| JP08043546 | MECHANICAL CLOCK |
| WO/2001/059529 | MECHANICALLY REGULATED TIME INDICATOR |
| WO/2001/013182 | MECHANICAL TIMEPIECE WITH POSTURE DETECTOR |
Witteveen, Bonny (Arienswei 54 JB Vento, NL-5912, NL)
Mock, Elmar (Au balcon des Alpes Salvan, CH-1922, CH)
Witteveen, Bonny (Arienswei 54 JB Vento, NL-5912, NL)
| 1. | Un indicateur de temps de type balancierspirale à couple constant, avec un ressort spirale et un balancier, caractérisé par une oscillation du balancier (7) entretenue à travers un mobile d'échappement (2) par déplacement d'un point d'attache du ressort spirale (6) au moment du passage au point d'impulsion de l'oscillateur, résultant dans un mouvement circulaire dudit point d'attache du ressort spirale (6) autour de l'axe de l'oscillateur et entraînant par la même une rotation dans le temps de l'ensemble balancierspiraleéchappement (2,6, 7). |
| 2. | Indicateur de temps selon la revendication 1, caractérisé par un mouvement circulaire unidirectionelle du point d'attache du ressort spirale (6) autour de l'axe de l'oscillateur. |
| 3. | Indicateur de temps selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par un point d'attache du ressort spirale (6) étant solidairement entraîné par le mobile d'échappement (2) de façon à transmettre au ressort spirale (6) un mouvement angulaire, emmagasinant ainsi une énergie potentielle dans le ressort spirale (6) permettant d'entretenir l'oscillation du balancier (7). |
| 4. | Indicateur de temps selon une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'une partie variant de 10 à 100% de l'énergie est transmis par le mouvement du point d'attache. |
| 5. | Indicateur de temps selon une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la valeur de l'angle de rotation du mobile est variable selon le sens de passage du balancier (7) lors d'une transmission d'énergie au moment de son passage au point d'impulsion permettant une transmission d'énergie symétrique ou asymétrique et il est variable selon le nombre de déplacements du mobile d'échappement (2) par intervalle de l'oscillation du balancier (7). |
| 6. | Indicateur de temps selon la revendication 1, caractérisé par une ancre d'échappement (3) s'appuyant directement sur un pont d'échappement (4). |
| 7. | Indicateur de temps selon une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'une partie variant de 0 à 90% de l'énergie est transmis par le mouvement de l'ancre d'échappement. |
| 8. | Indicateur de temps selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'ancre d'échappement (3) bascule autour de son axe pour libérer une rotation du mobile d'échappement (2) et que l'ancre d'échappement (3) s'appuie directement sur un engrenage d'échappement (10) du pont d'échappement (4) pour limiter l'angle de rotation dudit mobile d'échappement (2). |
| 9. | Indicateur de temps selon la revendication 6 ou 8, caractérisé par une cheville d'entraînement (8) de l'ancre d'échappement (3) étant solidaire au balancier (7) et positionnée de telle façon, quelle initie le basculement de l'ancre d'échappement (3) au moment du passage du balancier (7) au point d'impulsion de l'oscillation. |
| 10. | Indicateur de temps selon une des revendications 1 à 9, caractérisé par une vitesse de rotation de l'ensemble balancierspiraleéchappement (2,6, 7) de 2 à 30 secondes par tour. |
| 11. | Indicateur de temps selon une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que la position du point d'impulsion de l'oscillateur peut être dans tout point des courbes sinus. |
| 12. | Indicateur de temps selon une des revendications 1 à 11, caractérisé par au moins une masse d'ajustement (9) en forme de gouge ovale usinée dans le balancier (7) permettant de régler la fréquence d'oscillation du balancier (7) en les déplaçant sur le dernier. |
| 13. | Utilisation d'un indicateur de temps selon la revendication 1 comme indicateur de temps à régulateur mécanique dans une montre bracelet. |
La présente invention se situe dans la famille des indicateurs de temps dits à « tourbillon ».
