JPH08226511A - 時計の回転伝達機構及び携帯時計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】時計に搭載した回転錘の回転伝達において、ト
ルク変動、伝達ロスが小さくでき、増速比が大きくと
れ、専用の衝撃吸収機構が不要な回転伝達機構を提供す
ること。 【構成】回転錘１２の回転運動を中間車１４に伝達する
のに、磁石５０、５１による磁気結合を用いる機構を採
用する。回転錘１２に連動する回転錘車１３の回転運動
は磁石５０、５１を介して中間車１４の中間車端部１４
ａに伝達される。この回転力は発電ロータ１５に伝えら
れたのち発電コイル１７にて電流が生じ二次電池１に充
電される。また、回転錘車１３と中間車端部１４ａとで
磁気遮蔽機構を構成し、ステップモータのロータ５、ス
テータ４、コイルブロック３などへの磁気的な影響を抑
止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、時計における回転力の
伝達機構に関し、特に磁気力を用いた伝達機構に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】時計に用いられる回転伝達機構はそのほ
とんどが歯車どうしのかみ合いである。例として、特開
昭５２−８２４７８号公報記載のステップモータを搭載
した一般の水晶時計をベースに腕の動きで発電する発電
機構を搭載した時計について、図７の発電機構部断面図
に沿って説明する。

【０００３】図７において、１２は時計の姿勢変化によ
り回転する片重りの回転錘であって、連動する回転錘車
３３とともに、回転軸であるところのボールベアリング
２１の内輪２１ａに止めねじ２２で固定されている。中
間車３４はかな部３４ａが回転錘車３３と噛み合い、歯
車部３４ｂが永久磁石１５ｂを持つ発電ロータ１５のか
な部１５ａと噛み合い、回転を伝達している。回転錘１
２の回転は発電ロータ１５へ約１００倍に増速されてい
る。中間車３４の歯車部３４ｂは本体部３４ｄとガタで
案内され、押さえばね２３によりばね力を持って固定さ
れている。発電ロータ１５の回転によって磁束が発電ス
テータ１６を介して発電コイル１７を鎖交し発電する。
そして、発電電流は二次電源に充電される。発電ステー
タ１６と発電コイル１７は止めねじ１８により時計体の
ベースとなる地板１９に固定されている。また、中間車
３４と発電ロータ１５は、上下のほぞ部をそれぞれ回転
錘受２０に固定された軸受部材２０ａ、２０ｂと、地板
１９に固定された軸受部材１９ａ、１９ｂにより、軸支
されている。ボールべリング２１の外輪２１ｂは、回転
錘受２０にカシメ固定され、回転錘受２０は他の部分で
地板１９とねじ固定されている。

【０００４】また、磁石を使った一般的な回転伝達機構
として特開昭６１−１５３０４８号公報が提案されてい
る。これは、主動軸と従動軸に設けられた円板状の磁性
体の間に断面円形の磁石を吸着させ、その磁力で回転伝
達させるものである。狙いとしては、従来ベルトドライ
ブやリムドライブで駆動していたプレーヤーの回転テー
ブル等を、磁石で置き換えることにより、トルク変動が
少なく小型でかつ大きな減速比の確保を可能にすること
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した回転伝達機構
のうち、特開昭５２−８２４７８号公報に記載されてい
るような発電輪列に関しては次のような課題がある。

【０００６】携帯時計においては、発電性能を確保する
ために、回転錘１２の回転を発電ロータ１５まで約１０
０倍に増速する必要がある。これを２段の噛み合いで行
うには、１段当たり１０倍近くの大きな増速比が必要と
なる。そのためには、かなの歯数をできるだけ少なくす
ることが、小型化のポイントとなる。しかし、歯車とか
なの場合、かなの歯数は噛み合いの関係から一般的に６
枚以上必要になる。かつ、回転錘１２の力を伝達するた
めには、その力に耐えるだけの歯形強度が必要であり、
小型化には限界がある。さらに前述の場合、中間車３４
のかな部３４ａが別体になっており、軸部３４ｃを本体
部分に打ち込んであるので、かなの歯底径がその分だけ
大きくなり、歯形全体も大きくなってしまう。

