Dispositif chronométrique électrique. La, présente invention concerne un dispo sitif chronométrique électrique à organe os cillant de commande maintenu. en mouve ment d'oscillation, par des impulsions élec tromagnétiques y appliquées synchronique ment avec les oscillations dudit organe, en raison du chargement et du déchargement d'un condensateur électrique, et elle se ca ractérise par le fait que l'organe oscillant précité comprend un balancier pivoté à par tie en matière magnétique à laquelle les im pulsions sont appliquées par effet électro magnétique.
Plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 est une vue en perspective, en partie schématique, d'une première forme d'exécution; La fig. 2 est une vue de dessus d'une seconde forme d'exécution; La fig. 3 en montre une élévation laté rale; La fig. 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la. fig. 3, vue dans le sens des flèches a; La fig. 5 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la fig. 3, vue dans la direction indiquée par les flèches b;
La fig. 6 montre une élévation arrière de ce dispositif; Les fig. 7 et 8 sont des vues correspon dant à, la fig. 3, et représentent le dispo sitif subdivisé en une. section de division de temps ou partie de mouvement primaire e , une section d'indication de temps; Les fig. 9 et 10 montrent à plus grande échelle une élévation de l'axe d'une roue à balancier et d'un engrenage coopérant; La fig. Il montre une variante d'axe de roue à balancier; La fig. 12 montre une coupe suivant la ligne XII-XII ide la fig. 11;
La fig. 13 est une vue partiellement schématique d'une autre forme d'exécution du dispositif; La fis. 14 montre une vue en bout du dispositif représenté à la fis. 13, vue par dessus; Les fis. 15 et 16 montrent des coupes suivant les lignes XIX-XIX et XX-XX de la fis.<B>M</B>.
On décrira d'abord la forme d'exécution représentée à la fis. 1. La fis. 1 n'est pas dessinée à l'échelle et les éléments ne sont pas montés dans la disposition spéciale qu'ils auront dans une exécution pratique, cette fi gure présentant pour ainsi dire une vue pu rement schématique des éléments constituant le dispositif chronométrique, les parties sans importance, telles que paliers, etc., ayant été omises.
Sur la fis. 1, l'axe 1 de roue à balancier est supporté en position verticale et à cet axe est fixé un ressort spiral 2, dont une ex trémité est reliée à un organe d'ancrage 3. L'axe 1 porte également un organe oscillant 4 formant roue :à balancier.
Cet organe,. qui n'est de préférence pas polarisé, mais qui est établi en un métal aimantable d'une haute perméabilité et ,d'un coefficient de dilata tion thermique pratiquement négligeable, tel - que l'acier-nickel à 3.6%, comporte une partie de fond 5 portant deux épaules arquées cir- conférentielles relevées 6 et 7 diamétralement opposées l'une à l'autre. Les deux épaules 6 et 7 forment avec le fond 5, qui est évidé à. cet effet, deux encoches périphériques 8 et 9 sur la. roue à balancier dans: un but qui sera expliqué dans la suite.
Le dispositif comporte encore un électro aimant avec des bobines électro-mab étiques de commande 11 et 12 dont les pièces polaires 13 et 14 sont disposées tout près de la tTa- jectoire de la jante de la roue à balancier 4. Chacune de ces pièces polaires est usinée de façon qu'un tenon saillant 15 en coopère avec les épaules 6, et 7 de la roue à balancier, tandis qu'une partie à face de bout horizon tale en coopère avec le fond 5 de la. roue à balancier .d'une manière qui sera complète ment expliquée plus loin.
L'axe de balancier I porte une pluralité d'éléments de pas d'hélice 17 et 18 s'étendant partiellement autour de l'axe et qui sont dis posés de façon à coopérer avec une roue den tée 21 fixée sur un arbre 22 qui porte à son extrémité opposée une hélice sans fin 23. Celle-ci engrène avec une roue hélicoïdale 24 fixée sur un arbre 25 qui porte également un pignon denté 26. Le pignon denté 26 coo. père avec une roue dentée 27 fixée sur un arbre 28, l'extrémité libre 31 de cet arbre étant disposée pour porter une aiguille de minutes ou autre organe indicateur (non re présenté). .
L'arbre 28 porte de plus un, pignon 32 qui coopère avec une roue dentée 3,3 fixée sur un arbre auxiliaire 34. Un pignon denté 35 est fixé à' l'extrémité de l'arbre auxiliaire 34 opposé à la roue dentée 33 et engrène avec une roue dentée 3,6 pourvue d'un canon 37 monté librement sur l'arbre de l'aiguille des minutes 28. Le canon 37 est disposé pour porter l'aiguille des heures, s'il est désirable, la réduction de vitesse nécessaire étant ainsi obtenue par le train d'engrenages compre nant l'arbre auxiliaire 34.
Une paire d'organes de contact 40 et 41 est disposée de façon à coopérer avec le res sort spiral 2, l'organe de contact 40 étant relié â, un pôle d'une source de .courant 43 et l'autre organe de contact étant relié à l'autre pôle de cette source de courant. Pour la, description du fonctionnement de ce dis positif, on supposera que le pôle première ment mentionné soit le pôle positif et le se cond le pôle négatif, bien que cette disposi tion particulière de la polarité ne soit pas essentielle.
Une borne d'un condensateur 44 est reliée au pôle négatif de la batterie 4,3, et l'autre borne .du condensateur est reliée à une borne de la bobine 11. La bobine 11 est reliée à l'aide d'un conducteur 45 à la. bobine 12, la quelle, à son tour, est reliée par un conduc teur 46 à l'organe d'ancrage 3. Comme indi qué par le fragment d'organe 47, l'organe d'ancrage 3 aussi bien que le conducteur 46 peuvent être fixés sur le cadre (non repré senté) qui supporte les différentes parties du mécanisme.
Les organes de contact 40 et 41 sont sup- iortés par un organe de réglage mobile (non eprésenté) qui permet de les ajuster angu- airement dans des limites déterminées autour le l'axe de la roue de balancier.
Le ressort spiral 2 est choisi de façon à mprimer à la roue de balancier 4 la période '.'oscillation naturelle désirée. Afin d'entre- ;enir les oscillations, il est nécessaire de sou- nettre la roue de balancier à des impulsions nagnétiques proprement cadencées.
