SYSTEME DE DEMARRAGE ET D’ARRET MECANIQUE D’UNE FONCTION ET MONTRE COMPORTANT UN TEL SYSTEME

Domaine Technique

[0001] La présente invention se rapporte au domaine de l’horlogerie et concerne un système de démarrage et d’arrêt mécanique d’une fonction. Par démarrage de la fonction, on définit le passage de la fonction, d’un état initial, de repos, à un deuxième état, actif, et par arrêt de la fonction, on définit le passage inverse de l’état actif à l’état de repos.

Etat de la technique

[0002] Dans le domaine de l’horlogerie mécanique, on connaît des fonctions qui pré sentent des états de repos ou d’arrêt et des états de fonctionnement. Par exemple, c’est le cas avec un chronographe, ou avec une répétition minute, qui sont actionnés par des poussoirs ou par une targette. Certaines fonctions sont également commandées automatiquement, par des systèmes complexes de dé clenchement, comme également pour des sonneries au passage ou des réveils.

[0003] On connaît du document US3541781, un mécanisme permettant de détecter si un porteur est debout ou assis et de comptabiliser le temps passer dans ces po sitions. Un levier est monté libre en rotation, et vient sous la seule action de son poids, et selon la position de l’appareil, bloquer ou laisser libre, une roue d’ancre d’un rouage de comptage. Ce mécanisme n’est toutefois pas très précis et les positions de l’appareil dans lesquelles la mesure démarre ou s’arrête, ne sont pas définies.

[0004] La présente invention a pour but de proposer un mécanisme de commande d’une fonction, qui soit utilisable dans une montre mécanique, c'est-à-dire qui ne fasse pas appel à des éléments électroniques ou électriques, et qui soit remé die au moins partiellement aux inconvénients de l’art antérieur.

Divulgation de l’invention

[0005] De façon plus précise, l'invention concerne un système de démarrage et d’arrêt mécanique d’une fonction d’une pièce d’horlogerie, comprenant une masse, montée mobile sur un bâti, entre une première et une deuxième positions ex trêmes, définies respectivement par une première et une deuxième butées, la dite masse se déplaçant, sous l’effet de la gravité, en contraignant un ressort entre la première et la deuxième position extrêmes, et en détendant ledit ressort entre la deuxième et la première position extrêmes, ladite masse étant reliée ci- nématiquement ou directement à un organe de pilotage de ladite fonction.

[0006] La masse et la force du ressort sont déterminées en fonction de la force néces saire pour commander ladite fonction et déplacer l’organe de pilotage, et des orientations spatiales prédéterminées du bâti, dans lesquelles la masse est dé placée de manière bistable de l’une à l’autre de ses positions extrêmes, selon la résultante des forcées exercées par le ressort et par la gravité, le déplacement de la masse de la première position extrême à la deuxième position extrême étant apte à entraîner le démarrage ou l’arrêt de ladite fonction par l’intermé diaire de l’organe de pilotage, et le déplacement de la masse de la deuxième position extrême à la première position extrême étant apte à entraîner l’arrêt ou le démarrage respectivement, de ladite fonction par l’intermédiaire de l’organe de pilotage.

[0007] Cette définition de l’invention s’étend à un système de commande d’une fonc tion d’une pièce d’horlogerie, susceptible d’occuper un premier état et un deu xième état, notamment une animation.

[0008] Selon un autre aspect, l’invention concerne également une montre comprenant un tel système de démarrage et d’arrêt.

Brève description des dessins

[0009] D'autres détails de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite en référence au dessin annexé dans lequel :

- la figure 1 représente une définition choisie pour les axes de rota tion qu’une montre peut subir au porté,

- la figure 2 et la figure 4 sont des vues du système de démarrage et d’arrêt selon un mode de réalisation particulier, respectivement dans une première et une deuxième positions extrêmes, et

- la figure 3 représente une montre comprenant un système selon l’invention, pour positionner des axes et angles de référence.