Le type classique d'un tel indicateur de temps est représenté par le « tourbillon Bréguet » de 1795. Dans ce dispositif, un balancier, son ressort spirale et son échappement sont assemblés à l'intérieur d'une cage tournante, la vitesse de rotation de la cage est de 60 sec. par tour. Toute la cage tourne autour d'un engrenage.
La présente invention a comme objectif de compenser les erreurs d'équilibrage dynamique et statique de l'ensemble balanciers-spirale-échappement dues aux problèmes de géométrie, de fabrication ou dues au battements asymétrique du ressort spirale.
Cet objectif est atteint par l'invention définie par les revendications.
La présente invention se réfère à un indicateur de temps de type balancier-spirale à couple constant, dont l'oscillation est entretenue à travers un mobile d'échappement par le déplacement d'un point d'attache d'un ressort spirale au moment du passage au point d'impulsion de l'oscillateur. Le point d'attache effectue un mouvement circulaire autour de l'axe de l'oscillateur, entraînant par la même une rotation dans le temps de l'ensemble balancier-spirale-échappement. L'essentiel de l'énergie est transmis par le mouvement du point d'attache. Une ancre d'échappement s'appuie directement sur un pont d'échappement.
En comparaison à un indicateur de temps à régulateur mécanique de type balancier- spirale traditionnel dit à « tourbillon », l'invention présente les avantages suivants : L'indicateur de temps est muni d'une construction sans cage tournante et sans double palier, permettant ainsi une construction particulièrement simple et robuste, nécessitant moins d'éléments.
Ceci permet une construction mince, facile à obtenir et particulièrement esthétique. A la différence d'un « tourbillon » classique qui possède une cage visible, une construction mince est difficile à faire.
- Il en découle une réduction de la hauteur, de la masse et de l'inertie de l'indicateur de temps. Cette construction est adaptée pour grands et petits calibres.
La rotation du « tourbillon » sur lui-même est plus rapide (2 à 30 secondes par tour).
- Le rendement de l'échappement est plus grand, de façon à permettre l'utilisation d'un ressort de barillet plus faible ou la réalisation d'une réserve de marche plus importante.
- Il en découle une réduction de l'ensemble des efforts et des usures mécaniques.
L'invention va être décrit plus en détail à l'aide des figures suivantes dans lesquelles : fig. 1 montre un schéma d'un indicateur à régulateur traditionnel, - fig. 2 montre un schéma d'un indicateur à régulateur exemple selon l'invention avec déplacement dans deux sens du mobile d'échappement résultant dans une transmission d'énergie asymétrique à l'oscillateur, - fig. 3 montre un schéma d'un autre indicateur à régulateur exemple selon l'invention avec déplacement dans un seul sens du mobile d'échappement résultant dans une transmission d'énergie symétrique à l'oscillateur, - fig. 4 montre une vue de dessus d'une réalisation exemple d'un indicateur à régulateur selon l'invention, - fig. 5 montre une vue de côté en coupe d'une réalisation exemple d'un indicateur à régulateur selon la fig. 4, - fig. 6 montre une vue de côté en coupe d'un détail agrandi d'une réalisation exemple d'un indicateur à régulateur selon la fig. 4 et la fig. 5.
Fig. 1 montre un schéma d'un indicateur à régulateur de type balancier-spirale traditionnel. Dans de tels indicateurs de temps à régulateur l'oscillation du balancier est entretenue à travers l'échappement par une force d'impulsion F appliquées directement sur l'oscillateur G au moment de son passage au point d'impulsion. Cette transmission d'une force d'impulsion au balancier peut se faire en alterné ou unidirectionnel selon le type d'échappement.
