装有像银电池或者锂电池那样的一次性电池的电池式手表被制造 和出售。不上发条正确计时1～3年的石英晶体手表因其携带方便且 价格便宜而被广泛普及。但是，国家对钟表用电池的出售场所有规 定，电池的价格和更换手续费也是高价的。为此，当电池消耗时因不 能更换电池钟表就停下来了。另外，消耗电池的废弃关联着贵重的金 属资源的废弃或者有毒水银的废弃，对地球环境有害。使用完的电池 的回收，需要很大的成本，无论对钟表制造方面，钟表使用者方面， 还是进行垃圾处理的单位方面都是需要解决的问题。
从周围环境采集并储存能量进行时间保持动作的钟表，是解决上 述问题的有利的方法之一。但是，在小型充电电池的情况下，即使在 满充电状态下钟表也只有几个月的动作寿命。从而，为了实现1年以 上的动作寿命，必须做成使用大电池的很厚的手表，或者为了降低消 耗电力做成没有秒针的手表，从而，实现低消耗电力的电动钟表的机 构，无论在采用一次性电池的电动钟表，还是在采用充电电池的电动 钟表中，都是重要的迫切要求的事项。
为了进行节电动作，停止指针显示，并只用电动计数电路进行时 间保持，然后在充电状态下驱动显示时间的指针，采用这种方式的钟 表已有出售，但是在从开始充电到充分充电之间会进行不正确的时间 显示，不能满足需要始终显示正确的时间的用户的要求。
备有驱动秒针的轮系和驱动时针·分针·日历等的轮系的多个轮 系、在储存能量不足时只停止秒针驱动轮系的机构也被考虑过，但 是，由于使用2个马达，将会大型化，重量也要增加。由此，因成本 增加而成为高价的钟表。因此，用于小型薄型且廉价的实用钟表的机 构是困难的。
因此，本发明将用2马达多轮系实现的机构用1个马达实现。由 于做成1马达多轮系，所以可以避免体积增加、重量增加、成本增 加，且可以进行与充电量对应的节电动作。

根据本发明的电动钟表的计时机构，具有能正进回转及逆进回转 的1个马达和由马达驱动由分支机构分支的多个轮系，由马达的正进 回转驱动一个轮系并进行机械显示，由逆进回转驱动另一个轮系并进 行另一机械显示。
另外，根据上述计时机构的发展形的机构，除分支机构外还具有 合流机构，具有由分支机构分支由合流机构合流的多个轮系，由马达 的正进回转驱动一个轮系并进行机械显示，由逆进回转驱动另一个轮 系进行另一机械显示。
附图说明
图1是概略表示本发明的实施例1的具有分支机构的多个轮系的 构成的图。
图2是表示图1的棘轮滑动机构的图。
图3是表示钟表用的脉冲马达的驱动电压波形的例子的图。
图4是比较并表示驱动具有2个马达和2个轮系的钟表的系统的 通常动作时和节电动作时的驱动波形的图。
图5是比较并表示本发明的1马达2轮系的钟表系统中的通常动 作和节电动作时的驱动波形的图。
图6是用框图表示本发明的实施例1的计时机构的概要的图。
图7是表示本发明的实施例2的具有分支机构和合流机构的多个 轮系的传递路径的框图。
图8是由轮系具体地表示图7所示的轮系的传递路径的图。
图9是由马达的正转和逆转来分支电路传递的部分的齿轮的立体 图。
图10是由马达的正转和逆转来合流已分支的回转的部分的齿轮 的立体图。
图11是用框图表示本发明的实施例2的计时机构的概要的图。
图12是表示用于同步化机械计时时间和电动计时时间的机构的
实施例的图。
图13是表示用于同步化机械计时时间和电动计时时间的机构的 另一个实施例的图。
具体实施方式 [实施例1]
图1表示本发明的具有分支机构的多个轮系构成的概要的图。在 图1中，102是作为电动机械变换器的马达的驱动电路机构。106是 马达的驱动线圈。108是马达的轭铁。110是回转的转子，用强力的 磁铁制成。112是同轴形成在转子轴上的小齿轮。116是与小齿轮 112啮合的齿轮，114是同轴固定在齿轮116上的小齿轮。120是与 小齿轮114啮合的秒针齿轮，固定在秒针118的轴上。当转子110每 秒钟转180度时，秒针齿轮120同方向转6度。126是与秒针齿轮 120啮合的齿轮，该齿轮经滑动啮合机构(参照图2)与同轴的齿轮 128结合。在通常的驱动秒针的情况下，齿轮120右转弯回转，与其 啮合的齿轮126左转弯回转。但是，齿轮128由于棘轮机构滑而不 动。另外，秒针向左转时，齿轮128不滑动地右转弯回转，经与其啮 合的齿轮124使固定分针130的分针齿轮122右转弯回转。再有，时 针由分针齿轮驱动。
图2是表示上述棘轮滑动机构的图。在图2中，214表示基板的 一部分，在齿轮126的轴216上插入环状的齿轮128。齿轮126与秒 针齿轮120连结，齿轮128经齿轮124与分针齿轮122连结。环状齿 轮128由压弹簧212压在齿轮126上，齿轮128和126向同一方向回 转时进行啮合并回转，向反方向回转时，由于滑动而解除连结。齿轮 128和126的推压连结啮合部分，如图2所示，形成具有三角形斜度 的齿形。当分针齿轮22做成由轻微摩擦力而停止时，马达的转子 110进行正回转，秒针齿轮120进行正进回转动作时，分针齿轮122 不动，马达的转子110进行逆转回转，只有在秒针齿轮120进行逆进 回转时，分针齿轮122才被驱动。
如上所述，用秒针齿轮120、与其啮合的齿轮126及经棘轮机构 与齿轮126连结的齿轮128构成轮系的分支机构。而且，轮系的分支 由切换马达的回转方向来进行。马达的回转方向，参照图3～图5， 如下面记述的那样，可以由驱动电压波形进行切换。