Mode de réalisation de l’invention

[0010] Le but de la présente invention est de proposer un interrupteur mécanique, per mettant de démarrer et d’arrêter une fonction, sur commande, mais sans pres sion ou action mécanique directe sur l’interrupteur. Plus précisément, le sys tème de démarrage et d’arrêt selon l’invention, permet de démarrer et d’arrêter la fonction, selon l’orientation spatiale du système et donc de la montre dans laquelle il est intégré. Comme on le comprendra par la suite, différents dimen sionnements sont possibles, mais un mode de réalisation préféré est de dimen sionner et d’agencer le système selon l’invention de manière à ce que la fonc tion démarre lorsque le porteur effectue le geste habituel pour lire l’heure lors que la montre est à son poignet et que la fonction cesse lorsqu’il effectue une rotation du poignet, par exemple pour remettre son bras dans une position plus verticale.

[0011] Plus particulièrement, le système de démarrage et d’arrêt d’une fonction selon l’invention, comprend une masse, de type masse oscillante, montée mobile sur un bâti de montre, entre une première et une deuxième positions extrêmes. Ces dernières sont définies respectivement par une première et une deuxième bu tées, pouvant être élastiques afin d’amortir les chocs.

[0012] Un ressort est relié à la masse. La liaison entre le ressort et la masse, est de pré férence directe, de sorte que les déplacements de la masse ont directement une incidence sur l’armage du ressort. Plus particulièrement, lorsque la masse se déplace sous l’effet de la gravité, suite à un geste du porteur qui la met en mou vement, le ressort est agencé de manière à être contraint par la masse lorsqu’elle se déplace entre la première et la deuxième position extrêmes. A l’inverse, lorsque la masse se déplace entre la deuxième et la première position extrêmes, le ressort se détend et, le cas échéant, restitue l’énergie emmagasinée à la masse, à l’encontre de la gravité.

[0013] La masse est reliée cinématiquement ou directement à un organe de pilotage de ladite fonction. De manière avantageuse, la liaison entre la masse et l’organe de pilotage, est desmodromique. Cette liaison peut être de type engrènement avec un pignon ou une crémaillère portée par la masse et engrenant avec l’organe de pilotage. La masse peut également porter directement un aimant, qui peut pilo ter magnétiquement, par exemple des fonctions de type animations visuelles comme on le détaillera ci-après.

[0014] La masse (de la masse) ainsi que la force du ressort sont déterminées en fonc tion de la force nécessaire pour commander ladite fonction et déplacer l’organe de pilotage. On dimensionne également le système en fonction des orientations angulaires prédéterminées de la montre, dans lesquelles la masse est déplacée de l’une à l’autre de ses positions extrêmes, selon la résultante des forcées exercées par le ressort et par la gravité, le déplacement de la masse de l’une à l’autre desdites positions extrêmes entraînant le démarrage, respectivement l’arrêt de ladite fonction par l’intermédiaire de l’organe de pilotage.

[0015] En d’autres termes, on détermine dans un premier temps la force ou le couple nécessaire pour démarrer, respectivement arrêter la fonction (pour faire pivoter des navettes ou une roue à colonne de chronographe, actionner un levier de dé clenchement, déplacer un aimant...).

[0016] On détermine également les orientations de la montre dans lesquelles on sou haite que la fonction soit démarrée, respectivement arrêtée. Dans un mode de réalisation préféré, on détermine que la fonction est démarrée lorsque le porteur amène la montre à son regard dans une position de lecture. Comme on peut le voir sur la figure 1, on définit l’angle alpha comme étant l’angle de rotation au tour de l’axe 9H-3H, l’angle beta comme étant l’angle de rotation autour de l’axe 12H-6H et l’axe gamma comme étant l’angle de rotation autour de l’axe orthogonal passant par le centre du cadran. Ces trois angles sont nuis lorsque la montre est posée à l’horizontal, en face du porteur, avec schématiquement l’axe 9H-3H parallèle à la ligne d’épaules. Dans la position usuelle de lecture de l’heure, dans laquelle on veut démarrer la fonction, on a Alpha compris entre 30-35°, Beta =0°, Gamma=0°.

