Pièce d'horlogerie électrique La présente invention a pour objet une pièce d'horlo gerie électrique comprenant une source de courant, une base de temps délivrant des impulsions à une fréquence fixe, un circuit de commande piloté par la base de temps et un dispositif moteur électromagnétique comprenant lui-même une partie fixe et une partie mobile en rota tion autour d'un axe, l'une desdites parties étant pôur- vue d'au moins un enroulement et l'autre d'au moins un élément d'armature en matière ferromagnétique;
et le produit du nombre d'éléments d'armature et du nombre d'enroulements étant un multiple entier du nombre d'impulsions nécessaires pour faire tourner la partie mobile d'un tour.
On connaît déjà des pièces d'horlogerie de ce genre dans lesquelles le dispositif moteur comporte un rotor animé d'un mouvement continu ou saccadé. La vitesse du rotor est déterminée par la fréquence des impulsions délivrées par la base de temps. En général dans ces pièces d'horlogerie connues, bien que l'on intercale un diviseur de fréquence entre la base de temps et le moteur, la vitesse de rotation de ce dernier est relativement élevée et on prévoit encore un train d'engrenages démultiplica teurs entre le moteur et les organes indicateurs.
Cepen dant, il est possible, actuellement, de réaliser des dispo sitifs diviseurs de fréquence qui permettent de fournir les impulsions provenant de la base de temps à une cadence aussi lente qu'on le désire.
Le but de l'invention est donc de réaliser une pièce d'horlogerie pourvue d'un moteur à avance lente ne nécessitant pas un train d'engrenages démultiplicateurs volumineux pour l'entraînement des organes indicateurs.
Pour cela, la pièce d'horlogerie selon l'invention est caractérisée en ce que le circuit de commande comprend un dispositif distributeur qui commande le passage d'un courant dans le ou une partie desdits enroulements, le nombre total des enroulements excités et des éléments d'armature qui coopèrent avec ces derniers étant, lors de chaque impulsion, inférieur au nombre total des élé ments d'armatures et des enroulements que comprend le dispositif moteur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, diffé rentes formes d'exécution de la pièce d'horlogerie selon l'invention.
La fig. 1 est une vue partielle et schématique en plan de la première forme d'exécution, le cadran étant enlevé, la fig. 2 une vue en coupe axiale partielle et égale ment schématique de la pièce d'horlogerie de la fig. 1, la fig. 3 une vue en plan partielle également schéma tique de la seconde forme d'exécution, la fig. 4 une vue en coupe à plus grande échelle d'une partie de la pièce d'horlogerie de la fig. 3,
la fig. 5 une vue analogue à la fig. 3 de la troisième forme d'exécution, la fig. 6 une vue analogue à la fig. 4 de la troisième forme d'exécution, la fig. 7 une vue analogue à la fig. 5 de la quatrième forme d'exécution, la fig. 8 un schéma de principe des circuits électroni ques de la pièce d'horlogerie selon les fig. 1 et 2, la fig. 9 une vue analogue à la fig. 8 se rapportant à la seconde forme d'exécution,
la fig. 10 une vue analogue à la fig. 9 se ,rapportant à la troisième forme d'exécution, et la fig. 11 une vue analogue à la fig. 10 se rapportant à la quatrième forme d'exécution.
La pièce d'horlogerie représentée partiellement à la fig. 1, présente les dimensions d'une montre-bracelet. On a représenté par un trait@mixte le gabarit du mouvement, qui est destiné à être engagé dans un boîtier de forme et de dimensions usuelles. Ce boîtier contient une source de courant (non représentée) qui peut être constituée par une pile. ou un accumulateur. Le mouvement cpruprçnd tout d'abord une base de temps. Ce dispositif (non repré senté) peut être de n'importe quel type susceptible de fournir des impulsions à une fréquence fixe.
Il peut être constitué, par exemple, d'un quartz piézo-électrique, d'un dispositif oscillant électronique, le cas échéant, d'un dis positif vibrant électromécanique, par exemple un diapa son ou un pendule de torsion, etc. Les impulsions émises par la base de temps sont conduites dans un diviseur de fréquence (non représenté) à la sortie duquel elles pré sentent une fréquence d'une impulsion par seconde. Le diviseur de fréquence peut être constitué d'une façon connue en soi au moyen de circuits flip-flop qui peuvent être réalisés sous forme de circuits intégrés.
