Oscillateur électromécanique pour appareil horaire
L'invention a pour objet un oscillateur électromécanique pour appareil horaire, comprenant une paire de lames supportées à une extrémité de façon à permettre des oscillations mécaniques, chacune desdites lames étant une lame primaire ayant deux fentes longitudinales et une ouverture transversale de manière à délimiter une lame secondaire qui est reliée à l'extrémité libre de la lame primaire et se trouve au moins approximativement dans le plan de la lame primaire.
Un oscillateur connu de ce genre, décrit par exemple dans l'exposé de brevet japonais 8628/69, comprend quatre lames composées disposées dans un même plan et décalées de 900, chaque lame composée consistant en une lame primaire pourvue de la façon susdite d'une lame secondaire. Deux lames secondaires décalées de 900 sont pourvues d'aimants qui coopèrent chacun avec un enroulement et les deux autres lames secondaires sont pourvues de masses inertes. Deux lames composées opposées sont agencées de façon à osciller en phase et avec un déphasage de 1800 par rapport aux deux autres lames opposées. Ainsi les deux lames portant les deux aimants oscillent en contrephase et il en est de même pour les deux lames portant les deux masses inertes.
Cet agencement est très complexe, et occupe beaucoup d'espace; en outre, il est probablement très difficile d'obtenir exactement le -déphasage de 1800 entre les deux paires de lames composées de sorte que des forces vibratoires dues à un déséquilibrage seront transmises à la base de montage en produisant un bruit indésirable.
Par l'exposé d'invention suisse 440139 on connaît également un oscillateur comprenant une lame fendue sur la plus grande partie de la longueur de sa ligne centrale.
Les deux parties latérales sont fendues dans la direction opposée, les extrémités libres de deux lames ainsi fendues étant couplées par des barres. Cela oblige les parties extérieures des lames et les barres d'accouplement à osciller en phases opposées, ce qui imprime une torsion aux parties inférieures des lames. La vibration torsionnelle de ces parties est transmise à la base comme bruit, et la réaction de la base sur l'ensemble oscillant nuit à l'exactitude de la mesure du temps. Cela est dû en partie à la forme des lames et en partie aux forces d'inertie, notamment centrifuges, des barres oscillantes relativement lourdes, qui sont transmises à la base, en plus du bruit dû à la vibration de torsion.
On connaît en outre par l'exposé d'invention suisse 475592 un oscillateur comportant une lame d'un type généralement désigné par lame équilibrée , cette lame comprend deux parties qui s'étendent de part et d'autre d'un point d'appui autour duquel la lame vibre. Ces deux parties ne constituent pas une lame composée, consistant en une lame primaire et une lame secondaire. Dans lesdites lames équilibrées des forces torsionnelles et de compression sont transmises à la base, et parce que la lame porte des masses relativement lourdes il est très difficile d'obtenir un équilibrage exact des forces opposées, de sorte que des vibrations produisant du bruit sont transmises à la base sur laquelle la lame est montée.
Pour éviter les inconvénients des dispositifs connus, l'oscillateur selon l'invention est caractérisé en ce que les deux lames primaires sont couplées mécaniquement à leurs extrémités opposées de façon à osciller en phases opposées, les lames secondaires étant libres, toutes les lames étant disposées de façon que la direction d'oscillation des lames primaires et des lames secondaires soit parallèle à un plan qui passe à travers les centres de gravité des lames primaires et des lames secondaires, et en ce qu'un enroulement et un aimant sont associés à chaque lame secondaire, un de ces enroulements étant un enroulement de signal et l'autre un enroulement d'entraînement disposés dans un circuit électrique pour l'entretien des oscillations des lames primaires et secondaires.
Vu que les deux lames primaires et par conséquent aussi les deux lames secondaires oscillent en contrephase les forces d'inertie, notamment centrifuges, se compensent et ne sont pas transmises au montage de support, dont les réactions sont, par conséquent, également beaucoup plus petites que dans les dispositifs connus. Cela fait que l'exactitude de la mesure du temps est améliorée et que l'énergie nécessaire à l'entretien des oscillations est réduite. En outre l'oscillateur est beaucoup plus simple et plus compact que les oscillateurs connus.
Il y a lieu de rappeler que le fait d'entretenir les oscillations au moyen d'un enroulement de signal et d'un enroulement d'entraînement et d'aimants y associés est très généralement connu, en soi, par exemple par le brevet français d'addition 92165, utilisant comme vibrateur une fourchette d'accord au diapason à branches simples, ce qui ne permet pas d'obtenir les avantages cidessus mentionnés.
