CH710521B1 - Dispositif de génération d'électricité sur demande pour pièces d'horlogerie. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de génération d’électricité pour pièces d’horlogerie, notamment pour montres-bracelets mécaniques, comportant une source d’énergie mécanique (2) apte à être chargée et déchargée, au moins un élément piézoélectrique (5) apte à être actionné, un moyen d’activation permettant d’actionner ledit au moins un élément piézoélectrique (5), un rouage multiplicatif (3) liant à ladite source d’énergie (2) audit moyen d’activation, et un mécanisme de commande manuelle (1) permettant, sur demande, de charger ladite source d’énergie (2) ainsi que de la décharger en entraînant ledit rouage multiplicatif (3) afin de fournir au moins une partie de l’énergie de ladite source d’énergie (2) audit moyen d’activation de sorte à actionner ledit au moins un élément piézoélectrique (5) pour générer un courant électrique. Le dispositif se distingue par le fait que ledit rouage multiplicatif (3) comprend un moyen de déclenchement (3.1) apte à assurer que l’entraînement dudit rouage multiplicatif (3) par la source d’énergie (2) n’est effectué que lorsque le mécanisme de commande manuelle (1) a été actionné, respectivement la source d’énergie (2) a été chargé à un niveau prédéfini. La présente invention concerne également une pièce d’horlogerie, notamment une montre-bracelet mécanique, comportant un tel dispositif.

Description

Description Champs de l’invention [0001] La présente invention a pour objet un dispositif de génération d’électricité pour pièces d’horlogerie, notamment pour montres-bracelets mécaniques, comportant une source d’énergie mécanique apte à être chargée et déchargée, au moins un élément piézoélectrique apte à être actionné, et un moyen d’activation permettant d’actionner ledit au moins un élément piézoélectrique. Le dispositif de génération d’électricité selon la présente invention sert notamment pour illuminer temporairement des montres mécaniques, produire temporairement des effets sonores, voire d’autres applications similaires.

Etat de l’art antérieur [0002] Des dispositifs de génération d’électricité ont par le passé été utilisés dans le domaine de l’horlogerie pour plusieurs applications dont la complexité varie passablement. A titre d’exemple, le document JP 2002/144 797 divulgue une horloge à pendule équipée d’éléments piézoélectriques permettant d’illuminer, simplement par l’intermédiaire d’une sphère mobile appuyant sous l’effet de la gravitation en fonction de la position du pendule lors de son oscillation alternativement sur l’un ou l’autre des éléments piézoélectriques, deux lampes connectées électriquement à ces éléments piézoélectriques. D’autres efforts bien plus ambitieux visent à remplacer la pile des montres électroniques par un ensemble comprenant un générateur d’électricité actionné dans la plupart des cas par une masse oscillante similaire à celle utilisée dans des mouvements mécaniques à remontage automatique, un redresseur transformant le courant alternatif généré en courant continu, et un accumulateur chargé à l’aide du courant ainsi généré, l’accumulateur étant destiné à alimenter un mouvement électronique connu en soi. Le brevet US 4 091 302 divulgue un exemple assez ancien d’un tel dispositif qui est maintenant connu depuis plusieurs décennies. Au niveau des développements plus récents, le document WO 2012/164 545 donne une vue générale de l’état de l’art en ce qui concerne les types d’éléments piézoélectriques actuellement disponibles et spécifiquement adaptés pour une utilisation dans le domaine de l’horlogerie, notamment dans le contexte de générateurs destinés à remplacer la pile d’une montre électronique. Le document EP 2 343 747 divulgue un dispositif générateur d’énergie électrique pour appareil portable, notamment pour des montres, et s’inscrit en principe dans le même contexte que les documents US 4 091 302 et WO 2012/164 545. En effet, le dispositif selon le document EP 2 343 747 utilise un ressort de barillet connecté de façon habituelle à un balancier dont les oscillations sont entretenues par un ressort de balancier, le balancier portant des éléments piézoélectriques permettant, dans des formes d’exécution du dispositif destinées à des montres électroniques, de fournir de l’énergie électrique à un accumulateur. Une forme d’exécution plus simple du dispositif prévoit d’utiliser l’énergie électrique produite par les éléments piézoélectriques directement, c’est-àdire à la demande et suite à l’actionnement d’un organe de commande permettant de charger ledit ressort de barillet. Cela a pourtant le désavantage que le déchargement du ressort de barillet et donc la quantité d’énergie électrique produite n’est pas contrôlée. Cela n’est prévu que dans les formes d’exécution du dispositif destinées à des montres électroniques, en les équipant d’un circuit électrique correspondant. En général, le dispositif selon le document EP 2 343 747 utilise les mêmes composants qu’un mouvement d’horlogerie mécanique et dispose alors d’un encombrement important. De ce fait, il n’est pas particulièrement adapté pour être utilisé dans des montres équipés d’un mouvement mécanique, car cela impliquerait un besoin d’espace quasiment doublé. De plus, la puissance fournie par ce dispositif semble, d’après les indications données dans le document EP 2 343 747, être relativement faible, de sorte que la relation entre encombrement et puissance fournie paraît trop basse même pour une intégration de ce dispositif dans une montre électronique.

