Dispositif régulateur mécanique pour pendule d'horloge. On sait que les oscillations d'un pendule ne peuvent être considérées comme pratique ment isochrones que pour des amplitudes extrê mement réduites; lorsque l'amplitude aug mente, la période croit de plus en plus ainsi, pour une horloge dont le pendule oscillerait librement, le retard par jour est d'environ 30 secondes lorsque l'amplitude passe de 9 à 10 . Dans ces conditions toute variation dans la valeur de la force motrice d'entretien, étant donné qu'elle entraîne une variation d'amplitude, amène titi déréglage inadmissible, et l'on s'est déjà efforcé de remédier par divers moyens à cette imper fection.
Notamment, dans les horloges électriques à balancier moteur, dont les oscillations sont entretenues par une action électromagnétique dépendant du voltage de la source d'électri cité qui les alimente, les écarts de voltage ont pour effet de faire varier l'amplitude et elles entraînent des écarts de réglage parti culièrement sensibles lorsque l'amplitude des oscillations dépasse quelques degrés;
pour y remédier, on a été conduit à limiter l'ampli- tude à une valeur très faible, et à réduire les écarts de voltage en faisant usage de piles spéciales qu'on remplace dès que le voltage commence à baisser, ce qui se pro duit très rapidement lorsque la pile n'a encore débité qu'une faible partie de l'énergie élec trique qu'elle serait capable de fournir.
La présente invention concerne un dispo sitif régulateur mécanique pour pendule d'hor loge permettant d'obtenir la constance du réglage malgré les variations de l'amplitude.
Ce dispositif consiste en un ressort fixé d'une part, ait bâti et de l'autre au pendule et agissant sur ce dernier. Il produit sur le pendule un couple supplémentaire qui ramène la période à la valeur choisie, c'est-à-dire .qui compense automatiquement le défaut d'isochronisme aux grandes amplitudes et les variations de période dues à la température et qui permet toits lea réglages nécessaires.
On peut donc avec ce dispositif régula teur utiliser un pendule oscillant avec une grande amplitude. Dans le cas d'une horloge électrique on petit l'alimenter au moyen d'une pile quelconque, pile dont la durée utile sera considérablement accrue en raison de la possibilité de l'utiliser jusqu'à usure complète. Dans tous les cas, ce dispositif régulateur permet d'obtenir la compensation automatique des écarts de marche dits aux variations de la température.
Grâce à un dispositif spécial qui sera décrit plus loin, il permet de faire les petites retouches de réglage ne nécessitant pas l'arrêt du pendule.
Air dessin annexé: la fig.1 représente schématiquement un mode d'exécution dur dispositif qui fait l'objet de l'invention, donné à titre d'exemple.
La fig. 2 en montre titi mode de réalisa tion pratique.
Sur la fig. 1, le pendule est représenté en<B>O A,</B> l'amplitude est (a.). Le dispositif ré gulateur est constitué par un ressort dL boudin dont l'une des extrémités est articulée en un point (B) de la tige dut pendule et dont l'autre extrémité est articulée cri titi point (C) du bâti situé sur la verticale passant par le point de suspension du pen dule. Le point (C) est au-dessous du point (0) de telle sorte que le ressort<I>BC</I> s'incline d'un angle<I>(BC</I> Bo) plus grand que<I>(a).</I> (Bo) étant la position occupée par le point d'attache (B) lorsque le pendule passe par la verticale.
Le point d'attache (C) , est disposé préféra blement au dessus de (B.). La tension initiale du ressort lorsque le pendule est vertical est choisie nulle ou assez faible.
Le mode d'action du dispositif résulte des propriétés du pendule rappelées ci-après: Pour un pendule simple théorique de p ids (P) et de longueur<B>(1),</B> écarté de la oi verticale de l'angle (a), le couple qui tend à le ramener à la verticale est:
EMI0002.0019
I étant le moment d'inertie.
On peut remplacer (sir) n) par soir dé veloppement en série:
EMI0002.0021
Pour les très petites amplitudes, il suffit de prendre le terme ci) (a.) et l'on a: <I>C=</I> P.d#a. La période d'oscillation est:
EMI0002.0024
elle est indépendante de l'amplitude, les petites oscillations sont isochrones quelle que soit l'amplitude.
Pour les amplitudes voisines de<B>100,</B> couramment employées dans la pratique, il suffit de s'arrêter dans le développement de (sin c.) au terme en (a.3).
On a:
EMI0002.0028
Pour obtenir l'isochronisme il faut faire disparaître le deuxième terme
EMI0002.0029
c'est- à-dire faire agir sur le pendule un couple égal et de sens contraire à celui-là., donc croissant comme le cube de l'amplitude.