Il est à remarquer que pour réduire les perturbations de l'oscillateur, le temps d'impulsion doit être minimal. Le facteur de qualité de l'oscillateur est directement proportionnel à la fréquence dudit oscillateur. Plus la vitesse de passage de l'oscillateur est élevée au point d'impulsion, plus il est difficile de lui transmettre une force d'impulsion constante. Ainsi, le rendement de l'échappement peut par exemple varier de 20 à 50%. De plus, toute variation du couple d'entraînement au niveau de l'échappement est directement transmise à l'oscillateur et peut avoir une influence sur l'amplitude de l'oscillation. Les erreurs d'équilibrage dynamique et statique de l'ensemble balancier- spirale-échappement dues aux problèmes de géométrie, de fabrication ou au battements asymétrique du ressort spirale ne sont pas compensées. Pour toutes ces raisons, un soin particulier est donc nécessaire lors de la fabrication et de l'assemblage des élément constitutif du régulateur de temps pour en garantir la fiabilité.
L'invention se caractérise par le fait que une transmission d'énergie destinée à entretenir l'oscillation du balancier se fait par un déplacement X du point d'attache A du ressort.
Ce déplacement du point d'attache A du ressort se fait au moment du passage au point d'impulsion de l'oscillateur G. Les figs. 2 et 3 montrent un schéma d'un indicateur à régulateur selon l'invention avec déplacement du mobile d'échappement dans deux sens lors du passage de l'oscillateur à son point d'impulsion (fig. 2) et avec déplacement du mobile d'échappement dans un sens lors du passage de l'oscillateur à son point d'impulsion (fig. 3).
Afin d'effectuer un déplacement du mobile d'échappement dans deux sens, l'oscillateur reçoit une impulsion par exemple lors de chaque passage à son point d'impulsion ou une fois par demi période selon fig. 2. La fig. 2 montre un intervalle de deux périodes du mouvement de l'oscillateur pendant lequel il reçoit quatre impulsions, représentées par quatre flèches. L'oscillateur reçoit une impulsion lorsqu'il s'approche et il reçoit une impulsion lorsqu'il s'éloigne de son point d'impulsion. En tenant compte de la masse de l'oscillateur, cette transmission d'énergie montrée dans la fig. 2 est asymétrique.
Afin d'effectuer un déplacement du mobile d'échappement dans un seul sens, l'oscillateur reçoit une impulsion par exemple lors de chaque deuxième passage à son point d'impulsion ou une fois par période selon la fig. 3. La fig. 3 montre un intervalle de deux périodes du mouvement de l'oscillateur pendant lequel il reçoit deux impulsions, représentées par deux flèches. L'oscillateur reçoit une impulsion lorsqu'il s'approche ou lorsqu'il s'éloigne de son point d'impulsion. En tenant compte de la masse de l'oscillateur, cette transmission d'énergie montrée dans la fig. 3 est symétrique.
Il est bien sûr possible sans sortir du cadre de l'invention, de choisir d'autres intervalles pour transmettre une impulsions à l'oscillateur. Il est par exemple possible de transmettre une première impulsion à l'oscillateur lors de chaque deuxième passage à son point d'impulsion et de transmettre une impulsion suivante lors d'un troisième passage à son point d'impulsion et ainsi de suite. Ainsi il est possible de varier le nombre de déplacements du mobile d'échappement par intervalle.
La position du point d'impulsion de l'oscillateur peut être dans tout point des courbes sinus. Selon les réalisations exemple des fig. 1 à 3, le point d'impulsion correspond aux points d'inflexion ou points 0 des courbes sinus, là où l'oscillateur possède une vitesse maximale. Comme la vitesse de l'oscillateur aux points d'inflexion de sa courbe sinus est relativement élevée, la détection de l'oscillateur La détection de l'oscillateur (en utilisant une cheville d'entraînement, voir la description plus bas) et le déplacement du point d'attache doivent se faire de manière rapide. Le rendement de l'échappement est relativement faible (de l'ordre de 20%). L'oscillateur peut recevoir une impulsion dans les deux sens, dans le sens dans lequel il s'approche ou dans le sens dans lequel il s'éloigne d'un point d'inflexion. Les perturbations sur l'oscillateur lors d'une telle transmission d'énergie à l'oscillateur aux points d'inflexion sont minimes.
