EP3657268B1 - Organe resonant pour un mecanisme de sonnerie d'une montre ou d'une boite a musique - Google Patents

Organe resonant pour un mecanisme de sonnerie d'une montre ou d'une boite a musique

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EP3657268B1
EP3657268B1 EP18207832.9A EP18207832A EP3657268B1 EP 3657268 B1 EP3657268 B1 EP 3657268B1 EP 18207832 A EP18207832 A EP 18207832A EP 3657268 B1 EP3657268 B1 EP 3657268B1
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EP
European Patent Office
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gong
resonant
organ
tungsten
tantalum
Prior art date
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EP18207832.9A
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EP3657268A1 (fr
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Laurane CHEVALLIER
Julien Peter
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Blancpain SA
Original Assignee
Blancpain SA
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Publication date
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    • G04B21/02—Regular striking mechanisms giving the full hour, half hour or quarter hour
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    • G04B23/028—Sounding bodies; boxes used as sounding cases; fixation on or in the case
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
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    • G10F1/06—Musical boxes with plucked teeth, blades, or the like
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    • G10K1/06—Devices in which sound is produced by striking a resonating body, e.g. bells, chimes or gongs the resonating devices having the shape of a bell, plate, rod, or tube
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    • G10K1/07—Devices in which sound is produced by striking a resonating body, e.g. bells, chimes or gongs the resonating devices having the shape of a bell, plate, rod, or tube mechanically operated; Hand bells; Bells for animals
    • G10K1/072—Operating or striking mechanisms therefor
    • G10K1/076—Operating or striking mechanisms therefor for timed or repeated operation

Definitions

  • the invention relates to a resonating element comprising at least one resonant part, such as one or more gongs, or a keypad for a striking mechanism in a watch or music box.
  • the gong(s) or each keypad must be made of a special material to accommodate the available space within the watch case while ensuring the generation of a rich sound when the gong(s) are struck or one or more keys are activated.
  • the invention also relates to a method for making a resonant organ.
  • a watch movement can be equipped with a striking mechanism, such as a minute repeater.
  • the resonating element used includes a gong, which is a circular metal wire, for example, made of steel. This metal wire is generally arranged around the movement inside the watch case.
  • the gong is attached, for example by welding or brazing, to a gong holder, which is itself fixed to the mainplate or the case middle.
  • the vibration of the gong is produced by the impact, usually near the gong holder, of at least one hammer. This vibration is composed of several natural or partial frequencies, the number and intensity of which, particularly in the audible range between 1 kHz and 20 kHz, depend on the geometry of the gong and the physical properties of the material used.
  • the stamp in the form of a metal wire, can also be made of gold as defined in the patent.
  • EP 2 107 436 B1 to have a lot of Partial variations in the sound vibration generated by the hammer strike. While a gold gong produces a richer sound when the striking mechanism's hammer is struck, it can deform excessively due to its own weight. Since the space available within the watch case for the gong can be limited, it can easily come into unwanted contact with neighboring parts. This is a disadvantage of such a gong made of gold or any metal with high density and a low modulus of elasticity.
  • noise isolators could be placed around the gong(s) of the mechanism to prevent such unintentional shocks or chimes.
  • space is very limited in traditional watches to place noise isolators between the gong(s) while still ensuring a rich sound when the gong(s) are struck at the desired moments.
  • a clock movement can also include a striking mechanism to generate music when activated.
  • the mechanism may incorporate a resonating element in the form of a musical keyboard.
  • the metal keys can be activated by pins arranged on a rotating disc or cylinder when the striking mechanism is activated.
  • the acoustic efficiency based on the complex vibro-acoustic transduction of the case components, is low.
  • the material, geometry, and boundary conditions of the case components must be taken into account.
  • the configurations of the case components are also dependent on the watch's aesthetics and operational constraints, which can limit the possibilities for adaptation.
  • the keyboard blades are made with a Young's modulus between 70 and 120 GPa and a density greater than 14 g/ cm3 .
  • the blades can be made of tungsten.
  • the document EP2207069 A2 reveals a watch with a resonating organ featuring four gongs.
  • the invention therefore aims to overcome the drawbacks of the prior art by providing a resonating organ, comprising one or more gongs or a blade keyboard for a striking mechanism of a watch or music box, with less deformation due to its own weight and capable of generating a rich, warm and loud sound once activated in a small space of the watch or music box.
  • the invention relates to a resonating organ, which includes the characteristics defined in independent claim 1.
  • the resonating organ lies in the fact that it is made of a tungsten, tantalum, rhodium, or hafnium alloy containing more than 51% tungsten, tantalum, rhodium, or hafnium by weight.
  • the alloy may contain more than 75% tungsten, tantalum, rhodium, or hafnium by weight.
  • the E/ ⁇ ratio should, for example, be less than 28 x 106 (m/s) 2 . This allows the organ, once activated, to generate a loud and rich sound with a large number of partials in the audible range from at least 1 kHz to 10 kHz.
  • the resonating organ can consist of a resonating part connected in a single unit to a mounting part.
  • the resonating part can consist of one or more gongs
  • the mounting part can be defined as a gong holder connecting one or more gongs, or one gong holder per gong.
