Pièce d'horlogerie électrique
La présente invention a pour objet une pièce d'horlogerie électrique comportant un organe oscillant à une fréquence audible autour d'un axe et un dispositif de transformation à cliquets des mouvements d'oscillation de cet organe oscillant en rotation unidirectionnelle.
Avec des organes oscillant à des fréquences audibles, il est nécessaire que le dispositif de transformation à cliquets fonctionne correctement à une faible amplitude angulaire de l'oscillateur tout en étant insensible aux chocs.
On a déjà proposé un dispositif de transformation à deux cliquets et une roue à rochet, les cliquets étant reliés l'un à l'autre de telle sorte qu'ils se meuvent toujours ensemble, mais dans des sens opposés par rapport à la denture de la roue à rochet. Les cliquets sont espacés l'un de l'autre de la valeur d'un nombre entier de pas plus un demi-pas de la roue à rochet. Chaque cliquet entraîne la roue successivement d'un demi-pas tout en se déplaçant à vide durant un autre demi-pas effectuant ainsi un mouvement d'amplitude égale au pas de la denture.
La pièce d'horlogerie électrique objet de la présente invention est caractérisée en ce que le mobile rotatif du dispositif comporte deux roues à rochet jumelles, solidaires d'un arbre commun et situées de part et d'autre de l'axe d'oscillation et dont les dentures respectives sont inclinées dans le même sens, deux cliquets étant respectivement en prise avec ces deux roues et étant fixés à l'organe oscillant du même côté d'un plan parallèle à l'axe des deux roues à rochet et passant par l'axe d'oscillation, pour que les mouvements de ces cliquets par rapport aux dentures respectives soient inverses l'un de l'autre.
I1 est évident que, avec le dispositif de transformation à deux encliquetages jumelés, comportant deux roues solidaires d'un axe commun et deux cliquets fixés à l'oscillateur, on peut supprimer les temps d'arrêt tout en réduisant l'amplitude des cliquets approximativement à un demi-pas de la denture de la roue à rochet en provoquant un déphasage dans le fonctionnement des deux encliquetages. La réduction d'amplitude qui est une conséquence directe du dispositif de transformation à deux encliquetages jumelés entraîne une diminution de la consommation d'énergie de l'encliquetage.
Cette diminution d'énergie est importante puisqu'elle permet soit d'augmenter la durée d'autonomie de la pièce d'horlogerie, soit de réduire la dimension de cette dernière. En effet, la consommation étant réduite, la source d'énergie peut être réduite, cette dernière constituant un des obstacles principaux à la miniaturisation des pièces d'horlogerie électriques. Or, la levée de cet obstacle est importante, si l'on tient compte du fait que les seules montres-bracelets électriques actuellement sur le marché sont des montres pour hommes.
Un autre avantage de ce dispositif réside dans le fait que les roues à rochet sont de part et d'autre de l'axe d'oscillation. Ceci implique que l'arbre commun aux deux roues à rochet est perpendiculaire à l'axe d'oscillation. Si on suppose que l'arbre des roues est perpendiculaire au plan de la platine, comme c'est le cas de la quasi-totalité des pièces d'horlogerie, l'axe d'oscillation sera donc parallèle à la platine. Cette disposition est particulièrement favorable pour réduire la hauteur de la pièce d'horlogerie.
Enfin, la fixation des deux cliquets à l'organe oscillant du même côté d'un plan parallèle à l'axe des roues à rochet et passant par l'axe d'oscillation permet de supprimer le déphasage entre les cliquets lors d'une déformation de l'organe oscillant provoquée par des vibrations ou des accélérations. On diminue ainsi les risques d'erreurs de comptage.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la pièce d'horlogerie électrique objet de la présente invention.
La fig. 1 en est une vue en plan de dessus.
La fig. 2 est une vue en coupe selon la fig. 2-2 de la fig. 1 représentant le dispositif d'entretien.
La fig. 3 est une vue en perspective schématique agrandie du dispositif de transformation à cliquets.
