JP6938599B2 - 腕時計またはオルゴールの打撃機構のための共振部材 - Google Patents

Description

本発明は、１つまたは複数のゴングなどの少なくとも１つの共振部、または腕時計またはオルゴールの打撃機構用の振動プレートを含む共振部材に関する。ゴングまたは振動プレートの各ストリップは、ゴングが打撃されたとき、または１つまたは複数のストリップが作動したときに生成される豊かな音を確保しながら、腕時計ケース内の利用可能な空間を考慮して特定の材料で設計する必要がある。

本発明はまた、共振部材の製造方法に関する。

時計の分野では、計時器のムーブメントに分リピータなどの打撃機構が備えられる場合がある。この目的のため、使用される共振部材は、たとえば鋼で製造された円形の金属ワイヤであるゴングを含む。この金属ワイヤは、通常、ムーブメントの周り、腕時計ケース内に配置される。ゴングは、たとえば溶接またははんだ付けによって、ゴングキャリアに固定され、ゴングキャリアは、メインプレートと、または腕時計ケースの中央部と一体化されている。ゴング振動は、少なくとも１つのハンマのゴングキャリアに近接した衝撃によって生成される。この振動はいくつかの固有周波数または部分音で構成され、その数と強度は、特に１ｋＨｚから２０ｋＨｚまでの可聴範囲において、ゴングの形状と、使用する材料の物理的特性に依存する。

また、金属ワイヤの形態のゴングは、ハンマの打撃によって生成される音振動に多数の部分音を持たせるために、欧州特許第ＥＰ２１０７４３６Ｂ１号に説明されているように、金で製造され得る。金でゴングを製造すると、打撃機構のハンマが打撃したときに生成される音に大きな豊かさがもたらされるが、その自重により過度の変形を受ける可能性がある。ゴングが配置される腕時計ケース内の空間は制限され得るため、隣接するコンポーネントとの望ましくない接触が容易に発生する可能性がある。これは、金または高密度で低弾性率の任意の金属で製造されたゴングの欠点である。

このような状況では、不注意な衝撃やリンギングを防ぐために、機構のゴングの周りに防音材を配置することができる。しかしながら、従来の腕時計では、ゴングが所望の時間に打撃されたときに生成される音の豊かさを確保しながらも、ゴングの間に防音材を追加するための空間が大幅に削減されている。

当然、計時器のムーブメントには、機構が作動したときに音楽を生成するための打撃機構を含む場合がある。この目的のために、機構は、音楽振動プレートの形態の共振部材を含む場合がある。金属材料製のストリップは、打撃機構の作動中に回転駆動されるディスクまたはシリンダに配置されたピンによって作動することができる。前述の材料で製造された１つまたは複数のゴングの配置に関する同じ欠点は、金属ストリップを備えた振動プレートの場合に観察され得る。

また、従来の音楽または打撃型の腕時計では、外部部品の複雑な振動音響変換に基づく音響効率が低いことに注意する必要がある。音または音符の音響レベルを改善および増加させるには、外部部品の形状と境界条件を考慮する必要がある。外部部品の構成は、腕時計の美観と操作上の制約にも依存しており、適応の可能性を制限する可能性がある。

スイス特許出願第ＣＨ７０８６９３Ａ２号は、打撃機構のための音楽振動プレートを開示している。振動プレートストリップは、７０乃至１２０ＧＰａで構成されたヤング率と、１４ｇ／ｃｍ³を超える密度で製造される。ストリップは、タングステン製であり得る。そのような振動プレートを、生成される音の豊かさと、振動プレートストリップの低い変形とを保証する材料を使用して製造するための準備はない。これは欠点である。

欧州特許第ＥＰ２１０７４３６Ｂ１号 スイス特許出願第ＣＨ７０８６９３Ａ２号

したがって、本発明の目的は、腕時計またはオルゴールの打撃機構用の１つまたは複数のゴングまたは振動プレートを含み、自重により少ない変形しか示さない共振部材を提供し、腕時計またはオルゴール内の狭い空間で作動すると、豊かで暖かく大きな音を発することを可能にすることにより、最新技術の欠点を克服することである。