  • the resonating organ which comprises one or more gongs, is designed to minimize deformation due to its own weight once mounted in a watch case, and with a reduced space for positioning the gong(s).
  • the gong(s) can also be made of tungsten, tantalum, rhodium, or hafnium alloy with a hardness greater than 250 HV, and preferably greater than 300 HV.
  • the resonating organ can be a musical keyboard made up of several bars connected to a single base in a single piece.
  • Each bar or group of bars can be designed to generate a specific note when activated.
  • the invention also relates to a method for making a resonant organ as defined in independent claims 5 and 6.
  • a striking mechanism which includes a resonating element of a striking or musical watch, that are well known in this technical field are only briefly described. The emphasis is primarily on the resonating element and its implementation for the striking mechanism within the watch case, or even within a music box.
  • FIG. 1 represents a resonating organ 1, which comprises a resonating part 2 and a mounting part 3.
  • the resonating part 2 comprises a bell 2
  • the mounting part 3 is a bell-shaped plate extending from one end of the bell 2.
  • the other end of the bell 2 is free.
  • the resonating part 2 and the mounting part 3 form a single piece, i.e., a single block made of the same material.
  • the material used is an alloy comprising at least 51% by weight of tungsten, tantalum, rhodium, or hafnium.
  • the fixing part 3 may be the same thickness as the thickness of the stamp 2 and includes holes for fixing, for example by means of screws, the stamp 2 to a corresponding part of a watch case or a movement plate.
  • the fixing part 3 can also be of a different shape and thickness or come from a material with a portion of the watch case.
  • the gong 2 of a watch striking mechanism may be arranged in the watch case, preferably beneath a watch dial, and in an embodiment partially surrounding a watch movement. In this configuration, it may be circular in shape with a diameter corresponding to the diameter of the watch crystal, and describing a portion of a circle at an angle between 150° and 250°, preferably between 185° and 220°.
  • the gong 2 may have a circular cross-section or, preferably, a rectangular cross-section, as shown in the figures. Dimensional examples are described below, without limitation to these examples.
  • the gong 2, fixed by the mounting part 3 in the watch case, is generally part of a striking mechanism, which preferably also includes a hammer to strike the gong at predetermined times.
  • a portion of the hammer's impact area typically strikes the gong near its connection to the mounting part 3 to generate an acoustic resonance.
  • the resonating part 2 may occur once the resonating element 1 is fixed in the watch case or music box. Once fixed, the resonating part 2 can flex, that is, deform under its own weight, even when the watch is at rest. In the case of a resonating part 2 consisting of one or more gongs, and because the space where the gong(s) are located is very small, any movement or shock to the watch can cause the gong(s) 2 to come into contact with a neighboring gong or a nearby watch component. This can lead to unwanted ringing of the gong(s) independently of their normal activation at specific times, which is undesirable.
  • the figures 2a and 2b represent the deformation of a gong 2 of the resonating element 1.
  • the resonating element 1 is fixed by means of the mounting part 3 to a support within the watch case.
  • This support not shown, could be, for example, a portion of the watch case itself or a support on a mounting plate of the watch movement. It could also be a support within a music box.
  • the gong 2 of the resonating element 1 is generally positioned in a plane parallel to and directly below the watch dial. However, even when at rest on a table or in a case, the weight of the gong from its mounting causes it to flex, that is, to deform under its own weight.
  • the gong 2 In a resting position, the gong 2, describing a portion of a circle, deforms by a distance d (viewed vertically) from its mounting part 3 to its free end.
  • a distance d viewed vertically
  • the resonating organ 1 with one or more gongs 2 is made of an alloy containing more than 51% by weight of tungsten, tantalum, rhodium, or hafnium, and having an E/ ⁇ ratio less than 28 ⁇ 106 (m/s) 2 . Furthermore, it may also be provided that said tungsten, tantalum, rhodium, or hafnium alloy has a hardness of more than 250 HV. A list of materials is given below.
  • a gong 2 can be made that produces a G note when struck by a hammer of the striking mechanism.
  • the gong 2 can be made of a tungsten alloy where the tungsten content is greater than 95% by weight.
  • the Young's modulus E is 330 GPa
  • the density ⁇ is 18 g/ cm3
  • the hardness is approximately 310 HV.
  • the gong has a diameter of approximately 35 to 40 mm and a circular arc with an angle of 198.83°, and the E/ ⁇ ratio is 18.3 ⁇ 106 (m/s) 2 .
  • the gong deforms due to its own weight by approximately 0.053 mm, which is less than the desired 0.1 mm.
  • the second support (or supports) is curved. Calculating the deformation of the supports therefore involves extrapolating the formula initially adapted for the aforementioned fixed beam. This calculation for supports is thus much more complex and requires a finite element analysis.
  • the E/ ⁇ ratio is specific to the material of the snare. The smaller this ratio, the more partials there are, and therefore the richer the sound. A rich sound is perceived as louder by the human ear. Therefore, when choosing the material for the snare, the E/ ⁇ ratio should be as small as possible, and ideally as close as possible to that of gold.