Les fig. 4a, 4b et 4c sont des vues schématiques de dessus, fortement agrandies, d'une décomposition du mouvement de l'encliquetage, les deux roues à rochets étant décalées dans chaque figure.
La pièce d'horlogerie représentée en fig. 1 comporte une platine 1 sur laquelle est fixé un résonateur de torsion parallèle au plan de la platine, fixé à celle-ci par un pied de fixation 2 en forme de T, dont la branche 3 relie la barre transversale du T à une partie médiane élargie 4 de la barre de torsion 5 et constitue un élément de liaison élastique.
Chaque extrémité de la barre de torsion 5 se termine en forme d'ancre marine à deux bras 6, 6'. Les bras disposés d'un côté de l'axe de torsion de la barre 5 du résonateur portent chacun un pot magnétique 7, 7' du transducteur électrodynamique et les bras disposés de l'autre côté de cet axe de torsion portent des contrepoids 8, 8'. Chaque masse 6, 7, 8 et 6', 7', 8' est agencée de sorte que son centre de gravité et l'un de ses axes principaux d'inertie se trouvent sur l'axe de torsion de la barre 5 du résonateur.
La barre de torsion 5, le pied de fixation 2 en forme de T et les extrémités de la barre de torsion en forme d'ancre présentent une épaisseur constante afin de pouvoir être obtenus d'une seule pièce par étampage. Les pots magnétiques 7, 7' et les contrepoids sont montés rigidement sur le résonateur par goupillage, vissage, soudage ou collage. Dans cet exemple, les pots magnétiques sont fixés au résonateur par des vis 9, 9'.
Les extrémités de la barre de torsion 5 en forme d'ancre marine permettent de rapprocher les pots magnétiques et les contrepoids d'un diamètre de la platine perpendiculaire à l'axe de torsion. Cette disposition permet, d'une part, d'utiliser une seule bobine d'entretien 10 commune aux deux pots magnétiques 7, 7' et de placer la pile d'alimentation 1 1 entre les deux contrepoids.
Comme on le voit en particulier à la fig. 2, chaque pot magnétique 7, 7' comporte deux aimants permanents 12, 12', 13, 13' et une pièce en fer doux 14, 14' formant le circuit magnétique. Deux pièces en laiton ou en métal lourd 15, 15', 16, 16' augmentent la masse de chaque pot. La bobine 10 est maintenue en place par un corps de bobine 17 dont la cavité centrale 18 peut recevoir des composants électriques du circuit d'entretien, transistors, résistances, capacités sous forme d'éléments séparés ou intégrés. Ce circuit d'entretien est connecté à la bobine 10 et à la pile d'alimentation 11. Le flux des aimants permanents 12, 12', 13, 13' est concentré aux environs de la bobine 10 grâce aux circuits magnétiques 14, 14'. L'aimantation rémanente des aimants va dans le sens des flèches F. Cette aimantation produit un champ de même direction dans la région située entre les faces polaires.
Si, à un instant donné, un courant parcourt la bobine dans le sens de la flèche F1, les aimants subissent une force dirigée selon les flèches
F2 et F3. La fréquence du courant alimentant la bobine est choisie pour coïncider avec la fréquence propre du résonateur, ce qui permet d'entretenir les oscillations du résonateur. Ces oscillations engendrent un mouvement des pots 7, 7' essentiellement vertical et en opposition de phase.
La transformation des oscillations du résonateur en rotation est obtenue au moyen d'un dispositif à cliquets représenté en détail en fig. 3. Ce dispositif comporte deux cliquets 19, 19' fixés chacun à l'extrémité d'une cheville 20 fixée perpendiculairement au plan du résonateur à l'extrémité d'une des branches de l'ancre 6' au voisinage du contrepoids 8'. Les bras des cliquets 19, 19' s'étendent parallèlement au plan du résonateur, de part et d'autre de celui-ci. Les extrémités formées de pierres 22, 22' de chaque cliquet sont respectivement en prise avec les dentures de même inclinaison de deux roues à rochet jumelles 21, 21' solidaires d'un arbre commun 23 perpendiculaire à l'axe d'oscillation de la barre de torsion 5. L'extrémité supérieure de l'arbre 23 est pivotée dans un palier 24 ménagé dans une plaquette 25 pivotée à la platine 1 autour d'une cheville 26.