La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, donnés à titre non limitatif et montrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, permet de mieux comprendre cette dernière.
La fig. 1 est une vue en perspective d'un premier oscillateur électromécanique, dont les deux lames primaires sont attachées séparément à un bloc support;
la fig. 2 est une vue en perspective d'un second oscillateur électromécanique, comportant une fourchette d'accord, dont les branches sont formées par des lames composées;
la fig. 3 montre une bande de métal munie de fentes par découpage et à partir de laquelle une fourchette d'accord à lames composées peut être réalisée;
la fig. 4 montre la bande visible sur la fig. 3, après pliage selon la forme de la fourchette d'accord;
la fig. 5 montre un troisième oscillateur électromécanique comportant une paire d'enroulements placés entre les branches de la fourchette;
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la fig. 6 montre une partie d'une roue d'échappement ou de rencontre magnétique de type connu qui est utilisée comme une roue motrice dans le mode de réalisation visible sur la fig. 5.
On a représenté sur la fig. 1, un oscillateur comportant deux lames primaires oscillantes 11 et 12. La lame 1 1 est supportée à une extrémité 13 et est munie vers cette extrémité d'une fente ou fenêtre centrale 14 à partir de laquelle deux fentes longitudinales étroites 15 et 16 s'étendent jusqu'en un point voisin de l'extrémité non supportée 17. Les fentes forment une lame secondaire 18 qui s'étend dans le plan de la lame primaire 11. La lame primaire 12 est identique à la précédente; elle est supportée à une extrémité 19 et est munie de fenêtres ou de fentes 20, 21 et 22 s'étendant jusqu'en un point voisin de l'extrémité non supportée 23, pour former une lame secondaire 24.
Les extrémités supportées 13 et 19 des lames 11 et 12 sont serrées entre un bloc central 25 en laiton et deux blocs terminaux désignés respectivement par 26 et 27, constitués par une matière plastique synthétique isolante, ces blocs terminaux étant fixés sur le bloc central par des vis 28 et 29 et par deux autres vis non représentées.
L'extrémité non supportée de la lame secondaire 18 porte un élément magnétique 30 qui peut être constitué par un petit aimant permanent. Un élément magnétique similaire 31 est fixé sur l'extrémité libre de la lame secondaire 24. Le bloc isolant terminal 26 présente un alésage 32 dans lequel un enroulement (non représenté) est introduit. Cet enroulement peut être bobiné sur un fût au support circulaire et peut être imprégné d'un agent durcissable de telle sorte que l'enroulement soit autosupporté à l'intérieur de l'alésage 32. Une partie de l'élément magnétique 30 faisant saillie à partir de la face non visible de la lame secondaire 18 se déplace à l'intérieur du tunnel ménagé par l'enroulement lorsque la lame 18 oscille de sorte que l'enroulement est couplé inductivement avec l'élément magnétique 30.
De la même manière, un élément magnétique 31 est fixé sur l'extrémité libre de la lame secondaire 24 et un enroulement 34 est logé dans un alésage 33 du bloc isolant 27, de telle sorte que cet enroulement 34 soit couplé inductivement avec l'élément magnétique 31.
L'enroulement 34 et l'enroulement conjugué sont destinés à être connectés à un circuit d'entretien qui peut être formé par un seul transistor amplificateur logé dans une cavité (non visible) ménagée dans le bloc central 25. Un élément isolant 35 fixé sur le bloc central 25 comprend plusieurs points de connexion isolés, de telle sorte que le transistor et l'ensemble du circuit associé, comprenant une résistance 36, soient supportés par le bloc et par l'élément 35, deux fils conducteurs 37 établissant une connexion avec une petite pile sèche ou un élément équivalent.
Les enroulements sont connectés respectivement aux extrémités d'entrée et de sortie du circuit d'entretien, de sorte que, lors de l'oscillation des lames, de petits signaux sont induits dans un enroulement (enroulement de signalisation) et sont appliqués au circuit d'entretien, tandis que des impulsions amplifiées correspondantes, prélevées au circuit d'entretien, sont appliquées à l'autre enroulement (enroulement d'entraînement) pour maintenir les lames en oscillation.
Lors du fonctionnement, l'oscillation des lames est entretenue par le circuit d'entretien, la fréquence d'oscillation étant déterminée par les fréquences naturelles des deux lames, qui sont bien entendu identiques. Etant donné que les lames secondaires sont placées en sens opposé par rapport aux lames primaires, la force centrifuge et la force d'inertie produites par les lames secondaires agissent en antagonisme à celles produites par les lames primaires, de sorte que la réaction sur le support est constituée par la différence entre les deux jeux de forces et est beaucoup plus faible. 11 résulte de ces particularités que l'oscillateur fonctionne d'une façon beaucoup plus précise et plus sûre que les oscillateurs connus.
