EP0924579A1 - Dispositif de limitation de la puissance fournie par une masse oscillante pour instruments de petit volume - Google Patents

Dispositif de limitation de la puissance fournie par une masse oscillante pour instruments de petit volume Download PDF

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EP0924579A1
EP0924579A1 EP97120560A EP97120560A EP0924579A1 EP 0924579 A1 EP0924579 A1 EP 0924579A1 EP 97120560 A EP97120560 A EP 97120560A EP 97120560 A EP97120560 A EP 97120560A EP 0924579 A1 EP0924579 A1 EP 0924579A1
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mass
ring
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oscillating
instrument
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Jean-Philippe Rebeaud
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ETA SA Manufacture Horlogere Suisse
Original Assignee
ETA SA Manufacture Horlogere Suisse
Ebauchesfabrik ETA AG
Eta SA Fabriques dEbauches
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B5/00—Automatic winding up
    • G04B5/02—Automatic winding up by self-winding caused by the movement of the watch
    • G04B5/18—Supports, suspensions or guide arrangements, for oscillating weights

Definitions

  • the present invention relates to a device for limitation of the mechanical power likely to be supplied by an oscillating weight rotating in a cage and eccentrically mounted on a holding mobile for drive an energy generator operating an instrument small volume.
  • the invention relates to such device arranged in a wristwatch to wind up a mechanical movement or to power a circuit electronic.
  • the invention may relate to a unit electronics associated with reception means and / or transmission of electromagnetic signals.
  • the timepiece includes a mass oscillating winding supported by an elastic arm thin, intended to absorb the axial shocks that can undergo the mass.
  • This arm is integral with a pinion meshing with a toothed sector.
  • the latter carries a cooperating pawl with the ratchet of the barrel.
  • Two shock absorbing springs limit mass oscillations.
  • the elastic arm is not rectilinear, but extends in a zigzag so as to absorb the radial shocks to which the mass is subjected. In this document, there is no suggestion that the mass should come touch the cage in which it moves to brake this if the mechanical power developed by it exceeds those supplied in normal use of the watch.
  • the friction is calculated so that the wheel slips on the tree when a shock is applied to the mass or, if we prefer, when the torque applied to the rotor exceeds one admissible value. This avoids any breakage of the mechanism. Note however that in manufacturing in large series, friction of constant value is difficult to insure and therefore requires adjustments which take time.
  • the present invention is remarkable in that the cage has a path support part of the housing that includes the instrument, this support path being arranged at low distance of the path traveled by the oscillating mass and that the oscillating mass is elastically mounted on said holding mobile so as to come into contact with said path to support and brake said mass when it provides a mechanical power significantly exceeding those supplied in normal use of said instrument.
  • the power limitation device according to the invention is shown in section in FIG. 1.
  • a watch case comprising a middle part 15, a notched base 17 and a crystal 23.
  • This box encloses a movement 20 surmounted by a dial 22.
  • movement 20 could be an electronic unit used for example for a looking for people called pager.
  • this unit could be combined with a movement of shows as described in the document EP-A-0 569 868.
  • Figure 1 shows an oscillating weight 1 rotating in a cage formed by the box, this mass being mounted eccentrically on a holding mobile 4 (see also figure 2).
  • the holding mobile 4 drives an energy generator suitable for operating a small volume instrument which can be a timepiece or a pager, or the combinations of the two, as expressed above.
  • the energy generator can be a mounted spring in a barrel as is well known from watches to automatic winding.
  • the mechanical connection existing between the oscillating mass and the barrel can be performed, for example, as described in the document CH-A-143 763.
  • the energy generator can be a generator producing an electrical voltage as described for example in document EP-B-0 547 083 where the connection mechanics between the mass and the generator is explained.
  • the cage formed by the box has a support path 2, this path being placed a short distance from the path traveled by the mass oscillating 1.
  • this mass will come touch support path 2 and will be braked by said support path when it provides mechanical power significantly exceeding those supplied in normal use of the instrument.
