JPH1026671A - 時計用摺動部品およびその製造方法、および時計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた潤滑性能を有すると共に、その潤滑性
能を長期にわたって保持することができる時計用摺動部
品を比較的簡単にしかも低コストで得ること。 【解決手段】電子腕時計の摺動部品である、モータ１の
ロータ４とこのロータ４を支持する軸受体（地板５、輪
列受６）に対して、チオール化合物を付着させるコーテ
ィング処理を施した。チオール化合物の−Ｒ基は、−Ｓ
Ｈ基が摺動部品面に向くのに対して、外面に向く。した
がって−Ｒ基の表面エネルギーを低くすると、摺動部品
の見掛け上の表面エネルギーは低くなり、滑りやすくな
る。チオール化合物は細密状態で金面に形成されるた
め、超低表面エネルギー面となり、摩擦係数を極めて低
くできる。処理方法は、チオール化合物を溶解した溶液
に、これらの摺動部品を浸漬させて行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は摺動部品とその製造
方法、中でも時計に用いられる精密な小型摺動部品の製
造方法に係わる。特に油に替わる潤滑としてチオール化
合物を部品表面にコーティングした時計用の摺動部品の
製造方法およびこの摺動部品を用いた時計に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より時計においては、長期に渡る信
頼性が要求されている。例えば、アナログ式電子腕時計
においては、ステップモータに使用されているロータや
歯車とこれらを保持する上下の軸受体の摺動部、突っ張
りの発生する恐れのある歯車の噛み合い部、またはリュ
ーズ切換えにより摺動するおしどりとかんぬきの摺動面
等の金属製の摺動部には、注油を行い摩擦力の低減や摩
耗防止を図ってきた。

【０００３】注油のできない一部の金属製摺動部品に
は、フッ化カーボンを共析させた無電界メッキを表面に
被覆または４フッ化エチレン樹脂を蒸着し、固体潤滑剤
として用いてきた。また、実開昭６３−１１３９８５の
ように、時計の特殊な２番車のすべり構造に４フッ化エ
チレン系樹脂を分散溶媒に混合した混合液を用いて、コ
ーティングを行っていた例もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
注油方式では、低温下での油の粘度上昇によるモータの
動作不良、高温下での油の粘度低下による油の拡散流
失、長期使用による油の変質劣化、ゴミケバが付着し易
い等の課題があり、品質を維持するために定期的な洗浄
と注油が必要とされる。

【０００５】注油のいらない固体潤滑方式では、フッ化
カーボンを共析させたニッケルメッキや４フッ化エチレ
ン樹脂を共析させた無電界メッキは、金属部品へは使用
可能だが、近年主流となりつつあるプラスチック部品は
メッキの付着性が悪く使用不可能である。しかも金属製
部品に対しても４フッ化エチレン樹脂の共析メッキは、
コストが浸漬処理の約１０倍と非常に高価である。

【０００６】また、４フッ化エチレン樹脂の蒸着による
潤滑膜は、凹凸のはげしい形状が複雑な箇所への付着が
難しく、油との併用が必要である。また、実開昭６３−
１１３９８５で示す腕時計の特殊な構造の２番車への処
理に用いた４フッ化エチレン樹脂を溶媒に混合した混合
液ではバインダーが使われておらず、４フッ化エチレン
系樹脂が部品へ付着しにくく、十分な性能が得られない
といった多くの課題がある。

【０００７】本発明はこのような課題を解決するもので
あって、その目的とするところは、優れた潤滑性能（低
摩擦力・均一性・安定性）を有するのはもちろんのこ
と、その潤滑性能を長期にわたって保持することができ
る時計用摺動部品を比較的簡単にしかも低コストで得る
ことである。

【０００８】また、このような摺動部品を用いることに
より、摺動部の摩擦力の低減を図り、低消費電力で、低
温特性に優れ、長期にわたって信頼性品質を飛躍的に高
めた時計を実現することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の時計用摺動部品
の製造方法は、チオール化合物の溶液に対象となる摺動
部品を浸漬してコーティング処理することにより、チオ
ール化合物を摺動部品表面に付着させることを特徴とす
る。

【００１０】また、本発明の時計用摺動部品は、上述の
製造方法を用いて製造することを特徴とする。中でも、
この時計用摺動部品としては、時計用ステップモータの
ロータとこのロータを保持する軸受体であることが特に
有用である。