[0003] En somme, malgré les avancées considérables décrites dans certains des documents cités ci-dessus, il est à constater que les dispositifs connus ne se prêtent que pour un nombre limité d’applications et, en particulier, visent pour la grande majorité le remplacement de la pile d’une montre électronique et consistent par conséquent en un ensemble comprenant une masse oscillante, un générateur qui est souvent à base d’éléments piézoélectriques, un redresseur, et un accumulateur. Par ailleurs, pour obtenir des performances optimales à cet égard, les efforts ont été concentrés à améliorer une ou plusieurs parties d’un tel dispositif, notamment les caractéristiques de l’élément piézoélectrique. Ainsi, la plupart des dispositifs connus sont de conception assez complexe, encombrants du fait de nécessiter plusieurs parties, fragiles au niveau du fonctionnement, et greffés d’un coût de production élevé.

Objectifs de l’invention [0004] Le but de la présente invention est de remédier au moins en partie aux inconvénients des dispositifs connus et, notamment, de permettre la réalisation d’un dispositif de génération d’électricité pour pièces d’horlogerie apte à être utilisé dans le cadre d’autres types d’applications dans le domaine de l’horlogerie. Un autre objet de la présente invention est la réalisation d’un tel dispositif de génération d’électricité qui est de construction robuste ainsi que simple et peu encombrant, qui est fiable lors de son utilisation, et qui dispose d’un coût de production modéré en comparaison aux dispositifs de l’art antérieur. Encore un autre objet est la réalisation d’un dispositif de génération d’électricité sans nécessité d’un ensemble comprenant plusieurs parties complexes.

Solution selon l’invention [0005] A cet effet, la présente invention propose un dispositif du type susmentionné qui se distingue par les caractéristiques énoncées à la revendication 1. En particulier, un dispositif selon la présente invention comprend un rouage multi

CH 710 521 B1 plicatif liant ladite source d’énergie audit moyen d’activation et un mécanisme de commande manuelle permettant, sur demande, de charger ladite source d’énergie ainsi que de la décharger en entraînant ledit rouage multiplicatif afin de fournir au moins une partie de l’énergie de ladite source d’énergie audit moyen d’activation de sorte à actionner ledit au moins un élément piézoélectrique pour générer un courant électrique, ledit rouage multiplicatif comprenant un moyen de déclenchement apte à assurer que l’entraînement dudit rouage multiplicatif par la source d’énergie n’est effectué que lorsque le mécanisme de commande manuelle a été actionné, respectivement la source d’énergie a été chargée à un niveau prédéfini.

[0006] Par ces mesures, l’utilisateur dispose en tout moment de la possibilité de générer de manière simple et sur demande un courant électrique qui peut être utilisé pour plusieurs types d’application dans des montres, notamment dans des montres mécaniques. Il peut notamment servir pour illuminer temporairement le cadran de la montre, produire temporairement un effet sonore, voire pour d’autres applications similaires. De plus, le dispositif est simplifié car ne comprenant pas des parties complexes telles qu’un redresseur ou un accumulateur, voire des parties telles qu’une masse oscillante qui ne sont pas nécessaires, respectivement pas utiles dans les types d’applications visées par la présente invention.

[0007] Des formes d’exécution spécifiques et particulièrement favorables du dispositif qui sont définies plus en détail dans les revendications dépendantes sont équipées d’un rouage multiplicatif ayant un rapport total d’engrenage entre son entrée et sa sortie apte à contrôler la vitesse de déchargement de ladite source d’énergie ainsi qu’à définir une fréquence d’actionnement voulue dudit au moins un élément piézoélectrique, et/ou d’un moyen d’activation, d’un mécanisme de commande manuelle, respectivement d’un élément piézoélectrique agencés d’une manière particulière. On obtient ainsi un dispositif qui est adapté de manière optimale à l’application visée.

[0008] D’autres caractéristiques, ainsi que les avantages correspondants, ressortiront des revendications dépendantes, ainsi que de la description exposant ci-après l’invention plus en détail.

Description brève des dessins [0009] Les dessins annexés représentent schématiquement et à titre d’exemple une forme d’exécution de l’invention.

La fig. 1a montre une vue en perspective schématique de dessus du dispositif de génération d’électricité selon la présente invention et la fig. 1b représente une vue en plan de dessus du dispositif illustré à la fig. 1a.

La fig. 2a montre une vue en perspective schématique de dessous du dispositif de génération d’électricité selon la présente invention et la fig. 2b représente une vue en plan de dessous du dispositif illustré à la fig. 2a.

La fig. 3a montre une vue en perspective schématique de dessus du moyen d’activation ainsi que des éléments piézoélectriques du dispositif de génération d’électricité illustré aux fig. 1a ainsi que 2a et la fig. 3b représente une vue en plan de dessous des parties du dispositif illustrées à la fig. 3a.

Description détaillée de l’invention [0010] L’invention sera maintenant décrite en détail en référence aux dessins annexés illustrant à titre d’exemple plusieurs formes d’exécution de l’invention.