[0017] De préférence, mais sans que ce soit obligatoire, on veut également arrêter la fonction dans une position de rotation du poignet qui soit différente de la posi tion précédente. On limite ainsi le risque d’alternance intempestive entre des arrêts et des démarrages, autour d’une orientation unique. De préférence, l’orientation d’arrêt est définie pour Alpha compris entre 15-18°, Beta =0°, Gamma=0°. On relèvera que l’orientation d’arrêt est, de préférence, différente de l’orientation neutre du point de départ pris en considération pour le démar rage (dans lequel Alpha = 0°, Beta =0°, Gamma=0°). On pourra jouer sur cette hystérésis dans le calcul du ressort, pour différencier les orientations de la montre utilisées respectivement pour le démarrage et l’arrêt de la fonction.

Cette différenciation permet d’éviter des alternances intempestives de démar rage et d’arrêt, que l’on pourrait avoir si la montre oscillait autour d’une posi tion unique de déclenchement et d’arrêt.

[0018] A partir de ces facteurs, on détermine la course de la masse, la masse (de la masse) pour générer le couple nécessaire. [0019] Toutefois, on doit également dimensionner le ressort tant au niveau de sa rai deur que de sa précontrainte. Sa fonction est de maintenir la masse en butée dans sa première position extrême, à l’encontre de la gravité, tant que la montre n’a pas été mise dans l’orientation correspondante. Au-delà de cette orientation, la force exercée par la gravité est plus grande que la force exercée par le res sort, et la masse se déplace en démarrant la fonction. Le ressort a également la fonction, lorsque la masse est en butée dans sa deuxième position extrême, de ramener la masse dans sa première position extrême lorsque la force exercée par la gravité devient plus petite que la force exercée par le ressort. La masse arrête alors la fonction.

[0020] Le dimensionnement et les calculs de la masse, et des caractéristiques du res sort sont à la portée de l’homme du métier, sans devoir les décrire en détails. Pour obtenir le résultat escompté, plusieurs solutions de paramètres existent, par exemple avec une masse plus lourde, et un ressort plus fort, le système peut être déclenché et arrêté selon le cahier des charges demandé.

[0021] On pourra avoir recours à une masse balourdée montée mobile en rotation, à l’instar d’une masse oscillante de remontage automatique, dont certaines fonc tionnent selon une course angulaire limitée. Dans ce cas, on prendra en compte le balourd, qui inclut l’excentricité de la masse, qui a un effet sur le couple fourni. Cependant, la masse peut également avoir une trajectoire linéaire ou complexe.

[0022] Ainsi, on prédétermine une orientation de démarrage et une orientation d’arrêt. La masse est de type bistable et est maintenue dans sa première position ex trême tant que la montre n’a pas franchi l’orientation de démarrage, et est maintenue dans sa deuxième position extrême tant que la montre n’a pas fran chi l’orientation d’arrêt.

[0023] A la différence de la présente invention, une masse oscillante d’un remontoir automatique, ne permet pas d’arrêter la fonction de remontage. En tout état de cause, même si on devait considérer que dans certaines positions de la masse, notamment quand elle est à l’arrêt, il n’y a pas de remontage du barillet, les po sitions de remontage et de non-remontage ne sont pas prédéfinies et ne corres pondent pas à des orientations spatiales spécifiques de la montre.

[0024] Afin de réduire les chocs liés aux déplacements de la masse et aux interactions avec les butées, la masse peut être connectée à un régulateur de vitesse. Ce der nier peut être un échappement, par exemple à repos frottant comme utilisé dans certaines sonneries, ou un frein à masselottes centrifuges, également du type utilisé dans les sonneries. On pourra également utiliser un dispositif de frein magnétique ou à bain d’huile.