【００１１】そして、本発明の時計はこれらの時計用摺
動部品を用いることを特徴としている。

【００１２】

【作用】本発明者らの研究によれば、チオール化合物は
選択的に金と反応し、単分子膜を形成することが分か
り、しかも細密充填状態で金に吸着することも判明し
た。これを時計の摺動部品の固体潤滑処理に応用するこ
とを検討したところ、アルキル基を有するチオール化合
物を利用することにより実現できた。なお本発明のアル
キル基は特に限定されるものではなく、炭素に水素が結
び付くアルカン基、炭素とフッ素が結び付くフロロ基、
等が使用できる。またイソ型の構造のものでも良い。

【００１３】チオール化合物は末端の−ＳＨ基が金と反
応して共有結合を形成する。摺動部品の表面に金の膜を
形成することにより、チオール化合物は摺動部品に強く
付着する。したがって時計が動作する際に摺動部品にか
かる力で、チオール化合物が摺動部品から剥がれること
はない。

【００１４】またチオール化合物の−Ｒ基は、−ＳＨ基
が摺動部品面に向くのに対して、外面に向く。したがっ
て−Ｒ基の表面エネルギーを低くすると、摺動部品の見
掛け上の表面エネルギーは低くなり、滑りやすくなる。
チオール化合物は細密状態で金面に形成されるため、超
低表面エネルギー面となる。これによりフッ化グラファ
イトや４フッ化エチレンより良好な潤滑性能を得られ
る。

【００１５】従来の４フッ化エチレン系樹脂固体潤滑粉
は対象となる摺動部品の表面にはある程度付着するので
はあるが、この場合摺動部品の潤滑性能の試験を行って
も比較的短時間のうちに性能が劣化してしまうことが判
明した。これは、４フッ化エチレン系樹脂固体潤滑粉が
摺動部品の表面との分子間力によって結びついているた
めであると推察される。分子間力は二次結合力と呼ば
れ、共有結合等の一次結合よりも結合力は低い。このた
め、４フッ化エチレン系樹脂固体潤滑粉の付着力が弱
く、摺動部品同士が摺動するうちに４フッ化エチレン系
樹脂固体潤滑粉が摺動部品表面から離脱してしまう。

【００１６】またチオール化合物を利用する方法は潤滑
膜の厚さが単分子膜と薄いため、使用する量はごくわず
かである。従来のフッ化カーボンと比べるとその使用量
は１／１０００以下となり、極めて安価に処理できる。

【００１７】さらに摺動部品に金を成膜する方法は特に
限定されるものではなく、メッキ法等の湿式処理や、真
空蒸着あるいはスパッタ等の乾式処理を利用できる．従
来のフッ化カーボンを共析させたニッケルメッキや、４
フッ化エチレン樹脂を共析させた無電界メッキは、プラ
スチック部品への付着が悪く、使用不可能である。これ
に対して、金メッキのような単体の金属の無電界メッキ
はプラスチックに良好な密着する。

【００１８】この理由を以下に述べる。メッキ液中のフ
ッ化カーボンや、４フッ化エチレン樹脂は界面活性剤等
で分散させた粒子状で存在する。これらはもともとプラ
スチックには密着しにくいうえに、ニッケルイオンのプ
ラスチックへの析出を阻害する働きもある。したっがて
プラスチックに付着しにくく、付着しても容易に剥離す
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の時計用摺動部品
およびその製造方法、および時計について実施例に基づ
いて説明する。

【００２０】図１は指針式電子腕時計のステップモータ
１及び輪列機構２の組立断面図を示す。この電子腕時計
（水晶発振式腕時計）は、特に図示はしないが 32768Hz
という水晶の信号をＩＣで 1Hzの信号に分周しステップ
モータ１の駆動源としている。ステップモータ１はステ
ータ３、ロータ４および図示していないコイルで構成さ
れており、コイルに１秒毎の反転パルス信号が流れると
ステータ３が電磁石となり、２極ロータ４が１パルスあ
たり180゜回転し、電気信号が機械的信号に変換され、輪
列機構２に伝達される。ロータ４は図２に示すように、
ロータ軸１７、ロータカナ１８、ロータ磁石１９等から
成り、ロータ磁石１９を覆う形でポリアセタール樹脂で
ロータ軸１７およびロータカナ１８を一体成形したもの
である。ロータ４の上下の軸は地板５と輪列受６により
保持されており、その軸径は直径0.2mmと極めて細く、
地板５または輪列受６とのクリアランスも 0.01mm程度
と極めて少ない。

【００２１】ロータ４の回転運動は輪列機構２におい
て、５番車７から秒針１４を運針させる４番車８、さら
に３番車９から分針１５を運針させる２番車１０、次に
図示していない日ノ裏車、そして時針１６を運針させる
筒車１１へと伝達される。