A cet :ffet, les organes de contact sont disposés le façon que l'organe de contact 40 établisse un contact électrique avec le ressort spiral 2 lorsque celui-ci se détend par suite de l'os- @illation de la. roue de balancier 4 dans la direction indiquée par la, flèche 49, et que l'organe de contact 41 établisse un contact 5lectrique avec le ressort spiral 2, à un mo ment déterminé pendant l'oscillation de la roue de balancier 4.
Chaque établissement de contact a, lieu lorsque la roue de balancier s'approche du milieu -de sa course d'oscillation, alors que les encoches 8 et 9 de la roue de balancier sont sur le point de se placer en face des pièces polaires des bobines (position dite "centrale" des encoches ou position "neutre" des épaules polaires 6, 7).
Pour la, compréhension du fonctionne ment, on supposera d'abord que la<B>,</B> roue de balancier oseille dans la, direction de la flè che 49 et que ses encoches soient situées à la. position momentanée susmentionnée. Le ressort spiral 2 fait alors contact avec l'or gane de contact extérieur 40 et un courant électrique passe du pôle positif de la batte rie 43 par l'organe de contact 40, le ressort spiral 2 et les bobines 12 et 11 pour charger le condensateur 44.
Le sens d'enroulement des bobines 12, 11 est tel que le courant de charge idonne à une pièce polaire une polarité que l'on supposera être Nord, et à l'autre une polarité Sud, le circuit magnétique étant complété par une pièce de base des noyaux (non représentée). Au moment où le champ magnétique est éta- bli, les encoches de la roue de balancier 'ont légèrement dépassé la position centrale par rapport aux pièces polaires, .l'extrémité 48 de l'épaule 6 est attirée davantage par la pièce polaire 13 que l'extrémité 51 de l'épaule opposée 7.
L'extrémité 52 de l'épaule 7 est également attirée davantage par la pièce po laire 14 que l'extrémité 53 de l'épaule 6 de façon à soumettre la roue @de balancier 4 à une impulsion qui tend à la faire mouvoir plus vite dans la direction dans laquelle elle se -déplaçait lorsque le champ magnétique a été établi.
Pendant la demi-période d'oscillation de la roue de balancier qu'on vient de décrire, l'élément .de pas id'hélice 18 de l'arbre 1 est venu en prise avec une des dents de la roue dentée 21 et l'a avancée dans la direction indiquée par la flèche 54 d'un chemin pro portionnel à la hauteur -du pas dudit élément, en communiquant ainsi un mouvement au train d'engrenages du mouvement @d'horlo- gerie.
On supposera maintenant que la roue de balancier ait décrit un mouvement de rota tion jusqu'à la limite de sa trajectoire dans la direction indiquée par la flèche 49, et qu'il soit en train de retourner dans la. direction opposée par suite de l'énergie emmagasinée ,dans le ressort spiral 2.
A un certain instant déterminé pendant l'oscillation inverse, le contact sera rompu entre le ressort spiral 2 et l'organe de contact extérieur 40 par le fait que le ressort spiral 2 se resserre maintenant radialement. Un instant plus tard, lorsque les encoches 8 et 9 de la. roue de balancier 4 viennent de nouveau se placer en face .des pièces polaires, le ressort spiral 2 fait con- ta,ct avec l'organe de contact intérieur 41 en permettant au condensateur 44 de se déchar ger par les enroulements des bobines dans une direction opposée à. celle du courant de charge.
Cette décharge de courant imprime aux pièces polaires 13 et 14 la polarité op posée à la précédente, respectivement, et le champ magnétique agit sur la roue de ba lancier de la manière susdécrite, mais d'ans le sens opposé. La cadence de l'impulsion magnétique est réglée de façon que la roue ,de balancier soit obligée de conserver son mouvement d'oscillation dans la direction de rotation qu'il avait lorsque le contact mo mentané a été établi entre l'organe de contact intérieur et le ressort spiral 2.
Pendant le mouvement inverse de l'axe de la roue -de balancier, l'élément de pas de vis 17 vient en prise avec la roue dentée 21 et imprime à celle-ci un mouvement de rota tion dans la même direction que le mouve ment qui lui était imprimé par l'élément de pas ide vis 1-8 pendant la première demi- période de fonctionnement. Ce second mou vement de rotation est transmis au train d'engrenages et aussi aux moyens indicateurs de la même manière que le premier mouve ment.
En .disposant la roue de balancier et les pièces polaires avec leur forme spéciale comme représenté au dessin, le champ ma gnétique des pièces polaires exerce son action tant par les tenons saillants 15 des pièces polaires coopérant avec les épaules rele vées 6 et 7 de la roue de balancier, que par les parties horizontales 16,des pièces polaires coopérant de manière similaire avec la base 5 de ladite roue, Lorsque le contact est établi entre le res sort spiral 2 et l'organe de contact extérieur d-0, pendant l'oscillation de la roue de ba lancier dans la direction indiquée par la flè che 49, le condensateur 44 reçoit une pleine charge.
Lorsque, par conséquent, le contact est rompu entre le ressort spiral 2 et l'or gane de contact 40 pendant l'oscillation in verse, il n'y a point ide tension au contact et, par conséquent, il ne se produit point d'étin celle. Il ne se produit point non plus d'étin celle à l'instant où l'organe de contact inté rieur 41 vient toucher le ressort spiral 2 pour que le condensateur puisse se décharger, en tant qu'un circuit est établi par les bobines électromagnétiques.
D'autre part, à l'instant où le ressort spiral 2 quitte l'organe .de contact intérieur 41, le condensateur s'est déchargé complète- ment et il ne se produira donc point d'éti celle. Pour cette raison, les organes de co tact aussi bien que le ressort spiral peuve être établis en un métal qui ne pouvait p être utilisé dans les dispositifs antérieur ment connus à cause de la formation exce sive d'étincelles à leurs points de conta électrique.
Comme il a été expliqué, la consomm Lion d'énergie d'un dispositif chronométriqi construit suivant la disposition décrite e extrêmement faible.
Comme une très petite force suffit poi faire arrêter le mouvement de l'organe osci lant, il est indiqué de prévoir des moyei pour en3pêcher la transmission du moind: mouvement à l'arbre 22 lors d'un régla, des aiguilles. A cet effet, on 'a prévu l'hélic 23 et la. roue hélicoïdale 24 entre le irai d'engrenages actionnant les aiguilles et l partie de mouvement primaire du dispositi Cette disposition .d'engrenage non-réversibi empêche une transmission de mouvement c l'arbre 31 -à l'arbre 22.