[0011] La présente invention se rapporte à un dispositif de génération d’électricité pour pièces d’horlogerie, notamment pour montres-bracelets mécaniques. Le dispositif peut pourtant être utilisé, indifféremment, également dans des pièces d’horlogerie électroniques. De sorte, la description suivante fait référence à une pièce d’horlogerie mécanique sans pour autant limiter la portée des explications correspondantes qui s’étendent dans tous les cas à tout type de pièces d’horlogerie. [0012] Tel que cela est illustré schématiquement et à titre d’exemple à la vue en perspective de dessus de la fig. 1a ainsi que à la vue en plan de dessus de la fig. 1 b, le dispositif de génération d’électricité selon la présente invention comporte, de manière générale, une source d’énergie mécanique 2 apte à être chargée et déchargée, au moins un élément piézoélectrique 5 apte à être actionné, et un moyen d’activation 4 permettant d’actionner ledit au moins un élément piézoélectrique 5. Le dispositif comprend encore un rouage multiplicatif 3 liant ladite source d’énergie 2 audit moyen d’activation 4 et un mécanisme de commande manuelle 1. Ce dernier permet à l’utilisateur de la pièce d’horlogerie correspondante, sur demande, de charger ladite source d’énergie 2 ainsi que de la décharger en entraînant ledit rouage multiplicatif 3 afin de fournir au moins une partie de l’énergie stockée dans ladite source d’énergie 2 audit moyen d’activation 4, de sorte à actionner ledit au moins un élément piézoélectrique 5 pour générer un courant électrique. Le courant électrique est fourni par l’intermédiaire de connecteurs électriques 6 à un consommateur électrique, tel que des LEDs servant à illuminer le cadran de la pièce d’horlogerie. Le consommateur électrique n’est pas représenté aux figures car n’étant pas directement l’objet de la présente invention.

[0013] Le mécanisme de commande manuelle 1 est, de préférence, réalisé par un levier de commande 1.1 apte à être actionné par exemple par un bouton-poussoir de la pièce d’horlogerie correspondante et permettant, sur demande par appui de l’utilisateur de la pièce d’horlogerie sur ledit bouton-poussoir, de charger ladite source d’énergie 2 ainsi que de la décharger en entraînant ledit rouage multiplicatif 3 lorsque l’utilisateur cède d’appuyer sur le bouton-poussoir. A cet effet, le levier de commande 1.1 est articulé à une extrémité sur un pont fixe 1.2 de la pièce d’horlogerie. L’autre extrémité du

CH 710 521 B1 levier de commande 1.1 est libre et permet d’agir sur la source d’énergie 2. Le levier de commande 1.1 est précontraint par un ressort non-illustré aux figures dans sa position de repos dans laquelle il ne charge pas la source d’énergie 2.

[0014] En ce qui concerne cette source d’énergie 2, elle peut être réalisée par un ressort plat 2.1 ayant au moins un bras élastique, de préférence et tel qu’illustré aux figures par un ressort plat ayant deux bras élastiques 2.2,2.3. D’autres moyens permettant de stocker de l’énergie mécanique, tels qu’un ressort hélicoïdal ou tout autre moyen équivalent, peuvent également être utilisés en tant que source d’énergie 2.

[0015] Tel que mentionné ci-dessus, le dispositif comprend un rouage multiplicatif 3 liant ladite source d’énergie 2 audit moyen d’activation 4, ce rouage participant par ailleurs à la coopération entre le mécanisme de commande manuelle 1 et la source d’énergie 2. En effet, selon la forme d’exécution préférée du dispositif qui est illustrée aux figures, le rouage multiplicatif 3 comprend un moyen de déclenchement 3.1 apte à assurer que l’entraînement dudit rouage multiplicatif 3 par la source d’énergie 2 lors de son déchargement n’est effectué que si le mécanisme de commande manuelle 1 a été actionné complètement, respectivement si la source d’énergie 2 a été chargé à un niveau prédéfini. De préférence, un tel moyen de déclenchement 3.1 peut être réalisé par un barillet de déclenchement 3.1.1 disposant d’encoches 3.1.1.1 situées sur son pourtour intérieur ainsi que par un disque d’actionnement 3.1.2 placé coaxialement ainsi que librement rotatif par rapport audit barillet de déclenchement 3.1.1. Le disque d’actionnement 3.1.2 dispose d’au moins une goupille, dans la forme d’exécution préférée du dispositif illustrée aux figures de deux goupilles 3.1.2.1,3.1.2.2, coopérant avec la source d’énergie 2 ainsi que d’un ressort-crochet 3.1.2.3 coopérant avec les encoches 3.1.1.1 du barillet de déclenchement 3.1.1. Tel que visible notamment aux figures la et 2a, l’extrémité libre du levier de commande 1.1 est, dans sa position de repos, en appui contre la première des goupilles 3.1.2.1,3.1.2.2, ces goupilles 3.1.2.1,3.1.2.2 étant à leur tour chacune en appui contre un bras élastique 2.2, 2.3 du ressort plat 2.1 servant de source d’énergie 2 mécanique. Ces éléments sont, de préférence mais pas nécessairement, placés sur un coté du barillet de déclenchement 3.1.1, tandis que le ressort-crochet 3.1.2.3 sensiblement en forme d’un L dont l’extrémité libre possède une dent de déclenchement pouvant glisser dans les encoches 3.1.1.1 du barillet de déclenchement 3.1.1 est monté de manière rigide sur l’axe de rotation du disque d’actionnement 3.1.2 et situé de l’autre côté du barillet de déclenchement 3.1.1. Les encoches 3.1.1.1 sur le pourtour intérieur du barillet de déclenchement 3.1.1 sont séparées l’une de l’autre par une distance angulaire équidistante. Dans la forme d’exécution préférée du dispositif illustrée aux figures, le barillet de déclenchement 3.1.1 dispose de cinq encoches 3.1.1.1 séparées d’un angle de 72°. Le barillet de déclenchement 3.1.1 possède aussi une denture située sur son pourtour extérieur.