  • the mechanical power susceptible to be supplied by the oscillating mass is limited to a value above which the mechanism would be inevitably deteriorated either by breaking the tree supporting the mass, either by breaking the teeth of the gear train transmission, as we said in the preamble to this description.
  • the holding mobile 4 is a ring 5 at the periphery of which are formed or cut two opposite arms 6 and 7.
  • a nipple 8 is disposed at the birth 9 of arms 6 and 7, nipple on which is likely to rotate the mass 1.
  • the mass 1 is held in place by nipples 10 and 11, the nipple 10 being disposed at the end 12 of the arm 6 and the stud 11 being disposed at the end 13 of the arm 7.
  • a wheel (not shown) which meshes in a known manner with the mechanism driving the energy generator, whether it's a spring winding a barrel or generator producing an electrical voltage.
  • the oscillating mass 1 is made of heavy material, for example in cast iron.
  • the retaining ring 5 can be made of plastic, as well as arms 6 and 7 which are attached to it.
  • Nipples 8, 10 and 11 can be come together with the ring 5. If they are made in plastic material, it will be understood that once the mass 1 placed on the ring 5, it will suffice to heat the end nipples 10 and 11 for riveting the mass 1 on the ring 5.
  • the area 32 of the end 31 of the mass 1 comes to touch the path support 2 and brakes mass 1.
  • the end 31 of the mass 1 approaches the center of the ring in the direction of arrow B2
  • the end 30 deviates from it in the direction of the arrow A2 and it is the zone 33 of the end 30 of the mass 1 which comes to touch the support path 2 to brake the mass.
  • the way to resiliently mount the mass 1 on the retaining ring 5 is not limited to the execution shown in Figures 2 and 3.
  • the constant elastic of the arm or spring will be chosen so that the braking of the mass occurs as soon as the power mechanics provided by the oscillating mass exceeds those supplied in normal use, therefore exceeds a certain limit.
  • a mass acceleration of 500 g as a limit value.
  • the support path forming part of the cage the instrument can be performed in different ways.
  • a first way is shown in figure 1.
  • the path support 2 comprises a first support ring 14 making part of the middle 15 that has the box 5 and a second ring 16 forming part of the bottom 17 of the same box. It is observed that a space 18 is provided between the two rings, space in which a bead can rotate 19 in the form of a niche, this bead being disposed on the outer edge of the mass 1.
  • the mass 1 On either side of the bead 19, the mass 1 has a first arcuate zone 40 likely to come into contact with the first support ring 14 and a second arcuate zone 41 likely to come touch the second support ring 16 to ensure the effect brake system claimed.
  • the bead 19 in the form of niche inserted between the two rings is intended to limit the impact that the mass could take during shocks axial, i.e. directed in the direction of the shaft around which the mass revolves, these shocks can lead at the rupture of the mass-bearing tree if this limitation did not exist.
  • Figure 1 also shows that the first ring 14 can also be used as a casing circle at movement 20 that the instrument comprises.
  • FIG. 4 A second way of making support path 2 is shown in figure 4.
  • this support path presents the shape of a stirrup 25 inside which can oscillate the mass 1.
  • mass 1 is devoid of bead and its outer edge is straight. During radial shocks, this edge touches the bottom of the caliper 25 to brake the mass.
  • Wings 42 and 43 of the stirrup 25 are intended to limit the amount of time the mass 1 during axial shocks, as explained upper. Note that to facilitate the mounting of the mass in the stirrup, the wing 43 can be attached to the caliper afterwards or be part of the bottom 17 of the box.

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Abstract

Le dispositif de limitation de la puissance mécanique susceptible d'être fournie par une masse oscillante (1) pour entraîner un générateur d'énergie actionnant un instrument de petit volume comporte un chemin d'appui (2) que peut venir toucher la masse quand elle fournit une puissance mécanique dépassant sensiblement celles fournies en usage normal de l'instrument. Dans ce but, la masse (1) est montée élastiquement sur un mobile de maintien (4) pour être freinée par le chemin d'appui (2) et limiter ainsi la puissance fournie. <IMAGE>

Description

La présente invention est relative à un dispositif de limitation de la puissance mécanique susceptible d'être fournie par une masse oscillante tournant dans une cage et montée excentriquement sur un mobile de maintien pour entraíner un générateur d'énergie actionnant un instrument de petit volume.