Le mécanisme contacteur électrique cou prenant les organes de contact 4(i et 4.1 E le ressort spiral 2 est pratiquement sans ine fie, l'amplitude de mouvement entre les pose fions de contact de celui-ci étant petite et 1 résistance du ressort à la flexion étant insi gnifiante, de sorte que le mécanisme deman.d une énergie inappréciable pour sa command < Grâce à l'élimination de l'inertie dans le me canisme contacteur électrique et à la,
réductioi de frottement dans toutes les parties mobile du dispositif, on obtient un appareil qui peu être actionné de façon continue avec un mi nimum d'énergie.
Le condensateur 44 et la source de cou rapt 43 sont choisis et dimensionnés par rap port à la grandeur des bobines de command, 11 et 12 de façon que le mécanisme entie ne consomme que la, quantité d'énergie néces safre pour surmonter les pertes mécaniques Dans une exécution pratique, le condensateu: 44 a une capacité de deux microfarads et 1 < batterie une tension de 22 Volts.
On peut démontrer mathématiquement que lorsqu'un condensateur de deux microfarads ast chargé et déchargé une fois par seconde par une batterie de 22 Volts, la consom mation moyenne d'énergie est moindre que 0,001 Watts. Cette proportion de charge et de décharge est maintenue dans la forme d'exécution susdécrite et la batterie conti nuera par conséquent à fournir de l'énergie pour une durée de temps pratiquement égale à sa durée de vie proprement dite.
D'ans la forme d'exécution représentée aux fig. 2 à 8 et en particulier à la fig. 7, la partie indicatrice de temps du dispositif comprend sensiblement les mêmes organes que ceux représentés à la fig. 1. Une plaque arrière 61 et une plaque frontale 62 sont assemblées parallèlement l'une à l'autre au moyen d'un nombre de pièces de distance 63 disposées entre elles, des vis d'assemblage 64 passant par des ouvertures dans les plaques et entrant dans les extrémités des pièces de distance. L'arbre de l'aiguille des minutes 31 passe par une ouverture dans la plaque frontale 62 et une partie réduite de lui est logée dans un petit forage de la plaque arrière 61.
La roue dentée 27 est fixée sur l'arbre 31 entre les deux plaques, et la roue dentée 32 est également fixée sur cet arbre à proximité immédiate de la face extérieure de la plaque frontale 62.
La roue dentée 36, qui est munie du canon 37 pour porter l'aiguille des heures, est montée folle sur l'extrémité de l'arbre 31 et engrène avec la roue libre 35 dis posée sur l'arbre 34 qui est rigidement monté dans une ouverture de la plaque frontale 62. La roue dentée 36 est empê chée de glisser en bas de l'arbre 31 par une rondelle 66 fixée sur l'arbre 34 tout près de la roue dentée 35, la rondelle étant re tenue par une goupille 67 qui passe par une ouverture dans l'extrémité -de l'arbre 34. Les roues dentées 33 et 35 sont soli daires l'une de l'autre, le mouvement étant imprimé à la roue 33 par la roue 32.
L'arbre 25, qui porte la roue dentée 26 engrenant avec la roue dentée 27,a une de ses extrémités montée dans un forage de la plaque frontale 62, tandis que l'autre ex trémité, sur laquelle est fixée la roue 24, est logée dans une pièce rapportée 68 de la plaque arrière 61.
L'arbre 25 est prolongé vers l'arrière; de la manière représentée pour que la roue 24 vienne en relation d'engrènement avec l'Hé lice correspondante lorsque les parties d'in- dication de temps et de division de temps sont assemblées.
La partie de mouvement primaire ou de division de temps du dispositif comporte une plaque supérieure 70 ayant un bord avant relevé 71 et une plaque inférieure î 2 ayant un bord avant tourné vers le bas 73, les deux plaques étant maintenues parallèle ment l'une à l'autre au moyen de plusieurs pièces de distance 74, 75 et 76, dans les extrémités opposées -desquelles sont vissées des vis de fixation 77 passant par des fo rages des plaques 70 et 72.
La plaque supérieure est établie en ma tière non magnétique, tandis que la plaque inférieure est faite en acier, fer ou autre métal ayant une perméabilité magnétique suffisamment élevée.
L'axe 1 de la roue de balancier est sup porté entre des coussinets réglables 79, vissés dans les plaques supérieure et infé rieure, respectivement, les organes étant maintenus en position réglée par d.es écrous de serrage 80.
Une plaque mobile 81 en matière iso lante, telle que la bakélite ou analogue, est montée de façon rotative sur une partie s'étendant vers le haut du coussinet supé rieur 79 et est maintenue en position par l'écrou de serrage 80. Une rondelle élastique est interposée entre l'écrou de serrage 80 et la pièce isolante 81 afin d'empêcher izne usure inadmissible de cette dernière et pour la maintenir par frottement dans sa posi tion.
Les organes de contact 40 et 41 sont montés sur un prolongement 82 de la pièce isolante 81 et sont dirigés vers le bas par une ouverture 83 dans la plaque supérieure 70 en relation de fonctionnement avec le ressort spiral 2. L'ouverture 83 est suffi samment large pour permettre un mouve ment angulaire suffisant des organes de con tact par rapport à l'axe de la roue de ba lancier afin de pouvoir modifier-la longueur active du ressort spiral, comme on le fait d'habitude pour le réglage. Les organes de contact servent par conséquent à la fois de moyens de réglage pour régler la période d'oscillation de la roue de balancier 4 et pour établir les circuits électriques précé demment décrits en connexion avec la fig. 1.
L'extrémité extérieure du ressort spiral 2 est fixée à l'aide d'une cheville 84 à une pièce 85 fixée à la face inférieure de la plaque supérieure 70.
Les pièces 13 et 14 sont pourvues d'ou vertures taraudées à leurs extrémités infé rieures et sont maintenues en position entre les plaques supérieure et inférieure au moyen de vis 86 passant par des ouvertures dans la plaque inférieure 72 et vissées clans les ouvertures taraudées des extrémités in férieures des pièces polaires.