[0025] Pour offrir à rutilisateur la possibilité de shunter l’interrupteur et de bouger la montre sans lancer la fonction, on pourra prévoir un dispositif de blocage de la masse. Ce dispositif est avantageusement accessible depuis l’extérieur de la montre. Il peut consister en un poussoir ou un verrou coopérant directement ou indirectement avec la masse pour bloquer ses déplacements, de préférence dans une de ses positions extrêmes.

[0026] Le système selon l’invention pourra être agencé sous forme d’un module indé pendant, comprenant son propre bâti et monté sur un mouvement de base. Le mécanisme ou les composants permettant de réaliser la fonction à commander pourront également être agencés sur le bâti ou être disposés sur le mouvement de base. Dans ce cas, une liaison cinématique ou autre, magnétique par exemple, sera prévue entre le module et le mouvement de base.

[0027] Le système selon l’invention pourra être utilisé pour commander, c'est-à-dire démarrer et arrêter, une fonction dont le mécanisme qui permet de la réaliser, est agencé dans la montre.

[0028] Un exemple de fonction pouvant être pilotée par le système selon l’invention, est une animation visuelle. L’animation visuelle peut être commandée mécani quement, par exemple en libérant ou en bloquant un barillet, respectivement lorsque la masse est dans sa première ou dans sa deuxième positions extrêmes. Ce barillet peut entraîner un automate, de type jacquemart, typiquement en en traînant une came sur laquelle est maintenu appuyé un élément mobile. En montant un aimant sur la masse ou en ayant un aimant entraîné par la masse, cet aimant peut entraîner le déplacement d’un élément mobile paramagnétique ou diamagnétique, susceptible de réagir au déplacement de l’aimant en se dé plaçant lui-même. Ce déplacement pourra être guidé, par le montage dudit élé ment mobile, par exemple en rotation ou sur un rail de guidage.

[0029] A la figure 2, on a représenté un exemple d’un mode de réalisation particulier d’un système de démarrage et d’arrêt selon l’invention. Selon l’exemple, la fonction à commander est une animation, pilotée par le déplacement d’un ai mant.

[0030] La masse est une masse oscillante 10, montée mobile en rotation. Elle est mu nie d’une denture 100, en prise, avec une denture 120 solidaire de l’organe de pilotage, qui prend la forme d’un levier 12, monté pivotant sur le bâti du mo dule ou de la pièce d’horlogerie. Les dentures 100 et 120 sont avantageusement incomplètes, c'est-à-dire qu’elles sont disposées sur un secteur denté, inférieur à 360°, étant donné que la masse oscillante 10 est limitée dans sa rotation entre ses deux positions extrêmes, par deux butées non représentées. Dans le mode de réalisation en exemple, le rapport de réduction entre les dentures est pris égal à -1.

[0031] Le ressort 14 est de type spiral, agissant sur l’organe de pilotage, selon l’exemple au niveau de l’axe de rotation du levier, par une première de ses ex trémités. L’autre extrémité est fixée au bâti.

[0032] Le levier 12, à son extrémité opposée à son axe de rotation, porte un aimant 16. Ce dernier agit sur un élément magnétique, mobile, déplaçable par exemple au- dessus du cadran, pour être visible à un utilisateur, tandis que le système de dé marrage et d’arrêt est caché sous le cadran.

[0033] Lorsque la montre est en position horizontale, la gravité est parallèle à l’axe de rotation de la masse. De ce fait, le balourd de la masse ne génère aucun couple au niveau de l’axe.

[0034] De plus, le ressort 14 est précontraint, selon l’exemple dans le sens horaire. Le ressort 14 va donc appliquer un couple dans le sens horaire au levier, transmet tant à la masse oscillante 10, via la liaison d’engrenage, un couple tendant à la faire pivoter dans le sens anti-horaire. Cependant dans cette position, la masse oscillante 10 est dans sa première position extrême, contre une butée dite haute (non représentée sur le dessin). Le système est donc en équilibre dans une pre mière position stable. L’élément magnétique positionné par l’aimant est égale ment dans une première position stable. Dans cette première position, il peut être caché derrière un cache pour ne pas être visible du porteur.