この目的のために、本発明は、独立請求項１で定義された特徴を含む共振部材にも関する。

共振部材の特定の実施形態は、従属請求項２乃至１２に定義されている。

共振部材の１つの利点は、タングステンまたはタンタルまたはロジウムまたはハフニウムが５１重量％を超えるタングステンまたはタンタルまたはロジウムまたはハフニウムの合金で製造されるという事実にある。好ましくは、合金は、合金中に７５重量％を超えるタングステンまたはタンタルまたはロジウムまたはハフニウムを含むことができる。さらに、好ましくは、ヤング率Ｅの、金に近い密度または比質量ρに対する比Ｅ／ρを有するそのような合金が選択される。たとえば、比Ｅ／ρは、２８・１０⁶（ｍ／ｓ）²未満でなければならない。作動すると、これにより、少なくとも１ｋＨｚから１０ｋＨｚの可聴範囲内に多数の部分音を有する豊かで大きな音を生成することができる。

有利には、共振部材は、取付部に一体的に接続された共振部を含むことができる。共振部は、１つまたは複数のゴングを含んでいてもよく、取付部は、１つまたは複数のゴングを接続するゴングキャリア、またはゴング毎の１つのゴングキャリアとして定義され得る。

有利には、１つまたは複数のゴングを含む共振部材は、腕時計ケース内に取り付けられると、ゴング（複数可）の配置のための空間が狭く、自重による変形を最小化するように製造されるよう意図されている。ゴング（複数可）は、硬度が２５０ＨＶより大きい、好ましくは３００ＨＶより大きいタングステンまたはタンタルまたはロジウムまたはハフニウムの合金で製造することもできる。

有利には、共振部材は、同じ棒状部分に一体的に接続されたいくつかのストリップで形成された音楽振動プレートであり得る。各ストリップまたはストリップの各グループは、作動されると、明確な音符を生成するように製造され得る。

この目的のために、本発明は、独立請求項１３および１４で定義される共振部材を製造する方法にも関する。

腕時計またはオルゴールの打撃機構用の１つまたは複数のゴングまたは振動プレートを含む共振部材の目的、利点、および特徴は、特に図面を参照した以下の説明でより明確になる。

図１は、本発明による、特に腕時計の打撃機構の取付部に接続されたゴングの形態の共振部材の上面図を表す。 図２ａは、本発明による、自重によるゴングの変形を有する図１に示されるような取付部に接続されたゴングの側面図を表す。 図２ｂは、本発明による、自重によるゴングの変形を有する図１に示されるような取付部に接続されたゴングの上面図を表す。 図３は、本発明による、分リピータのための２つのゴングを備えた共振部材を有する打撃または音楽腕時計の一部の部分断面図を表す。 図４は、本発明による、チャイム機構のための４つのゴングを備えた共振部材を有する打撃または音楽腕時計の一部の部分断面図を表す。

以下の説明では、この技術分野でよく知られている打撃または音楽腕時計の共振部材を含む打撃機構のすべての部分について簡単に説明する。重点は、主に共振部材と、腕時計ケースまたはオルゴールにおける打撃機構のためのその製造にある。

図１は、共振部２と取付部３とを含む共振部材１を表している。この場合の共振部２はゴング２を含み、取付部３は、ゴング２の第１の端部の延長にあるゴングキャリアの形態のプレートである。通常、ゴング２の他端は自由である。共振部２および取付部３は、好ましくは単一のコンポーネントを形成する、すなわち、それらは同じ材料から一体的に製造される。本発明によれば、使用される材料は、少なくとも５１重量％のタングステンまたはタンタルまたはロジウムまたはハフニウムを含む合金である。