La roue de balancier 4, qui est fixée sur l'axe 1 immédiatement en dessous du ressort spiral 2, présente un diamètre tel que ses épaules 6 et 7 sont écartées des tenons sail lants 15 des pièces polaires 13 et 14 avec un jeu de 1,5 mm ou moins, ce jeu n'étant pas critique.
Les bobines de commande 11 et 12 sont montées librement sur les pièces polaires respectives, une extrémité de leurs enroule ments étant reliée au cadre comme repré senté à la fig. 1. Si le dispositif doit pou voir supporter un rude traitement, ces bo bines sont de préférence munies de moyens pour empêcher un mouvement axial par rapport aux pièces polaires afin de ne pas déranger le mouvement d'oscillation de la roue de balancier.
Une tige courte 87 est montée verticale ment sur la plaque de base 72 à l'aide d'une vis 88 qui passe par une ouverture de la plaque de base et est vissée dans une ouver ture taraudée dans l'extrémité inférieure de la tige. Cette tige est pourvue d'une ouver ture transversale dans laquelle est montée une extrémité de l'arbre 22, l'autre extrémité de l'arbre étant supportée dans une ouver ture de la pièce de distance 76.
La roue dentée 21 est montée sur l'ar bre 22 près de la "tige 87 et disposée pour ,,enir en prise avec les éléments de pas d'hé lice 17 et 18 sur l'axe de balancier 1. L'hé lice 23 est fixée sur l'arbre 22 près de la roue 21 et sert à transmettre le mouvement au train d'engrenages constituant la. partie d'indication de temps du dispositif.
Le circuit magnétique pour les bobines de commande comprend la plaque de base 72, les pièces polaires 13 et 14 et la roue de balancier oscillante 4. Ce dernier organe n'est pas polarisé et reçoit par conséquent par induction une polarité qui provoque son attraction vers les pièces polaires, quelle que soit la polarité momentanée de ces der nières..
Dans les fig. 7 et 8, on voit plus clai rement la subdivision du dispositif en un mécanisme diviseur de temps et un méca nisme indicateur de temps, dont chacun peut être fabriqué séparément.
La fi-. 7 représente le mécanisme indi cateur de temps séparé du mécanisme divi seur de temps par l'enlèvement de plusieurs vis d'assemblage 89 représentées aux fig. 2 et 3. Il est avantageux que les ouvertures prévues dans la plaque arrière 61 et les ouvertures dans? Tes parties;
perpendicu laires 71 et 73 des plaques de sup port 70 et 72 soient placées dans une position exacte, attendu que l'assemblage de ces parties amène la roue hélicoïdale 24 en prise avec l'hélice 23. Evidemment, de pe tites différences sont ndmissibles,- 1a (dis tance admissible entre les positions prédé terminées et les ouvertures correspondantes dans les différentes plaques étant dans les limites des tolérances d'usinage usuelles.
En établissant les mécanismes indicateur de temps et diviseur de temps du dispo sitif comme unités séparées et individuelles, a peut considérablement réduire le pris -de sbrication et d'assemblage. Les pièces re- résentées à la fig. 7 ne demandent pas le iême degré de précision que celles repré- antées à la fig. 8 et, par conséquent, on eut confier leur fabrication à des ouvriers coins expérimentés.
Pour cette raison, le mécanisme de divi- ion de temps du dispositif est établi pour tre supporté dans un châssis fabriqué sépa- ément et le mécanisme indicateur de temps st également disposé pour être supporté éparément. Il va de soi que n'importe quel mécanisme indicateur de temps donné peut tre utilisé avec n'importe quel mécanisme liviseur de temps donné.
La fabrication de :es unités séparées peut par conséquent être ;onfiée à différentes usines et pour l'as- ;emblage du dispositif complet il suffit l'aménager les ouvertures dans les plaques lans la position exacte pour permettre l'in ;ertion des boulons d'assemblage.
Comme représenté aux fig. 9 et 10,, les déments de pas d'hélice 17 et 18 sont in Ïerrompus circonférentiellement et sont mu iis d'une rainure circonférentielle 90. Lors le la rotation de l'axe 1 dans la direction .ndiquée par la flèche, une partie inclinée )1 de l'élément<B>181</B> entre en contact avec une des dents de la roue dentée 21 et im prime à celle-ci un mouvement dans la di rection indiquée par la flèche 54. Lorsque la dent est avancée d'une distance égale à la division de la face inclinée 91, elle passe sur la surface gauche de l'élément 18 sans avancement ultérieur jusqu'à ce que la fin de l'oscillation soit atteinte.
Entre temps, l'élément 17 a effectué un mouvement de rotation suffisant pour amener une partie inclinée en rotation opérative avec une au tre des dents de la roue 21 et lorsque l'os cillation inverse se produit, ladite dent passe sur la surface 92 et sur la face gauche de l'élément 17 en y restant jusqu'à l'achève ment de l'oscillation inverse.
La roue dentée 21 reçoit de cette sorte un mouvement de rotation égal à la division d'un des éléments de pas d'hélice pendant une demi-période d'oscillation de l'axe de balancier.<B>A</B> l'instant où une :dent de la roue 21 est prise par l'extrémité inclinée de l'un des éléments de pas d'hélice, la roue 21 peut librement se mouvoir dans l'espace où l'élément opposé est interrompu. Pendant le temps qu'une dent passe sur la face d'un des éléments, la rainure annulaire forme un passage pour la dent précédente de façon à empêcher une collision de celle-ci avec le mouvement d'oscillation de l'axe.
La relation entre l'axe à éléments de pas d'hélice 17 et 18 et la roue 21 à l'ins tant où l'élément de pas d'hélice 18 est en train de venir en prise avec une dent de la roue, est représentée plus .clairement à la fig. 10 qui est une coupe suivant la ligne X-X de la fig. 9.
Il n'est pas absolument nécessaire que les éléments de pas d'hélice 17 et 18 soient exécutés comme représenté aux fig. 9 et 10, une forme modifiée en étant représentée aux fig. 11 et 12. Les éléments 17 et 18 peu vent être remplacés par des .éléments 93 et 94 en forme de colliers qui sont, par exem ple, soudés sur l'arbre. Chaque élément- collier est pourvu d'une partie descendante 95 analogue aux extrémités inclinées des éléments représentés aux fig. 9 et 10, mais étant donné qu'elles sont très minces par rapport aux dents et les entre-dents de la roue 21; il n'est pas nécessaire de prévoir des rainures circonférentielles 90.