[0016] Le rouage multiplicatif 3 possède encore des pignons multiplicatifs et des roues multiplicatives dont le nombre varie et peut être adapté en fonction de l’agencement des autres parties du dispositif. Dans la forme d’exécution préférée du dispositif illustrée aux figures, la denture située sur le pourtour extérieur du barillet de déclenchement 3.1.1 engrène avec un premier pignon multiplicatif 3.2.1 fixé à une première roue multiplicative 3.2.2 qui à son tour engrène avec un deuxième pignon multiplicatif 3.3.1 fixé à une deuxième roue multiplicative 3.3.2. Ce dernier engrène avec un troisième pignon multiplicatif 3.4.1 fixé à une troisième roue multiplicative 3.4.2 qui à son tour engrène avec un quatrième pignon multiplicatif 3.5.1 fixé à une quatrième roue multiplicative 3.5.2 qui entraîne une cinquième roue multiplicative 3.6 portant le moyen d’activation 4. Ces composants du rouage multiplicatif 3, respectivement leurs dentures, peuvent notamment être agencés selon une forme d’exécution exemplaire tel que figurant sur le tableau A ci-dessous.

Composant	Nombre de dents	Module	Entraxe (mm)	Angle parcouru	Rotation (tr/actionnement) Vitesse (tr/sec)
barillet de déclenchement	80	0,1	4,6	72’	' 0,2	ί 0,0133333333
1. pignon multiplicatif	12	480“	1,3333333333	0,0888888889 -
1. roue multiplicative	72	0 09	3,78
2. pignon multiplicatif	12		2.880’	8	i 0,5333333333
2. roue multiplicative	64	0,09	3,42
3. pignon multiplicatif	12	15.360	42,6666666667	Ι 2,8444444444 i
3. roue multiplicative	56	0,09	3,06
:4. pignon multiplicatif	12	71.680’	199,1111111111	; 13,2740740741
4. roue multiplicative	48	0,09	4,32
5. roue multiplicative	48	71-.680°	...............199,1111111111	1 13,2740740741 i
1 Rapport total d’engrainage	995,5555555556

Tableau A [0017] Si le rouage multiplicatif 3 peut être agencé de différentes manières, il est important qu’il dispose d’un rapport total d’engrenage entre son entrée, réalisée dans l’exemple figurant ci-dessus par la denture située sur le pourtour extérieur du barillet de déclenchement 3.1.1, et sa sortie, réalisée dans l’exemple figurant ci-dessus par la denture extérieure de la cinquième roue multiplicative 3.6, apte à contrôler la vitesse de déchargement de la source d’énergie 2. De plus, le rapport total d’engrenage du rouage multiplicatif 3 est choisi de sorte à être apte à définir, en fonction de l’agencement du moyen d’activation 4, une fréquence d’actionnement dudit au moins un élément piézoélectrique 5 apte à générer un courant électrique qui peut servir d’alimenter de manière optimale le consommateur électrique connecté dans une application donnée audit au moins un élément piézoélectrique 5. En particulier, le rapport total d’engrenage du rouage multiplicatif 3 est normalement choisi de sorte à être situé dans une plage allant de 100 à 10 000, de préférence dans une plage allant de 500 à 2000. Dans la forme d’exécution préférée du dispositif illustrée aux figures, le rapport total d’engrenage du rouage multiplicatif 3 est de l’ordre de 1000, tel que figurant sur le tableau A ci-dessus, les raisons de ce choix devenant plus claires dans la suite de la description.