取付部３は、ゴング２の厚さと同じ厚さであってよく、腕時計ケースの中央部または計時器ムーブメントのプレートの対応する部分にゴング２を、たとえばネジによって取り付けるための貫通穴を含む。取付部３は、異なる形状および異なる厚さを有するか、腕時計ミドルケースの一部と一体化され得る。

腕時計の打撃機構のゴング２は、腕時計ケース内、好ましくは腕時計の文字盤の下、一実施形態では、部分的に計時器ムーブメントの周りに配置することができる。これらの条件では、腕時計の水晶の直径に対応する直径を有し、１５０°から２５０°の間、好ましくは１８５°から２２０°の間の角度の扇形を描く円形にすることができる。ゴング２は、図示される図面において円形または好ましくは長方形の断面を有していてもよい。例示的な寸法は、説明された例に限定されることなく以下に説明される。

腕時計ケース内の取付部３によって固定されたゴング２は、一般に打撃機構の一部を形成し、打撃機構は、所定の時間にゴングを打撃するハンマも含むことが好ましい。ハンマの衝撃部（図示せず）は、一般に、音響共振を生成するために、取付部３への接続部の近くでゴングを打つ。

共振部材１を製造するために使用される材料に応じて、共振部材１が腕時計ケース内またはオルゴール内に固定されると、共振部２の著しい変形があり得る。腕時計が静止しているときでも、共振部２は、固定されると、曲がる、つまり自重の作用として変形する場合がある。１つまたは複数のゴングで形成された共振部２の場合、ゴングが配置されている空間が非常に限られているため、腕時計の動きや衝撃により、ゴング（複数可）２は、隣接するゴングまたは近い腕時計コンポーネントと接触する可能性がある。これは、決定された時間でのゴングの通常の作動とは無関係に、ゴング（複数可）の望ましくないリンギングをもたらす可能性があり、これは望ましくない。

したがって、図２ａおよび図２ｂは、共振部材１のゴング２の変形を表す。共振部材１は、腕時計ケース内の支持部に、取付部３により固定されている。図示されていないこの支持部は、たとえば、腕時計ケースの中央部の一部、または、計時器ムーブメントの組立プレート上の支持部であってもよい。これは、オルゴール内の支持部でもある。共振部材１のゴング２は、取り付けられると、原則として、腕時計の文字盤に平行でその直下の平面に配置される。しかしながら、テーブルやプレゼンテーションケースにおける静止状態でも、ゴングの取付部からの重さは、ゴングを曲げる、つまり自重で変形させる効果がある。

静止モードでは、扇形を表すゴング２は、その自由端において取付部３からの高さで見られる距離ｄだけ偏向される。腕時計ケースのゴングまたはゴングのセット用に確保されている空間に応じて、たとえば音符Ｇのために１８５°から２２０°の間の扇形において、たとえば３５から４０ｍｍ程度の直径を有し、０．４ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍに近い厚みおよび幅を有するゴング２は、その断面の２０％未満、すなわち、本発明の場合、０．１ｍｍ未満であるたわみ距離ｄを有する必要がある。

本発明によれば、上記のように、１つまたは複数のゴング２を有する共振部材１は、合金中のタングステンまたはタンタルまたはロジウムまたはハフニウムが５１重量％を超え、その比Ｅ／ρが、２８・１０⁶（ｍ／ｓ）²よりも小さい合金から製造される。さらに、前記タングステンまたはタンタルまたはロジウムまたはハフニウムの合金は、２５０ＨＶよりも大きい硬度で製造することもできる。材料のリストを以下に示す。

以下の表は、５Ｎ金と、特に、少なくとも５１重量％のタングステンまたはタンタルまたはロジウムまたはハフニウムを含む代替材料に対応する基準を要約する。

純粋に非限定的な例として、打撃機構のハンマで打撃されたときに音符Ｇを生成するゴング２が製造され得る。ゴング２は、タングステンの割合が９５重量％を超えるタングステン合金で製造され得る。ヤング率Ｅは３３０ＧＰａ、密度ρは１８ｇ／ｃｍ³、硬度は３１０ＨＶ程度である。ゴングの長さは、約３５乃至４０ｍｍの直径を有し、扇形は、１９８．８３°の角度を有し、比Ｅ／ρは、１８．３・１０⁶（ｍ／ｓ）²に等しい。この場合、０．０５３ｍｍ程度の自重によるゴングの変形が観察されるが、これは０．１ｍｍ未満であり、望ましい。