Il est tout à fait possible d'assigner tout autre point des courbes sinus comme point d'impulsion de l'oscillateur. Ainsi il est par exemple possible que le point d'impulsion corresponde aux maxima des courbes sinus, là où l'oscillateur possède une vitesse minimale. Comme la vitesse de l'oscillateur aux maxima de sa courbe sinus est basse, la détection de l'oscillateur et le déplacement du point d'attache ne doivent pas se faire de
manière rapide. Les perturbations sur l'oscillateur lors d'une telle transmission d'énergie à l'oscillateur aux maxima des courbes sinus sont minimes. La détection de l'oscillateur est facile à réaliser. Le rendement de l'échappement est très élevé (de l'ordre de 50%).
Il est aussi possible que le point d'impulsion correspond à un point près des maxima des courbes sinus, là où l'oscillateur possède déjà ou encore une vitesse basse. Le rendement lors d'une transmission d'énergie à l'oscillateur à un point près des maxima des courbes sinus est encore très élevé. Comme la vitesse de l'oscillateur aux maxima de sa courbe sinus est basse, la détection de l'oscillateur et le déplacement du point d'attache ne doivent pas se faire de manière rapide, les perturbations sur l'oscillateur sont minimes.
L'énergie est transmise par le mouvement du point d'attache et par un mouvement de l'ancre d'échappement. La répartition de cette transmission dépend essentiellement de l'angle de rotation du point d'attache. Une première partie de l'énergie (variant de 10 à 100%) est transmis par le mouvement du point d'attache en donnant une impulsion à l'oscillateur. Une deuxième partie de l'énergie (variant de 0 à 90%) est transmise par le mouvement de l'ancre d'échappement en donnant une impulsion sur une cheville d'entraînement (voir la description plus bas). Il est ainsi possible de créer une réalisation « pure » transmettant 100% de l'énergie par le mouvement du point d'attache ou de créer des réalisations « mixtes » transmettant 10 à 100% de l'énergie par le mouvement du point d'attache et 0 à 90% de l'énergie par le mouvement de l'ancre d'échappement.
Les variations du couple d'entraînement au niveau de l'échappement ne sont pas transmises à l'oscillateur et n'ont donc pas d'influence sur l'amplitude de l'oscillation.
Les erreurs d'équilibrage dynamique et statique de l'ensemble balanciers-spirale- échappement dues aux problèmes de géométrie, de fabrication ou au battements asymétrique du ressort spirale sont compensées (par le principe tourbillon). Pour toute ces raisons le soin apporté lors de la fabrication et de l'assemblage des éléments constitutifs du régulateur de temps n'a qu'une influence limitée pour en garantir la fiabilité.
La transmission d'énergie se fait en déplaçant le point d'attache du ressort spirale. Ce déplacement X induit une énergie potentielle dans le ressort spirale qui va entretenir l'oscillation du balancier. Cette énergie d'entretien est une fonction dépendante de plusieurs paramètres. Elle dépend en particulier des caractéristiques dynamiques et géométriques du balancier-spirale, de la valeur angulaire du déplacement du point d'attache du ressort spirale, du point d'application dans le cycle de l'oscillation dudit déplacement ainsi que du temps nécessaire audit point d'attache pour effectuer son déplacement.
Remarquons qu'un couple d'entraînement est appliqué au point d'attache afin d'effectuer un déplacement au dessus d'une valeur minimale du déplacement dudit point d'attache. L'influence sur l'énergie d'entretien des variations dudit couple d'entraînement peut être considérée comme négligeable. C'est la raison pour laquelle l'entretien de l'oscillation de ce régulateur est à couple constant.
Les figs. 4 à 6 montrent des différentes vues d'un détail d'une réalisation exemplaire d'un indicateur à régulateur selon l'invention. Fig. 4 montre une vue de dessus en coupe, fig. 5 montre une vue de côté et en coupe et fig. 6 montre une vue de côté et en coupe d'un détail agrandi.
Selon cette réalisation, une roue intermédiaire 1 est prévue pour transmettre un couple d'entraînement d'un ressort de barillet à un mobile d'échappement 2. Un pont d'échappement 4 peut servir de palier à ladite roue intermédiaire 1. Le pont d'échappement 4 possède un engrenage d'échappement 10 de forme spéciale, évidée et concentrique à un balancier 7, servant d'appui et de limitation à une rotation du mobile d'échappement 2.