  • the alloy containing more than 51% by weight of tungsten, tantalum, rhodium, or hafnium, may also contain one or more of the following elements: nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), molybdenum (Mo), tantalum (Ta), hafnium (Hf), niobium (Nb), zirconium (Zr), and cobalt (Co). These alloying elements can, for example, enhance the mechanical properties and/or corrosion resistance of the alloy. These elements may also be selected based on their phase diagram with tungsten, tantalum, rhodium, or hafnium. Obtaining certain phases can be interesting for machinability and/or for acoustic properties.
  • the alloy may be planned to produce the alloy with more than 75% by weight of tungsten, tantalum, rhodium, or hafnium.
  • the alloy may comprise more than 90% by weight of tungsten, while also including nickel and copper.
  • the Young's modulus can be between 280 and 400 GPa and the mass density can be greater than 15 g/ cm3 .
  • the resonating element 1, composed of several snare elements 2, 2', 2", 2", can be produced by milling, electrical discharge machining (EDM), laser machining, molding, casting, hot pressing, or another machining method suitable for this technical field.
  • the snare element(s) 2, 2', 2", 2", can also be made from cast products, hot-pressed products, or products formed using hot or cold processes. This implies that the snare elements 2, 2', 2", 2", can be anisotropic or isotropic. These characteristics can influence the acoustic properties.
  • the resonant element 1 can undergo heat treatment to enhance its mechanical properties, corrosion resistance, and/or acoustic properties, for example. Furthermore, the resonant element 1 can benefit from a surface treatment that forms a layer on the surface of the alloy containing more than 51% by weight of tungsten, tantalum, rhodium, or hafnium, thereby improving corrosion resistance and/or surface hardness, for example.
  • the thickness of this additional layer on the base element can range from 10 nm to 200 ⁇ m. This additional layer can also serve to protect the base element, particularly from corrosion.
  • FIG. 3 This represents a partial cross-sectional view of a striking or musical watch component, which includes a resonating organ 1 with two gongs 2, 2' for a minute repeater.
  • the first gong 2, circular in shape for example, is positioned above the second gong 2' of circular shape for example, but of different length so as to generate a different note than the first timbre once activated.
  • the first gong 2 may be located just below a watch dial 4, while the second gong 2' is below the first gong and above an inner edge 5' of the watch case 5.
  • a portion of a joint 6 connects the dial to the case 5.
  • a reduced space 10 in the placement of the gongs 2, 2' is provided, but this does not guarantee that the gongs 2, 2' will not collide with each other or unintentionally come into contact with the edge of the vibration space 10. This depends on the material used to make them, such as an alloy with more than 51% by weight of tungsten, tantalum, rhodium, or hafnium.
  • Each stamp 2, 2' has a width I1 equal to or greater than 0.4 mm.
  • the first stamp 2 is spaced from the dial 4 by a height h1 approximately equal to its cross-sectional area.
  • the second stamp is spaced by a height h2 less than twice its cross-sectional area from the first stamp 2 without deformation.
  • the second stamp is spaced by a height h3 approximately equal to its cross-sectional area from the lower, inner edge 5' of the case 5.
  • the first and second stamps 2, 2' are spaced from the case 5 by a distance d1 equal to or less than twice their cross-sectional area.
  • FIG 4 represents a partial cross-sectional view of a part of a chiming or musical watch, which includes a resonating organ 1 with four gongs 2, 2', 2", 2"' for a chime according to the invention.
  • the first and second gongs 2, 2' are arranged in the same way as in the embodiment of the figure 3
  • a third 2" gong is mounted coaxially inward and in the same plane as the first 2" gong.
  • a fourth 2' gong is mounted coaxially inward and in the same plane as the second 2' gong.
  • Each gong is of a different length so that each produces a distinct note when activated.
  • the space between the first and third 2' gongs, and between the second and fourth 2' gongs, is approximately twice the value of their cross-sectional area.
  • two or more resonant parts 2 are connected to a single fixing part 3.
  • one or more snare drums 2 may be connected to the same fixing part 3, such as a snare drum holder 3, while other snare drums 2 may each be connected to their own different fixing part 3, such as their own snare drum holder 3.
  • the resonating organ 1 is adapted with the choice of material in accordance with the material of the covering parts in order to have better sound transmission between the vibrating timbre(s) and the neighboring covering parts.

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Description

    DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
  • L'invention concerne un organe résonant, qui comporte au moins une partie résonante, telle qu'un ou plusieurs timbres, ou un clavier à lames pour un mécanisme de sonnerie d'une montre ou d'une boîte à musique. Le ou les timbres ou chaque lame d'un clavier doivent être conçus avec un matériau particulier pour tenir compte de l'encombrement à disposition dans la boîte de montre tout en garantissant une génération d'un son riche lors de la frappe du ou des timbres ou de l'activation d'une ou plusieurs lames.
  • L'invention concerne également un procédé de réalisation d'un organe résonant.
