンクルの揺動角度、縦軸はてんぷのトルクをアンクルのトルク比で割った値と、アンクルのトルクをがんぎ車のトルクで割った値との積である。θ１は停止解除の開始時点を表し、θ２は停止解除の終了時点を表す。縦軸のトルク比は、てんぷからがんぎ車にトルクが伝わる場合をプラスとしている。このように、本実施例のアンクルとがんぎ車においては、停止解除の間、がんぎ車に対するてんぷのトルク比は増加しない、または増加を抑制できる。がんぎ車のトルクは一定であるため、停止解除に必要なてんぷのトルクは停止解除の期間中に増加せず、てんぷのエネルギー損失は抑制される。

このように、停止解除の期間中、アンクルに対するてんぷのトルク比の増加を、ガンギ車に対するアンクルのトルク比の減少によって抑制しており、てんぷのエネルギーの損失を抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図３〜図４に基づいて説明する。本実施形態の第１実施形態との違いは、がんぎ歯のロッキングコーナーと入爪停止面の間の摩擦が微小であり、がんぎ歯のロッキングコーナーから入爪停止面への力の伝達方向が、がんぎ歯のロッキングコーナーから入爪停止面へ引いた法線とほぼ一致する点である。

（入爪の停止面の形状の説明）
まず、図３から図４に基づいて本実施形態の停止面２１１の形状について説明する。
ここでは、アンクルの揺動軸Ｃ１を原点とし、中心線ＶをＹ軸、アンクルの揺動軸Ｃ１を通り中心線Ｖに直交する水平線ＨをＸ軸とする座標系を考える。

停止解除開始時において、入爪停止面２１１上のがんぎ歯のロッキングコーナー２２４が係合している点を停止点１とし、その座標を(ｘ１,ｙ１)とする。また、停止点１から入爪の停止面２１１に法線２１５を引き、法線２１５が中心線Ｖと交わる点をＴ１とし、その座標を (０,ａ１)とする。また、がんぎ歯車の回転中心の座標を(０,ｂ)とし、がんぎ歯のロッキングコーナー２２４の回転半径をＲとする。

今、停止解除が開始されて、アンクルがΔθだけ回転したとする。このとき、停止点１(ｘ１,ｙ１)もΔθだけ回転して、(ｘ１',ｙ１')に移動する。この時点におけるがんぎ歯車の歯先と入爪停止面の係合点を停止点２とし、その座標を(ｘ２,ｙ２)とする。Δθが微小であった場合、停止点２における停止面の法線の傾きは、(ｘ１',ｙ１')と(ｘ２,ｙ２)を結んだ直線に直角な直線の傾きとほぼ等しいとみなすことができる。また、アンクルがΔθ回転する間に、交点Ｔ１はＹ軸上をアンクル揺動軸に向かってΔＴだけ移動する。Ｔ１（０,ａ１）がΔＴだけ移動した点をＴ２(０,ａ２)とする。さて、Δθが微小であった場合、停止点２から停止面２１１に引いた法線の傾きは、(ｘ１',ｙ１')と(ｘ２,ｙ２)を結んだ直線に直角な直線の傾きとほぼ等しいとみなすことができる。本実施形態では、この停止点２における法線がＴ２（０,ａ２）を通る。この場合次式（４)が成り立つ。

また、停止点２(ｘ２,ｙ２)はがんぎ車のロッキングコーナー１２４の描く円周上にあるから、次式（２）が成り立つ。

これらの式を連立方程式として解くことによって、停止点２(ｘ２,ｙ２)が求まる。

次に、再びアンクルがΔθだけ回転したとする。このとき、停止点２(ｘ２,ｙ２)もΔθだけ回転して、(ｘ２',ｙ２')に移動する。この時点におけるがんぎ歯車の歯先と入爪停止面の係合点を停止点３とし、その座標を(ｘ３,ｙ３)とすると、(ｘ３,ｙ３)も前記の式と同様にして求めることができる。Δθを限りなくゼロに近づけてこの計算を繰り返すことで、(ｘｎ，ｙｎ)が連続した曲線が形成される。停止解除期間中のアンクルの揺動角度をθuとすると、θu/Δθ回の計算を繰り返すことで、停止面を構成するために必要な曲線が求められる。このような曲線を有する曲面として停止面２１１の形状が形成されている。アンクルが停止解除開始からθuだけ揺動した時点での交点ＴをＴuとする。

