CH708960A2 - Mécanisme de tourbillon ou de carrousel. - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un mécanisme de tourbillon ou de carrousel comprenant une cage (4) comprenant un arbre de cage (5) formant axe de rotation de ladite cage (4), un balancier (1) et un mécanisme d’échappement comprenant une roue d’échappement (3) et éventuellement une ancre. Selon l’invention, l’arbre de cage (5) est monté traversant ladite cage (4) et le balancier (1) comprend un arbre de balancier (16) monté pivotant autour de l’arbre de cage (5).

Description

Domaine technique

[0001] La présente invention se rapporte au domaine de l’horlogerie. Elle concerne plus particulièrement un mécanisme de tourbillon ou de carrousel comprenant:

[0002] La présente invention concerne également une pièce d’horlogerie comprenant un tel mécanisme de tourbillon ou de carrousel.

Etat de la technique

[0003] Le tourbillon est un système réglant tournant bien connu de l’homme du métier. On sait que, lorsque l’échappement d’une montre mécanique se trouve en position verticale, les déséquilibres inévitables du balancier et du spiral engendrés par la gravitation terrestre entraînent des écarts de marche. Le but du tourbillon est de compenser ces variations en faisant prendre au balancier-spiral, dans le cas d’un tourbillon à un seul axe, toutes les positions verticales.

[0004] Un tourbillon est composé généralement d’un balancier et d’un mécanisme d’échappement qui comprend une roue d’échappement et, dans le cas d’un échappement à ancre, d’une ancre. Ces éléments sont montés dans une cage tournante suspendue entre deux points de pivotement, qui peuvent être situés sur la platine et le pont de barrette ou sur le pont de cage et le pont de barrette. La cage fonctionne comme le mobile de seconde. Elle porte, sur son axe, un pignon de seconde et est entraînée par la roue moyenne. A l’intérieur de la cage, le rôle de l’échappement est conventionnel. La force est transmise à partir d’un pignon d’échappement coaxial avec la roue d’échappement, ce pignon engrenant, à la manière d’un satellite, avec une roue de seconde fixe, solidaire de la platine. La cage de tourbillon comprend traditionnellement au moins un pont inférieur et un pont supérieur entre lesquels est monté pivotant l’axe du balancier dans des paliers prévus respectivement dans ledit pont inférieur et ledit pont supérieur. Il est prévu également des systèmes pour amortir les chocs. Les ponts inférieur et supérieur sont assemblés au moyen de piliers disposés à l’extérieur de la serge du balancier pour ne pas nuire à ses oscillations, selon généralement une amplitude de 220°.

[0005] Le principal inconvénient de ce type de cage est un besoin en énergie important pour entraîner en rotation la cage, du fait de ses dimensions importantes. Il y alors moins d’énergie disponible pour le balancier, d’où une perte possible de précision. De plus la taille du balancier est limitée par les piliers reliant les ponts inférieur et supérieur de la cage.

[0006] Un but de la présente invention est donc de pallier ces inconvénients, en proposant un mécanisme de tourbillon ou de carrousel de construction originale et permettant d’accroitre l’énergie disponible pour le balancier sans nuire à la précision d’un mouvement comportant un tel mécanisme de tourbillon.

Divulgation de l’invention

[0007] A cet effet, et conformément à la présente invention, il est proposé un mécanisme de tourbillon ou de carrousel comprenant:

[0008] Conformément à l’invention, l’arbre de cage est monté traversant ladite cage et le balancier comprend un arbre de balancier monté pivotant autour de l’arbre de cage.

[0009] Avantageusement, le mécanisme ne comprend aucun palier de balancier. De plus, le pont supérieur de la cage est supprimé de sorte que le diamètre du balancier n’est plus imposé par l’espace disponible entre les piliers reliant les ponts inférieur et supérieur des cages traditionnelles.

[0010] Selon un mode de réalisation préféré, la cage comporte un pont inférieur et un pont d’échappement solidaires en rotation de l’arbre de cage et dont les extrémités définissent un rayon Rmax par rapport à l’axe de rotation de la cage, Rmax étant inférieur à R.

[0011] De ce fait, les dimensions de la cage sont réduites mais sans nuire à la précision du mouvement. En effet, la cage étant plus petite, elle nécessite moins d’énergie, et l’énergie disponible pour alimenter le balancier est alors augmentée, ce qui accroît sa précision et sa réserve de marche à ressort de barillet égal.