Le fonc tionnement de la variante représentée à la fig. 11 est pratiquement le même que celui des moyens représentés aux fig. 9 et 10.
Le dispositif représenté aux fig. 13 à 16 comprend un mécanisme à balancier comportant un arbre 182, des coussinets 183 pour celui-ci, une roue de balancier 184, un ressort spiral ou à torsion 185 comme dans les dispositifs de ce genre, un aimant 186 faisant partie du balancier oscillant et monté sur l'arbre 182, et un mécanisme contacteur 187.
Le ressort spiral 185 est relié par son extrémité intérieure à un collier 189 de l'arbre 1182 et par son extrémité exté- rieure à un organe stationnaire<B>190</B> et coo. père de manière usuelle avec la roue de ba lancier 184 qui oscille avec l'arbre 182 au tour de l'axe longitudinal de ce dernier.
Le mécanisme contacteur 187 comporte un ressort de contact mobile 191 en forme d'un ressort spiral. L'extrémité intérieure du ressort 191 est reliée à un collier ou douille<B>192</B> sur l'arbre 182 et l'extrémité extérieure du ressort est munie de parties de contact 193 pour faire contact avec des pièces de contact stationnaires 194 et 195. Par cette disposition, le ressort 191 se meut ensemble avec l'arbre 182 entre les pièces -de contact stationnaires 194 et<B>195,</B> mais l'extrémité extérieure du ressort est main tenue stationnaire, tandis que le reste de celui-ci est enroulé ou déroulé suivant le degré d'oscillation de l'arbre 182 dépassant ce qui est nécessaire pour mouvoir les par ties de contact 193 entre les pièces de con tact stationnaires 194 et 195.
De la sorte, l'excédent de mouvement de l'arbre 182 est reçu par la pièce de contact élastique mo bile 191. Lorsqu'au fonctionnement la roue de balancier 184 oscille dans le sens du mohx- vement des aiguilles d'une montre en re gardant la fig. 14, la partie de contact<B>193</B> vient en contact avec la pièce de contact 195 pour compléter un circuit par un con ducteur 197, la batterie 108, le condensa teur 106, la bobine 180, la bobine 124, la bobine 181, la pièce stationnaire 190, le res sort 185 et l'arbre 182 au ressort 191.
Pendant cette opération, l'aimant 186 est mis en oscillation pour amener ses ex trémités à proximité des bobines 180 et 181 de sorte que, lorsque le circuit susmentionné est complété, le condensateur 106 est chargé, la bobine 124 est excitée pour actionner un mécanisme à cliquet d'avancement (non re présenté) agissant sur le mouvement d'hor logerie, et les bobines 180 et 181 sont exci tées pour agir sur l'aimant 186 et par là sur la roue de balancier 184 de la même manière dont l'électro-aimant de la première forme d'exécution agit directement sur la roue de balancier.
Dans la direction inverse d'oscillation de l'axe de balancier, la partie de contact <B>193</B> vient en contact avec la pièce de con tact 194 pour établir un circuit fermé par un conducteur 198, le condensateur 106, la bobine 180, la bobine 124, la bobine 181, la pièce stationnaire 190, le ressort 185 et ('arbre 182 au ressort 191. De cette ma nière, les bobines 180 et<B>181</B> sont de nou veau excitées pendant la décharge du con densateur 106, pour agir sur l'aimant 186.
Electric chronometer device. The present invention relates to an electric chronometric device with a maintained control winking bone member. in oscillation movement, by electromagnetic pulses applied thereto synchronously with the oscillations of said member, due to the charging and discharging of an electric capacitor, and it is characterized by the fact that the aforementioned oscillating member comprises a pendulum pivoted partly in magnetic material to which the impulses are applied by electromagnetic effect.
Several embodiments of the object of the invention are shown, by way of example, in the accompanying drawing, in which: FIG. 1 is a perspective view, in part schematic, of a first embodiment; Fig. 2 is a top view of a second embodiment; Fig. 3 shows a side elevation; Fig. 4 is a section taken along line IV-IV of the. fig. 3, seen in the direction of the arrows a; Fig. 5 is a section taken along line IV-IV of FIG. 3, viewed in the direction indicated by arrows b;
Fig. 6 shows a rear elevation of this device; Figs. 7 and 8 are views corresponding to, FIG. 3, and represent the device subdivided into one. time division section or primary movement part e, a time indication section; Figs. 9 and 10 show on a larger scale an elevation of the axis of a balance wheel and of a cooperating gear; Fig. It shows a variant of a balance wheel axle; Fig. 12 shows a section along the line XII-XII in FIG. 11;
Fig. 13 is a partially schematic view of another embodiment of the device; The fis. 14 shows an end view of the device shown in fis. 13, view from above; The fis. 15 and 16 show sections along lines XIX-XIX and XX-XX of fis. <B> M </B>.
We will first describe the embodiment shown at fis. 1. The fis. 1 is not drawn to scale and the elements are not assembled in the special arrangement that they will have in a practical execution, this figure presenting, so to speak, a purely schematic view of the elements constituting the chronometric device, the unimportant parts, such as bearings, etc., which have been omitted.
On the fis. 1, the axis 1 of the balance wheel is supported in a vertical position and to this axis is fixed a spiral spring 2, one end of which is connected to an anchoring member 3. The axis 1 also carries an oscillating member 4 forming a wheel: with pendulum.
This organ ,. which is preferably not polarized, but which is made of a magnetizable metal of high permeability and, of a practically negligible coefficient of thermal expansion, such as 3.6% nickel-steel, comprises a part bottom 5 carrying two arched circumferential raised shoulders 6 and 7 diametrically opposed to each other. The two shoulders 6 and 7 form with the bottom 5, which is hollowed out. this effect, two peripheral notches 8 and 9 on the. balance wheel for: a purpose which will be explained later.
The device also comprises an electromagnet with electromagnetic control coils 11 and 12, the pole pieces 13 and 14 of which are arranged very close to the jectory of the rim of the balance wheel 4. Each of these pole pieces is machined so that a projecting tenon 15 cooperates with the shoulders 6, and 7 of the balance wheel, while a part facing the horizontal end cooperates with the bottom 5 of the. balance wheel. in a manner which will be fully explained later.