En particulier, l'invention concerne un tel dispositif agencé dans une montre-bracelet pour remonter un mouvement mécanique ou pour alimenter un circuit électronique. De même l'invention peut concerner une unité électronique associée à des moyens de réception et/ou d'émission de signaux électromagnétiques.
On connaít des dispositifs de limitation répondant à la définition générique donnée ci-dessus, ces dispositifs étant montés soit dans des montres à remontage automatique, soit dans des montres électroniques.
En ce qui concerne les montres à remontage automatique on peut citer le document CH-A-281 490. Dans ce document, la pièce d'horlogerie comprend une masse oscillante de remontage supportée par un bras élastique mince, destiné à amortir les chocs axiaux que peut subir la masse. Ce bras est solidaire d'un pignon engrenant avec un secteur denté. Ce dernier porte un cliquet coopérant avec le rochet du barillet. Deux ressorts amortisseurs limitent les oscillations de la masse. Le bras élastique n'est pas rectiligne, mais s'étend en zigzag de façon à amortir les chocs radiaux que subit la masse. Dans ce document, il n'est nullement suggéré que la masse vienne toucher la cage dans laquelle elle se meut pour freiner celle-ci si la puissance mécanique développée par elle dépasse celles fournies en usage normal de la montre.
Pour une montre mécanique, on peut citer également le document CH-A-331 275. Dans cette montre à remontage automatique, la masse oscillante présente des butées ajustées dans cette dernière. Les butées présentent au moins une partie arrondie faisant saillie par rapport à la surface de la masse, de telle sorte qu'en cas de chocs brusques dirigés dans le sens de l'axe de rotation de la masse, cette masse ne parvient pas à toucher la cage formée par le fond de la boíte et le dessus de la platine. Dans cette construction par contre, aucune mesure n'est prise pour limiter la puissance mécanique développée par la masse en cas de chocs radiaux.
On observera, à propos des deux documents cités ci-dessus, que les dispositifs anti-chocs mis en oeuvre ont pour but avant tout d'empêcher la casse de l'arbre qui supporte la masse oscillante.
En ce qui concerne les montres électroniques, on peut citer le document EP-A-0 326 312. Ce document décrit un dispositif d'entraínement d'une génératrice alimentant en tension électrique un condensateur à très haute capacité. Pour cela, le dispositif comporte une masse oscillante couplée mécaniquement à ladite génératrice pour entraíner son rotor. Pour préserver le mécanisme de tout effort exagéré sur les dents des rouages en cas de choc et éviter ainsi la casse de ces dents, il est prévu une transmission à friction entre la masse oscillante et le rotor de la génératrice. Dans la construction proposée, un mobile intermédiaire est interposé entre la masse oscillante et le rotor. La masse transmet son mouvement à un pignon du mobile intermédiaire, ce dernier comportant une roue ajustée à friction sur l'arbre du mobile, cette roue étant en prise avec un pignon du rotor de la génératrice. La friction est calculée de façon à ce que la roue patine sur l'arbre quand un choc est appliqué à la masse ou, si l'on préfère, quand le couple appliqué au rotor dépasse une valeur admissible. On évite ainsi toute casse du mécanisme. On remarquera cependant qu'en fabrication en grandes séries, une friction de valeur constante est difficile à assurer et nécessite donc des réglages qui prennent du temps.
Pour pallier les insuffisances ou inconvénients qui ressortent des documents cités, la présente invention est remarquable en ce sens que la cage comporte un chemin d'appui faisant partie du boítier que comporte l'instrument, ce chemin d'appui étant disposé à faible distance du chemin parcouru par la masse oscillante et que la masse oscillante est montée élastiquement sur ledit mobile de maintien de manière à venir toucher ledit chemin d'appui et à freiner ladite masse quand elle fournit une puissance mécanique dépassant sensiblement celles fournies en usage normal dudit instrument.