CH 710 521 B1 [0018] Le dispositif de génération d’électricité comporte encore un moyen d’activation 4 qui peut, de manière avantageuse, être fixé sur la cinquième roue multiplicative 3.6. De préférence, ce moyen d’activation 4 est réalisé par une roue à cames sinusoïdales comportant sur son pourtour une succession de portions sinusoïdales. Alternativement, le moyen d’activation 4 peut être réalisé par une roue à dents de scie, voire une autre roue avec une denture adéquate. Le nombre de portions sinusoïdales successives, respectivement de dents est choisi en fonction du rapport total d’engrenage du rouage multiplicatif 3, du type d’élément piézoélectrique 5 utilisé, ainsi que du type de consommateur électrique connecté audit au moins un élément piézoélectrique 5. Dans la forme d’exécution préférée du dispositif illustrée aux figures, la roue à cames sinusoïdales a dix portions sinusoïdales successives. Généralement, la roue à cames sinusoïdales, respectivement une roue à dents équivalente possède un nombre de portions sinusoïdales successives, respectivement de dents, choisi dans une plage allant de 4 à 100, de préférence dans une plage allant de 6 à 30. Cela permet, en combinaison avec le rapport total d’engrenage du rouage multiplicatif 3, un réglage aisé de la fréquence de rotation de cette roue, respectivement en généralisant de la fréquence d’actionnement dudit au moins un élément piézoélectrique 5 par le moyen d’activation 4. Cette fréquence d’actionnement dudit au moins un élément piézoélectrique 5 est choisie, en fonction du type de consommateur électrique connecté, dans une plage allant de 100 Hz à 300 Hz. De préférence, la fréquence d’actionnement se situe dans une plage allant de 120 Hz à 180 Hz.

[0019] Ledit au moins un élément piézoélectrique 5 utilisé dans un dispositif de génération d’électricité selon la présente invention peut être choisi parmi un grand nombre d’éléments piézoélectriques connu dans l’art antérieur, en outre parmi ceux décrits dans les documents cités dans l’introduction. De préférence, l’élément piézoélectrique 5 utilisé dans le dispositif est apte à être actionné en flexion, mais il est également possible d’utiliser un élément piézoélectrique actionnable par frappe ou d’autres types d’élément piézoélectrique. Il est en outre possible d’utiliser des piézocéramiques de type PZT-5A et PZT-5H, l’utilisation de piézocéramiques PZT-5A étant privilégiée du fait de leur sensibilité moins prononcée aux variations de température. Selon la forme d’exécution illustrée, le dispositif selon la présente invention utilise au moins deux éléments piézoélectriques 5 actionnables en flexion et en forme de lames, les deux lames piézoélectriques 5.1, 5.2 étant disposées parallèlement l’une par rapport à l’autre, tel qu’illustré aux figures. Une extrémité des deux lames piézoélectriques 5.1, 5.2 parallèles est montée rigidement, par l’intermédiaire d’un plot de fixation 5.3, sur un pont nonillustré aux figures de la pièce d’horlogerie correspondante et l’autre extrémité est libre ainsi qu’apte à coopérer avec ledit moyen d’activation 4. L’extrémité libre des deux lames piézoélectriques 5.1, 5.2 comprend, de préférence, une portion d’actionnement 5.4 spécifique équipée d’une pierre et/ou d’un élément rotatif apte à réduire le frottement entre ledit moyen d’activation 4 et ledit au moins un élément piézoélectrique 5. Tel que visible notamment sur les fig. 2a, 3a, et 3b, la portion d’actionnement 5.4 peut avantageusement être réalisée par un palpeur de came destiné à coopérer avec la roue à cames sinusoïdales mentionnée ci-dessus et disposant d’un axe monté librement en rotation, cet axe portant un anneau en pierre sur la partie de sa longueur touchant la périphérie de la roue à cames sinusoïdales.

[0020] L’actionnement dudit au moins un élément piézoélectrique 5 permet d’alimenter en électricité un consommateur électrique connecté aux éléments piézoélectriques 5 par l’intermédiaire de connecteurs 6 qui sont de préférence fabriqués en or. Ledit consommateur électrique peut consister en un ou plusieurs LEDs permettant d’illuminer temporairement une partie de la pièce d’horlogerie correspondante, de préférence le cadran d’une montre-bracelet mécanique, en un élément permettant de produire temporairement des effets sonores, voire en toute charge électrique permettant d’autres applications similaires utiles dans le domaine de l’horlogerie. Dans la forme d’exécution préférée du dispositif illustrée aux figures, le consommateur électrique connecté aux connecteurs électriques 6 consiste en deux LEDs montées tête-bêche, la puissance électrique des LEDs étant choisie de sorte à correspondre à la puissance électrique optimale des éléments piézoélectriques 5 qui est dans ce cas spécifique de l’ordre de 25 pW. En fonction du consommateur électrique nécessaire pour une application donnée, la puissance électrique fournie par les éléments piézoélectriques 5 peut être adaptée en modifiant en outre le nombre, la taille, et/ou le type des éléments piézoélectriques utilisés.

[0021] Au vu de la description de la structure d’un dispositif de génération d’électricité selon la présente invention figurant ci-dessus, l’homme du métier comprend aisément son fonctionnement. En effet, tel que visible notamment à la fig. 2a, une pression par l’utilisateur de la pièce d’horlogerie correspondante sur un bouton-poussoir prévu à cet effet provoque un pivotement du levier de commande 1.1 dont l’extrémité libre appui sur la première goupille 3.1.2.1 montée sur le disque d’actionnement 3.1.2. Ce dernier effectue alors une rotation dont l’angle maximale est définie par la course maximale dudit bouton-poussoir, respectivement du levier de commande 1.1. Dans la forme d’exécution du dispositif illustrée aux figures, le disque d’actionnement 3.1.2 effectue, comme mentionné au tableau A figurant ci-dessus, une rotation d’un cinquième de tour dans le sens anti-horaire, visible dans les vues des fig. 1a, 1b, donc d’un angle de 72°, à chaque actionnement du bouton-poussoir et pour autant que l’utilisateur pousse le bouton-poussoir jusqu’à la fin de sa course, c’est-à-dire jusqu’au pivotement maximal du levier de commande 1.1.