自重で変形する固定ビームの変形式を定義することも可能である。より複雑な形状の共振部材１のゴング２の変形を決定するための例として、ビーム変形式を採用することができる。したがって、このタイプのシステムの変形を、長方形のビーム断面に対して計算するための式は次の通りである。
ｆ^l＝ｐ・Ｌ⁴／（８・Ｅ・Ｉ）
ここで、長方形断面の場合、Ｌはビームの長さ、ｐは単位長さあたりのビームの重量、Ｅはヤング率、ｌ＝ｂ・ｈ³／１２であり、ここで、ｂはビームの幅、Ｈはビームの高さである。

この場合、ゴング（複数可）２は曲線要素である。したがって、ゴングの変形計算は、前述の固定ビームに最初に適用された式を外挿することにある。したがって、この計算は、ゴングに対してはるかに複雑であるため、完成した要素ごとに１つの計算が必要である。

少なくとも１つのゴング２の長さは、所望される共振周波数に関連している。
ｆ_n＝（１／２π）・（β_n・Ｌ）²・（ｂ／Ｌ²）・（Ｅ／（１２・ρ））^1/2
ここで、ρは材料の密度、ｎ≧５の場合、β_n・Ｌ＝（（２ｎ−１）／２）・π、ｎは、モード番号である。

この方程式は、打撃面にある振動モードに有効である。比Ｅ／ρは、ゴングの材料に固有である。この比が小さいほど、より多くの部分音が存在するため、音がより豊かになる。豊かな音は、人間の耳に、より大きく聞こえる。したがって、ゴングの材料を選択する場合、比Ｅ／ρは可能な限り小さく、可能であれば金の比に近づける必要がある。

また、金よりも変形しにくい材料のための材料を変更することで、腕時計ケース内の空間を最適化することもできる。材料の変形が少ない場合、腕時計ケースの直径とゴング（複数可）の厚さも節約できる。

５１重量％を超えるタングステンまたはタンタルまたはロジウムまたはハフニウムを含む合金は、次の元素、すなわち、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、およびコバルト（Ｃｏ）のうちの１つまたは複数を含むことができる。これらの合金元素は、たとえば、合金の機械的特性および／または耐食性を強化することができる。これらの元素は、タングステンまたはタンタルまたはロジウムまたはハフニウム元素との状態図の関数として選択することもできる。機械加工性および／または音響特性のために特定のフェーズを取得することが有利な場合がある。

７５重量％を超えるタングステンまたはタンタルまたはロジウムまたはハフニウムを含む合金の製造を想定することは可能である。特定の場合、この合金は、ニッケルと銅も含み、９０重量％を超えるタングステンを含むことがある。

ヤング率は、２８０乃至４００ＧＰａで構成でき、比質量または密度は、１５ｇ／ｃｍ³を超える場合がある。

１つまたは複数のゴング２、２’、２’’、２’’’で構成され得る共振部材１は、フライス加工、電食、レーザ加工、成形、鋳造、ホットプレス、またはこの技術分野における別の適切な加工方法で製造され得る。１つまたは複数のゴング２、２’、２’’、２’’’は、鋳造製品またはホットプレス製品またはホットまたはコールド変形製品から作成され得る。これは、ゴング２、２’、２’’、２’’’が異方性または等方性であることを意味する。これらの特徴は、音響特性に影響を与える可能性がある。