    • ETAT DE LA TECHNIQUE
  • Dans le domaine de l'horlogerie, un mouvement horloger peut être muni d'un mécanisme de sonnerie, tel qu'une répétition minutes. Pour ce faire, l'organe résonant utilisé comprend un timbre, qui est un fil métallique de forme circulaire par exemple en acier. Ce fil métallique est disposé généralement autour du mouvement, dans la boîte de montre. Ce timbre est fixé, par exemple par soudure ou brasure, à un porte-timbre, qui est lui-même solidaire de la platine ou de la carrure de la boîte de montre. La vibration du timbre est produite par l'impact généralement à proximité du porte-timbre d'au moins un marteau. Cette vibration est composée de plusieurs fréquences propres ou partiels, dont le nombre et l'intensité, en particulier dans le domaine audible entre 1 kHz et 20 kHz, dépendent de la géométrie du timbre et des propriétés physiques du matériau utilisé.
  • Le timbre sous la forme d'un fil métallique peut aussi être conçu en or comme défini dans le brevet EP 2 107 436 B1 pour avoir beaucoup de partiels dans la vibration sonore générée par la frappe du marteau. Même si la réalisation d'un timbre en or apporte une grande richesse du son généré lors de la frappe d'un marteau du mécanisme de sonnerie, il peut subir une déformation trop importante due à son propre poids. Comme l'emplacement peut être réduit dans la boîte de montre où se situe le timbre, il peut facilement venir en contact non désiré avec des pièces voisines. Cela constitue un inconvénient d'un tel timbre en or ou tout métal avec une densité élevée et un faible module d'élasticité.
  • Dans ces conditions, on peut envisager de placer des isolateurs de bruit autour du ou des timbres du mécanisme pour éviter de tels chocs ou tintements involontaires. Cependant l'espace est fort réduit dans les montres traditionnelles pour placer encore des isolateurs de bruit entre le ou les timbres, tout en garantissant une richesse du son généré lors de la frappe du ou des timbres en des instants désirés.
  • Bien entendu, un mouvement horloger peut aussi comprendre un mécanisme de sonnerie pour générer une musique si le mécanisme est activé. Pour ce faire, le mécanisme peut comprendre un organe résonant sous la forme d'un clavier musical. Les lames réalisées en matériau métallique, peuvent être activées par des goupilles disposées sur un disque ou un cylindre entraîné en rotation lors de l'activation du mécanisme de sonnerie. Les mêmes inconvénients que pour un agencement d'un ou plusieurs timbres dans un matériau susmentionné peuvent être observés avec le clavier à lames métalliques.
  • Il est encore à noter que dans une montre musicale ou à sonnerie traditionnelle, le rendement acoustique, sur la base de la transduction vibro-acoustique complexe des pièces d'habillage, est faible. Pour améliorer et augmenter le niveau acoustique d'un son ou d'une note, il doit être tenu compte de la matière, de la géométrie et des conditions aux limites des pièces d'habillage. Les configurations des pièces d'habillage sont aussi dépendantes de l'esthétique de la montre et des contraintes de fonctionnement, ce qui peut limiter les possibilités d'adaptation.
  • Dans la demande de brevet CH 708 963 A2 , il est décrit un clavier musical d'une montre à sonnerie. Les lames du clavier sont réalisées avec un module d'Young compris entre 70 et 120 GPa et de densité supérieure à 14 g/cm3. Les lames peuvent être réalisées en tungstène.
  • Le document EP2207069 A2 divulgue une montre avec un organe résonant comportant quatre timbres.
    • RESUMÉ DE L'INVENTION
  • L'invention a donc pour but de pallier aux inconvénients de l'état de la technique en fournissant un organe résonant, qui comprend un ou plusieurs timbres ou un clavier à lames pour un mécanisme de sonnerie d'une montre ou d'une boîte à musique à moindre déformation due à son propre poids et susceptible de générer un son riche, chaleureux et fort une fois activé dans un espace réduit de la montre ou de la boîte à musique.
  • A cet effet, l'invention concerne un organe résonant, qui comprend les caractéristiques définies dans la revendication indépendante 1.
  • Des formes d'exécution particulières de l'organe résonant sont définies dans les revendications dépendantes 2 à 4.
  • Un avantage de l'organe résonant réside dans le fait qu'il est conçu dans un alliage de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium à plus de 51% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium. De préférence, l'alliage peut comprendre plus de 75% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium dans l'alliage. De plus de préférence, il est choisi un tel alliage ayant un rapport E/ρ du module d'Young E sur la densité ou masse volumique ρ qui s'approche de celui de l'or. Le rapport E/ρ doit être par exemple inférieur à 28.106 (m/s)2. Ceci permet de générer, une fois activé, un son fort et riche ayant un grand nombre de partiels dans la gamme audible d'au moins 1 kHz à 10 kHz.
  • Avantageusement, l'organe résonant peut être constitué d'une partie résonante reliée sous forme monobloc à une partie de fixation. La partie résonante peut être constituée d'un ou plusieurs timbres et la partie de fixation peut être défini comme un porte-timbre reliant un ou plusieurs timbres, ou un porte-timbre par timbre.
  • Avantageusement, il est prévu de réaliser l'organe résonant, qui comprend un ou plusieurs timbres, de telle manière à minimiser sa déformation due à son propre poids une fois monté dans une boîte de montre et avec un espace réduit de positionnement du ou des timbres. Le ou les timbres peuvent aussi être réalisés en alliage de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium avec une dureté supérieure à 250 HV, et de préférence supérieure à 300 HV.