【０００７】伝達性能に関しても歯車とかなの噛み合い
の場合、必ずトルク変動が発生してしまい伝達効率の低
下となる。特に増速比が大きなかみ合いの場合、この変
動が大きくなるとともに、中心距離のばらつきにも弱く
なる。

【０００８】また、回転錘１２が急激に回転したとき
に、伝達輪列が慣性などにより回転に追従できず輪列の
一部が破損しないように、中間車３４には衝撃吸収用の
スリップ機構を設ける必要があり、コスト、スペース面
で不利になっている。

【０００９】次に、特開昭６１−１５３０４８号公報に
記載されているような磁石を使った方式に関しては、伝
達機構として前述の利点を持っているが、大型機器への
利用が一般的であり携帯時計のような小型機器へ使用す
るという提案はされていない。なぜならば、現在主流の
携帯用クオーツ時計のモータは、他の磁界により性能が
影響される特性を持っているからである。すなわち、モ
ータのような磁気力を用いた部材の近傍に磁石を用いた
機構を設置するということは、この磁石の磁力によりモ
ータの動作に悪影響を及ぼすことになり、時計としての
機能を阻害するからである。このため、従来は携帯時計
のような小型の時計に磁石を用いた伝達機構を採用する
ことは不適とされていた。

【００１０】また、時刻を刻むにはモータの回転角を正
確に伝える必要があり、そのためには歯車での伝達が最
適であると、当然のごとく考えられていた。

【００１１】そこで、本発明は従来時計には不適とされ
ていた磁石を採用することで、小型でありながら大きな
増速比を確保でき、トルク変動の少ない回転伝達を可能
にし、かつ衝撃吸収機構を兼ね備えると共に、磁気力を
利用するモータなどの他の部材に対して磁気的に悪影響
を及ぼすことのない時計の回転伝達機構を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の時計の回転伝達
機構は、磁性体で形成された円筒部を持つ第１、第２の
２つの回転部材と、少なくとも１個の円筒形磁石を有
し、この円筒形磁石を両方の回転部材の円筒部外周と磁
力により吸着させ、円筒形磁石の吸着力により一方の回
転部材の回転を他方の回転部材に伝達すると共に、磁気
力を用いる他の部材に対する円筒形磁石の磁力による影
響を抑止する磁気遮蔽機構を有することを特徴とする。

【００１３】この場合、回転部材を円筒部どうしが重な
らないように支持部材で軸支すると共に、２つの円筒形
磁石を用い、１つめの円筒形磁石を両方の回転部材の円
筒部外周と一方の側で磁力により吸着させ、２つめの円
筒形磁石を他方の側で吸着させ、この吸着力により第１
の回転部材の両方向回転を第２の回転部材に伝達するご
とく構成することが望ましい。

【００１４】あるいは、第２の回転部材に円筒形磁石を
有し、第１の回転部材の円筒部外周と第２の回転部材の
円筒形磁石外周を接触させて支持部材で軸支し、第１の
回転部材の円筒部と第２の回転部材の磁石の磁力による
吸着力により第１の回転部材の回転運動を第２の回転部
材に伝達するごとく構成することが望ましい。

【００１５】また、このような時計の回転伝達機構を、
重心と回転中心が偏心した回転錘の回転を伝達する伝達
機構として搭載して携帯時計を構成することが好まし
い。

【００１６】

【作用】本発明の時計の伝達機構は、磁石を用いて回転
力を伝達すると共に、磁気力を用いる他の部材（特にス
テップモータ）へ磁気的な影響を及ぼさないように構成
したものである。すなわち、請求項１記載の発明のよう
に、２つの回転部材（第１の回転部材、第２の回転部
材）との間を少なくとも１個の円筒形の回転可能な磁石
を介して動力結合（回転力の伝達のための結合）すると
共に、この磁石の有する磁気力が磁気力を用いる他の機
構に影響しないような磁気遮蔽機構を備えたものであ
る。ここでいう磁気遮蔽機構は、磁気力を用いる他の部
材の動作に悪影響を及ぼさない程度の遮蔽性が必要であ
り、必ずしも磁気的に密閉させる必要はない。この磁石
と磁気力を用いる他の機構との間の距離をできるだけ確
保することがもっとも望ましい磁気遮蔽の方法である
が、本発明者らの実験によれば、携帯時計のような小型
の機器の場合は磁気遮蔽のための十分な距離を確保する
ことが難しいことが判明した。そこで、磁石の周囲に物
理的な磁気遮蔽機構を設けることで上記課題の解決を図
ったものである。また、磁石を用いた回転伝達機構とし
たので、歯車同士のかみあいで生じるような数々の不具
合も改善することができるものである。