Un excentrique 27 fixé à la platine 1 coopère avec une ouverture 28 de la plaquette 25. Le rôle de cette plaquette sera expliqué par la suite. On remarquera en outre que la disposition de la plaquette 25 est différente aux fig. 1 et 3. C'est dans le but de rendre la fig. 3 plus claire que l'emplacement de cette plaquette 25 a été modifié.
Un pignon (non représenté) est encore solidaire de l'arbre 23 et entraîne, par l'intermédiaire des roues 29 et 30, la roue 31 pivotée au centre de la platine 1 et dont l'axe porte l'aiguille des secondes (non représentée).
Comme on le remarque en fig. 3, lorsque l'extrémité 6' de la barre de torsion 5 oscille autour de l'axe d'oscillation de cette barre, les cliquets 19, 19' se déplacent en sens contraire par rapport aux dentures des roues à rochet jumelles 21, 21'.
La position de repos des extrémités 22 et 22' se trouve sur une ligne coupant perpendiculairement l'axe de torsion de la barre de torsion, de telle sorte que les déplacements des extrémités 22 et 22' des cliquets 19 et 19' forment des arcs de cercle centrés sur l'axe de torsion de la barre 5. n en résulte que la composante horizontale provoquant l'avance des cliquets est grande par rapport à la composante verticale provoquant un frottement entre les cliquets et les roues à rochets, qui peut être considérée comme négligeable, vu l'amplitude très faible du déplacement.
Les dents des roues à rochet étant inclinées dans le même sens, il en résulte qu'un des cliquets fait avancer une des roues à rochet durant une demi-oscillation du résonateur alors que l'autre cliquet recule par rapport au sens de rotation des roues à rochet jumelles pendant cette même demi-oscillation, allant ainsi chercher une dent, de sorte que lors de la demi-oscillation suivante, les rôles sont inversés, le cliquet qui reculait avance maintenant en entraînant la dent qu'il est allé chercher .
Un avantage important de cette invention réside dans l'insensibilité aux accélérations et aux chocs. Sous l'effet d'accélération, de chocs ou de vibrations perpendiculaires à l'axe d'oscillation du résonateur, la barre de torsion peut se déformer en flexion. Cette déformation entraîne soit un déplacement parallèle des cliquets, soit une variation de leur pression. En aucun cas, il ne se produit une variation de leur phase relative, qui seule entraînerait une erreur de comptage.
Avant d'observer ce mouvement à l'aide des fig. 4a, 4b, 4c, on remarquera que le dispositif de transformation des oscillations comportant un double encliquetage permet de déphaser les points de fonctionnement des cliquets 22, 22' sur les dentures des roues à rochet ju jumelles 21 et 21' en position de repos de la barre de torsion. Aux fig. 4a à 4c, pour simplifier l'explication, on suppose que ce sont les dentures des roues qui sont déphasées d'un demi-pas Z, ce qui revient au même.
L'amplitude des cliquets 19, 19' est alors égale à 1/2 Z plus une sécurité A. En fig. 4a, on a représenté les deux cliquets passant simultanément au point mort, correspondant à la position de repos de la barre de torsion, au cours d'une demi-oscillation dans laquelle les cliquets se déplacent dans le sens indiqué par leur flèche respective. On voit que l'extrémité 22 entraîne la roue 21 en appuyant contre la dent a, alors que le cliquet 22' vient chercher la dent b de la roue à rochet 21'.