图3表示用于钟表的脉冲马达的驱动电压波形的例子。在图3 中，横轴是时间，纵轴是马达驱动电压。图3(a)表示正进驱动波 形。在正进驱动中，正极脉冲和负极脉冲交替加在马达的线圈上。驱 动脉冲的时间幅度是1毫秒～3毫秒。电压的大小是1.5V～3V。
图3(b)表示逆进驱动的波形，逆进驱动的原理，是在脉冲马达 中，由外加电压把驱动开始时的稳定点变成不稳定平衡点，利用其向 正逆任一方向的某个稳定角度位置回转的性质。马达由初期设定向正 逆某个方向回转。从而，在通常的脉冲马达中，为了正常进行正进驱 动而加上不充分的短时间的脉时，马达稍微向正进方向转动，但由于 回转力不足而进行逆返，在其逆返的途中，当加上驱动脉冲时，马达 向相反方向的稳定位置回转。用这样的原理使通常的钟表用脉冲马达 进行正逆运转，在复杂的钟表中，日常也实施这样正逆运转。
当加上图3(a)所示的通常的驱动脉冲p1～p4时，对应各脉 冲，马达进行各个1秒的回转。另外，当加上图3(b)的波形时， 用pp1脉冲进行预备驱动，用pf1脉冲向反方向进行1秒回转。由脉 冲对pp1-pf1～pp3-pf5的驱动进行3秒的逆向回转。
图4表示驱动现有的为了节电而备有2个马达和2个轮系的钟表 的系统时的原有的驱动波形，是比较并表示通常动作时和节电动作时 的驱动波形的图。
图4(a)是加在秒针驱动马达上的通常动作的驱动波形，图4 (b)是加在分针驱动马达上的驱动波形。图4(c)是加在秒针驱动 马达上的节电动作时的驱动波形，图4(d)是加在分针驱动马达的 节电动作时的驱动波形。
在节电动作时，秒针驱动停止，分针·时针驱动不停止。因为在 通常动作时，大部分的电力被秒针驱动消耗。
图5比较并表示了本发明的1马达2轮系的钟表机构中的通常动 作时和节电动作时的马达驱动电路输出的驱动波形。图5(a)表示 通常动作时的驱动波形，用驱动脉冲ps1、ps2、...驱动秒针，同时 以60秒1次的比率插入逆进脉冲pm2驱动分针。另外，为了修正由 脉冲pm2驱动分针时产生的秒针的逆进驱动，在逆进驱动脉冲pm2之 后插入修正用的正进驱动脉冲pc，使秒针看上去不失常。图5(b) 表示节电驱动时的驱动波形，只进行用于分针驱动的逆进驱动，这时 秒针除了60秒一次的“惊悸”以外都停止。
这样，在通常动作时可以用马达的正进回转驱动秒针，同时，插 入马达的逆进回转驱动分针·时针，在节电动作时，可以使马达正逆 回转但不移动秒针，只驱动分针·时针。
如图2所示，由于只允许一个方向回转的滑动回转机构的导入， 可以用一个马达，在正进回转时使一个轮系动作并进行机械的显示， 在逆进回转时，使另一个轮系动作并进行另一个机械的显示。即，通 过在由可以正进和逆进的马达驱动的2个轮系机构中，进行正进和逆 进两种不同的动作，从而可以多样性地驱动钟表机构。再有，在图2 的实施例中使用棘轮，也可以使用作为单向回转机构的其他构成。
再有，本发明中的正进回转及逆进回转，没有指出特定的回转方 向，只是简单地指出一个回转方向和与该回转方向相反的回转方向。 后述的实施例也一样。
在图2的机构中，可以做成在通常状态下使秒针、分针、时针动 作，在节电动作时，停止秒针，只使分针、时针动作。这样一来，通 过节电动作可以把平均电力消耗量降低到十分之一。相反，在用环境 采集能量动作的低电力动作的钟表中，在通常动作时，停止秒针，使 分针·时针动作，在具有充足的采集能量时，可以使秒针与分针·时 针一起动作。
另外，可以用由正进回转驱动的轮系驱动时针·分针并进行时间 显示，用由逆进回转驱动的轮系驱动日期显示板并驱动日历。另外， 可以用由正进回转驱动的轮系驱动时针·分针并显示时间，用由逆进 回转驱动的轮系在设定的时间驱动闹铃。作为用上述机构显示的例 子，除了日历和闹铃而外，可以显示电池的残存容量、周围的温湿 度、周围的危险的一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、及加速度等希望用 钟表显示的信息。在这样的情况下，设置各自的传感器，根据传感器 的信息驱动轮系，显示它们的信息。
在上述实施例1的计时机构中，备有只用马达的逆回转驱动的时 针·分针轮系和由马达的正逆的两回转动作、由正进回转驱动的秒针 轮系。在实施例1中，轮系数为2。但是，可以设置2个以上的多轮 系，由马达驱动这些轮系。
例如，把具有不同减速比a和b的齿轮A和B连结到上述秒针轮 系上，在齿轮A上设置指针Ha，在齿轮B上设置指针Hb。秒针正进 60秒钟(即，回转360度)时返回原始位置。指针Ha在这期间回 转(360/a)度，指针Ha在这期间回转(360/b)度。但是，分 针·时针的轮系不受影响。当秒针正进(60·R)秒时，指针Ha进 (360·R/a)度，指针Hb进(360·R/b)度。通过利用当指针Ha和 Hb的正进角度超过360度时看上去返回到原始位置和选择R及a和b 的值，可以分别设定指针Ha和Hb的位置，由此，驱动秒针轮系，除 了由秒针进行秒显示以外，用指针Ha和Hb还可以显示其它信息。同 样地，在分针·时针轮系上也可设置有不同减速比的多个齿轮，显示 其它信息。