L'invention sera expliquée ci-après plus en détail à l'aide de la description suivante d'un mode de réalisation et des dessins qui l'illustrent à titre d'exemple et dans lesquels :
  • La figure 1 est une coupe dans la boíte de l'instrument montrant la masse oscillante coopérant avec une forme de chemin d'appui,
  • La figure 2 est une vue en perspective de la masse oscillante montée sur un mobile de maintien selon l'invention,
  • La figure 3 est une vue en perspective du mobile de maintien de la figure 1 sans la masse oscillante, et
  • La figure 4 est une coupe dans la boíte de l'instrument montrant la masse oscillante coopérant avec une autre forme de chemin d'appui.
Le dispositif de limitation de puissance selon l'invention est représenté en coupe à la figure 1. Sur cette figure est montrée une boíte de montre comprenant une carrure 15, un fond cranté 17 et une glace 23. Cette boíte enferme un mouvement 20 surmonté d'un cadran 22. On notera qu'à la place du mouvement 20 pourrait se trouver une unité électronique servant par exemple à un système de recherche de personnes appelé pager. On notera aussi que cette unité pourrait être combinée à un mouvement de montre comme cela est décrit dans le document EP-A-0 569 868.
La figure 1 montre une masse oscillante 1 tournant dans une cage formée par la boíte, cette masse étant montée excentriquement sur un mobile de maintien 4 (voir aussi figure 2). Bien que non représenté sur les figures, le mobile de maintien 4 entraíne un générateur d'énergie propre à actionner un instrument de petit volume qui peut être une pièce d'horlogerie ou un pager, ou la combinaisons des deux, comme exprimé plus haut.
Le générateur d'énergie peut être un ressort monté dans un barillet comme cela est bien connu des montres à remontage automatique. Dans ce cas la liaison mécanique existant entre la masse oscillante et le barillet peut être réalisée, par exemple, comme décrit dans le document CH-A-143 763.
Le générateur d'énergie peut être une génératrice produisant une tension électrique comme cela est décrit par exemple dans le document EP-B-0 547 083 où la liaison mécanique entre la masse et la génératrice est explicitée.
Si l'on revient à la figure 1 et à la caractéristique propre de la présente invention, la cage formée par la boíte comporte un chemin d'appui 2, ce chemin étant disposé à faible distance du chemin parcouru par la masse oscillante 1. Comme la masse oscillante 1 est montée élastiquement sur le mobile de maintien 4, ainsi que cela sera expliqué en détail plus bas, cette masse va venir toucher le chemin d'appui 2 et sera freinée par ledit chemin d'appui quand elle fournit une puissance mécanique dépassant sensiblement celles fournies en usage normal de l'instrument. Ainsi la puissance mécanique susceptible d'être fournie par la masse oscillante est limitée à une valeur en dessus de laquelle le mécanisme serait immanquablement détérioré soit par rupture de l'arbre supportant la masse, soit par casse des dents du rouage de transmission, comme on l'a dit dans le préambule de cette description.
Une manière parmi d'autres de monter élastiquement la masse oscillante 1 sur le mobile de maintien 4 est montrée aux figures 2 et 3. Ici, le mobile de maintien 4 est un anneau 5 à la périphérie duquel sont ménagés ou découpés deux bras opposés 6 et 7. Un téton 8 est disposé à la naissance 9 des bras 6 et 7, téton sur lequel est susceptible de pivoter la masse 1. D'autre part, la masse 1 est maintenue en place par des tétons 10 et 11, le téton 10 étant disposé à l'extrémité 12 du bras 6 et le téton 11 étant disposé à l'extrémité 13 du bras 7. Enfin, dans l'anneau de maintien 5 est disposée une roue (non représentée) qui engrène de façon connue avec le mécanisme entraínant le générateur d'énergie, qu'il s'agisse d'un ressort remontant un barillet ou d'une génératrice produisant une tension électrique.