[0022] Lors de sa rotation dans le sens anti-horaire (vue de dessus selon les fig. 1a et 1b), le disque d’actionnement 3.1.2, d’une part, charge la source d’énergie mécanique 2 du fait que les goupilles 3.1.2.1, 3.1.2.2 entraînent les bras élastiques 2.2, 2.3 du ressort plat 2 et les mettent ainsi sous tension, tel qu’illustré schématiquement aux fig. 2a et 2b, et, d’autre part, entraîne également le ressort-crochet 3.1.2.3 en rotation, tel qu’illustré schématiquement aux fig. 1a et 1b. Etant donné que le barillet de déclenchement 3.1.1 reste immobile lors de cette phase du fonctionnement du dispositif du fait de l’inertie du rouage multiplicatif 3, l’extrémité libre du ressort-crochet 3.1.2.3 est déformée élastiquement et la dent de déclenchement située sur cette extrémité libre du ressort-crochet 3.1.2.3 sort de l’encoche 3.1.1.1 du barillet de

CH 710 521 B1 déclenchement 3.1.1 dans laquelle elle se situe dans la position de repos du dispositif et glisse le long du pourtour intérieur du barillet de déclenchement 3.1.1. Si l’utilisateur pousse le bouton-poussoir jusqu’à la fin de sa course, c’est-à-dire jusqu’au pivotement maximal du levier de commande 1.1, ladite dent de déclenchement située sur l’extrémité libre du ressort-crochet 3.1.2.3 entre à la fin de l’actionnement du bouton-poussoir dans l’encoche 3.1.1.1 suivante du barillet de déclenchement 3.1.1, sinon elle revient sous l’action des bras élastiques 2.2, 2.3 du ressort plat 2 dans l’encoche 3.1.1.1 dans laquelle elle a été placée avant l’actionnement du bouton-poussoir, en glissant le long du pourtour intérieur du barillet de déclenchement 3.1.1.

[0023] En effet, une fois que l’utilisateur n’appuie plus sur le bouton-poussoir, respectivement ne fait plus pivoter le levier de commande 1.1, la source d’énergie mécanique 2 se décharge et les bras élastiques 2.2, 2.3 du ressort plat 2 font revenir, par l’intermédiaire des goupilles 3.1.2.1, 3.1.2.2, le disque d’actionnement 3.1.2 dans sa position initiale, en l’entraînant en rotation dans le sens horaire, tel qu’illustré dans les vues des fig. 1a, 1b. Si l’utilisateur n’avait pas poussé le bouton-poussoir jusqu’à la fin de sa course, cela ne produit alors aucune conséquence et le dispositif se retrouve dans sa position de repos. Dans le cas d’un fonctionnement normal du dispositif, donc si l’utilisateur pousse le bouton-poussoir jusqu’à la fin de sa course, le ressort plat 2 produit, par l’intermédiaire des goupilles 3.1.2.1, 3.1.2.2, une rotation de 72° dans le sens horaire du disque d’actionnement 3.1.2, en la faisant revenir dans sa position initiale. Etant donné que la dent de déclenchement située sur l’extrémité libre du ressort-crochet 3.1.2.3 se trouve dans ce cas dans l’encoche 3.1.1.1 suivante du barillet de déclenchement 3.1.1, le ressort plat 2 produit, par l’intermédiaire du disque d’actionnement 3.1.2, respectivement de son ressort-crochet 3.1.2.3, également une rotation d’un cinquième de tour dans le sens horaire, donc d’un angle de 72°, du barillet de déclenchement 3.1.1. Ce dernier entraîne les autres pignons et roues du rouage multiplicatif 3, de sorte à ce que le moyen d’activation 4 est actionné.

[0024] Dans la forme d’exécution du dispositif illustrée aux figures et possédant en tant que moyen d’activation 4 une roue à cames sinusoïdales, la roue à cames sinusoïdales 4 tourne alors à chaque actionnement du bouton-poussoir correspondant par l’utilisateur de la pièce d’horlogerie à une vitesse de l’ordre de 13,2 tours/seconde, du fait du rapport total d’engrenage du rouage multiplicatif 3 et selon les autres caractéristiques figurant en détail au tableau A ci-dessus. La fréquence d’actionnement dudit au moins un élément piézoélectrique 5 est alors dans cette forme d’exécution spécifique de l’ordre de 132 Hz, étant donné que la roue à cames sinusoïdales 4 a dans cette forme d’exécution 10 portions sinusoïdales successives coopérant chacune avec la portion d’actionnement 5.4 dudit au moins un élément piézoélectrique 5. Lors de la rotation de la roue à cames sinusoïdales 4, chaque portion sinusoïdale successive produit en effet une flexion dudit au moins un élément piézoélectrique 5 et génère ainsi, du fait que ledit au moins un élément piézoélectrique 5 oscille sous l’action de la roue à cames sinusoïdales 4 à la fréquence d’actionnement, un courant électrique qui est fourni par l’intermédiaire des connecteurs électriques 6 au consommateur électrique choisi. Dans le cas de l’exemple précité de deux LEDs, cela permet par exemple d’illuminer le cadran d’une montre mécanique pendant un laps de temps prédéfini, qui est dans la forme d’exécution illustrée aux figures du fait de l’inertie du rouage multiplicatif 3 de l’ordre de 15 s. Etant donné que la fréquence d’actionnement se situe dans une plage allant de 100 Hz à 300 Hz, de préférence de 120 Hz à 180 Hz, l’utilisateur perçoit l’illumination comme une lumière constante, malgré le fait que le dispositif fourni un courant alternatif aux LEDs, de sorte qu’un redresseur n’est pas nécessaire.