The balance shaft I carries a plurality of propeller pitch elements 17 and 18 extending partially around the axis and which are arranged to cooperate with a star wheel 21 fixed on a shaft 22 which carries at its opposite end an endless propeller 23. The latter meshes with a helical wheel 24 fixed to a shaft 25 which also carries a toothed pinion 26. The toothed pinion 26 coo. father with a toothed wheel 27 fixed to a shaft 28, the free end 31 of this shaft being arranged to carry a minute hand or other indicator member (not shown). .
The shaft 28 further carries a pinion 32 which cooperates with a toothed wheel 3.3 fixed to an auxiliary shaft 34. A toothed pinion 35 is fixed to the end of the auxiliary shaft 34 opposite the toothed wheel 33. and meshes with a toothed wheel 3,6 provided with a barrel 37 freely mounted on the shaft of the minute hand 28. The barrel 37 is arranged to carry the hour hand, if desired, the reduction speed is thus obtained by the gear train comprising the auxiliary shaft 34.
A pair of contact members 40 and 41 is arranged so as to cooperate with the spiral spring 2, the contact member 40 being connected to, one pole of a current source 43 and the other contact member. being connected to the other pole of this current source. For the description of the operation of this positive device, it will be assumed that the pole first mentioned is the positive pole and the second pole is the negative pole, although this particular arrangement of the polarity is not essential.
One terminal of a capacitor 44 is connected to the negative pole of the battery 4.3, and the other terminal of the capacitor is connected to a terminal of the coil 11. The coil 11 is connected using a conductor 45 to the. coil 12, which, in turn, is connected by a conductor 46 to the anchor member 3. As indicated by the member fragment 47, the anchor member 3 as well as the conductor 46 can be fixed on the frame (not shown) which supports the different parts of the mechanism.
The contact members 40 and 41 are supported by a movable adjustment member (not shown) which enables them to be angularly adjusted within determined limits around the axis of the balance wheel.
The spiral spring 2 is chosen so as to mpress on the balance wheel 4 the desired period of natural oscillation. In order to maintain the oscillations, it is necessary to subject the balance wheel to properly timed nagnetic pulses.
To this end, the contact members are arranged such that the contact member 40 makes electrical contact with the spiral spring 2 when the latter relaxes as a result of the oscillation of the. balance wheel 4 in the direction indicated by arrow 49, and that the contact member 41 establishes electrical contact with the balance spring 2, at a determined time during the oscillation of the balance wheel 4.
Each contact establishment takes place as the balance wheel approaches the middle of its swing stroke, while the notches 8 and 9 of the balance wheel are about to face the pole pieces of the coils (so-called "central" position of the notches or "neutral" position of the polar shoulders 6, 7).
For the understanding of the operation, we will first assume that the <B>, </B> balance wheel sorrel in the direction of arrow 49 and that its notches are located at. momentary position mentioned above. The spiral spring 2 then makes contact with the external contact member 40 and an electric current passes from the positive pole of the battery 43 through the contact member 40, the spiral spring 2 and the coils 12 and 11 to charge the battery. capacitor 44.
The winding direction of the coils 12, 11 is such that the charging current gives one pole piece a polarity which will be assumed to be North, and the other a South polarity, the magnetic circuit being completed by a piece of base of nuclei (not shown). By the time the magnetic field is established, the notches of the balance wheel 'have slightly exceeded the central position with respect to the pole pieces, the end 48 of the shoulder 6 is attracted more by the pole piece 13 than it is. end 51 of the opposite shoulder 7.
The end 52 of the shoulder 7 is also attracted more by the pole piece 14 than the end 53 of the shoulder 6 so as to subject the balance wheel 4 to an impulse which tends to make it move more quickly. in the direction in which it was moving when the magnetic field was established.
During the half-period of oscillation of the balance wheel just described, the propeller pitch element 18 of shaft 1 has come into engagement with one of the teeth of toothed wheel 21 and 'has advanced in the direction indicated by arrow 54 in a path proportional to the pitch of said element, thereby imparting motion to the gear train of the clockwork movement.
It will now be assumed that the balance wheel has described a rotational movement up to the limit of its trajectory in the direction indicated by arrow 49, and that it is in the process of returning in the. opposite direction due to the stored energy in the spiral spring 2.
At a certain time determined during the reverse oscillation, the contact will be broken between the spiral spring 2 and the outer contact member 40 by the fact that the spiral spring 2 is now tightening radially. A moment later, when the notches 8 and 9 of the. balance wheel 4 are again placed in front of the pole pieces, the spiral spring 2 is in contact with the internal contact member 41, allowing the capacitor 44 to discharge through the windings of the coils in a direction opposite to. that of the charging current.
This current discharge imparts to the pole pieces 13 and 14 the opposite polarity posed to the previous one, respectively, and the magnetic field acts on the ba lancer wheel in the above-described manner, but in the opposite direction. The rate of the magnetic pulse is adjusted so that the balance wheel is forced to keep its oscillating movement in the direction of rotation that it had when the momentary contact was established between the internal contact member. and the spiral spring 2.
During the reverse movement of the axis of the balance wheel, the thread element 17 engages with the toothed wheel 21 and imparts to the latter a rotational movement in the same direction as the movement. which was imprinted on it by the idle screw element 1-8 during the first half-period of operation. This second rotational movement is transmitted to the gear train and also to the indicating means in the same way as the first movement.
By arranging the balance wheel and the pole pieces with their special shape as shown in the drawing, the magnetic field of the pole pieces exerts its action both by the projecting tenons 15 of the pole pieces cooperating with the raised shoulders 6 and 7 of the balance wheel, only by the horizontal parts 16, pole pieces cooperating in a similar manner with the base 5 of said wheel, When contact is established between the spring spring 2 and the external contact member d-0, during the By oscillation of the balance wheel in the direction indicated by arrow 49, the capacitor 44 receives a full charge.
When, therefore, the contact is broken between the spiral spring 2 and the contact member 40 during the reverse oscillation, there is no contact tension and, therefore, no contact occurs. 'tin that. There is also no spark that occurs at the moment when the internal contact member 41 touches the spiral spring 2 so that the capacitor can be discharged, as a circuit is established by the electromagnetic coils .