也可以把上述构成用于后述的实施例2的构成中。
图6是用框图表示包含图1及图2所示的2轮系的本发明的计时 机构的实施例的图。在图6所示的钟表系统的构成中，可以在通常时 使秒针、分针、时针动作(通常驱动模式)，电力不足时停止秒针， 只使分针·时针动作(节电驱动模式)。另外，可以在通常时只使分 针·时针动作，在电力充足时使秒针、分针、时针动作。
再有，虽然未图示，但是图6所示的钟表系统，除了作为电源的 充电电池等电池而外，可以备有光发电元件、热发电元件、加速度发 电元件、及采集来自周围环境的能量的元件，把采集的能量用于钟表 系统的驱动，或者对电池进行充电。
在图6中，302是含有石英晶体振荡器的时间基准信号发生器 (以下记做“Q-OSC”)。Q-OSC，例如，用公知的石英晶体振荡 器电路构成，该石英晶体振荡器电路用C/MOS放大电路的输出驱动由 石英晶体振子和电容器构成的石英晶体共振电路，把该石英晶体共振 电路的一端连接到放大电路的输入端，构成高倍率的正反馈电路并使 石英晶体振子振荡。由于使用高稳定的石英晶体振子，振子固有频率 稳定，振荡信号频率也稳定。Q-OSC的振荡周期，被用作计量时间 的基准。当使用大量制造的32768Hz(＝2的15次方Hz)的石英晶体 振子时，振荡周期是(1/32768)秒≈32微秒，将其用作钟表的时间 基准。当使用4MHz的石英晶体振子时，周期为250纳秒，时间基准 为250毫微秒。304具有分频电路，是从Q-OSC输出的时间基准信 号生成成为钟表的节距的基准的计时单位时间的计时单位信号发生器 (以下记作“f-div”)。作为f-div使用计数电路，例如，计数 输入信号脉冲，当到达最大计数值(N-1)时，输出进位信号再从0 进行计数。其结果，计数电路输出的频率是输入信号频率的1/N，周 期为其N倍，石英晶体振荡电路的频率是32768Hz，即，把2的15 次方Hz的时间基准信号用15级从属连接的触发器计数电路进行分 频，得到1Hz频率，把得到的正确的1秒用作钟表的计时单位信号。 在使用4MHz的石英晶体振子时，使用4000000的计数电路。通常的 钟表的秒针与该1Hz同步，每1秒钟驱动马达被间歇驱动。306是通 过用计数电路计数上述计时单位时间信号来计量钟表的时间的电动计 时器(以下记作“ETK”)。328是包含电动机械变换器314(以下 记作“MT”)和减速轮系316、320(以下分别记作“GW1”、 “GW2”)的机械计时器328(以下记作“MMK”)。MT具有图1的 线圈106、轭铁108、转子110、及小齿轮112。电动机械变换器MT 备有的马达，把从驱动电路326(以下记作“DRV”)供给的电能转 换成回转的机械能。通常使用步进马达，但也可以使用利用压电晶体 的电致伸缩效应的压电马达。当给予指令马达驱动的信号时，驱动电 路DRV以低的输出阻抗输出适合驱动备有MT的马达的波形的驱动脉 冲电压。马达的回转方向的切换由DRV进行。另外，马达的正进和逆 进的驱动切换，如先前所述，可以通过从驱动电路输出不同的波形来 进行。310是具有与机械计时器MMK并列运转的电动计数电路的电动 式机械时间保持计时器(以下记作“MTK”)。ETK和MTK都具有电 动计数电路，特别具有带初期计数值设定功能的计数电路。包含在计 时单位信号发生器f-div内的“分频用记数电路”和包含在ETK和 MTK内的“计时用的计数电路”的不同点在于，后者在计数电路上 备有复位或置数功能或者初期值设定功能，由外部操作手段能设定计 数的初期值，与此相反，前者不进行初期值的设定。与MTK同步运转 的MMK，如图6所示，包含电动机械变换器MT和减速轮系GW1、 GW2，用被虚线围起来的方块328表示。图1的齿轮116和小齿轮 114，是从MT到计时机构的传递路，相当于连结图3的MT和GW1的 线。GW1相当于图1的齿轮120，GW2相当于齿轮126、128、124、 122。另外，秒针SEK和分针MH分别相当于图1的118和130。MTK 通常与MMK并列运转并与MMK的保持时间同步。当有必要读取MMK保 持的机械计时时间时，代替它可以读取MTK的时间并看作MMK的时 间。做成这样的构成的理由是，正确地电动读取机械计时时间不容 易。GW1表示秒针的轮系，驱动秒针318(以下记作“SEK”)。GW2 表示分·时的轮系，驱动分针·时针324(以下记作“MH”)并显 示时间。322是用于时间设定的外部操作构件(以下记作 “SET”)，用于时间的输入和调整，或者用于使电动计时机构和机 械计时机构的时间同步。
再有，在图6所示的框图中，轮系的数量为2(GW1、GW2)。但 是，如先前所述的那样，也可以设置2个以上的多个轮系(GW1， GW2…GWn)。
在本构成中，时间计量动作，首先由电动计时器ETK进行，再由 与其并行的机械计时器MMK进行。在图6的构成中，秒针的轮系GW1 不与分·时针的轮系GW2连接。从而，可以把秒针停止在任意的位 置，或者，即使紧急驱动，在分·时的计时机构上也不产生误差。为 此，通常可以用秒针显示保存在控制电路机构312内的信息。