La masse oscillante 1 est faite en matériau lourd, par exemple en fonte. L'anneau de maintien 5 peut être fait en matière plastique, de même que les bras 6 et 7 qui lui sont attenants. Les tétons 8, 10 et 11 peuvent être venus de matière avec l'anneau 5. S'ils sont faits en matière plastique, on comprendra qu'une fois la masse 1 posée sur l'anneau 5, il suffira de chauffer l'extrémité des tétons 10 et 11 pour river la masse 1 sur l'anneau 5.
En cas de chocs radiaux exercés dans le sens du plan de la boíte de l'instrument, ces chocs amenant la masse oscillante 1 à développer une puissance mécanique dépassant sensiblement celles fournies en usage normal de l'instrument, la masse 1 pivote autour du téton 8 (figure 2). A ce moment, si le déplacement de l'anneau 5 a lieu dans le sens de la flèche G1, l'extrémité 30 de la masse 1 se rapproche du centre de l'anneau 5 selon le sens de la flèche A1 et l'extrémité 31 de la masse 1 s'écarte du centre de l'anneau 5 selon le sens de la flèche B1. Comme le chemin parcouru par la périphérie de la masse oscillante 1 est à faible distance du chemin d'appui 2 (voir figures 1 et 4) faisant partie de la boíte, la zone 32 de l'extrémité 31 de la masse 1 vient toucher le chemin d'appui 2 et freine la masse 1. De façon analogue, si le déplacement de l'anneau 5 a lieu dans le sens de la flèche G2, l'extrémité 31 de la masse 1 se rapproche du centre de l'anneau selon le sens de la flèche B2 , de même que l'extrémité 30 s'en écarte selon le sens de la flèche A2 et c'est la zone 33 de l'extrémité 30 de la masse 1 qui vient toucher le chemin d'appui 2 pour freiner la masse.
La façon de monter élastiquement la masse 1 sur l'anneau de maintien 5 n'est pas limitée à l'exécution montrée en figures 2 et 3. On pourrait par exemple n'avoir, sur l'anneau 5, que le téton de pivotement 8 et les bras 6 et 7 pourraient être remplacés chacun par un ressort ancré dans l'anneau et appuyant dans le sens radial sur l'extrémité 30, respectivement 31 de la masse 1. Quelle que soit la construction choisie, la constante élastique du bras ou du ressort sera choisie pour que le freinage de la masse intervienne dès que la puissance mécanique fournie par la masse oscillante dépasse celles fournies en usage normal, donc dépasse une certaine limite. On cite volontiers une accélération de masse de 500 g comme valeur limite.
Il a été question jusqu'ici de freinage tangentiel, c'est-à-dire de celui s'exerçant sur la masse tangentiellement à sa tranche périphérique, en cas de chocs radiaux. Ce freinage-là empêche surtout la casse des dents de la roue (non représentée) montée sur l'anneau de maintien 5 quand cette roue entraíne une génératrice électrique. En effet, pour que cette génératrice développe une tension suffisante à ces bornes, il est nécessaire de disposer entre la roue de masse et la génératrice d'un rapport d'engrenages d'environ 100. Comme dans le cas d'un choc, on peut considérer le rotor de la génératrice comme bloqué, de même que le mobile intermédiaire intercalé entre ladite génératrice et ladite roue de masse (voir document EP A-0 326 312 cité plus haut), la contrainte dans les dents d'un des mobiles de la chaíne cinématique devient très élevée à cause de l'inertie rapportée du rotor de la génératrice et ces dents se cassent si rien n'est prévu pour limiter la puissance développée par la masse.
Pour rendre possible le freinage tangentiel dont il a été question ci-dessus, on a dit que le chemin parcouru par la masse devait se situer à faible distance du chemin d'appui faisant partie de la cage de l'instrument, la masse montée élastiquement sur l'anneau de maintien venant toucher l'anneau d'appui lors de chocs dépassant une certaine limite.