[0012] L’invention concerne également une pièce d’horlogerie comprenant un mécanisme de tourbillon ou de carrousel tel que défini ci-dessus et un bâti comprenant une platine inférieure et un pont supérieur, l’arbre de cage traversant étant monté pivotant entre ladite platine inférieure et ledit pont supérieur du bâti. Brève description des dessins

[0013] D’autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la fig. 1 est une vue en perspective d’un mécanisme de tourbillon selon l’invention, la fig. 2 est une vue en perspective de la cage de tourbillon, la fig. 3 est une vue en perspective en coupe de la cage de tourbillon et du balancier, et la fig. 4 est une vue de dessous du mécanisme de tourbillon selon l’invention.

Mode(s) de réalisation de l’invention

[0014] Comme expliqué ci-dessus, un tourbillon est un système réglant tournant, dans lequel un balancier 1, associé à un ressort-spiral 2, et un mécanisme d’échappement comportant une roue d’échappement 3, sont montés dans une cage 4. La cage 4 comprend un arbre de cage 5 formant l’axe de rotation AA de ladite cage 4, l’arbre de cage 5 étant monté pivotant autour de son axe AA entre une platine inférieure et un pont supérieur (non représentés) d’un bâti d’un mouvement de montre. Dans l’exemple illustré, l’échappement comprend également une ancre 6, coopérant avec le balancier 1 et avec la roue d’échappement 3 par des palettes 7.

[0015] Selon une certaine terminologie généralement utilisée dans le domaine de l’horlogerie, dans un tourbillon, l’axe de pivotement AA de la cage 4 et l’axe de rotation du balancier 1 sont confondus. On distingue les carrousels, dans lesquels le balancier et la cage ne sont pas coaxiaux. Dans la présente demande, le terme tourbillon utilisé ci-dessous englobe ces deux possibilités de disposition des axes de la cage 4 et du balancier 1. Ainsi, bien que la description qui va suivre soit faite en référence à un dispositif dans lequel l’axe AA de la cage 4 et celui du balancier 1 sont confondus, l’invention peut être directement transposée à un carrousel au sens usuel du terme.

[0016] La cage 4 comporte un pont inférieur 8 et un pont d’échappement 10 solidaires en rotation de l’arbre de cage 5 entre lesquels sont montés pivotant la roue d’échappement 3 et l’ancre 6. De manière conventionnelle, un pignon d’échappement 12, coaxial à la roue d’échappement 3, est destiné à coopérer avec une roue fixe (non représentée) solidaire du bâti du mouvement.

[0017] Toujours d’une manière conventionnelle, la cage 4 est solidaire d’un pignon d’entrainement 14 destiné à être relié cinématiquement au rouage de finissage du mouvement.

[0018] Conformément à l’invention, l’arbre de cage 5 est monté traversant ladite cage 4 et le balancier 1 comprend un arbre de balancier 16 monté pivotant autour de l’arbre de cage 5. Plus spécifiquement, en référence à la fig. 3 , l’arbre de cage 5 se présente sous la forme d’une tige d’axe AA terminé à chacune de ses extrémités par un pivot 5a, 5b respectivement dirigé vers l’extérieur de la cage 4. Ces pivots 5a, 5b sont conventionnels et sont destinés à coopérer avec des paliers logés dans la platine inférieure et le pont supérieur (non représentés) du bâti. En partant du bas vers le haut, après le pivot 5b, la tige de l’arbre de cage 5 traverse le pignon d’entrainement 14 duquel elle est solidaire, puis comprend un socle 18 sur lequel est fixé le pont inférieur 8 comme on le verra ci-après. Puis la tige de l’arbre de cage 5 présente un épaulement 20 sur lequel repose le balancier puis un épaulement 22 sur lequel est positionné un pont porte-piton 24, et enfin le pivot 5a.

[0019] L’arbre de balancier 16 est creux et se présente sous la forme d’un tube monté pivotant, et donc libre en rotation, autour de la tige de l’arbre de cage 5. A l’extrémité inférieure de son tube, l’arbre de balancier 16 comprend une base 25 solidaire du tube, et reposant sur l’épaulement 20 de l’arbre de cage 5. Des pierres 26 percées, concentriques à la tige de l’arbre de cage 5 sont prévues aux extrémités du tube.