  • Avantageusement, l'organe résonant peut être un clavier musical constitué de plusieurs lames reliées à un même talon sous forme monobloc. Chaque lame ou chaque groupe de lames peuvent être réalisés pour générer chacune ou chacun une note bien définie une fois activés.
  • A cet effet, l'invention concerne aussi un procédé de réalisation d'un organe résonant défini dans les revendications indépendantes 5 et 6.
    • BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
  • Les buts, avantages et caractéristiques d'un organe résonant, qui comprend un ou plusieurs timbres ou un clavier à lames pour un mécanisme de sonnerie d'une montre ou d'une boîte à musique apparaîtront mieux dans la description suivante notamment en regard des dessins sur lesquels :
    • la figure 1 représente une vue de dessus d'un organe résonant sous la forme d'un timbre lié à une partie de fixation d'un mécanisme de sonnerie notamment d'une montre selon l'invention,
    • les figures 2a et 2b représentent des vues de côté et de dessus d'un timbre lié à une partie de fixation comme montré en figure 1 avec une déformation du timbre due à son poids,
    • la figure 3 représente une vue en coupe partielle d'une partie de montre à sonnerie ou musicale ayant un organe résonant à deux timbres pour une répétition minutes, et
    • la figure 4 représente une vue en coupe partielle d'une partie de montre à sonnerie ou musicale ayant un organe résonant à quatre timbres pour un carillon.
    DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
  • Dans la description suivante, toutes les parties d'un mécanisme de sonnerie, qui comprend un organe résonant d'une montre à sonnerie ou musicale, qui sont bien connues dans ce domaine technique, ne sont décrites que sommairement. L'accent porte principalement sur l'organe résonant et sa réalisation pour le mécanisme de sonnerie dans la boîte de montre, voire dans une boîte à musique.
  • La figure 1 représente un organe résonant 1, qui comprend une partie résonante 2 et une partie de fixation 3. La partie résonante 2 comprend dans ce cas de figure un timbre 2, et la partie de fixation 3 est une plaquette sous forme de porte-timbre dans le prolongement d'une première extrémité du timbre 2. Généralement l'autre extrémité du timbre 2 est libre. La partie résonante 2 et la partie de fixation 3 ne forment de préférence qu'une seule pièce, c'est-à-dire monobloc avec un même matériau. Selon l'invention, le matériau utilisé est un alliage, qui comprend au moins 51% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium.
  • La partie de fixation 3 peut être d'une même épaisseur que l'épaisseur du timbre 2 et comprend des perçages pour la fixation, par exemple au moyen de vis, du timbre 2 sur une partie correspondante d'une carrure de la boîte de montre ou d'une platine du mouvement horloger. La partie de fixation 3 peut aussi être d'une autre forme et d'une épaisseur différente ou venir de matière avec une portion de la carrure de montre.
  • Le timbre 2 d'un mécanisme de sonnerie de la montre peut être disposé dans la boîte de montre de préférence sous un cadran de montre et selon une forme d'exécution en partie autour d'un mouvement horloger. Dans ces conditions, il peut se présenter de forme circulaire de diamètre correspondant au diamètre du verre de montre, et décrivant une portion de cercle d'un angle qui peut être entre 150° et 250°, de préférence entre 185° et 220°. Le timbre 2 peut être de section transversale circulaire ou de préférence rectangulaire sur les figures présentées. Des exemples dimensionnels sont décrits ci-après sans limitation d'exécution à ces exemples décrits.
  • Le timbre 2, fixé par la partie de fixation 3 dans la boîte de montre, fait généralement partie d'un mécanisme de sonnerie, qui comprend encore de préférence un marteau pour venir frapper le timbre dans des instants prédéterminés. Une portion d'impact du marteau non représenté vient généralement frapper le timbre à proximité de sa liaison à la partie de fixation 3 pour générer une résonance acoustique.
  • En fonction du matériau utilisé pour réaliser l'organe résonant 1, il peut survenir une déformée importante de la partie résonante 2 une fois que l'organe résonant 1 est fixé dans la boîte de montre ou dans la boîte à musique. Une fois fixée, la partie résonante 2 peut fléchir, c'est-à-dire se déformer en fonction de son propre poids et même lorsque la montre est au repos. Dans le cas d'une partie résonante 2 constituée d'un ou plusieurs timbres et comme l'espace où se trouvent le ou les timbres est très réduit, tout mouvement ou choc de la montre peut conduire le ou les timbres 2 à venir en contact d'un timbre voisin ou d'une pièce de montre proche. Cela peut conduire à un tintement non désiré du ou des timbres indépendamment de leur activation normale dans des instants déterminés, ce qui n'est pas désiré.