このように、本実施形態においては、がんぎ歯のロッキングコーナー２２４が入爪の停止面２１１にトルクを伝えるトルク伝達方向がアンクルの揺動軸Ｃ１とがんぎ車２２１の回転軸Ｃ２を通る直線Ｖと交わる交点Ｔが、停止解除の期間中にアンクルの揺動軸に向かって移動するように、入爪の停止面２１１が形成されている。

また、交点Ｔが、がんぎ車の停止解除期間中に、がんぎ車の回転角度にかかわらず、回転軸Ｃ２と揺動軸Ｃ１とを結ぶ線分内に位置しているように、入爪の停止面１１１は形成されている。
なお、本実施形態においては、がんぎおよび入爪を、シリコン、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素から適宜選択する構成としている。

（作用効果の説明）
以上のような停止面２１１の形状を有する入爪２１０により、本実施形態は、以下のような作用効果を有している。なお、以下に説明しない点については、上述の実施形態と同様である。前述のように、がんぎ車２２１にたいするてんぷ４０のトルク比は、アンクルに対するてんぷのトルク比と、がんぎ車に対するアンクルのトルク比の積で表される。まず、アンクル２０５に対するてんぷ４０のトルク比を考えると、以下となる。

てんぷの振り石２０２から、ハコの内周面の出爪側の面２０８への力の伝達を考える。静的に見た場合、振り石２０２からハコ内周面の出爪側２０８への力の伝達方向は、振り石２０２とハコ内周面の出爪側の面２０８の接触点からハコ内周面の出爪側の面２０８に対して引いた法線２５１の方向であるが、振り石２０２とハコ内周面の出爪側の面２０８には摩擦があるため、停止解除期間中の振り石２０２からハコ内周面の出爪側の面２０８への力の伝達方向は、この法線２５１から摩擦角λ１だけてんぷの回転中心Ｃ３の方向に偏角した方向となる。ここで、力の伝達方向２５２と中心線Ｖの交点を交点Ｓとすると、てんぷとアンクル２０５のトルクの比は、てんぷの回転中心Ｃ３からＳまでの距離と、アンクルの揺動軸Ｃ１からＳまでの距離の比と等しい。ハコ２０６の内周面が平面で構成されていることと、振り石２０２が円周上を移動することによって、交点Ｓは停止解除の期間中、アンクルの揺動軸Ｃ１に向かって移動していく。よって、アンクル２０５に対するてんぷのトルク比は、停止解除の期間中に増加していく。

一方、アンクルとがんぎ車のトルク比を見てみると、以下のようになる。まず、がんぎ歯のロッキングコーナー２２４から、入爪停止面２１１への力の伝達方向を考える。
本実施形態においては、がんぎ歯のロッキングコーナー２２４と入爪停止面２１１の間に摩擦がほとんどないため、がんぎ歯のロッキングコーナー２２４から、入爪停止面２１１への力の伝達方向は、がんぎ歯のロッキングコーナー２２４から入爪停止面２１１に対して引いた法線２１５の方向となる。ここで、法線２１５と中心線Ｖの交点を交点Ｔとすると、アンクル２０５とがんぎ車２２１のトルクの比は、揺動軸Ｃ１から交点Ｔまでの距離と、回転軸Ｃ２からＴまでの距離の比と等しい。図１および図２に示すように、本実施形態においては、入爪停止面２１１は、停止解除中に交点Ｔが停止解除開始時の位置からアンクルの揺動軸Ｃ１の方向に移動するように成形されている。このように構成することによって、本実施形態においては停止解除の期間中、がんぎ車に対するアンクルのトルク比は減少していく。