On the other hand, at the instant when the spiral spring 2 leaves the internal contact member 41, the capacitor has completely discharged and therefore no stopping will occur. For this reason, the contact members as well as the spiral spring can be made of a metal which could not be used in the previously known devices because of the excessive formation of sparks at their electrical contact points.
As has been explained, the energy consumption of a chronometric device constructed according to the arrangement described is extremely low.
As a very small force is enough poi to stop the movement of the oscillating member, it is advisable to provide moyei to en3p prevent the transmission of the least: movement to the shaft 22 during an adjustment, needles. For this purpose, we have provided the helix 23 and the. helical wheel 24 between the gearbox operating the needles and the primary movement part of the device. This non-reversible gear arrangement prevents transmission of movement from the shaft 31 to the shaft 22.
The neck electric contactor mechanism taking the contact members 4 (i and 4.1 E the spiral spring 2 is practically without influence, the amplitude of movement between the contact points thereof being small and 1 resistance of the spring to the bending being insignificant, so that the mechanism requires an invaluable energy for its control. Thanks to the elimination of the inertia in the electric contactor mechanism and to the,
reduction of friction in all the moving parts of the device, we obtain a device which can be operated continuously with a minimum of energy.
The capacitor 44 and the neck source 43 are chosen and dimensioned with respect to the size of the control coils, 11 and 12 so that the entire mechanism consumes only the quantity of energy necessary to overcome the mechanical losses. In a practical execution, the condenser: 44 has a capacity of two microfarads and 1 <battery has a voltage of 22 volts.
It can be shown mathematically that when a two microfarad capacitor is charged and discharged once per second by a 22 volt battery, the average energy consumption is less than 0.001 Watts. This proportion of charge and discharge is maintained in the embodiment described above and the battery will therefore continue to supply energy for a period of time substantially equal to its actual life.
In the embodiment shown in FIGS. 2 to 8 and in particular in FIG. 7, the time indicating part of the device comprises substantially the same members as those shown in FIG. 1. A back plate 61 and a face plate 62 are assembled parallel to each other by means of a number of spacer pieces 63 arranged between them, cap screws 64 passing through openings in the plates and entering the ends of the distance pieces. The shaft of the minute hand 31 passes through an opening in the faceplate 62 and a reduced portion of it is seated in a small borehole in the backplate 61.
The toothed wheel 27 is fixed on the shaft 31 between the two plates, and the toothed wheel 32 is also fixed on this shaft in the immediate vicinity of the outer face of the front plate 62.
The toothed wheel 36, which is provided with the barrel 37 to carry the hour hand, is mounted loose on the end of the shaft 31 and meshes with the free wheel 35 placed on the shaft 34 which is rigidly mounted in an opening in the faceplate 62. The toothed wheel 36 is prevented from sliding down the shaft 31 by a washer 66 attached to the shaft 34 very close to the toothed wheel 35, the washer being held by a pin 67 which passes through an opening in the end of the shaft 34. The toothed wheels 33 and 35 are integral with one another, the movement being imparted to the wheel 33 by the wheel 32.
The shaft 25, which carries the toothed wheel 26 meshing with the toothed wheel 27, has one of its ends mounted in a borehole in the face plate 62, while the other end, on which the wheel 24 is fixed, is housed in an insert 68 of the back plate 61.
The shaft 25 is extended towards the rear; as shown so that the wheel 24 comes into meshing relation with the corresponding helix when the time indicating and time dividing parts are assembled.
The primary motion or time division portion of the device has an upper plate 70 having a raised front edge 71 and a lower plate 2 having a downward facing front edge 73, the two plates being held parallel to each other. the other by means of several distance pieces 74, 75 and 76, in the opposite ends - which are screwed fixing screws 77 passing through holes of the plates 70 and 72.
The upper plate is made of non-magnetic material, while the lower plate is made of steel, iron or other metal having sufficiently high magnetic permeability.
The axis 1 of the balance wheel is supported between adjustable bearings 79, screwed into the upper and lower plates, respectively, the members being held in the adjusted position by d.es clamping nuts 80.
A movable plate 81 of insulating material, such as bakelite or the like, is rotatably mounted on an upwardly extending portion of the upper pad 79 and is held in position by the clamping nut 80. A washer elastic is interposed between the tightening nut 80 and the insulating part 81 in order to prevent inadmissible wear of the latter and to keep it by friction in its position.
The contact members 40 and 41 are mounted on an extension 82 of the insulating part 81 and are directed downwards through an opening 83 in the upper plate 70 in operative relation with the spiral spring 2. The opening 83 is sufficiently large. wide to allow sufficient angular movement of the contact members with respect to the axis of the balance wheel in order to be able to modify the active length of the spiral spring, as is usually done for adjustment. The contact members therefore serve both as adjustment means for adjusting the period of oscillation of the balance wheel 4 and for establishing the electric circuits previously described in connection with FIG. 1.
The outer end of the spiral spring 2 is fixed with the aid of a pin 84 to a part 85 fixed to the underside of the upper plate 70.
The parts 13 and 14 are provided with threaded holes at their lower ends and are held in position between the upper and lower plates by means of screws 86 passing through openings in the lower plate 72 and screwed into the threaded openings at the ends. lower pole pieces.
The balance wheel 4, which is fixed on the axis 1 immediately below the spiral spring 2, has a diameter such that its shoulders 6 and 7 are spaced from the projecting tenons 15 of the pole pieces 13 and 14 with a set of 1 , 5 mm or less, this play is not critical.
The control coils 11 and 12 are freely mounted on the respective pole pieces, one end of their windings being connected to the frame as shown in FIG. 1. If the device is to be able to withstand severe treatment, these coils are preferably provided with means to prevent axial movement with respect to the pole pieces so as not to disturb the oscillating movement of the balance wheel.
A short rod 87 is mounted vertically to the base plate 72 by means of a screw 88 which passes through an opening in the base plate and is screwed into a threaded opening in the lower end of the rod. This rod is provided with a transverse opening in which is mounted one end of the shaft 22, the other end of the shaft being supported in an opening of the distance piece 76.
The toothed wheel 21 is mounted on the shaft 22 near the rod 87 and arranged to engage with the propeller pitch elements 17 and 18 on the balance shaft 1. The propeller 23 is fixed on the shaft 22 near the wheel 21 and serves to transmit the movement to the gear train constituting the time indicating part of the device.