[0035] Quand le porteur de la montre la fait tourner selon l’axe 9H-3H (figure 3) d’un angle alpha, le couple généré par la gravité sur la masse au niveau de l’axe X va augmenter progressivement selon la formule :

Couple masse = d * m * gravité * sinus (alpha) * cosinus (beta) Beta étant l’angle (avec un signe selon les normes trigonom étriqués) du centre de masse par rapport à l’axe 9h-3h (figure 2)

[0036] Le couple du ressort de rappel (ramené au centre de rotation de la masse) est constant tant que Beta reste le même et sa valeur est :

Couple Ressort = - K* (ThetaO+BetaO-Beta)

BetaO étant l’angle Beta lorsque la masse est dans sa première position stable.

[0037] Il existe également un couple résistif pour faire passer la fonction d’un état ar rêté à un état démarré. On va considérer ce couple comme étant constant dans notre exemple (de valeur Cresistif) et opposé au sens de déplacement.

[0038] L’équilibre des couples appliqués à la masse est donc :

C=d * m * gravité * sinus (alpha) * cosinus (beta) - K *(Theta0+Beta0-Beta) - Cresistif

[0039] Tant que ce couple est négatif, la masse tend à tourner dans le sens anti-horaire et donc reste en butée, dans la première position stable.

[0040] Ce couple devient positif quand sinus (Alpha) devient plus grand que (beta=beta0) : sinus (alpha0)>(K *(Theta0) + Cresistif) / (d * m * gravité * cosinus (betaO)). L’angle pour lequel le couple devient positif est appelé AlphaO

[0041] Une fois que la résultante des couples appliqués à la masse oscillante 10, est devenue positive, le couple généré par la gravité va être plus grand que le couple résistif de la fonction et du ressort de rappel. La masse va donc pivoter autour de son axe, dans le sens horaire (Beta va diminuer). La masse oscillante 10 va rester en mouvement tant qu’elle n’a pas atteint sa deuxième position ex trême (Fig. 4), contre une butée dite basse (non représentée) ou que le couple généré par la gravité redevient plus petit que les couples résistifs.

[0042] En pratique si l’angle alpha de la montre ne varie pas, seul l’angle Beta va changer, et on va chercher à ce que l’évolution du couple généré par la gravité, augmente plus vite que celui du ressort (en choisissant judicieusement les dif férents paramètres de la masse et du ressort). De la sorte, une fois la masse mise en mouvement, le couple ne fait qu’augmenter avec le déplacement de la masse oscillante 10 et le passage de la première à la deuxième des positions ex trêmes est effectué en continu, sans passer par une position intermédiaire stable (sans modification de l’angle de la montre), et la masse est donc bistable. L’élé ment magnétique est également dans une deuxième position stable. Dans cette deuxième position, il peut être visible du porteur.

[0043] Tant que l’angle de la montre reste inchangé, le système reste en équilibre avec la masse oscillante 10 dans sa deuxième position stable. L’équation des couples a cependant changé car le couple résistif de la fonction a maintenant changé de signe (pour faire passer la fonction cette fois d’un état démarré, à un état arrêt), la masse devant tourner dans le sens anti horaire).

[0044] On a :

C=d * m * gravité * sinus (alpha) * cosinus (beta) - K * (Theta0+B eta0-B eta) + Cresistif

[0045] Tant que ce couple sera positif, la masse oscillante 10 tend à tourner dans le sens horaire et donc reste en butée, dans la deuxième position stable.

[0046] Ce couple devient négatif quand sinus (Alpha) devient plus petit que (beta =be- taF) : sinus (alphaF)< (K *(Theta0+Beta0-BetaF) - Cresistif) / (d * m * gravité * cosi nus (betaF)).