En fig. 4b, les cliquets sont arrivés en fin de course et le mouvement indiqué par les flèches de la fig. 4a va s'inverser. La dent a de la roue 21 a suivi l'extrémité 22 du cliquet 19 alors que la dent b de la roue 21' et l'extrémité 22' du cliquet 19' se déplaçaient en sens contraire, de sorte que l'extrémité 22' est tombée dans le creux de la dent précédant la dent b. L'espace séparant la face radiale de la dent b et l'extrémité 22' du cliquet 19' constitue la sécurité A correspondant à la valeur de l'amplitude du déplacement des cliquets moins 1/2 Z. En fig. 4c, les cliquets se retrouvent dans la position de la fig. 4a mais, comme l'indiquent les flèches, c'est l'extrémité 22' qui avance la dent b de la roue 21', alors que l'extrémité 22 va chercher la dent de la roue 21 précédant la dent a qu'elle a quittée.
Le rôle de la plaquette 25 est de régler la phase entre les points de fonctionnement des deux cliquets 19, 19' en faisant pivoter la plaque au moyen de l'excentrique 25 autour de la cheville 26. Cette rotation de la plaquette déplace l'extrémité supérieure de l'arbre 23. En choisissant judicieusement le point de pivotement de la plaquette 25, on peut ainsi régler la phase entre les deux points de fonctionnement des cliquets. Il peut résulter de ce réglage que soit la distance des centres entre l'axe 23 des roues à rochet jumelles 21, 21' et l'axe de la roue 29 engrenant avec le pignon (non représenté) solidaire de l'arbre 23 varie légèrement, soit que la pression du cliquet 19 varie. Seul un compromis peut être recherché pour diminuer au maximum ces variations.
Cependant, on fera remarquer que, le pas Z des dents des roues à rochets étant égal à quelques centièmes de millimètre dans la réalité, la valeur des défauts créés au cours du réglage de phase reste dans des limites tout à fait tolérables. On place le pignon (non représenté) solidaire de l'arbre 23 et destiné à engrener avec la roue 29 le plus près possible de l'extrémité inférieure de l'arbre 23 pivotée dans un palier fixe 31. Ainsi, I'in- fluence du déplacement du palier 24 solidaire de la plaquette 25 au point de contact entre le pignon de l'arbre 23 et la roue 29 est réduite au minimum.
La condition à respecter pour que le réglage de phase des cliquets n'entraîne pas une variation de leur pression est que le point de pivotement 26 de la plaquette 25 soit dans le plan formé par l'axe de rotation 23 des roues, et le point de fonctionnement 22 du cliquet le plus proche de la plaquette. D'autre part, la condition pour que ce réglage ne modifie pas la distance entre le pignon solidaire de l'arbre 23 et la roue 29 est que le point de pivotement 26 se trouve dans le plan commun aux deux axes considérés. Ces conditions ne sont pas incompatibles, le compromis mentionné précédemment n'existe pas si les deux plans coïncident, c'est-à-dire si le point de fonctionnement des cliquets, le pivot réglable des roues d'encliquetage, l'axe du mobile suivant et le centre de rotation de la plaquette de réglage se trouvent tous dans le même plan.
Une solution intéressante consisterait même à faire pivoter la plaquette de réglage autour de l'axe de la roue 29.
En variante, il serait également possible de mettre tous les paliers d'un même côté des pivots des mobiles de rouage sur une plaquette pivotante en choisissant le point de fonctionnement tel que seule la phase entre les deux points de fonctionnement des cliquets soit réglable. La pression des cliquets sur les roues n'est alors pas modifiée, les distances des axes restent constantes, mais tous les axes sont légèrement inclinés.
Le dispositif de réglage de phase décrit présente l'avantage de permettre d'effectuer ce réglage en fonctionnement sans toucher au résonateur ni aux cliquets.
C'est la raison pour laquelle il est préférable de modifier la phase du point de fonctionnement des cliquets plutôt que, comme représenté aux fig. 4a à 4c, dans un but purement explicatif de déphaser les dentures avec des cliquets non réglables.