【００２２】本発明のチオール化合物の浸漬処理はロー
タ４と地板５およびロータ４と輪列受６の摺動部の潤滑
に応用した。

【００２３】従来は油による潤滑方式を採っていたが、
ロータの軸受部は油の特性を非常に受け易い部分であ
り、低温下では油の粘度上昇によりロータの回転が悪く
なりステップモータの性能が著しく低下する。また高温
下では、油の粘度低下による油の拡散流失が起こり、油
切れによる耐久品質の問題となる。その他にも長期使用
による油の性能劣化やゴミケバ付着による時計の止ま
り、遅れ等の数多くの問題があり、固体潤滑化が切望さ
れている部分である。

【００２４】さて次に、上述した時計用摺動部品の製造
方法について説明する。本発明の効果を確かめるため
に、使用したチオール化合物の種類を変えて実験を行っ
た。実験に用いたチオール化合物は２種類ある。第一は
アルキル基としてＣ１８Ｈ３７−をもちいたＣ１８Ｈ３
７ＳＨである。第二はこれと比較する意味でアミノ基を
有するＮＨ２Ｃ６Ｈ１２ＳＨである。実施手順として
は、それぞれのチオール化合物をエチルアルコールにモ
ル濃度で１ｍＭに溶解し、チオール溶液を作成した。

【００２５】次に、コーティングとして被コーティング
部品であるロータ４および地板５、輪列受６を網籠に入
れ、チオール溶液を満たした容器の中にセットする。１
０分間放置する。網籠を取り出し遠心分離方式で液の振
り切りを行い、乾燥させた。溶媒がエチルアルコールの
ため、容易に乾燥できる。以上の処理を施したロータ４
および地板５、輪列受６を用いて組み立てた腕時計の摩
擦係数を測定した。Ｃ１８Ｈ３７ＳＨを処理したものの
摩擦係数は０．０７であった。それに対してＮＨ２Ｃ６
Ｈ１２ＳＨを処理したものは０．１であった。なお、こ
の場合の摩擦係数はロータ４が回転しているときの軸受
体との間の動摩擦係数である。

【００２６】そこで、この組立体を輪列耐久試験に投入
し、モータ起動電圧性能の経時変化および摺動部の摩耗
状態を調査した。初期のモータ起動電圧は、Ｃ１８Ｈ３
７ＳＨを処理したものが０．４Ｖ、ＮＨ２Ｃ６Ｈ１２Ｓ
Ｈを処理したもは０．７Ｖであった。摩擦係数が大きい
いほど、ロータを回転するのに要するエネルギーは大き
くなり、モータの起動電圧は高くなる。モータの起動電
圧は低ければ、低い程良い。特に腕時計のような電池で
駆動される時計においては駆動するための電源にあまり
余裕がないので、できるだけ低電圧でモータを駆動でき
ることが望ましい。次に耐久試験後のモータ起動電圧を
測定した。いずれも初期の値と同じであった。さらに組
立体を分解し、摺動部の摩耗状態を観察した。いずれも
摩耗が見られなかった。

【００２７】また、従来の潤滑油による方式では潤滑油
の温度特性により、低温下に於けるモータ性能の低下が
避けられなかったが、本方式によるものでは、低温下に
於いても常温と同様のモータ性能が得られた。すなわ
ち、耐久性に加えて耐環境性においてもその効果が大き
いことが判明した。

【００２８】次に、その他の実施例として３つの例を挙
げる。

【００２９】（３番車に適用した例）図３は、腕時計の
３番車２０のカナと２番車２１の歯車の噛み合いを表す
部分断面図である。リューズを図の矢印方向に引き出す
ことにより、３番車２０の下ほぞが実線から点線へと移
動する特殊な構造で、３番車２０のカナと２番車２１の
歯車の噛み合いが外れる。リューズを元に戻すと、確率
的に３番車２０のカナ先端と２番車２１の歯車先端が正
常に噛み合わず突っ張ることがある。この突っ張った状
態のままで放置しておくと３番車２０のカナが曲がり、
時計の止まり、遅れとなってしまう。そこで、３番車２
０に本発明の処理を施す。このことにより３番車２０の
カナ先端の摩擦係数を低減させることができ、２番車２
１の歯車先端との突っ張り発生確率を小さくすることが
できる。本発明者らの実験によると、本発明の処理を施
さなかった場合に比べてその発生確率をおよそ 10分の1
以下にすることができた。

【００３０】（曜星車、曜修正伝え車に適用した例）図
４と図５は腕時計のカレンダー部の輪列部品である曜星
車２２と曜修正伝え車２３との歯車の噛み合いを表す部
分平面図と部分断面図である。リューズを回し曜日修正
すると、曜星車２２と曜修正伝え車２３の摩擦による突
っ張り感があり、製品として問題となることがあった。
曜星車２２と曜修正伝え車２３の少なくともどちらか一
方の部品に、本発明の処理を施すことにより、歯先の摩
擦係数の低減が可能となり、突っ張り感をなくすことが
できた。