例如，当使用者打算显示电源电池的电压(例如1.5v)时，按下 按钮。这时秒针如果处于7秒的位置，首先快速进给(60-7)秒即 53秒，秒针被驱动到0秒的位置上。接下来，为了显示电源电压的 值是1.5v，再驱动位于0秒的位置的秒针。但是为了容易辨认，把 1.5乘10成为15，秒针被快速进给并停止在15秒的位置上，用秒针 的位置表示电源电压的值。当停止按钮的按压时，秒针被快速进给 (60-15)秒即45秒并被驱动到0秒的位置上。然后再把秒针快速 进给到电动记时器ETK保持的正确的时间的位置上。
用这样的顺序，可以用秒针表示任意的数值。另外，无论什么时 候都可以恢复正确的秒位置上。在电源电荷蓄积量缺乏时，在秒针走 到0秒位置时停止驱动，间歇逆进驱动马达，只继续驱动{分·时}的 轮系GW2。另外，当电源电力恢复时，或者使用者指示显示秒时，通 过恢复到与电动记时器ETK的0秒位置同步的通常的秒、分、时驱 动，可以使平均消耗电力为通常的秒驱动的十分之一。
当把用电动计时器ETK计时并保持的时间(保持时间)作为 Tek，把用机械计时器MMK计时并保持的时间(保持时间)作为 Tmt，把在与机械计时器MMK同步运转的电动式机械时间保持计时器 MTK上电动保持的时间作为Tmtk时，可以把Tmt＝Tmtk作为通常成立 的式子进行处理。为了使这些时刻间保持同步可以采用多种方法，但 是，制造上负荷最少的方法是，当秒针走到整分位置(＝0秒)时， 把表把拉出一段并停止钟表，复位电动计时器ETK的秒计数电路并进 行秒级的同步化。在备有与表把不同的秒复位按钮的钟表上，在把表 把拉出一段的位置上按下秒复位按钮并使电动计数电路的秒位与0秒 同步，接下来，在把表把拉出2段的位置上按下秒复位按钮10秒钟 以上，可以把电动计时器ETK的时·分时间设定为0。
308是数据比较电路，比较ETK保持的电动计时时间Tek和MTK 保持的机械计时时间Tmtk。如果使Tmt＝Tmtk，在通常时判断来自比 较电路308的输出的电动计时时间Tek和机械计时时间Tmt的关系。 当附设大小判断电路时，在为了节电停止机械计时时间Tmt之后，以 电动计时时间TeK作为基准可以正确地复原机械计时时间。电动计时 器ETK的时间保持所需要的电流是1nA以下，即使在充电电池消耗了 的状态下，如果能够用石英晶体振荡电路维持振荡动作，就可以几乎 不消耗电力地维持时间。如果进行精密地设计，由于可以把石英晶体 振荡电路的消耗电力抑制到数nW，所以可以考虑不停止电动计时器 ETK。
312是控制实施例1中的本发明的计时机构的控制部，根据上述 各计数电路的值、电池电压及周围环境数据，选择切换通常动作或节 电动作，稳定且正确地控制钟表的时间保持。另外，使机械计时时间 和电动计时时间同步，再进行变换器的误动作累计值的修正。
下面对利用本发明的正回转和逆回转的动作的不同点的节电钟表 的节电动作进行说明。首先，时间计时的电力，优先由安全性最高的 充电电池供给。根据本发明，由于消耗电力可以减少到原有的手表的 平均电力的十分之一，所以也可以用于原来电力不足时把超级电容器 用作蓄电元件的环境能量采集钟表上。当并列使用小型锂充电电池和 超级电容器时，可以实现紧急时不停止钟表的计时机构。使用超级电 容器，具有残存容量和输出电压成正比例的优点。
下面，根据电池的充电状态说明本发明的动作。该动作也适用于 后述的实施例2的构成。
A)满充电状态的动作：由于是满充电状态，所以光发电元件、 热发电元件及加速度发电元件从周围环境采集的能量全部白白浪费。 从而，在该状态下进行秒针驱动，能有效地利用被抛弃的能量。
B)中充电状态：只在周围是规定的亮度时驱动秒针，除此而外 都不驱动秒针。带表者看时间是在有读取表盘的亮度的时候，所谓规 定的亮度就相当于这样的亮度。这时，在其他显示的驱动之上再加上 秒针驱动，进行正确的秒显示。但是，当手表隐藏在手腕处的衣袖下 面时，可以停止秒针，周围环境是否非常明亮，由作为传感器的光发 电元件进行判断。当判断为非常明亮时，快速进给电动式机械时间保 持计时器MTK和机械计时器MMK的秒针并使他们同步，使Tmt→ TmtK。
C)充电电池残存电荷量缺乏时的动作：当判断为马达驱动用电 力缺乏时(充电电池电压下降到规定值以下时)，使秒针停止，采集 的能量之中用于分针·时针驱动以外的能量全部对充电电池充电。
D)充电电池枯竭时的动作：当判断为电池枯竭时，例如，当残 存电荷量接近0时，停止机械计时器(时针·分针也停止)，只驱动 包含石英晶体振荡器的电动计时器保持时间。
如上说明，根据本发明的构成，在不需要看秒针时，停止秒针的 驱动，可以节约用于耗电多的机械系统的驱动的能量。由此，可以把 太阳能电池充电式石英晶体钟表和热发电手表的消耗电力降到十分之 一。现有的石英晶体手表、电池电压是1.2V～3V，石英晶体振子振 荡器电路的消耗电流是20～30nA，充电电池充电容量是数mAh，秒针 驱动电流平均是0.5μA。从而，原来满充电只能连续动作1个月～2 个月的钟表，不接触光线能连续动作1年～2年。由此用户不用担心 能量不足时钟表会停止，可以显著地提高显示时间的可靠性。