  • Les figures 2a et 2b représentent justement la déformée d'un timbre 2 de l'organe résonant 1. L'organe résonant 1 est fixé par l'intermédiaire de la partie de fixation 3 sur un support dans la boîte de montre. Ce support non représenté peut être par exemple une portion de la carrure de la boîte de montre ou un support sur une platine de montage du mouvement horloger. Il peut s'agir également d'un support dans une boîte de musique. Une fois monté, le timbre 2 de l'organe résonant 1 est en principe disposé dans un plan parallèle au cadran de montre et juste en dessous. Cependant même dans un état de repos sur une table ou dans un écrin, le poids du timbre depuis sa fixation a pour effet de le faire fléchir, c'est-à-dire se déformer par son propre poids.
  • Dans un mode de repos, le timbre 2, décrivant une portion de cercle, se déforme d'une distance d vue en élévation depuis sa partie de fixation 3 à son extrémité libre. En fonction de l'espace réservé au timbre ou à un ensemble de timbres dans la boîte de montre, il est nécessaire qu'un tel timbre 2 de diamètre par exemple de l'ordre de 35 à 40 mm sur une portion de cercle entre 185° et 220° pour la note sol par exemple, et d'épaisseur et de largeur égale ou supérieure à 0.4 mm, de préférence proche de 0.5 mm, ait une distance d de déformation inférieure à 20% de sa section transversale soit à 0.1 mm dans le cas de la présente invention.
  • Comme indiqué ci-devant selon la présente invention, l'organe résonant 1 avec un ou plusieurs timbres 2 est réalisé dans un alliage avec plus de 51% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium dans l'alliage et dont le rapport E/ρ est plus petit que 28·106 (m/s)2. De plus, il peut aussi être prévu de réaliser ledit alliage de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium avec une dureté de plus de 250 HV. Une liste de matériaux est indiquée ci-après.
  • Le tableau ci-dessous résume les critères, qui correspondent à l'or 5N et aux matières alternatives, qui sont composées notamment d'au moins 51% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium :
    Or 5N Matières alternatives > 51% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium
    Déformation du timbre sous son propre poids (simulation) 0.223 mm < 0.1 mm
    Rapport E/Z 5.4·106 (m/s)2 Le plus petit possible pour se rapprocher du rapport E/ρ de l'or
    Dureté HV 250-280 HV au moins > 250 HV
  • A titre purement indicatif et non limitatif, il peut être réalisé un timbre 2 générant une note de sol lors de sa frappe par un marteau du mécanisme de sonnerie. Le timbre 2 peut être réalisé dans un alliage de tungstène où la proportion de tungstène est de plus de 95% en poids. Le module d'Young E est égal à 330 GPa, la densité ρ est de 18 g/cm3 et la dureté est de l'ordre de 310 HV. La longueur du timbre de diamètre de l'ordre de 35 à 40 mm et d'une portion de cercle d'angle à 198.83° et le rapport E/ρ est égal à 18.3·106 (m/s)2. On observe dans ce cas une déformation du timbre due à son propre poids de l'ordre de 0.053mm, qui est inférieure à 0.1 mm, ce qui est recherché.
  • On peut aussi définir la formule de la déformation d'une poutre encastrée, qui se déforme sous son propre poids. Cette formule de déformation de la poutre peut être prise comme exemple pour déterminer la déformation d'un timbre 2 d'un organe résonant 1 de forme plus complexe. Ainsi, la formule pour calculer la flèche de ce type de système, pour une section de poutre rectangulaire, est la suivante : fi = ρ ⋅ L 4 / 8 ⋅ E ⋅ l où L est la longueur de la poutre, p est le poids de la poutre par unité de longueur, E est le module de Young, et I = b·h3/12 pour une section rectangulaire avec b la largeur de la poutre et h la hauteur de la poutre.
  • Dans notre cas, le ou les timbres 2 sont des éléments courbés. Le calcul de la déformation des timbres consiste donc en une extrapolation de la formule initialement adaptée à une poutre encastrée susmentionnée. Ce calcul pour des timbres est donc beaucoup plus complexe et nécessite donc un calcul par éléments finis.
  • La longueur d'au moins un timbre 2 est liée à la fréquence de résonance recherchée : fn = 1 / 2 π ⋅ β n ⋅ L 2 ⋅ b / L 2 ⋅ E / 12 ⋅ ρ 1 / 2 où ρ est la masse volumique du matériau, βn·L = ((2n - 1)/2)·π pour n>5, n étant le numéro du mode.
  • Cette équation est valable pour les modes de vibration, qui sont dans le plan de la frappe. Le rapport E/ρ est propre à la matière du timbre. Plus ce rapport est petit, plus il y a de partiels et donc plus le son est riche. Un son riche est perçu plus fort par l'oreille humaine. Donc avec le choix du matériau du timbre, on doit avoir un rapport E/ρ le plus petit possible et si possible pouvant s'approcher de celui de l'or.
  • Il est encore à noter que le changement de matière vers une matière qui se déforme moins que l'or peut aussi permettre d'optimiser l'encombrement dans la boîte de montre. Si la matière se déforme moins, un gain au niveau du diamètre de la boîte de montre et de l'épaisseur du ou des timbres peut aussi être gagné.