共振部材１は、たとえば、その機械的特性、耐食性および／またはその音響特性を強化するために熱処理を受けることができる。また、共振部材１は、５１重量％を超えるタングステンまたはタンタルまたはロジウムまたはハフニウムを含む合金の表面層を形成する表面処理を施してもよく、これにより、たとえば、耐食性および／または表面硬度を向上させることができる。基本要素上のこの追加層の厚さは、１０ｎｍから２００μｍの間に含まれ得る。この追加層は、特に腐食に対する基本要素のための保護としても機能する。

図３は、本発明による分リピータのための２つのゴング２、２'を備えた共振部材１を含む打撃または音楽腕時計の一部の部分断面図を表す。たとえば、円形の第１のゴング２は、たとえば円形の第２のゴング２'の上に配置されるが、作動されると、第１のゴングとは異なる音符を生成するために、異なる長さからなる。

第１のゴング２は、腕時計の文字盤４の真下に配置され得る一方、第２のゴング２’は、第１のゴングの真下で、腕時計ミドルケース５の内側縁部５’の上方にある。接合部６は、文字盤をミドルケース５に接続する。ゴング２、２’を配置するための空間１０が小さくなっているが、ゴング２、２’が互いに打ち合ったり、振動空間１０の縁部に誤って接触しないことを保証するものではない。これは、５１重量％を超えるタングステンまたはタンタルまたはロジウムまたはハフニウムを含む合金など、ゴングを製造するために使用される材料に依存する。

各ゴング２、２’の幅１１は、０．４ｍｍ以上である。第１のゴング２は、ほぼその断面の値を有する高さｈ１、文字盤４から離されている。第２のゴングは、変形することなく、第１のゴング２の断面の２倍未満の値を有する高さｈ２、離される。最後に、第２のゴングは、ミドルケース５の下側および内側縁部５’からほぼその断面の値を有する高さｈ３、離される。第１および第２のゴング２、２’は、それらの断面の値の２倍以下の距離ｄ１、ミドルケース５から離される。

図４は、本発明によるチャイム機構のための４つのゴング２、２’、２’’、２’’’を備えた共振部材１を含む打撃または音楽腕時計の一部の部分断面図を表す。第１および第２のゴング２、２’は、図３の実施形態と同じ配置にある。第３のゴング２’’は、第１のゴング２と同じ平面内に同軸に内向きに取り付けられる。第４のゴング２’’’は、第２のゴング２’と同じ平面内に同軸に内向きに取り付けられる。各ゴングは、作動されると特定の異なる音を生成するために、異なる長さからなる。第１のゴング２と第３のゴング２’’との間、および、第２のゴング２’と第４のゴング２’’’との間の空間の距離ｄ２は、それらの断面の値の約２倍である。

当然、打撃機構を備えた腕時計の寸法に応じて、ゴングの寸法の他の値が適用され得る。

２つ以上の共振部２を、１つの取付部３に接続できる。ゴング２で構成される共振部材１の場合、１つまたは複数のゴング２を、ゴングキャリア３などの同じ取付部３に接続できるが、他のゴング２は、自身のゴングキャリア３など、それぞれ特定の異なる取付部３に接続できる。

また、共振部材１は、振動しているゴング（複数可）と、隣接する外部部品との間のより良い音伝達を得るために、外部部品の材料と一致するように選択された材料に適合されることに留意されたい。

１つまたは複数のゴングを備えた共振部材１について説明されたすべては、作動されるとメロディを演奏するために、振動プレートの形態の共振部材１に同様に適用され得る。

与えられた説明のみから、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、腕時計またはオルゴールの打撃機構用の共振部材のいくつかの変形形態が、当業者によって考案され得る。

１ 共振部材
２ 共振部、第１のゴング
２’ 第２のゴング
２’’ 第３のゴング
２’’’ 第４のゴング
３ 取付部、ゴングキャリア
４ 文字盤
５ ミドルケース
５’ 内側縁部
６ 接合部
１０ 空間
ｄ たわみ距離
ｄ１ 距離
ｄ２ 距離
ｈ１ 高さ
ｈ２ 高さ
ｈ３ 高さ
ｌ１ 幅

Claims (14)