在用分针·时针以外的驱动输送日历时，由于需要力量，所以需 要比较大的减速的轮系。但是，与妙针显示不同，由于看不见惊悸动 作，所以情况良好。除了闹铃驱动而外，在频度少的信息显示中，由 于平常不需要改进的显示，所以既能原封不动地保持美观的机械式钟 表的显示又可以显示时间以外的各种信息，提高了利用价值。作为累 积信息显示的例子，当在手表内部备有放射能传感器时，由于在手表 上显示了照射量的累积值的增加的情况，所以可以促使使用者平时注 意。为了管理日常的运动量，可以用指针模拟地显示万步计的累积数 字。也可以有组合血压传感器或者血糖值传感器，在平时有选择地显 示必须日常管理的健康信息。
作为钟表从环境采集的能量，可以使用光、加速度、温度差及手 动卷紧发条。关于加速度，有并进加速度和回转加速度。加速度通过 设置在手表内部的压锤可以进行电磁发电、压电发电或蓄电。手动卷 紧发条的能量，通过电磁或者压电发电机可以蓄积在蓄电元件中。光 能，对于可见光由数段串联连接的硅光电池或者硫化镉光电池在大约 6V的电压下可以有效地转换成电能。由数千段的多段珀耳帖元件在 温差0.5℃下能得到0.5～2V左右的电压。在蓄电元件中，超级电容 器或者锂充电电池可以用作可靠性高的蓄电元件。超级电容器由于显 示与充电电荷成比例的端子电压，所以蓄电电力可以用端子电压的形 态正确地推断。锂充电电池可以蓄积比超级电容器多一位数的体积容 量的电力，但是蓄积电力量和端子电压没有线形的关系。可是由于充 电电池端子电压表示大概的电力消耗状态，所以从电压可以推断电源 残存电力，可以转移到节电模式。例如，2V以上时，可以判定为电 力丰富状态，实行秒针驱动模式。在1.1V以下时停止秒针驱动。在 1V以下时，只驱动电动计时器，转移到分针、时针的驱动也停止的 休眠模式。充电电力充足时，可以恢复到机械时间保持计时器的时间 显示。 [实施例2]
图7是表示本发明的钟表轮系的传递路径的框图，是表示本发明 的分支及合流机械的概要的图。图7的构成特征是，在钟表的机械轮 系的秒·分·时·日的传递路经中设置了轮系的分支机构和合流机 构。在本发明中，轮系具有2个减速比不同的传递路径，通过随时切 换它们，可以用多种方法控制用于时间保持的轮系的动作。例如，设 置了驱动秒针·分针·时针的“通常驱动模式”和只驱动分针·时 针的“节电驱动模式”。通常驱动模式和节电驱动模式的切换通过 切换马达的回转方向来进行。马达回转方向可以参照图3-图5说明 的那样由驱动电压波形进行切换，由此，可以自由地切换轮系的传递 路径。
图7所示的轮系传递路径，有以下2个路径。1个是通常的传递 路径(通常驱动模式)，以{马达转子}→减速→秒针齿轮→分针齿轮 →时针齿轮…的顺序由轮系传递回转角信息，再一个是缩短了的传递 路径(节电驱动模式)，以{马达转子}→减速→分针齿轮→时针齿轮... 的顺序由轮系传递回转角信息。
在实施例2的情况下，除了分支机构又设置了合流机构。由于设 置合流机构，在通常动作时，由马达的正进驱动来驱动秒针，再由秒 针驱动使分针·时针也被驱动并完成时间保持，所以不需要由马达的 逆进驱动去驱动分针。从而，秒针不进行“惊悸”动作。另外，在 节电动作时，由马达的逆进驱动只驱动分针·时针。
如实施例1所示的那样，在不设置合流机构的计时机构中，在通 常动作时，必须使秒针以一定的频度，例如60秒1次的频度进行瞬 间的逆进动作。为此，秒针每逢逆进动作都进行“惊悸”动作。另 外，在节电动作时，由马达的逆进驱动使分针·时针被驱动，秒针不 被正进驱动，但进行一定频度的“惊悸”动作。
下面对图7的时针轮系的传递机构进行详细说明。马达的转子A 的回转被轮系减速部B减速，传递到安装秒针Hs的轮系分支部C 上。传递的回转由轮系分支部C分支成马达正进时被驱动的高减速比 轮系Gh和逆进时被驱动的低减速比轮系Gl。分支的回转在此后由轮 系合流部D合流，传递到安装分针Hm的分减速轮系E上，再传递到 安装时针的时减速轮系F上。
另外，在图7的构成中，由于秒针Hs直接与轮系分支部C结 合，所以分支后，在经过具有高减速比轮系Gh的传递路径动作时， 秒针被驱动，分针Hm、时针Hh再被驱动。另外，在分支后经过具有 低减速比轮系Gl的传递路径动作时，秒针不被驱动，只有分针Hm、 时针Hh被驱动。这时，由于秒针直接与轮系分支部C结合，所以进 行组合了正进和逆进的“惊悸”动作。但是，如果不用轮系分支部 C，而是把秒针结合在高减速比轮系Gh的中间的齿轮的轴上，那么在 经过低减速比路径轮系G1动作时秒针就不进行“惊悸”动作。
另外，可以把本构成用于日历驱动，可以用设置分针·时针代替 秒针，设置日历的日期显示板代替分针·时针的机构驱动日历。这 时，正进驱动时，可以从时针减速驱动日历，逆进驱动时，可以直接 驱动日历。由该机构，用逆进快速进给可以高速进行小月的日历修 正，在得到节电效果的同时可以缩短用于日历修正的时间。可以用电 动计时器保持年·月·日信息，在控制机械显示板时，由本发明的机 构驱动日期显示板，可以容易地实现不必根据大小月进行日历的月末 修正的钟表。
图8是由轮系具体地表示用图7的框图表示的钟表轮系的传递路 径的图。
在图8中，10是作为电动机械变换器的马达的驱动电路机构， 具有马达的转子410和转子小齿轮411。转子小齿轮411是与转子 410结合的齿轮。50是减速传递驱动电路机构10的回转的五号轮， 具有五号齿轮450和五号小齿轮451。450是接受转子小齿轮411的 回转的齿轮。40是减速传递五号轮50的回转、安装秒针并进行秒显 示的四号轮，具有四号齿轮440、四号小齿轮441和逆转四号小齿轮 442，构成轮系分支部。图9具体表示轮系分支部的构成。