【００３１】（ボールベアリングに適用した例）図６は
および図７は自動巻発電時計に用いられているボールベ
アリングの部分平面図と部分断面図である。また、図８
はこのボールベアリングをサブアセンブルした回転錘受
２４を自動巻発電時計に組み込んだ状態を示す部分断面
図である。回転錘２５が内輪２６を軸にして回転すると
ボールベアリングも回転する。この時ボール２７と外輪
２８、押え輪２９および内輪２６との摩擦が起こり各部
品の接触面が摩耗する。ボールベアリングに本発明の処
理を施したところ、ボール２７と内輪２６、外輪２８、
押え輪２９との各接触面の摩擦係数の低減が可能とな
り、回転錘が安定してしかもスムーズに回転するように
なった。この結果、巻き上げ耐久性能、発電効率が向上
した。

【００３２】また、これら３つの例以外にも例えば、腕
時計の切り換え部品として使用されるカンヌキとオシド
リや、２番車の歯車とカナなど様々な摺動部品であって
も適用することができ、その潤滑性能を向上させること
ができる。

【００３３】このように、本発明の製造方法によって製
造された摺動部品は、腕時計のステップモータのロータ
とロータを保持する軸受けの摺動部の潤滑のみならず、
歯車どうしの突っ張り等の、特に高荷重部の潤滑に有効
である。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば以下
のような効果を有する。

【００３５】請求項１記載の発明によれば、チオール化
合物は摺動部品に強く付着できるので摺動部品同士の摺
擦を受けても、長期にわたって安定してチオール化合物
を保持することが可能となった。

【００３６】請求項２記載の発明によれば、化学式Ｒ−
ＳＨであらわされるチオール化合物を用いることによ
り、非常に低い摩擦係数を実現でき、モータ起動電圧を
低くできる。

【００３７】請求項４記載の発明によれば、腕時計など
の駆動源であるステップモータの、ロータとロータを保
持する軸受体の表面に本発明の製造方法を適用すること
により、優れたモータ性能を長期にわたって保持・安定
させることができる。さらに、温度特性（耐環境性）に
も優れたモータが得られる。

【００３８】また、請求項５記載の発明によれば、この
ような摺動部品を用いることにより、低消費電力で、低
温特性に優れ、長期にわたっての信頼性品質を飛躍的に
高めることができる時計を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電子腕時計のステップモー
タおよび輪列部の部分断面図。

【図２】図１に示すステップモータ部の拡大部分断面
図。

【図３】腕時計の３番車カナと２番車の歯車噛み合いの
様子を表す部分断面図。

【図４】カレンダー付腕時計の曜修正伝え車と曜星車の
噛み合いを示す部分平面図。

【図５】カレンダー付腕時計の曜修正伝え車と曜星車の
噛み合いを示す部分断面図。

【図６】自動巻発電時計に用いられているボールベアリ
ング機構部の部分平面図。

【図７】自動巻発電時計に用いられているボールベアリ
ング機構部の部分断面図。

【図８】ボールベアリング機構部を組み込んだ自動巻発
電時計の部分断面図。

【符号の説明】

１．ステップモータ ２．輪列機構 ３．ステータ ４．ロ−タ ５．地板 ６．輪列受 ７．５番車 ８．４番車 ９．３番車 １０．２番車 １１．筒車 １２．中心パイプ １３．文字板 １４．秒針 １５．分針 １６．時針 １７．ロータ軸 １８．ロータカナ １９．ロータ磁石 ２０．３番車 ２１．２番車 ２２．曜星車 ２３．曜修正伝え車 ２４．回転錘受 ２５．回転錘 ２６．内輪 ２７．ボール ２８．外輪 ２９．押え輪

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福島 均 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 摺動部品の表面に金の膜を形成し、チオ
   ール化合物の溶液に浸漬してコーティング処理すること
   により、前記チオール化合物を前記摺動部品表面に付着
   させることを特徴とする時計用摺動部品の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のチオール化合物が、下記
   の化学式で表されることを特徴とする請求項１記載の時
   計用摺動部品の製造方法。 Ｒ−ＳＨ Ｒ：アルキル基、Ｓ：硫黄、Ｈ:水素
3. 【請求項３】 請求項１および２記載の製造方法を用い
   て製造することを特徴とする時計用摺動部品。
4. 【請求項４】 請求項３記載の時計用摺動部品は、時計
   用ステップモータのロータとこのロータを保持する軸受
   体であることを特徴とする時計用摺動部品。
5. 【請求項５】 請求項３または４記載の時計用摺動部品
   を用いることを特徴とする時計。