  • L'alliage à plus de 51% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium peut également contenir un ou plusieurs des éléments suivants : nickel (Ni), cuivre (Cu), fer (Fe), molybdène (Mo), tantale (Ta), hafnium (Hf), niobium (Nb), zirconium (Zr) et cobalt (Co). Ces éléments d'addition peuvent par exemple augmenter les propriétés mécaniques et/ou la résistance à la corrosion de l'alliage. Ces éléments peuvent également être sélectionnés en fonction de leur diagramme de phase avec l'élément de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium. L'obtention de certaines phases peut être intéressante pour l'usinabilité et/ou pour les propriétés acoustiques.
  • Il peut être prévu de réaliser l'alliage à plus de 75% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium. Dans un cas particulier, l'alliage peut comprendre plus de 90% en poids de tungstène en comprenant encore du nickel et du cuivre.
  • Le module de Young peut être compris entre 280 et 400 GPa et la masse volumique ou densité peut être supérieure à 15 g/cm3.
  • L'organe résonant 1, composé de plusieurs timbres 2, 2', 2", 2"', peut être réalisé par fraisage, électroérosion, usinage par laser, moulage, coulage, pressage à chaud ou une autre méthode d'usinage adaptée dans ce domaine technique. Le ou les timbres 2, 2', 2", 2"' peuvent aussi être issus de produits coulés ou de produits pressés à chaud ou de produits déformés à chaud ou à froid. Cela implique que les timbres 2, 2', 2", 2"' peuvent être anisotropes ou isotropes. Ces caractéristiques peuvent avoir une influence sur les propriétés acoustiques.
  • L'organe résonant 1 peut subir un traitement thermique dans le but d'augmenter ses propriétés mécaniques, sa résistance à la corrosion et/ou ses propriétés acoustiques par exemple. De plus, l'organe résonant 1 peut bénéficier d'un traitement de surface formant une couche en surface de l'alliage ayant plus de 51% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium, ce qui permet d'améliorer la résistance à la corrosion et/ou la dureté en surface par exemple. L'épaisseur de cette couche supplémentaire à l'élément de base pourra être comprise entre 10 nm et 200 µm. Cette couche supplémentaire peut servir aussi de protection de l'élément de base notamment de la corrosion.
  • La figure 3 représente une vue en coupe partielle d'une partie de montre à sonnerie ou musicale, qui comprend un organe résonant 1 à deux timbres 2, 2' pour une répétition minutes. Le premier timbre 2 de forme circulaire par exemple est disposé au-dessus du second timbre 2' de forme circulaire par exemple, mais de longueur différente de manière à générer une autre note que le premier timbre une fois activé.
  • Le premier timbre 2 peut se trouver juste en dessous d'un cadran 4 de montre, alors que le second timbre 2' est en dessous du premier timbre et au-dessus d'un bord intérieur 5' de la carrure 5 de montre. Une portion de jointure 6 relie le cadran à la carrure 5. Un espace réduit 10 du placement des timbres 2, 2' est prévu, mais ne garantit pas que les timbres 2, 2' ne s'entrechoquent pas ou viennent involontairement en contact de la bordure de l'espace de vibration 10. Cela dépend du matériau utilisé pour les réaliser, tel qu'un alliage à plus de 51% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium.
  • Chaque timbre 2, 2' est de largeur I1 égale ou supérieure à 0.4 mm. Le premier timbre 2 est espacé du cadran 4 d'une hauteur h1 d'environ la valeur de sa section transversale. Le second timbre est espacé d'une hauteur h2 de valeur inférieure à deux fois sa section transversale du premier timbre 2 sans déformation. Finalement, le second timbre est espacé d'une hauteur h3 d'environ la valeur de sa section transversale du bord 5' inférieur et intérieur de la carrure 5. Les premier et second timbres 2, 2' sont espacés de la carrure 5 d'une distance d1 égale ou inférieure à deux fois la valeur de leur section transversale.
  • La figure 4 représente une vue en coupe partielle d'une partie de montre à sonnerie ou musicale, qui comprend un organe résonant 1 à quatre timbres 2, 2', 2", 2"' pour un carillon selon l'invention. Les premier et second timbres 2, 2' sont selon le même agencement que pour la forme d'exécution de la figure 3. Un troisième timbre 2" est monté coaxial vers l'intérieur et dans le même plan que le premier timbre 2. Un quatrième timbre 2‴ est monté coaxial vers l'intérieur et dans le même plan que le second timbre 2'. Chaque timbre est d'une longueur différente de manière à générer chacun une note particulière différente une fois activé. L'espace entre les premier et troisième timbres 2, 2" et entre les second et quatrième timbres 2', 2"' est d'environ deux fois la valeur de leur section transversale.
  • Bien entendu d'autres valeurs dimensionnelles des timbres peuvent être appliquées en fonction de la dimension de la montre équipée du mécanisme de sonnerie.
  • Il peut être envisagé que deux parties résonantes 2 ou plus soient reliées à une seule partie de fixation 3. Dans le cas d'un organe résonant 1 composé de timbres 2, un ou plusieurs timbres 2 peuvent être reliés à une même partie de fixation 3, telle qu'un porte-timbre 3, alors que d'autres timbres 2 peuvent être reliés chacun à leur propre partie de fixation 3 différente, telle qu'à leur propre porte-timbre 3.