[0020] La base 25 constitue le plateau de balancier et peut se présenter sous la forme d’un double-plateau muni d’une cheville coopérant avec l’échappement et d’une encoche pour le passage du dard 32. Dans une variante non représentée, la base du plateau de balancier peut être agencée sous la forme d’un simple plateau.

[0021] Le spiral 2 est fixé au tube de l’arbre de balancier 16 par l’intermédiaire d’une virole 34 et au pont porte-piton 24 par l’intermédiaire d’un piton 36 (cf. fig. 1 ). Le pont porte-piton 24 est solidaire de l’arbre de cage 5.

[0022] Ainsi, conformément à l’invention, l’axe de balancier conventionnel est supprimé, de sorte que le pont supérieur du tourbillon traditionnel et les paliers de balancier dans lesquels pivote traditionnellement l’axe du balancier, sont également supprimés. Le socle 18 de l’arbre de cage 5 et le pont porte-piton 24 définissent les contours inférieur et supérieur de la cage 4 à l’intérieur desquels le balancier 1 et l’arbre de balancier sont positionnés. Le pont supérieur traditionnel étant supprimé, la cage de tourbillon ne comprend plus de piliers reliant les ponts inférieur et supérieur des cages traditionnelles, de sorte que le diamètre du balancier n’est plus imposé. Cette construction présente également l’avantage que le nombre de pièces à fabriquer est réduit par rapport à un tourbillon traditionnel. Les différentes pièces sont en outre plus simples et plus économiques à fabriquer.

[0023] De même, les dispositifs antichocs traditionnellement prévus aux extrémités de l’axe du balancier sont supprimés.

[0024] Le balancier 1 comprend une serge 28 annulaire ou toute autre forme adéquate, et trois bras 30 reliant la serge 28 au tube de l’arbre de balancier 16. La serge 28 présente un rayon intérieur R par rapport à son axe de rotation. Dans le cas où la serge du balancier n’est pas annulaire, le rayon R est défini comme étant la plus proche distance entre la face interne de la serge et l’axe de rotation du balancier. Dans la suite dans la description, l’expression «le rayon R du balancier» correspond à ces deux définitions.

[0025] Dans le mode de réalisation représenté, les extrémités du pont inférieur 8 et du pont d’échappement 10 définissent un rayon Rmax par rapport à l’axe de pivotement AA de la cage 4, où Rmax est inférieur à R. Il est bien évident que le pont inférieur et le pont d’échappement peuvent également définir un rayon Rmax par rapport à l’axe de pivotement AA de la cage 4, où Rmax est supérieur à R.

[0026] D’une manière avantageuse, le pont inférieur 8 comprend un corps central 38, de forme annulaire et solidaire du socle 18 de l’arbre de cage 5. Le pont inférieur 8 comprend également une structure 39 solidaire du corps central 38, les espaces entre le corps central 38 et la structure 39 étant évidés. Le pont d’échappement 10 présente la forme d’une structure évidée en son centre et rendue solidaire du pont inférieur 8 par des moyens de liaison. D’une manière particulièrement préférée, lesdits moyens de liaison des ponts inférieur 8 et d’échappement 10 sont des piliers 40.

[0027] Plus spécifiquement, comme le montre la variante représentée sur la fig. 4 , les structures des ponts inférieur 8 et d’échappement 10 présentent des formes générales triangulaires superposées, deux des sommets des triangles correspondant aux points de fixation par les piliers 40, et le troisième sommet correspondant à l’axe de pivotement de l’ancre 6. A cet effet, il est prévu au troisième sommet de chaque structure triangulaire des pierres 41 avec lesquelles coopèrent des pivots dont est munie l’ancre 6. Pour chaque structure, le plus petit côté du triangle comprend deux bras 42 dont la jonction avec ceux de l’autre structure, correspond à l’axe de pivotement de la roue d’échappement 3. A cet effet, il est prévu à la jonction des bras 42 de chaque structure triangulaire des pierres 43 avec lesquelles coopèrent des pivots dont est munie la roue d’échappement 3. Il est bien évident que d’autres formes de structures sont possibles, ces formes étant choisies par exemple pour représenter le logo d’une marque.

[0028] Les longueurs des côtés des structures triangulaires des ponts inférieur 8 et d’échappement 10 ainsi que des bras 42 et du porte-piton, et le diamètre du socle 18 et du corps central 38 sont inférieurs au rayon R du balancier de sorte que la cage 4 et l’échappement sont inscrits à l’intérieur de la serge 28 du balancier 1, comme le montre la fig. 4 .