Le calcul et l'expérience montrent que l'adjonction dit ressort (CB) permet d'obtenir ce résultat par nu choix convenable de soir coefficient d'élasticité et de ses points d'attache.
On trouve que si le ressort dans sa po sition moyenne ((#Bo) est saris tension initiale, la valeur du couple qu'il exerce sur le pendule est (en supprimant les termes négligeables,) de la forme (Ii <B>-</B>a'-).
Si cri choisit les caractéristiques du ressort de façon que:
EMI0002.0040
on réduit donc le couple agissant sur le pendule <I>à</I><B>(P<I>l</I></B><I> a) et</I> on rétablit l'isoelrronisme.
Dans la pratique, le régime d'oscillation d'un pendule entrenu diffère plus ou moins de celui d'une oscillation libre, niais la for mule qui donne la valeur du couple agissant sur le pendule contient toujours un ternie en (a.) et uni terme en (0), seuls les coeffi cients de ces termes sont modifiés; le ressort sera choisi dans chaque cas de faÇon à annuler le terme en (a3).
Si or] donne au ressort titre tension initiale, le couple qu'il produit sur le pendule est de la forme hr <I>a</I> -\- h2 <I>a3. (K i</I> croit comme la tension initiale du ressort Iii en sens inverse).
Si on choisit les caractéristiques du ressort de façon) que:
EMI0002.0055
lecouple total agissant sur le pendule devient<I>(Pl</I> -1-Ki) c'est-à-dire que la tension initiale du res sort maintient l'isochronisme mais réduit la période, donc fait avancer l'horloge. Cetto propriété permet d'obtenir par un dispositif très simple de petites retouches de réglage sans avoir à arrêter le pendule. Il suffit pour cela de déplacer d'une petite quantité le point d'attache C du ressort sur la verticale pour modifier légèrement la tension initiale du ressort. En déplaçant C vers le haut, on augmente la tension du ressort et on fait avancer l'horloge.
Bien entendu, la tension initiale du ressort, sa force et la position des points d'attaches doivent être déterminés lors de la construc tion pour que la condition d'isochronisme soit remplie lorsque la période du mouvement du pendule est celle que l'on désire maintenir constante; le déplacement de l'attache C ne doit servir que pour les très petites retouches lorsque le réglage est très près d'être obtenu.
<B>En</B> constituant le ressort en acier au nickel dont le module d'élasticité croit avec la température (par exemple, acier au nickel à 36 %, connu sous le nom d'"invar") on peut obtenir la compensation automatique des écarts de réglage dûs aux variations de tem pérature, car la dilatation de la tige du pendule crée un retard; tandis que l'augmen tation. de la raideur du ressort augmente le couple de rappel et a par suite un effet accélérateur.
Le calcul montre qu'en toute rigueur la condition d'isochronisme ne peut être respectée par toutes les températures, ruais les écarts provenant de ce fait sont très faibles et les résultats obtenus sont très suffisants pour les besoins de l'horlogerie civile courante.
Le coefficient de variation avec la tem pérature du module d'élasticité de certains alliages d'acier et de nickel étant considérable par rapport au coefficient de dilatation linéaire de l'acier, on peut faire usage d'un pendule en acier ordinaire et obtenir l'iso chronisme et la compensation au moyen d'un très petit ressort en acier au nickel revenant très bon marché.
C'est ainsi que pour un pendule entretenu électriquement battant la '/s seconde on a obtenu de bons résultats avec les valeurs numériques suivantes (fig. 1): 0 Bo --- 90 millimètres environ <I>C</I> Bo <I>20</I> millimètres environ ressort cri fil d'acier au nickel à 36%, dia- mètre du fil '5/ioo millimètres*,
nombre de spires 20, diamètre des spires 4 millimètres.
La fig. 2 montre une forme d'exécution du dispositif régulateur.
La tige du pendule est représentée en 1. Le ressort 2 est attaché, d'une part, sur le bouton 3 et, d'autre part, sur le bouton 4 solidaire de la tige du pendule. Les attaches sont disposées de telle façon que le ressort puisse tourner très librement autour de 3 et de 4. Le bouton 3 est solidaire d'un doigt de réglage 5 pouvant tourner à frottement dur autour de l'axe 6 fixé sur le bâti. Les petites retouches de réglage s'obtiennent en faisant tourner le doigt 5 d'un petit angle. Pour la commodité du réglage l'extrémité du doigt 5 se déplace devant une graduation 7.
On remarquera que le ressort réunit un point fixe du bâti à un point solidaire du pendule mobile. Dans certains cas, on pourra utiliser le ressort 2 comme connexion élec trique, lorsque, par exemple, le pendule porte une bobine de fil électrique dont une des extrémités doit être reliée électriquement à un point fixe du bâti de l'horloge.