  • Il est encore à noter que l'organe résonant 1 est adapté avec le choix du matériau en accord avec le matériau des pièces d'habillage de manière à avoir une meilleure transmission sonore entre le ou les timbres mis en vibration et les pièces d'habillage voisines.
  • Tout ce qui a été décrit pour un organe résonant 1 à un ou plusieurs timbres peut s'appliquer de la même manière à un organe résonant 1 sous la forme d'un clavier à lames pour pouvoir jouer une mélodie une fois activées.
  • A partir de la description qui vient d'être faite, plusieurs variantes de l'organe résonant pour un mécanisme de sonnerie d'une montre ou d'une boîte à musique peuvent être conçues par l'homme du métier sans sortir du cadre de l'invention définie par les revendications.

Claims (6)

  1. Organe résonant (1) pour un mécanisme de sonnerie d'une montre ou d'une boîte à musique, comportant au moins une partie résonante (2) agencée pour vibrer et résonner sous l'action d'une activation,
    dans lequel au moins la partie résonante (2) est réalisée en alliage de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium avec plus de 51% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium dans l'alliage, dans lequel
    la partie résonante (2) comprend au moins quatre timbres (2, 2', 2", 2"') de forme circulaire ayant des longueurs différentes de manière à générer chacun une note particulière différente une fois activé pour un carillon,
    un premier timbre (2) et un second timbre (2') sont susceptibles d'être disposés l'un au-dessus de l'autre dans une boîte de montre,
    un troisième timbre (2") et un quatrième timbre (2"') sont susceptibles d'être disposés l'un au-dessus de l'autre dans une boîte de montre,
    le troisième timbre (2") est destiné à être monté coaxial au premier timbre (2'), vers l'intérieur et dans le même plan que le premier timbre (2), et
    dans lequel le quatrième timbre (2‴) est destiné à être monté coaxial au second timbre (2'), vers l'intérieur et dans le même plan que le second timbre (2').
  2. Organe résonant (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une partie de fixation (3) réalisée en une seule pièce avec la partie résonante (2, 2', 2", 2"') de chaque timbre sous forme monobloc.
  3. Organe résonant (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des quatre timbres (2, 2', 2", 2‴) est relié à une extrémité à une pièce de fixation (3) et une autre extrémité est libre de mouvement, et en ce que chaque timbre est de forme circulaire pour être disposé dans une boîte de montre en décrivant une portion de cercle d'un angle entre 150° et 250°, et de préférence entre 185° et 220°.
  4. Organe résonant (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacun des quatre timbres (2, 2', 2", 2"') a une section transversale circulaire ou rectangulaire d'épaisseur ou de largeur supérieure ou égale à 0.4 mm.
  5. Procédé de réalisation d'un organe résonant (1) selon l'une des revendications 1 et 2, l'organe résonant se caractérisant en ce que la partie résonante (2) comprend au moins quatre timbres (2, 2', 2", 2‴) de forme circulaire ayant des longueurs différentes de manière à générer chacun une note particulière différente une fois activé pour un carillon, en ce qu'un premier timbre (2) et un second timbre (2') sont susceptibles d'être disposés l'un au-dessus de l'autre dans une boîte de montre, en ce qu'un troisième timbre (2") et un quatrième timbre (2"') sont susceptibles d'être disposés l'un au-dessus de l'autre dans une boîte de montre, en ce que le troisième timbre (2") est destiné à être monté coaxial vers l'intérieur et dans le même plan que le premier timbre (2), et en ce que le quatrième timbre (2"') est destiné à être monté coaxial vers l'intérieur et dans le même plan que le second timbre (2'), le procédé comprenant une étape de réalisation de l'organe résonant (1) dans un alliage de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium à plus de 51% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium, et une étape de traitement thermique de l'organe résonant obtenu pour augmenter ses propriétés mécaniques, sa résistance à la corrosion et/ou ses propriétés acoustiques.
  6. Procédé de réalisation d'un organe résonant (1) selon l'une des revendications 1 et 2, l'organe résonant se caractérisant en ce que la partie résonante (2) comprend au moins quatre timbres (2, 2', 2", 2‴) de forme circulaire ayant des longueurs différentes de manière à générer chacun une note particulière différente une fois activé pour un carillon, en ce qu'un premier timbre (2) et un second timbre (2') sont susceptibles d'être disposés l'un au-dessus de l'autre dans une boîte de montre, en ce qu'un troisième timbre (2") et un quatrième timbre (2"') sont susceptibles d'être disposés l'un au-dessus de l'autre dans une boîte de montre, en ce que le troisième timbre (2") est destiné à être monté coaxial au premier timbre (2), vers l'intérieur et dans le même plan que le premier timbre (2), et en ce que le quatrième timbre (2‴) est destiné à être monté coaxial au second timbre (2'), vers l'intérieur et dans le même plan que le second timbre (2'), le procédé comprenant une étape de réalisation de l'organe résonant (1) dans un alliage de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium à plus de 51% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium, et une étape de traitement de surface formant une couche supplémentaire en surface de l'alliage pour améliorer sa résistance à la corrosion et/ou sa dureté en surface.
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