[0029] Ainsi, la construction du tourbillon décrite ci-dessus permet d’obtenir une structure extrêmement légère et aérée. De plus, la cage de tourbillon ne comprenant pas de pilier reliant un pont inférieur à un pont supérieur, le balancier peut osciller indépendamment de son diamètre. L’amplitude du balancier n’est pas altérée.

[0030] Des exemples ont été réalisés avec deux tourbillons classiques (l’exemple 1 concerne un petit tourbillon, et l’exemple 2 concerne un gros tourbillon), un tourbillon tel que décrit dans le brevet EP 2 189 855 (exemple 3), et un tourbillon selon l’invention (exemple 4).

[0031] Les paramètres suivants sont utilisés: Q est le facteur de qualité du balancier I est l’inertie du balancier Iτ est l’inertie du tourbillon est le coefficient géométrique de transfert.

[0032] En augmentant I, l’inertie du balancier, on augmente le facteur de qualité. En minimisant It, l’inertie du tourbillon, on diminue les pertes. Par rapport à un tourbillon occupant le même volume, on aura d’avantage d’énergie dans le balancier, et ce pour une même énergie disponible.

[0033] On peut donc avoir plus d’énergie réglante.

[0034] Les caractéristiques des différents tourbillons et les résultats obtenus sont indiqués dans le tableau ci-dessous: A une fréquence de 3 Hz, on a = 0.023 et Q = 200

[0035] Ceci montre que la cage de tourbillon selon l’invention est particulièrement performante. Le rayon de giration est quasi-nul.

[0036] Le rapport I/It est particulièrement amélioré.

[0037] Par ailleurs, la présente invention permet de faciliter l’équilibrage. En effet, le balancier étant plus gros que la cage de tourbillon, c’est l’équilibrage du balancier qui est le plus influent. Or l’équilibrage d’un balancier est mieux maîtrisé que celui d’une cage.

[0038] De plus, la cage se situant à l’intérieur du balancier et étant plus petite, son centre de gravité se rapproche de l’axe théorique. Son équilibrage est donc meilleur et plus simple à réaliser.

Claims (8)

1. Mécanisme de tourbillon ou de carrousel comprenant: – une cage (4) comprenant un arbre de cage (5) formant axe de rotation (AA) de ladite cage (4), – un balancier (1 ) de rayon R, et – un mécanisme d’échappement comprenant une roue d’échappement (3) et éventuellement une ancre (6), caractérisé en ce que l’arbre de cage (5) est monté traversant ladite cage (4) et en ce que le balancier (1) comprend un arbre de balancier (16) monté pivotant autour de l’arbre de cage (5).

2. Mécanisme de tourbillon ou de carrousel selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il ne comprend aucun palier de balancier.

3. Mécanisme de tourbillon ou de carrousel selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la cage (4) comporte un pont inférieur (8) et un pont d’échappement (10) solidaires en rotation de l’arbre de cage (5), le pont inférieur (8) comprenant un corps central (38) solidaire de l’arbre de cage (5). et le pont d’échappement (10) présentant la forme d’une structure évidée en son centre et rendue solidaire du pont inférieur (8) par des moyens de liaison.

4. Mécanisme de tourbillon ou de carrousel selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de liaison des ponts inférieur (8) et d’échappement (10) sont des piliers (40).

5. Mécanisme de tourbillon ou de carrousel selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un pont porte-piton (24) solidaire de l’arbre de cage (5).

6. Mécanisme de tourbillon ou de carrousel selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’arbre de balancier (16) comprend une base (25) formant le plateau de balancier et en ce que l’arbre de cage (5) comprend un épaulement (20) sur lequel repose ladite base (25) du balancier (1).

7. Mécanisme de tourbillon ou de carrousel selon la revendication 3, caractérisé en ce que les extrémités du pont inférieur (8) du pont d’échappement (10) définissent un rayon Rmax par rapport à l’axe de pivotement (AA) de la cage (4), où Rmax est inférieur à R.

8. Pièce d’horlogerie comprenant un mécanisme de tourbillon ou de carrousel selon l’une quelconque des revendications précédentes et un bâti comprenant une platine inférieure et un pont supérieur, caractérisé en ce que l’arbre de cage (5) traversant est monté pivotant entre ladite platine inférieure et ledit pont supérieur du bâti.