Dans la description qui précède, l'appareil visible sur la fig. 1 peut être utilisé comme régulateur ou référence de fréquence en prélevant les signaux à l'un des enroulements et en les utilisant pour produire un courant alternatif ou un train d'impulsions ayant une fréquence égale à la fréquence des lames.
Quand une sortie rotative est désirée, elle peut être obtenue d'une façon aisée; un type favorable de dispositif d'entraînement rotatif, visible ici, comprend une roue de rencontre 38 munie d'une piste magnétique sinueuse 39 en soi connue. La roue de rencontre est montée sur un axe 40 supporté dans un palier 41 prévu dans le bloc central 25 monté dans un autre palier (non représenté). Un élément magnétique ayant la forme d'un doigt 42 en matière magnétique est fixé sur l'élément magnétique 30 et un doigt analogue 43 est fixé sur l'élément magnétique 31. Lorsque les lames secondaires oscillent, les doigts 42 et 43 coopèrent magnétiquement avec la piste sinueuse, afin d'assurer la rotation de la roue à échappement 38. La combinaison des lames primaires et secondaires suivant l'invention fournit un mouvement d'oscillation presque linéaire pour les éléments magnétiques.
Un entraînement plus précis et plus uniforme de la roue de rencontre est ainsi obtenu par rapport à ce qui serait le cas si les éléments magnétiques subissaient une oscillation selon un arc comme dans les dispositifs connus. Les doigts 42 et 43 pourraient être supprimés et les éléments magnétiques 30 et 31 pourraient être conformés de façon à coopérer directement avec la piste magnétique sinueuse.
Un oscillateur électromécanique dans lequel un ou plusieurs éléments oscillants coopèrent avec une piste magnétique sinueuse ou ondulée ménagée sur une seule face d'une roue de rencontre est connu, par exemple par le brevet anglais No 1128394. Un autre oscillateur électromécanique dans lequel un élément magnétique coopère simultanément avec un enroulement ou une bobine pour produire des signaux d'entrée destinés à un circuit d'entretien et avec une piste magnétique sinueuse prévue sur une roue de rencontre pour entraîner la roue est également connu par le brevet anglais No 1137850.
Suivant le mode de réalisation représenté sur la fig. 1, on utilise deux lames composées séparées attachées de part et d'autre à un bloc. Les avantages mentionnés peuvent être obtenus également au moyen d'une fourchette d'accord dont les branches sont conformées de façon à constituer des lames secondaires, comme cela est visible sur la fig. 2, seuls les éléments essentiels étant représentés sur cette figure. Sur la fig. 2, la fourchette d'accord est désignée d'une façon générale par la référence 45. Elle est réalisée en recourbant ou en repliant une lame en matière convenable pour lui donner une forme de U, afin de constituer deux branches désignées respectivement par 46 et 47, réunies par une partie incurvée 48.
Chacune des branches constitue une lame primaire et est munie d'une fente ou fenêtre centrale et de deux fentes longitudinales, comme décrit pour les lames séparées visibles sur la fig. l, afin de constituer deux lames secondaires 49 et 50. Un bloc central 51 constitue un support sur lequel la fourchette est fixée au centre de sa partie en forme de U. Le bloc central 51 présente un palier 52 destiné à un axe 53 sur lequel une roue de rencontre 54 munie d'une piste magnétique sinueuse est montée.
Deux blocs latéraux 55 et 56, constitués de préférence par une matière isolante, sont prévus. Ils présentent des alésages 57 et 58 renfermant un enroulement de signalisation et un enroulement d'excitation. La lame secondaire 49 porte un élément magnétique 59 qui est couplé inductivement avec l'enroulement prévu dans le bloc latéral 55 et qui est muni d'un élément magnétique constitué par un doigt 60 coopérant avec la piste magnétique sinueuse de la roue de rencontre 54 afin d'assurer un entraînement en rotation. La lame secondaire 50 porte un élément magnétique 61 couplé inductivement avec l'enroulement logé dans le bloc latéral 56 et muni d'un doigt magnétique 62 qui coopère avec la piste magnétique sinueuse de la roue de rencontre.