30是减速传递四号轮40的三号轮，由三号齿轮430、三号小齿 轮431及逆转三号小齿轮432组成，构成轮系合流部。图10具体表 示轮系合流部的构成。20是减速传递三号轮30的回转，安装分针并 进行分显示的分轮，具有分齿轮420。虽然未图示，但是把分轮20 的回转顺序传递到日的里轮、筒轮并减速，再驱动时针。该构成与通 常的钟表构造相同。另外，60是驱动电路机构10逆回转时传递回转 的旁路轮，旁路齿轮460与逆转四号小齿轮442及逆转三号小齿轮 432啮合。如上述那样，在本实施例中，分支成把回转从四号轮40 直接传递到三号轮30的路径和把回转经由旁路轮60传递到三号轮 30的路径，在三号轮30上具有使其路径合流的轮系构造。轮系路径 如后面详述的那样由驱动电路机构10的回转方向进行切换。
图9表示轮系分支部的构成。在图9所示的轮系分支部上，由驱 动电路机构10切换马达的回转方向，由四号轮40分支回转传递。图 9中的与五号小齿轮451啮合的四号齿轮440和与三号齿轮430啮合 的四号小齿轮441固定在回转轴443上。而在逆转四号小齿轮442的 中心孔内可滑动地插入回转轴443。另外，四号小齿轮441和逆转四 号小齿轮442分别具有锯齿状的棘轮部444，逆转四号小齿轮442被 弹簧杆445轻轻从上面压下。当驱动电路机构10正转时，即四号齿 轮440向图9的箭头方向回转时，棘轮部444的啮合被脱开，逆转四 号小齿轮442不回转。而当驱动电路机构10逆转时，棘轮部444啮 合且逆转四号小齿轮442回转，把回转传递到旁路轮60的旁路齿轮 460上。而四号小齿轮441无论驱动电路机构进行正逆哪种回转，都 会把其回转传递到三号齿轮430上。
棘轮部444的锯齿状的齿型斜度，为了减少上下的小齿轮的相对 的位置误差，最好是陡峭的，但是从摩擦能量损失的观点来说，降低 斜度并使顶上的凸部球形钝化，会减少能量损失。另外，在本实施例 中，把传递切换机构做成锯齿状的棘轮构造，但是也可以是具有只向 一个方向传递回转的功能的其他的构造。
图10表示轮系合流部的构成，由三号轮30合流被驱动电路机构 的正转和逆转分支的回转。图10中的430是与四号小齿轮441啮合 的三号齿轮，固定在回转轴435上。三号小齿轮431及逆转三号小齿 轮432的中心孔能滑动地插入回转轴435。另外在三号齿轮430和三 号小齿轮431之间设置第一棘轮部433，在三号小齿轮431和逆转三 号小齿轮432之间设置第二棘轮部434，分别具有锯齿状的齿型。逆 转三号小齿轮432及三号小齿轮431由弹簧杆436轻轻从上面压下。 当驱动电路机构10正回转时，即，当三号齿轮430向图10的箭头 方向回转时，第一棘轮部433啮合，三号小齿轮431回转，把回转传 递到分齿轮420上。这时，第二棘轮部434脱离啮合，逆转三号小齿 轮432不进行回转。另外，当驱动回转机构10逆转时，第一棘轮部 433脱离啮合，三号小齿轮431不传递回转。但是，逆转时，从旁路 齿轮460传递回转，逆转三号小齿轮432回转，第二棘轮部434也啮 合并回转三号小齿轮431。而这时，由于第一棘轮部433脱离啮合， 所以三号齿轮430不进行回转，即，当驱动电路机构10正转时，回 转从三号齿轮430传到三号小齿轮431，逆转时，回转从旁路齿轮 460经由逆转三号小齿轮432传到三号小齿轮431上。而且无论在哪 一种回转时，都只是一个棘轮部啮合，由于另一个棘轮部脱离啮合， 所以其回转不会逆方向传递到前段的轮系上。
接下来，参照图8、图9及图10说明的本发明的实施例的动作。 各齿轮和小齿轮的齿数分别是以下那样。但是以下的齿数只是一个例 子，不局限于此。
转子小齿轮411是16齿，五号齿轮50是80齿，五号小齿轮451 是16齿，四号齿轮440是96齿，四号小齿轮441是12齿，逆转四 号小齿轮442是12齿，三号齿轮430是120齿，三号小齿轮431是 6齿，逆转三号小齿轮432是6齿，分齿轮420是36齿，旁路齿轮 460是60齿。
驱动电路机构10的磁铁有2极，在一次驱动下马达的转子410 回转180度。五号轮50，因转子小齿轮411和五号齿轮450的齿数 比(16∶80)而减速到1/5，在一次驱动下回转36度。四号轮40，因 五号小齿轮451和四号齿轮440的齿数比(16∶96)减速到1/6，在 一次的驱动下回转6度。即，只被驱动1秒。
当转子410正转时，由于把回转从四号小齿轮441传递到三号齿 轮430，所以由其齿数比，三号轮30相对于四号轮40减速到1/10 (12/120＝1/10)。分轮20因三号小齿轮431和分齿轮420的齿数比 被减速到1/6(6/36＝1/6)，相对于四号轮40被减速到1/60。从 而，通过60次的驱动，分轮20只驱动6度即1分。这时，四号小齿 轮441和逆转四号小齿轮442的棘轮部444脱离啮合，回转不传到旁 路轮60上。另外，当棘轮部444的啮合脱离时，由于在驱动侧的齿 和从动侧的齿之间逐渐产生间隙且当偏移到1齿节大小时成为同位 相，所以在棘轮部的齿间有间隙的状态下，即使改变回转方向地传递 回转，也不能把回转传递到间隙被堵住的程度。因此，必须考虑正转 和逆转的同步切换。因而，如果把棘轮部444的齿数设定成与四号轮 40的一次的驱动回转角度相等的60齿，在一次的驱动下正好偏移1 齿节的啮合，可以抑制棘轮部444的齿隙的影响。