アンクルに２０５対するてんぷ４０のトルク比が、入り爪２１０における停止解除開始時において例えば０．２２であり、停止解除終了時においては例えば０．２５に増加するものとする。これに対して、入り爪２１０における停止解除終了時において、がんぎ車２２１に対するアンクル２０５のトルク比が例えば０．２５であり、停止解除終了時に例えば０．２２に減少するものとする。この場合、がんぎ車２２１に対するてんぷ４０のトルク比は、停止解除の開始時と終了時双方において、０．０５５となる。トルク比はアンクル２０５の揺動角度に対して直線的に変化するため、この場合、停止解除期間中のどの時点でも、がんぎ車２２１に対するてんぷ４０のトルク比は変化しない。よって、てんぷががんぎ車２２１を逆転させるために必要なエネルギーは停止解除期間中に増加しないため、てんぷ４０のエネルギー損失を抑制することができる。

なお、上述の各実施形態の入爪の停止面の形状を金属顕微鏡や２．５次元測定機で測定し、測定した座標から、がんぎ歯から入爪の停止面に力が伝わる方向と、アンクルの揺動軸とがんぎ車の回転軸を結ぶ中心線との交点Ｔを求め、交点Ｔの位置が停止解除の期間中に動かない、または従来技術に比べて交点Ｔの移動が抑制されていることで本実施形態の入爪の形状を確認することもできる。

本発明によれば、スイスレバー脱進機を使用しているあらゆる機械式時計において、脱進機のエネルギー伝達効率を向上させることができ、より精度の高い機械式時計を提供することができる。

１ 時計
１０ ムーブメント
３０ 脱進機
４０ てんぷ
１０５ アンクル
１１０ 入爪
１１１ 停止面（係合面）
１２１ がんぎ車
１２２ がんぎ歯車
１１５ 法線
１１６ 直線（トルク伝達方向）
Ｃ１ アンクル揺動軸（揺動軸）
Ｃ２ がんぎ車回転軸（回転軸）
Ｖ 中心線（回転軸と揺動軸とを通る直線）
λ２ 摩擦角
Ｔ、Ｔ１、Ｔｕ 回転軸と揺動軸とを通る直線とトルク伝達方向との交点（交点）

Claims (6)

1. 回転軸回りに回転可能ながんぎ歯車と、
   前記がんぎ歯車に係脱可能な入爪と、
   てんぷにより揺動軸回りに揺動し、前記入爪が設けられるアンクルとを有する脱進機において、
   前記入爪における前記がんぎ歯車と係合する係合面は、前記回転軸と前記揺動軸とを通る直線と前記係合面におけるトルク伝達方向とが交わる交点が、停止解除の期間中に前記がんぎ歯車の回転に伴い前記回転軸から前記揺動軸に近づくように変位する形状に形成されていることを特徴とする脱進機。
2. 前記トルク伝達方向が、前記係合面における法線から、前記係合面における前記入爪と前記がんぎ歯車との接触による生じる摩擦角だけ偏角した方向となるように、前記係合面の形状が形成されていることを特徴とする請求項１の脱進機。
3. 前記トルク伝達方向が前記係合面における法線となるように前記係合面の形状が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の脱進機。
4. 前記交点が、前記がんぎ歯車の回転角度にかかわらず、前記回転軸と前記揺動軸とを結ぶ線分内に位置するように、前記係合面の形状が形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の脱進機。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の脱進機と、前記アンクルの揺動周期を調整するてんぷと、前記がんぎ歯車に動力を伝える輪列とを有するムーブメント。
6. 請求項５に記載のムーブメントと、前記脱進機と前記てんぷとを含む脱進調速機構により調速された回転速度で回転する時針とを有する時計。

Images