【００１７】請求項２、３記載の発明は、上述した回転
力伝達用の円筒形磁石の好ましい形態について述べたも
のである。

【００１８】請求項２記載の発明は、第１、第２の２つ
の磁石を用いて、第１の回転部材の一方向の回転だけで
はなく、両方向の回転運動についても効果的に第２の回
転部材に伝達しようとするものである。すなわち、磁石
が第２の回転部材に引きつけられる方向と、第１の回転
部材が回転する方向とが合致する場合に、回転力が有効
に伝達しやすいので、第１の回転部材のそれぞれの回転
方向に対応して磁石を２つ配置することで、効果的な回
転力の伝達を図ったものである。

【００１９】請求項３記載の発明は、第２の回転部材に
磁石を組み込むように配置したものである。この場合
は、第１の回転部材と第２の回転部材との間のスペース
を減らすことができると共に、部品点数の削減にもつな
がるものである。また、第１の回転部材の回転方向によ
らず安定して回転力を伝達することが可能となるので、
１個の磁石を用いればよい。

【００２０】請求項４記載の発明は、上述した回転伝達
機構を、携帯時計における回転錘の回転伝達に適用した
ものである。この回転錘は、携帯時計を駆動するための
電力を得るための発電機構のエネルギー源として活用す
るものであって、その回転方向は任意であると共に、不
規則でかつ突発的な回転運動を行うことを特徴としてい
る。さらに、十分な発電電力を得るために、回転錘の回
転運動をかなりの比率で増速させることも特徴としてい
る。本発明は、通常用いられる歯車による回転伝達機構
が有する回転伝達における固有の欠点（歯形形状の小型
化が困難、トルク変動、衝撃吸収用スリップ機構が必
要）を一挙に解決するものであって、特殊な回転運動を
行う回転錘の回転力の伝達に対しては特に好適な機構で
ある。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。

【００２２】〔実施例１〕図１は本発明の第１実施例を
示す平面図、図２はその断面図、図３、図４はその要部
断面図を示している。まず、本発明の回転伝達機構を用
いた携帯時計の主要部の全体的な構成について説明す
る。

【００２３】図１、図２において、１は充電可能な二次
電源（大容量のコンデンサ）、２は外部操作部材である
巻真、３はステップモータを構成するコイルブロック、
４はステータ、５はロータ、６は五番車、７は秒針を取
り付ける四番車、８は三番車、９は日の裏車、１０は小
鉄車、１１はつづみ車を示す。以上が時計の針を駆動す
るための主要な構成部材である。

【００２４】次に、二次電源１に対して発電した電力を
供給するための発電機構の構成について説明する。この
発電機構の部品として、１２は時計の姿勢変化により回
転する重心と回転中心が偏心した片重りの回転錘、１３
は回転錘１２の回転に連動する磁性体よりなる回転錘
車、５０、５１は該回転錘車１２の外周と磁力によって
吸着する円筒形の磁石、１４は同じく磁石５０、５１と
磁性体よりなる端部１４ａと磁力によって吸着する中間
車を示す。中間車１４は歯車部１４ｂを持ち、永久磁石
１５ｂを持つ発電ロータ１５のかな部１５ａと噛み合っ
ている。１６は発電ステータ、１７は発電コイルを示
し、止めねじ１８により時計体のベースとなる地板１９
に固定されている。中間車１４と発電ロータ１５は、上
下のほぞ部をそれぞれ回転錘受２０に固定された軸受部
材２０ａ、２０ｂと、地板１９に固定された軸受部材１
９ａ、１９ｂからなる支持部材により軸支されている。
回転錘１２と回転錘車１３は、支持部材であるボールベ
アリング２１の内輪２１ａに案内され、止めねじ２２に
より固定されている。又、ボールべリング２１の外輪２
１ｂは、回転錘受２０にカシメ固定され、回転錘受２０
は他の部分で地板１９とねじ固定されている。