另一方面，当马达的转子410逆转时，回转从逆转四号小齿轮 442传递到旁路齿轮460上，从旁路齿轮460再把回转传递到逆转三 号小齿轮432上。旁路齿轮460只把回转从逆转四号小齿轮442传递 到逆转三号小齿轮432上，因此其齿数不影响传递轮系的速度。三号 轮30因逆转四号小齿轮442和逆转三号小齿轮432的齿数比相对于 四号轮40增速到2倍(12/6＝2)，在1次的驱动下回转12度。分轮 20，与正转时一样，因三号小齿轮431和分齿轮420的齿数比 (6∶36)减速到1/6，在1回的驱动下回转2度。从而通过3次的驱 动，只被驱动6度即1分的角度。这时，驱动电路机构10的回转方 向是逆向，但是，由于经旁路轮60传递回转，所以分轮20的回转方 向成为与驱动电路机构10正转驱动时相同的方向。即，为了驱动分 针走1分的角度，正转时需要回转驱动60次而逆转时回转驱动3次 就可以了。另外，由于三号轮30逆转时回转12度，如果把第一棘轮 部433的齿数设定为30，棘轮齿的相位就不会偏移，就可以抑制齿 隙的影响。另外，正转时啮合脱离的第二棘轮部434，由于驱动1次 的回转角度为0.6度，非常小，所以最好由齿数进行相位重合，在正 逆转的切换时，考虑离合器部的齿隙部分，产生驱动脉冲并进行调 整。另外，在传递冲击分针等的回转力时，也可以在离合器部或其他 的轮系部上使用逆传递防止齿等逆传递防止机构，使回转不从分轮 20侧进行逆传递。
当使用以上那样的构成时，例如，在通常动作时，可以使秒针动 作，当能量减少，或者在充电式钟表上没有能量供给时，可以减少动 作的频度来节约能量。即，在通常动作时，如果正转驱动转子410， 则安装在四号轮40上的秒针被一秒一秒地驱动，分轮20经由三号轮 30被减速驱动。另外，当逆转驱动转子410时，如上述那样，在3 次的逆转驱动下分针被驱动1分。从而，在1分钟时间内进行3次逆 转驱动，当进行3次逆转驱动时，分针只正进1分，另外，秒针进行 3回正逆转，即，正进时不进行“惊悸”动作。即在正逆合计6次 的驱动下，由于可以在照样保持正确的时间的情况下驱动分针，所以 可以节约用于马达驱动的能量。
另外，根据该构成，在通常动作时，由于分针在60次的驱动下 被驱动1分，所以成为非常顺利的动作。而在节电动作时，分针在正 逆合计6次的驱动下集中驱动一分，秒针进行3次正逆转驱动但不正 进。在由太阳能电池进行充电的钟表的情况下，如果在没有接触光时 进行节电驱动，由于在暗处看不见针的动作，所以秒针和分针即使进 行特异的动作也没有什么问题。
再有，如在图7的说明中所述的那样，如果使秒针与轮系Gh的 途中的齿轮的轴结合，就不进行“惊悸”动作。
图11用框图表示包含图7、图8、图9、图10所示的轮系的本发 明的计时机构。图11的构成，在轮系分支成GW1和GW2之后，在用 线1表示的合流点上与图6所示的构成不同。
再有，512是控制实施例2中的本发明的计时机构的控制器，根 据上述各计数电路的值、电池电压及周围环境数据，选择切换通常动 作或节电动作，稳定且正确地控制钟表的时间保持。另外，使机械计 时时间与电动计时时间同步，再进行变换器的误动作累积值的修正。 [实施例3]
下面对同步化机构的本发明的实施例进行说明。以下说明的同步 化机构可以用于使上述实施例1及实施例2中电动计时器ETK的电动 计时时间和机械计时器MMK的机械计时时间同步。
为了使电动计时器ETK的电动计时时间和机械计时器MMK的机械 计时时间同步，可以使用各种方法。制造上负荷最少的方法是，当秒 针走到整分位置(＝0秒)时把表把拉出一段停止钟表，把电动计时 ETK和电动机械时间保持计时器MTK两者复位为0，使Tet和Tmt在 秒级上同步。以后，只要不停止钟表，在ETK上不产生误动作和同步 脱离，就可以维持同步。在除了表把而外还备有秒复位按钮的钟表 上，在把表把拉出1段的位置上按下复位按钮，可以使ETK的秒位 与0秒同位，在把表把拉出2段的位置上按秒复位按钮10秒以上， 通过把ETK的时·分时间设定为0，可以进行同步。
另一方面，可以设置由间歇动作使机械计时时间和电动计时时间 自动同步的机构，即，自动同步化机构。
使用自动同步化机构的简单方法，如图12、图13所示，在分针 齿轮和日历齿轮的特定位置上设置电气接点，使机械系统快速进给或 后进，使机械接点与电动计时时间同步。这时，如果ETK的电动计时 时间与MMK的机械计时时间有差异，就判断为机械系统失常，对机械 出错的时间进行修正。在上述方法中，由于基于机械系统的接点检测 保持时间之差，所以可以用于具有接点的机构。在后面说明的图12 所示的位置检测机构，由于可以检测的时间长，所以可利用钟表机构 在一定的周期内可以进行短时间的位置检测。其结果，在检测相位检 波输出的符号发生变化时，由于判明了该符号变化的检测位置，所以 在其附近的时间带上，可以进一步提高检测电路的作动频度，可以缩 小顺序检测时间范围，正确地进行机械计时时间和电动计时时间的同 步化。同步化机构的动作时间幅度，由于例如用10μ秒就能完成， 如果是1秒1次的检测，消耗电力进行平均，用动作时的电力的万 分之一就能完成。如果动作电流为1μA，则不超过0.1nA。日历机构 的同步检测和机械计时器的同步化所需的电力，由于可以大幅度地降 低频度，所以不产生电力问题。