On a représenté sur la fig. 3 une lame 63 en métal de forme rectangulaire, qui peut être constituée judicieusement par un alliage ayant un coefficient thermique d'élasticité nul, par exemple par l'alliage nickel-fer connu sous la dénomination NiSpan C . Cette bande est munie de deux fentes en forme de U désignées respectivement par 64 et 65, qui sont obtenues par découpage de la matière afin de ménager deux languettes 66 et 67 constituant les lames secondaires. La bande considérée dans son ensemble est ensuite repliée à une forme de U correspondant à une fourchette d'accord, comme visible sur la fig. 4, les extrémités libres des lames secondaires 66 et 67 faisant saillie dans la partie incurvée de la fourchette. Cette opération constitue un moyen particulièrement judicieux pour réaliser une telle fourchette car elle permet d'obtenir ladite fourchette d'une manière très économique.
Suivant le mode de réalisation visible sur la fig. 5, une fourchette d'accord 68 comporte deux branches 69 et 70 ainsi qu'une partie incurvée 71 fixée par son milieu sur un support 72 portant la fourchette. Les deux branche 69 et 70 constituent des lames primaires dans lesquelles des lames secondaires 73 et 74 sont respectivement formées de la manière déjà décrite en se référant aux fig. 3 et 4. La lame secondaire 73 comporte un élément magnétique 75 qui est fixé sur son extrémité et qui se présente sous la forme d'un aimant permanent. La lame secondaire 74 comporte un élément 76 qui est également fixé à son extrémité mais qui, dans le cas présent, constitue seulement une masselotte destinée à équilibrer le poids de l'aimant 75. S'il était nécessaire que cet élément 76 coopère avec la piste magnétique sinueuse d'une roue d'entraînement, il serait également constitué par un aimant.
L'aimant 75 placé sur la lame secondaire 73 coopère avec la piste magnétique sinueuse d'une roue d'entraînement représentée par des cercles en traits interrompus 77 et portée par un axe monté dans des paliers dont l'un est désigné par 78. La roue d'entraînement est d'un type bien connu appelé roue de rencontre de mécanisme d'échappement et sera décrite ci-après en se référant à la fig. 6.
Entre les branches de la fourchette d'accord et, plus particulièrement, entre les lames secondaires, on prévoit une paire d'enroulements 79 et 80 bobinés chacun sur un fût ou un support circulaire et montés de n'importe quelle façon convenable. Chaque enroulement comporte un noyau désigné respectivement par 81 et 81', l'un au moins de ces noyaux étant un aimant permanent. Si l'on utilise un seul aimant permanent, le circuit magnétique est fermé par l'intermédiaire de l'autre noyau qui est constitué par un matériau à perméabilité élevée, alors que si l'on utilise deux aimants, ils sont, de préférence, placés de façon qu'eux-mêmes et les parties voisines des lames secondaires forment un circuit magnétique série.
Si désiré, les aimants peuvent être placés de façon que leurs pôles Nord soient voisins de l'une des lames secondaires et que leurs deux pôles Sud soient voisins de l'autre lame secondaire.
Une extrémité de l'enroulement 79 est connectée à l'entrée d'un amplificteur 82 qui peut être constitué, et tel est généralement le cas, par un seul transistor excité par une petite pile sèche. L'autre extrémité de l'enroulement 79 et l'une des extrémités de l'enroulement 80 sont connectées ensemble par l'intermédiaire d'un fil conducteur 83, à la borne de l'amplificateur mise à la masse. L'autre extrémité de l'enroulement 80 est connectée à la sortie de l'amplificateur. Le fonctionnement de ce dispositif correspond à celui décrit précédemment en regard de la fig. 1.
La fig. 6 représente une roue de rencontre d'un mécanisme d'échappement magnétique qui est connue en elle-même et qui peut être utilisée comme une roue d'entraînement lorsqu'une sortie rotative est requise. Elle comprend un axe 84 portant un moyeu ou manchon 85 auquel est fixé un disque 86 dont une partie seulement est représentée. On menage des fentes ou des encoches arrondies à la périphérie du disque de façon à découper des dents radiales 87. On prévoit également dans le disque des orifices ou fenêtres 88 dont la forme particulière délimite des bras ou rayons 89. Les fonds arrondis des encoches et les parties terminales extérieures des orifices déterminent une piste magnétique sinueuse 9D.
La forme de la roue de rencontre visible sur la fig. 6 peut être utilisée dans n'importe quel mode de réalisation de l'invention, comme c'est le cas pour le type de roue visible sur les fig. 1 et 2. Un volant d'amortissement des vibrations ou un volant d'inertie peut être monté sur le même axe que la roue de rencontre.