【００２５】次に、時計部の動作について説明する。コ
イルブロック３には、図示しない回路から毎秒ごとにス
テップモータ駆動信号が出力され、それにともないロー
タ５は１８０°ごと回転する。その回転は五番車６を介
して１／３０に減速され秒車であるところの四番車７に
伝えられる。さらにその回転は三番車を介して１／６０
に減速され分車（図示せず）へ、さらに日の裏車９を介
して１／１２に減速され時車（図示せず）へ伝達され
る。

【００２６】一方、発電機構の動作に関しては、まず携
帯時計をはめている腕が動くと回転錘１２が回転し、そ
れに連動して回転錘車１３が回転する。その回転は磁力
によって吸着している磁石５０、５１を介して中間車１
４及び発電ロータ１５へ伝達される。この輪列は増速輪
列になっており、回転錘１２が１回転すると、発電ロー
タ１５は約１００回転する。すると、発電ロータ１５の
磁石１５ｂから発生する磁束が発電ステータ１６を経由
して発電コイル１７に流れ込み、電磁誘導作用によりコ
イルに発電電流が発生する。これを、ダイオードなどで
整流し二次電源１へ充電する。これを電源として時計駆
動回路を動かし、前述したステップモータを駆動してい
る。次に回転錘車１３から中間車１４へ磁石５０、５１
を介して回転伝達する部分に関し、図３に沿って詳細に
説明する。

【００２７】円筒形の磁石５０、５１は上下方向に着磁
されているので、磁石から発する磁束は矢印方向に閉じ
ている。回転錘車１３と中間車端部１４ａは磁石厚みと
ほぼ同じかそれ以上の厚みになっているので、磁石から
の磁束のほとんどが他へ漏れないようになっている。す
なわち、これらの回転錘車１３と中間車端部１４ａとで
磁気遮蔽機構を構成している。この磁気遮蔽機構によっ
て、特にステップモータの回転駆動に対する悪影響を抑
止することができる。なお、回転錘車１３は、すべてが
磁性体で構成されていなくとも、磁石５０、５１との吸
着部のみが磁性体になっていても問題ない。

【００２８】増速比率は回転錘車１３の外径と中間車端
部１４ａの外径比率で決定される。従来の図７に示す例
では、歯車の噛み合いであるので中間車のかな３４ａの
外径はある程度大きくなってしまうが、本例では歯形が
ないので径を細くすることができる。これにより、従来
より大きな増速比をとることが可能となる。

【００２９】これにより、中間車１４の上ほぞ径１４ｃ
を小さくすることができ、軸受損失を減少させることが
できる。又、かながある場合には本体と別体にしなくて
はならなかったが、本例では中間車本体と一体化するこ
ともでき、コスト、偏心の点で有利になる。

【００３０】磁石が５０、５１と２個使用している理由
は回転錘１２の回転方向に影響されずに確実に回転伝達
するためである。すなわち、回転錘１２が左回転（図１
に示す矢印方向）するときには、磁石５０は中間車１４
側に寄せられるので、中間車１４に確実に力が伝達され
る。逆に磁石５１は中間車１４から離れる方向に力がか
かるので、場合によって力が伝わらないときが起きる。
そして、回転錘１２がこれと逆方向に回転するときは磁
石５１が有効に働く。この発電機構は回転錘１２がどち
らに回転しても発電するシステムであるため、磁石を両
側に設けることが有効である。但し、それらは回転時の
負荷により決定される事項なので、負荷の少ないとき、
又は片側の回転伝達のみで発電量が満足される場合に
は、一方の磁石でも良い。