图12是表示用于同步化机械计时时间和电动计时时间的机构的 实施例的图。在图12中，602是导电性的轮系齿轮，604是在齿轮上 形成的软线孔。606是具有弹性的电极板，608是检测用电极板，610 是把电位赋予轮系的电极板，612是电阻，614是差动放大器。在轮 系齿轮602回转时，当弹簧电极606不位于孔604上时，弹簧电极 606与导电性轮系齿轮602接触。而且，把与由电极610赋予轮系齿 轮的第一基准电位φ1同等的波形或直流电位加到弹簧606上。在电 极608上加上与第一基准电位φ1不同的第二基准电位φ2。
例如，从石英晶体振荡器的信号中生成电压波形分别用
        φ1＝Sin(wt)
        φ2＝Cos(wt)
                                (t是时间，w是常数) 表示的相位不同的正弦波信号输入到电极610及608上。而且，通过 导电性的用于时间保持的齿轮的孔604并用检测电极606检测孔位置 和检测电极的相对位置关系。也可以通过电压检测电极606和电极 608或610有无接触。另外也可以用绝缘膜覆盖电极606、608、 610，由交流电桥的原理检测上述齿轮的孔的位置的相对的位置关 系。前者的构成，电压检测敏感度高，检测电路的设计容易，但是由 于电极的接触面的氧化和摩损会导致产生接点不良的问题。后者的交 流电桥构成，由于通过绝缘膜，或者不接触而通过空气薄层观测电力 线的变化，所以不产生接点不良的问题，可靠性高。但是，在设计检 测电路时，需要补充敏感度不足。由放大电路614的输出信号复位电 动计数电路(使计数值＝0)，可以使电动计时器ETK和机械计时器 MMK的计时时间同步化。当弹簧电极606落入孔604的正中时，与电 极608接触，电极606的电位从φ1变成φ2，用差动放大器614检 测它们。
差动放大器614的输出，被输出到图6的控制器312或者图11 的控制器512上。而且把控制信号从这些控制器输出到ETK或者MTK 并进行同步化。
当作成基准电压φ1是+1V、φ2是0V的直流检测电路时，检测 电路可以检测检测电极606的电位变化，另外，当使φ1和φ2为交 流信号时，通过读取的钟表相位、频率，或者振幅的变化，判断电极 606是否到达孔604的位置。电极608与齿轮602电气绝缘。在通常 的钟表的情况下，齿轮602起到电气遮蔽板的作用。φ1和φ2及放 大器614常时不需要处于动作状态，只在需要位置检测时进行动作就 可以了。由此，可以实现节电。另外，使钟表的针的位置和齿轮的位 置在机械上同步，可以在组装轮系时进行，当把用检测电极606测出 的信号作为φdet时，为了检测φdet的变化，可以使用各种方法。 最合理的方法是相位检波方法。这是在φ1和φ2上加上相位不同的 同一频率的一定信号，由公知的相位检测波电路监测φdet和φ1或 φ2的相位差，由低频滤波器以低频电位的形式抽出相位差。这时的 优点在于，可以大大地抑制或去除轮系的振动和外部侵入的电气的杂 音。此即为FM广播的音质优于AM广播的音质的原理。另外，也可以 抑制由接点检测机构的机械的问题引起的不良和接点杂音，或者电极 表面的氧化膜的影响等。
图13是概要表示光检测式的同步机构的图。图13所示的机构， 是在图12的弹簧电极606的位置上配置发光二极管，在电极608的 位置上配置受光元件的机构。在图13中，702是发光二极管，704是 电源，706及710是电阻，708是受光元件，712是光遮蔽板，相当 于图12的轮系齿轮602。714是钟表的电气电路，只间歇地短时间 地使发光二极管702发光，在图13中，发光二极管702间歇地发出 光脉冲，当遮蔽板712的孔不遮蔽光路时，受光元件708检测到光， 当遮蔽板712遮蔽时，受光元件708对二极管702的发光没有反应， 能判断孔的位置与受光元件的相对位置关系。图13所示的光学式同 步化机构，与图12所示的电压检测式同步化机构相比，可以容易地 采用发光元件702、遮蔽板712的孔以及作为光检测元件的受光元件 708不接触的构造。激光二极管，由于光的收束性良好不易发散，发 光能量的大部分通过孔到达光检测元件708，所以容易设计光检测电 路。由于流过电阻710的电流在受光时增加，所以光检测元件708和 电阻710的连接点的电位，在作为齿轮的遮蔽板712的孔到达不会遮 蔽光路的位置时变高。该电压值输出到图6的控制器312或者图11 的控制器512上，而且从这些控制器向ETK或者MTK输出控制信号并 进行同步化。
当构成机械计时器的轮系齿轮的孔到达特定位置时，由于输出电 压变高，可以复位电动计时器，所以，可以自动地同步化用电器计时 器计时并保持的时间(保持时间)和用机械计时器计时并保持的时间 (保持时间)。