The magnetic circuit for the control coils comprises the base plate 72, the pole pieces 13 and 14 and the oscillating balance wheel 4. The latter member is not polarized and therefore receives by induction a polarity which causes its attraction towards. the pole pieces, whatever the momentary polarity of the latter.
In fig. 7 and 8, the subdivision of the device can be seen more clearly into a time divider mechanism and a time indicator mechanism, each of which can be manufactured separately.
The fi-. 7 shows the time indicating mechanism separated from the time dividing mechanism by the removal of several assembly screws 89 shown in FIGS. 2 and 3. It is advantageous that the openings provided in the back plate 61 and the openings in? Your parts;
perpendicular 71 and 73 of the support plates 70 and 72 are placed in an exact position, since the assembly of these parts brings the helical wheel 24 into engagement with the propeller 23. Obviously, small differences are permissible, - 1a (admissible distance between the predefined positions and the corresponding openings in the different plates being within the limits of the usual machining tolerances.
By establishing the device's time indicator and time divider mechanisms as separate and individual units, a can greatly reduce the cost of splitting and assembling. The parts shown in fig. 7 do not require the same degree of precision as those shown in FIG. 8 and, consequently, one had to entrust their manufacture to experienced workers corners.
For this reason, the time division mechanism of the device is set up to be supported in a separately manufactured frame and the time indicating mechanism is also arranged to be separately supported. It goes without saying that any given time indicator mechanism can be used with any given time delivery mechanism.
The manufacture of: separate units can therefore be entrusted to different factories and for the assembly of the complete device it is sufficient to arrange the openings in the plates in the exact position to allow the insertion of the bolts assembly.
As shown in fig. 9 and 10, the propeller pitch inserts 17 and 18 are circumferentially erroneous and have a circumferential groove 90. When the axis 1 is rotated in the direction indicated by the arrow, a part inclined) 1 of the element <B> 181 </B> comes into contact with one of the teeth of the toothed wheel 21 and imposes on the latter a movement in the direction indicated by the arrow 54. When the tooth is advanced by a distance equal to the division of the inclined face 91, it passes over the left surface of the element 18 without further advancement until the end of the oscillation is reached.
In the meantime, the element 17 has performed a sufficient rotational movement to bring an inclined part in operative rotation with one of the other teeth of the wheel 21 and when the reverse os cillation occurs, said tooth passes over the surface 92 and on the left face of element 17, remaining there until the completion of the reverse oscillation.
The toothed wheel 21 thus receives a rotational movement equal to the division of one of the propeller pitch elements during a half-period of oscillation of the balance axis. <B> A </B> l The instant one tooth of wheel 21 is taken by the inclined end of one of the propeller pitch members, wheel 21 can freely move in the space where the opposite member is interrupted. During the time that a tooth passes over the face of one of the elements, the annular groove forms a passage for the preceding tooth so as to prevent a collision of the latter with the oscillating movement of the axis.
The relationship between the propeller pitch element 17 and 18 and the impeller 21 as the propeller pitch element 18 is engaged with a tooth of the impeller is shown more clearly in FIG. 10 which is a section taken along the line X-X of FIG. 9.
It is not absolutely necessary that the propeller pitch elements 17 and 18 be executed as shown in Figs. 9 and 10, a modified form being shown in FIGS. 11 and 12. The elements 17 and 18 can be replaced by elements 93 and 94 in the form of collars which are, for example, welded to the shaft. Each collar element is provided with a descending part 95 similar to the inclined ends of the elements shown in FIGS. 9 and 10, but given that they are very thin compared to the teeth and between the teeth of the wheel 21; it is not necessary to provide circumferential grooves 90.
The operation of the variant shown in FIG. 11 is practically the same as that of the means shown in FIGS. 9 and 10.
The device shown in FIGS. 13 to 16 includes a balance mechanism comprising a shaft 182, bearings 183 therefor, a balance wheel 184, a spiral or torsion spring 185 as in devices of this kind, a magnet 186 forming part of the oscillating balance and mounted on shaft 182, and a contactor mechanism 187.
The spiral spring 185 is connected at its inner end to a collar 189 of the shaft 1182 and at its outer end to a stationary member <B> 190 </B> and coo. father in the usual way with the ba lancer wheel 184 which oscillates with the shaft 182 around the longitudinal axis of the latter.
The contactor mechanism 187 comprises a movable contact spring 191 in the form of a spiral spring. The inner end of the spring 191 is connected to a collar or socket <B> 192 </B> on the shaft 182 and the outer end of the spring is provided with contact parts 193 for making contact with stationary contact parts 194 and 195. By this arrangement, the spring 191 moves together with the shaft 182 between the stationary contact pieces 194 and <B> 195, </B> but the outer end of the spring is held stationary, while that the remainder of this is wound up or unwound according to the degree of oscillation of the shaft 182 exceeding what is necessary to move the contact parts 193 between the stationary contact parts 194 and 195.
In this way, the excess movement of the shaft 182 is received by the elastic movable contact piece 191. When, in operation, the balance wheel 184 oscillates in the direction of movement clockwise. re keeping fig. 14, the contact part <B> 193 </B> comes into contact with the contact part 195 to complete a circuit by a conductor 197, the battery 108, the capacitor 106, the coil 180, the coil 124, the coil 181, the stationary part 190, the res out 185 and the shaft 182 to the spring 191.
During this operation, the magnet 186 is made to oscillate to bring its ends near the coils 180 and 181 so that when the aforementioned circuit is completed, the capacitor 106 is charged, the coil 124 is energized to actuate a mechanism. with advancing pawl (not shown) acting on the clock movement, and the coils 180 and 181 are energized to act on the magnet 186 and thereby on the balance wheel 184 in the same way in which the The electromagnet of the first embodiment acts directly on the balance wheel.
In the reverse direction of oscillation of the balance axis, the contact part <B> 193 </B> comes into contact with the contact piece 194 to establish a closed circuit by a conductor 198, the capacitor 106, spool 180, spool 124, spool 181, stationary 190, spring 185 and ('shaft 182 to spring 191. In this way, spools 180 and <B> 181 </B> are again excited during the discharge of the capacitor 106, to act on the magnet 186.