【００３１】磁石５０、５１の周辺には、図４のように
磁石５０、５１が中間車１４の中間車端部１４ａと回転
錘車１３から離れる方向を若干のスキマを持って規制す
るような突起部５２、５３が設けられている。これは、
非磁性であるならば回転錘受２０と一体であっても、別
体であっても問題ない。この役割は、衝撃時における磁
石の位置規制である。本例の場合、磁石の位置はその吸
着力のみで決定されている。従って、時計を落下するな
どの衝撃が加わったときには、磁石がそれぞれの車から
離れて機能を果たさなくなる可能性がある。しかるに、
突起部５２、５３がある場合には、磁石は突起部で位置
規制されることになり、その後吸着力により当初の位置
に復帰することができる。尚、突起部５２、５３と回転
錘車１３とのスキマＡ及び中間車１４とのスキマＢは、
磁石５０、５１の径より小さく設定している。又、上下
方向については図２に示すように、下側は回転錘受２
０、上側は回転錘体１２ａで規制されている。尚、それ
ぞれは非磁性部材により形成されている。

【００３２】回転伝達は吸着力で行っているので、時計
を落下するなどの衝撃が加わった時にはそれぞれがスベ
リ、衝撃力を逃がすことができる。従来例の図７は、そ
のために中間車３４の歯車３４ｂを押さえばね２３で押
さえるような特殊構造をとらなくてはならなかったが、
本例ではそれが必要なくなり、構造、スペース、コスト
面で有利となる。

【００３３】〔実施例２〕次に、本発明の他の実施例を
図５に沿って説明する。前述した実施例１では、回転錘
車１３と中間車１４の間に別体の磁石を設けていたが、
本実施例の場合は中間車そのものに磁石を設けることを
特徴としている。図５は、本発明の第２の実施例を示す
回転伝達機構の主要部断面図であって、実施例１の図３
に相当するものである。

【００３４】図において、４０は円筒形の磁石で、非磁
性材よりなる磁石座４５の軸部に径方向を案内されると
ともに、接着などで固着され、該磁石座４５は中間車１
４に固着されている。該磁石４０は上下方向に着磁さ
れ、磁性体よりなる回転錘車１３と吸着している。その
他の構成については、実施例１と同様である。

【００３５】本実施例２では中間車に直接磁石が設けら
れていいるので、部品点数の削減及び省スペースの点で
有利である。

【００３６】発電機の負荷トルクに関しては、前述した
実施例１は磁石５０、５１によって、多少なりとも中間
車１４が回転錘車１３側に引き寄せられ、それが中間車
の軸受負荷となっていたが、本実施例では中間車４６が
回転錘車１３と直接当たり位置が決まっているので、一
層軸受ロスが低減されている。

【００３７】中間車１４の上ほぞの案内は回転錘受２０
に設けられ、図６のように、回転錘車１３との距離が変
動可能な長穴２０ｃで行われている。これにより、部品
のバラツキがあっても、確実に回転錘車１３と中間車の
磁石４０が吸着できる。または、軸受部と中間車１４の
ガタを大きくして、バラツキに対応することもできる。
但し、次段の発電ロータ１５との噛合量バラツキは、円
形穴に比べ大きくなるという欠点もあるので、注意する
必要がある。

【００３８】実施例１及び実施例２では、磁石外形を相
手部品に直接接触させているが、摩擦係数を増加するた
めに、外周をゴムで覆ったり、磁石上下を磁性体で挟み
磁気経路を形成させても良い。

【００３９】また、上述した実施例１では２つの磁石を
用いたが、さらに磁石の数を増加させることも可能であ
る。例えば、磁石５０、５１に対して別の磁石を重ね合
わせてもよい。これにより、回転伝達の信頼性をより一
層向上させることができる。また、実施例２では１つの
磁石を用いた例で説明したが、これも同様に磁石の数を
増やしても良い。

【００４０】又、上述した実施例では電磁誘導発電の構
造をもとに説明したが、これに限定されることはなく、
圧電素子をたたいて発電する発電システムの伝達輪列
や、ぜんまいを巻き上げるための伝達輪列などに使用し
ても良い。