Le chemin d'appui faisant partie de la cage de l'instrument peut être exécuté de différentes façons. Une première façon est montrée sur la figure 1. Ici, le chemin d'appui 2 comporte un premier anneau d'appui 14 faisant partie de la carrure 15 que présente la boíte 5 et un second anneau 16 faisant partie du fond 17 de la même boíte. On observe qu'un espace 18 est ménagé entre les deux anneaux, espace dans lequel peut tourner un bourrelet 19 en forme de créneau, ce bourrelet étant disposé sur le bord extérieur de la masse 1. De part et d'autre du bourrelet 19, la masse 1 présente une première zone arquée 40 susceptible de venir toucher le premier anneau d'appui 14 et une seconde zone arquée 41 susceptible de venir toucher le second anneau d'appui 16 pour assurer l'effet de freinage revendiqué. Le bourrelet 19 en forme de créneau inséré entre les deux anneaux a pour but de limiter l'ébat que pourrait prendre la masse lors de chocs axiaux, c'est-à-dire dirigés dans le sens de l'arbre autour duquel tourne la masse, ces chocs pouvant conduire à la rupture de l'arbre portant la masse si cette limitation n'existait pas.
La figure 1 montre encore que le premier anneau 14 peut-être utilisé, aussi comme cercle d'encageage au mouvement 20 que comporte l'instrument.
Une seconde façon de réaliser le chemin d'appui 2 est montrée à la figure 4. Ici ce chemin d'appui présente la forme d'un étrier 25 à l'intérieur duquel peut osciller la masse 1. Dans cette construction la masse 1 est dépourvue de bourrelet et son bord extérieur est droit. Lors de chocs radiaux, ce bord vient toucher le fond de l'étrier 25 pour freiner la masse. Les ailes 42 et 43 de l'étrier 25 ont pour but de limiter l'ébat que pourrait prendre la masse 1 lors de chocs axiaux, comme cela a été expliqué plus haut. On notera que pour faciliter le montage de la masse dans l'étrier, l'aile 43 peut être rapportée sur l'étrier après coup ou faire partie du fond 17 de la boíte.

Claims (8)

  1. Dispositif de limitation de la puissance mécanique susceptible d'être fournie par une masse oscillante (1) tournant dans une cage et montée excentriquement sur un mobile (4) de maintien pour entraíner un générateur d'énergie actionnant un instrument de petit volume, caractérisé par le fait que la cage comporte un chemin d'appui (2) faisant partie du boítier que comporte l'instrument, ce chemin d'appui étant disposé à faible distance du chemin parcouru par la masse oscillante (1) et que la masse oscillante est montée élastiquement sur ledit mobile (4) de maintien de manière à venir toucher ledit chemin d'appui (2) et à freiner ladite masse (1) quand elle fournit une puissance mécanique dépassant sensiblement celles fournies en usage normal dudit instrument.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le générateur d'énergie est un ressort monté dans un barillet.
  3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le générateur d'énergie est une génératrice produisant une tension électrique.
  4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le mobile de maintien (4) est un anneau (5) et que le montage élastique de la masse oscillante sur cet anneau est réalisé au moyen de deux bras (6, 7) opposés découpés dans l'anneau et dont la forme épouse le pourtour de l'anneau, la masse étant d'une part susceptible de pivoter autour d'un téton (8) disposé à la naissance (9) des bras (6, 7) et d'autre part maintenue en place par un téton (10, 11) disposé à l'extrémité (12, 13) de chacun des bras.
  5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'anneau de maintien (5) est fait en matière plastique et que la masse oscillante (1) est en matériau lourd.
  6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le chemin d'appui (2) comporte un premier anneau d'appui (14) faisant partie d'une carrure (15) que présente la boíte et un second anneau (16) faisant partie d'un fond (17) que présente la même boíte, un espace (18) étant ménagé entre les deux anneaux et que le bord extérieur de la masse (1) comporte un bourrelet en forme de créneau (19), ce bourrelet étant disposé dans ledit espace (18).
  7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le premier anneau (14) est utilisé comme cercle d'encageage à un mouvement (20) que comporte l'instrument.
  8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le chemin d'appui (2) présente la forme d'un étrier (25) à l'intérieur duquel peut osciller la masse (1).
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