1. 作動されると振動および共振するように配置された少なくとも１つのゴングまたは振動プレートである共振部（２）を備えた、腕時計またはオルゴールの打撃機構用の共振部材（１）であって、少なくとも１つの前記共振部（２）は、合金中に５１重量％を超えるタンタルまたはロジウムまたはハフニウムを含む、タンタルまたはロジウムまたはハフニウムの合金から製造されることを特徴とする、共振部材（１）。
2. 前記部材は、前記共振部（２）と一体的に統合された取付部（３）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の共振部材（１）。
3. 前記タンタルまたはロジウムまたはハフニウムの合金は、ヤング率と密度または比質量との比が、２８・１０⁶（ｍ／ｓ）²より小さくなるように決定されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の共振部材（１）。
4. 前記共振部（２）および／または取付部（３）の硬度が、２５０ＨＶより大きいことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の共振部材（１）。
5. 前記共振部（２）は、１つまたは複数のゴングを含むことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の共振部材（１）。
6. 前記共振部（２）は、分リピータのために作動されると、おのおのが特定の異なる音符を生成するために、腕時計ケース内に上下に配置され、異なる長さを順に有することができる少なくとも２つのゴング（２、２’）を含むことを特徴とする、請求項５に記載の共振部材（１）。
7. 前記共振部（２）は、チャイム機構のために作動されると、おのおのが特定の異なる音符を生成するために、異なる長さを有する少なくとも４つのゴング（２、２’、２’’、２’’’）を含み、第１のゴング（２）および第２のゴング（２’）は、時計ケース内で上下に配置することができ、第３のゴング（２’’）および第４のゴング（２’’’）は、時計ケース内で上下に配置することができ、前記第３のゴング（２’’）は、前記第１のゴング（２）と同じ平面内に同軸に内向きに取り付けられるように意図され、前記第４のゴング（２’’’）は、前記第２のゴング（２’）と同じ平面内に同軸に内向きに取り付けられるように意図されたことを特徴とする、請求項５に記載の共振部材（１）。
8. 前記ゴング（２）は、一端が取付部（３）に接続され、他端は、自由に動くことができ、前記ゴングは、１５０°から２５０°の間、好ましくは１８５°から２２０°の間の角度の扇形を描く腕時計ケース内に配置される円形からなることを特徴とする、請求項５に記載の共振部材（１）。
9. 前記ゴング（２）は、０．４ｍｍ以上の寸法からなる円形または長方形の断面を有することを特徴とする、請求項８に記載の共振部材（１）。
10. タンタルまたはロジウムまたはハフニウムの合金は、ニッケル、銅、鉄、モリブデン、ニオブ、ジルコニウム、およびコバルトの１つまたは複数の材料を含むことを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の共振部材（１）。
11. 前記１つまたは複数のゴング（２、２’、２’’、２’’’）は、フライス加工、電食、レーザ加工、成形、鋳造またはホットプレスによって得られることを特徴とする、請求項５に記載の共振部材（１）。
12. 前記部材は、７５重量％を超えるタンタルまたはロジウムまたはハフニウムの合金で製造されたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の共振部材（１）。
13. 請求項１または請求項２に記載の共振部材（１）を製造する方法であって、前記方法は、５１重量％を超えるタンタルまたはロジウムまたはハフニウムを含む、タンタルまたはロジウムまたはハフニウムの合金から前記共振部材（１）を製造するステップと、機械的特性、耐食性および／または音響特性を強化するために、得られた共振部材を熱処理するステップとを含むことを特徴とする、方法。
14. 請求項１または請求項２に記載の共振部材（１）を製造する方法であって、前記方法は、５１重量％を超えるタンタルまたはロジウムまたはハフニウムを含む、タンタルまたはロジウムまたはハフニウムの合金から前記共振部材（１）を製造するステップと、耐食性および／または表面硬度を向上させるために、前記合金の追加の表面層を形成する表面処理ステップとを含むことを特徴とする、方法。

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