【００４１】

【発明の効果】本発明は上記の構成により、次のような
効果が得られるものである。

【００４２】請求項１、２、３記載の発明によれば、従
来の歯車による回転伝達に比べ、かなの外径が規制され
ないので、大きな減速もしくは増速比をとることがで
き、サイズの小型化に適している。また、輪列の円筒形
部外周と磁石外周の転がりで伝達されているので、歯車
に比べ伝達ロスが少なく、トルク変動の少ない回転伝達
が可能である。しかも、磁気力を用いる他の部材に対し
ても磁気的な悪影響を及ぼすことがない。

【００４３】このうち、請求項２記載の発明によれば、
第１の回転部材の回転方向によらず安定して回転力を伝
達することができる。また、請求項３記載の発明によれ
ば、より一層小型化を図ることができると共に、部品点
数を削減することができる。

【００４４】そして、請求項４記載の発明のように、回
転錘を持つ時計の伝達機構に採用すれば回転錘からの入
力エネルギーを効率よく使うことができ、巻き上げ性能
（発電性能）の良い携帯時計に仕上げることができる。
また、回転錘の急激な動作に対し、スリップして逃げる
ことができ、特に専用の機構をとらなくても、時計部品
への衝撃をやわらげることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す平面図。

【図２】図１の部分断面図。

【図３】図１における輪列と磁石の接触部を示す要部断
面図。

【図４】図１における磁石の案内部を示す要部平面図。

【図５】本発明の実施例２を示す要部断面図。

【図６】図５の中間車軸受部を示す要部平面図。

【図７】従来の時計の伝達機構の一例である発電機構部
を示す断面図。

【符号の説明】

１．二次電源 ２．巻真 ３．コイルブロック ４．ステータ ５．ロータ ６．五番車 ７．四番車 ８．三番車 ９．日の裏車 １０．小鉄車 １１．つづみ車 １２．回転錘 １３．３３．回転錘車 １４．３４．中間車 １４ａ．中間車端部 １４ｂ．歯車部 １４ｃ．上ほぞ径 １５．発電ロータ １６．発電ステータ １７．発電コイル １８．２２．止めねじ １９．地板 ２０．回転錘受 ２１．ボールベアリング ２３．押さえばね ３０．輪列受 ４０．５０．５１．磁石 ４５．磁石座 ５２．５３．突起部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性体で形成された円筒部を持つ第１、
   第２の回転部材と、少なくとも１個の円筒形磁石を有
   し、該円筒形磁石を前記第１及び第２の回転部材の円筒
   部外周と磁力により吸着させ、前記円筒形磁石の吸着力
   により前記第１の回転部材の回転を前記第２の回転部材
   に伝達すると共に、磁気力を用いる他の部材に対する前
   記円筒形磁石の磁力による影響を抑止する磁気遮蔽機構
   を有することを特徴とする時計の回転伝達機構。
2. 【請求項２】 前記回転部材を円筒部どうしが重ならな
   いように支持部材で軸支すると共に、第１、第２の円筒
   形磁石を有し、かつ、前記第１の円筒形磁石を第１及び
   第２の回転部材の円筒部外周と一方の側で磁力により吸
   着させ、前記第２の円筒形磁石を他方の側で吸着させ、
   該吸着力により前記第１の回転部材の両方向回転を前記
   第２の回転部材に伝達するごとく構成したことを特徴と
   する請求項１記載の時計の回転伝達機構。
3. 【請求項３】 前記第２の回転部材に前記円筒形磁石を
   有し、前記第１の回転部材の円筒部外周と前記第２の回
   転部材の円筒形磁石外周を接触させて支持部材で軸支
   し、前記第１の回転部材の円筒部と第２の回転部材の磁
   石の磁力による吸着力により前記第１の回転部材の回転
   運動を前記第２の回転部材に伝達するごとく構成したこ
   とを特徴とする請求項１記載の時計の回転伝達機構。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の時計の
   回転伝達機構を、重心と回転中心が偏心した回転錘の回
   転を伝達する伝達機構として搭載したことを特徴とする
   携帯時計。