[0025] Au vu de la présente instruction technique, il est clair à l’homme du métier que la fréquence d’actionnement peut être adaptée en modifiant par exemple le nombre d’encoches sur le barillet de déclenchement 3.1.1, le rapport total d’engrenage du rouage multiplicatif 3, et/ou le nombre de cames sur la roue à cames sinusoïdales, voire encore d’autres paramètres du dispositif. En effet, il est préférable que l’excitation des éléments piézoélectriques est effectuée à leur fréquence de résonance, puisque cela permet d’obtenir un rendement maximal en terme de puissance électrique. En fonction des éléments piézoélectriques 5 ainsi que du consommateur électrique utilisés, les paramètres mentionnés ci-dessus peuvent alors être adaptés à leurs valeurs optimales. Dans le cas de l’utilisation de deux lames PZT-5A et de deux LEDs décrite ci-dessus à titre d’exemple, la fréquence de résonance se situe autour de 150-170 Hz. Pour une roue à cames ayant 10 portions sinusoïdales successives, il convient alors de prévoir un rapport total d’engrenage du rouage multiplicatif de l’ordre de 1000. Par ailleurs, d’autres formes d’exécution d’un dispositif selon les revendications non-illustrées aux figures peuvent inclure encore d’autres modifications, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. Par exemple, il est possible que la roue à cames, respectivement le moyen d’actionnement, n’agit pas directement sur ledit au moins un élément piézoélectrique, mais à l’aide d’un moyen intermédiaire tel qu’un bras de levier monté de manière pivotante entre la roue à cames et ledit au moins un élément piézoélectrique. Cela permet par exemple de régler de manière simple l’amplitude des oscillations dudit au moins un élément piézoélectrique en modifiant la position de l’axe de pivotement dudit bras de levier, dont une extrémité est actionné par la roue à cames et dont l’autre extrémité actionne en flexion ledit au moins un élément piézoélectrique. En effet, l’amplitude des oscillations du piézocéramique permet également de jouer sur la puissance électrique fournie, donc d’adapter la configuration ainsi que la puissance électrique générée par le dispositif à l’alimentation nécessaire pour le consommateur électrique utilisé, tel que des LEDs. Il est clair à l’homme du métier disposant de l’instruction technique selon la présente description qu’il n’est pas possible d’énumérer et décrire en détail ici toutes les formes d’exécution alternatives d’un dispositif selon les revendications qui ne sont pas non-illustrées aux figures, et que chaque partie du dispositif peut être remplacée par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention.

CH 710 521 B1 [0026] Finalement, il reste à noter que la présente invention concerne également toute pièce d’horlogerie comprenant un dispositif de génération d’électricité tel que décrit ci-dessus. Il peut notamment s’agir d’une montre-bracelet mécanique ou électronique. Par ailleurs, il est particulièrement avantageux d’agencer le dispositif de génération d’électricité selon la présente invention comme un module séparé pouvant être monté sur un mouvement de base. Cela permet ainsi d’utiliser un tel dispositif dans une pièce d’horlogerie existante sans nécessiter de modifications majeures au niveau de la pièce d’horlogerie dans laquelle le dispositif est destiné à être intégré.

[0027] Au vu des explications susmentionnées ayant trait à la structure et au fonctionnement du dispositif selon la présente invention, il est évident qu’un tel dispositif procure de nombreux avantages et permet d’achever les buts et objets énoncés dans l’introduction. En particulier, un dispositif selon la présente invention offre la possibilité d’utiliser un dispositif de génération d’électricité dans le cadre de plusieurs types d’application dans le domaine de l’horlogerie. L’utilisateur d’une pièce d’horlogerie équipée d’un tel dispositif dispose notamment en tout moment de la possibilité de générer, sur demande, un courant électrique qui peut être utilisé pour tout type d’application dans des montres, notamment dans de montres mécaniques, par exemple pour illuminer temporairement le cadran de la montre. Le dispositif de génération d’électricité est de construction simple et robuste, peu encombrant, fiable lors de son utilisation, et dispose d’un coût de production modéré en comparaison aux dispositifs de l’art antérieur. Les raisons pour cela résident en outre dans le fait qu’un dispositif selon la présente invention ne nécessite pas de nombreuses parties complexes qui sont présentes dans des dispositifs de l’art antérieur, tel qu’un redresseur ou un accumulateur, voire même une masse oscillante. Par ailleurs, il convient aussi de mentionner que le dispositif selon la présente invention peut être décliné dans plusieurs variantes et dispose donc d’un principe de construction flexible, ainsi qu’il peut être intégré dans nombreuses pièces d’horlogerie sans nécessiter de modification importantes.