L’angle pour lequel le couple devient négatif est appelé AlphaF

[0047] Une fois que la résultante des couples appliqués à la masse, est devenue néga tive, le couple généré par la gravité va être plus petit que le couple résistif de la fonction et du ressort de rappel. La masse oscillante 10 va donc pivoter autour de son axe, dans le sens anti-horaire (Beta va augmenter). La masse va rester en mouvement tant qu’elle n’est pas revenue à sa première position extrême ou que le couple généré par la gravité redevient plus grand que les couples résis tifs.

[0048] En pratique si l’angle de la montre ne varie pas, seul e va changer, et on va chercher à ce que l’évolution du couple généré par la gravité, diminue plus vite que celui du ressort (en choisissant judicieusement les différents paramètres de la masse et du ressort). De la sorte, une fois la masse mise en mouvement, le couple ne fait que diminuer avec le déplacement de la masse et le passage de la deuxième à la première des positions extrêmes est effectué en continu, sans passer par une position intermédiaire stable (sans modification de l’angle de la montre), et la masse est donc bien bistable.

[0049] On notera que dans le cas d’une animation visuelle, les notions d’arrêt et de dé marrage de la fonction doivent s’entendre de manière large, comme correspon dant à un premier et un deuxième état de l’animation visuelle. A toutes fins utiles, on pourra utiliser le terme de système de commande, comme équivalent au terme de système de démarrage et d’arrêt.

[0050] A l’instar de l’animation visuelle entraînée par un barillet, la fonction peut éga lement être un mécanisme de sonnerie, dont le déclenchement peut être repris d’une sonnerie au passage. Le barillet est libéré ou bloqué au gré du position nement de la masse, respectivement lorsqu’elle est dans sa première ou dans sa deuxième positions extrêmes.

[0051] Dans les deux exemples précités mettant en œuvre un barillet, celui-ci est re monté par un mécanisme de remontage, soit spécifique soit via le remontage du barillet principal du mouvement. Ce remontage peut être manuel ou automa tique. On peut également alimenter le mécanisme d’animation ou de sonnerie par le barillet du mouvement, en utilisant un barillet adapté pour fournir de l’énergie par deux prises de force.

[0052] Par une liaison cinématique de type engrenage (pignon ou crémaillère), on peut également déplacer des roues ou pignon, comme par exemple un jeu de na vettes ou une roue à colonne de chronographe, en tant qu’ organe de pilotage du chronographe. La phase de remise à zéro pourra être avantageusement effec tuée par un poussoir agissant de manière séparée sur l’organe de pilotage et sur les éléments conventionnels de remise à zéro (marteaux ...).

[0053] Une liaison cinématique avec la masse balourdée peut également entraîner le déplacement d’au moins un volet mobile sur ou sous le cadran principal, d’un sous-cadran ou d’une partie de cadran, pour modifier l’apparence de la montre, ou laisser apparaître des affichages particuliers. Des verres polarisés peuvent être utilisés et déplacés via ce ou ces volets mobiles.

[0054] De tels volets peuvent également être déplacés par la libération d’un barillet, à l’instar de ce qui a été décrit ci-dessus. [0055] Ainsi, le système selon l’invention permet de commander une fonction en la démarrant et en l’arrêtant, ou en commandant son passage d’un premier état à un deuxième état, et réciproquement, lorsque la montre occupe respectivement une première et une deuxième orientations spatiales. Ces orientations spatiales particulières correspondent à des première et deuxième positions extrêmes d’une masse. Ces positions sont déterminées et grâce au caractère bistable du déplacement de la masse, le passage d’un état à un autre de la fonction, est pré cis, correspondant à une orientation spatiale spécifique.

[0056] L’homme du métier pourra adapter le descriptif ci-dessus, sans sortir du cadre de l’invention défini dans les revendications. Il pourra définir les orientations de démarrage et d’arrêt, les types et forces et précontraintes de ressort, la liai son entre la masse et le système de pilotage.