Une première extrémité de ce ressort spirale 6 est fixée par un piton de fixation 5 au mobile d'échappement 2. Une autre extrémité de ce ressort spirale 6 est fixée par un point 11 au balancier 7.
Le mobile d'échappement 2 possède un palier agencé de manière concentrique au balancier 7. Ce mobile d'échappement 2 entraîne solidairement une ancre d'échappement 3 et le piton de fixation 5 du ressort spirale 6. L'ancre d'échappement 3 peut basculer autour de son axe, permettant une rotation du mobile d'échappement 2 dans un seul sens. De préférence, l'ancre d'échappement 3 fait un mouvement de bascule pour trouver son chemin à travers des dents du pont d'échappement 4. L'ancre d'échappement 3 est par exemple agencé de manière bas, pour passer en dessous des dents du pont d'échappement 4. L'engrenage d'échappement 10 du pont d'échappement 4 sert de point d'appuis à l'ancre d'échappement 3 et limite l'angle de rotation du mobile d'échappement 2 à travers l'ancre d'échappement 3. L'ancre d'échappement 3 s'appuie directement sur le pont d'échappement 4 et libère de manière directe le mouvement rotatif du mobile d'échappement 2.
Le piton de fixation 5 du ressort spirale 6 étant solidaire du mobile d'échappement 2. Il transmet au ressort spirale 6 le mouvement angulaire dont il vient d'être animé, emmagasinant une énergie potentielle dans le ressort spirale 6 qui va initier l'oscillation du balancier 7.
Une cheville 8 entraînant l'ancre d'échappement 3 est fixée de manière solidaire sur un plateau de l'axe du balancier 7. Cette cheville 8 est positionnée de telle façon, quelle initie le basculement de l'ancre d'échappement 3 au moment du passage du balancier 7 au point d'impulsion de l'oscillation. Ledit basculement de l'ancre d'échappement 3
libère le point d'appuis sur ledit engrenage d'échappement 10 de l'ancre d'échappement 3 et permet une rotation angulaire du mobile d'échappement 2 limitée par un prochain point d'appuis de l'ancre d'échappement 3 sur l'engrenage d'échappement 10. Le piton de fixation 5 du ressort spirale 6 étant solidaire du mobile d'échappement 2. Ledit piton de fixation 5 transmet au ressort spirale 6 le mouvement angulaire dont il vient d'être animé, emmagasinant une énergie potentielle dans le ressort spirale 6 qui va entretenir l'oscillation du balancier 7. La fréquence d'oscillation du balancier peut être réglée en déplaçant au moins une masse d'ajustement 9 étant agencé par exemple dans une gouge de forme ovale usinée dans le balancier 7. Ce déplacement modifie le moment d'inertie de l'ensemble balancier-masse d'ajustement et par là la fréquence d'oscillation. La vitesse de rotation de l'ensemble balancier-spirale-échappement 2,6, 7 est très rapide et fait entre 2 à 30 secondes par tour. L'homme du métier, en connaissant la présente invention, peut bien sûr réaliser d'autres ensembles balancier-spirale-échappement ayant des vitesses de rotations plus élevées, par exemple entre 1 à 2 secondes par tour, ou moins élevées, par exemple entre 30 à 60 secondes par tour.
La valeur de l'angle de rotation du mobile d'échappement 2 dépend du sens de passage de la cheville d'entraînement 8 de l'ancre d'échappement 3, de la géométrie de l'ancre d'échappement 3, de l'engrenage d'échappement 10 et de l'angle de liberté de l'ancre d'échappement 3 sur le mobile d'échappement 2. Il peut être variable selon le sens de passage du balancier 7 lors d'une transmission d'énergie au moment de son passage au point d'impulsion permettant une transmission d'énergie symétrique ou asymétrique et il peut être variable selon le nombre de déplacements du mobile d'échappement 2 par intervalle de l'oscillation du balancier.