Claims (14)

1. Revendications

   1. Dispositif de génération d’électricité pour pièces d’horlogerie, notamment pour montres-bracelets mécaniques, comportant une source d’énergie mécanique (2) apte à être chargée et déchargée, au moins un élément piézoélectrique (5) apte à être actionné, un moyen d’activation (4) permettant d’actionner ledit au moins un élément piézoélectrique (5), un rouage multiplicatif (3) liant ladite source d’énergie (2) audit moyen d’activation (4), et un mécanisme de commande manuelle (1) permettant, sur demande, de charger ladite source d’énergie (2) ainsi que de la décharger en entraînant ledit rouage multiplicatif (3) afin de fournir au moins une partie de l’énergie de ladite source d’énergie (2) audit moyen d’activation (4) de sorte à actionner ledit au moins un élément piézoélectrique (5) pour générer un courant électrique, caractérisé par le fait que ledit rouage multiplicatif (3) comprend un moyen de déclenchement (3.1) apte à assurer que l’entraînement dudit rouage multiplicatif (3) par la source d’énergie (2) n’est effectué que lorsque le mécanisme de commande manuelle (1) a été actionné, respectivement la source d’énergie (2) a été chargé à un niveau prédéfini.
2. 2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que le moyen de déclenchement (3.1) comprend un barillet de déclenchement (3.1.1) disposant d’encoches (3.1.1.1) sur son pourtour intérieur ainsi qu’un disque d’actionnement (3.1.2) placé coaxialement par rapport audit barillet de déclenchement (3.1.1) et disposant d’au moins une goupille (3.1.2.1) coopérant avec la source d’énergie (2) et d’un ressort-crochet (3.1.2.3) coopérant avec les encoches (3.1.1.1) du barillet de déclenchement (3.1.1).
3. 3. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le rouage multiplicatif (3) dispose d’un rapport total d’engrenage entre son entrée et sa sortie apte à contrôler la vitesse de déchargement de ladite source d’énergie (2) ainsi qu’à définir, en fonction de l’agencement du moyen d’activation (4), une fréquence d’actionnement dudit au moins un élément piézoélectrique (5) apte à générer un courant électrique.
4. 4. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que le rapport total d’engrenage du rouage multiplicatif (3) est choisi dans une plage allant de 100 à 10 000, de préférence dans une plage allant de 500 à 2000.
5. 5. Dispositif selon l’une des revendications 3 à 4, caractérisé par le fait que la fréquence d’actionnement dudit au moins un élément piézoélectrique (5) est choisi dans une plage allant de 100 Hz à 300 Hz, de préférence dans une plage allant de 120 Hz à 180 Hz.
6. 6. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le moyen d’activation (4) est choisi parmi le groupe consistant en une roue à cames sinusoïdales et une roue à dents de scie.
7. 7. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que le moyen d’activation (4) est réalisé par une roue à cames sinusoïdales ayant un nombre de portions sinusoïdales successives choisi dans une plage allant de 4 à 100, de préférence dans une plage allant de 6 à 30.
8. 8. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le mécanisme de commande manuelle (1) est un levier de commande permettant, sur demande par appui d’un utilisateur de la pièce d’horlogerie, de charger ladite source d’énergie (2) ainsi que de la décharger en entraînant ledit rouage multiplicatif (3).

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9. 9. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la source d’énergie (2) mécanique est réalisée par un ressort plat (2.1) ayant au moins un bras élastique, de préférence par un ressort plat ayant deux bras élastiques (2.2, 2.3).
10. 10. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit au moins un élément piézoélectrique (5) est apte à être actionné en flexion.
11. 11. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit au moins un élément piézoélectrique (5) comprend au moins deux lames piézoélectriques (5.1, 5.2) disposées parallèlement l’une par rapport à l’autre, dont une extrémité est montée rigidement et dont l’autre extrémité est libre et apte à coopérer avec ledit moyen d’activation (4).
12. 12. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que l’extrémité libre desdites au moins deux lames piézoélectriques (5.1,5.2) comprend une portion d’actionnement (5.4) équipée d’une pierre (5.4.1) et/ou d’un élément rotatif (5.4.2) apte à réduire le frottement entre ledit moyen d’activation (4) et ledit au moins un élément piézoélectrique (5).
13. 13. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu’il comprend un consommateur électrique alimenté en électricité par ledit au moins un élément piézoélectrique (5) et choisi dans le groupe consistant en des LEDs permettant d’illuminer une partie de la pièce d’horlogerie correspondante, de préférence le cadran d’une montre-bracelet mécanique, et un élément produisant des effets sonores.
14. 14. Pièce d’horlogerie, notamment montre-bracelet mécanique, caractérisé par le fait qu’elle comprend un dispositif de génération d’électricité selon l’une des revendications précédentes.

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