On voit aux fig. 1 et 2, le cadran 1 de la montre. Ce cadran est fixé au bâti 2 du mouvement et s'étend sous le verre (non représenté). Dés organes indicateurs 3, 4 et 5, coaxiaux, situés au-dessus du cadran indiquent res pectivement les secondes, les minutes et les heures. Ces organes indicateurs sont portés par des éléments de bâti 6 et 7 fixés par des moyens non représentés au bâti 2. L'organe indicateur des secondes 3 est porté par un arbre 8, qui est guidé dans un manchon 9 solidaire de l'élément de bâti 7 et qui présente à son extrémité infé rieure un pivot 10 engagé dans une ouverture de l'élé ment de bâti 6.
I1 est également pourvu d'un pignon 11 qui engrène avec un train d'engrenages montés entre les -éléments de bâti 6 et 7 et relié à la chaussée 12. Celle-ci porte à l'extrémité de son canon l'aiguille des minutes 4 et pivote sur le manchon 9. Autour de la chaussée est montée 1a roue à canon des heures 13 qui porte l'ai guille 5 et qui est reliée à la chaussée 12 par une roue de minuterie usuelle (non représentée).
L'organe indicateur des secondes 3 constitue l'organe moteur du mécanisme décrit. Il est entraîné autour de son axe à raison d'un tour par minute par les moyens suivants : sous le cadran 1 est disposée une couronne annulaire 14 en une matière ferromagnétique à faible rémanence qui présente des éléments saillants 15 et 16 disposés alternativement le long de son bord interne et le long de son bord externe et qui font saillie vers le haut en direction du cadran. Le nombre des éléments 15 et 16 est de soixante au total. La couronne 14 porte en outre des tenons cylindriques 17 qui s'étendent jusqu'à la même hauteur que les saillies 15 et 16, qui sont répartis le long du pourtour de la couronne 14 et dont le nombre est également de soixante.
Autour de chacun de ces tenons est disposée une bobine 18 en fil fin isolé, ces bobines étant connectées comme il sera expliqué plus loin.
L'organe indicateur 3 présente la forme d'une aiguille effilée, mais portant sous son extrémité libre une arma ture 19 en fer doux, réalisée aussi légère que possible. Pour assurer l'équilibre de l'organe indicateur 3, on place à son extrémité située au-delà de l'axe 8 un élément de contrepoids 20. Le cadran est en matière plastique ou en une autre matière amagnétique. Le cas échéant, il pour rait présenter en regard du pourtour de la couronne 14 une creusure permettant de rapprocher la base de l'arma ture 19 et les faces supérieures des saillies 15, 16 et des tenons 17, de façon à réduire l'entrefer entre ces orga nes.
Dans une autre forme d'exécution encore, on pour rait noyer dans la matière plastique du cadran des élé ments métalliques situés au droit des éléments 15, 16 et 17 constituant les pièces polaires.
Comme on le voit à la fig. 1, la disposition des bobi nes 18 en quinconce permet de répartir soixante bobines sur le tour du cadran 1 sans être gêné par leurs dimen sions extérieures. Le dispositif moteur constitué par les bobines 18 et leur noyau ainsi que par l'armature 19, fonctionne de la façon suivante Le courant fourni par la source de courant de la montre est envoyé successivement dans chacune des bobines<B>18,</B> la durée pendant laquelle il passe dans cha cune de ces bobines étant de une seconde, et chaque bobine cessant d'être parcourue par le courant au moment précis où la bobine voisine, dans le sens horaire, est elle-même connectée à la source de courant.
Les for ces d'attraction exercées par les pièces polaires magnéti sées par le passage du courant sur l'armature 19 attirent cette dernière dans une position où l'entrefer est mini mum et la maintiennent dans cette position durant toute la durée du passage du courant.
Un dispositif distributeur électronique (fig. 8) assure la distribution du courant dans les différentes bobines au rythme indiqué. Les bobines 18 sont connectées par groupes de six. Les bobines du premier groupe sont désignées par 18a, celles du second groupe par 18b, ete. On voit que chaque bobine peut être connectée, d'une part, à la masse et d'autre part, au pôle positif de la source de courant au moyen de deux interrupteurs fai sant partie chacun d'un groupe d'interrupteurs. Le pre mier groupe comprend dix interrupteurs 21a, 21b, etc., et le second groupe six interrupteurs 22, 23, 24, 25, 26 et 27.
Tous ces interrupteurs sont normalement ouverts, mais on voit que si les interrupteurs 21a et 22 par exem ple, sont fermés, la première bobine 18a est parcourue par le courant de la pile alors que si ce sont les interrup teurs 21b et 24 qui sont fermés, ce sera la troisième bobine du groupe 18b qui sera parcourue par le courant. Les seize interrupteurs décrits permettent donc de réali ser toutes les connexions nécessaires pour brancher suc cessivement les soixante bobines 18.
Les interrupteurs 21 à 27 sont constitués par des transistors et sont commandés par des impulsions trans mises à leur base par une ligne provenant d'un disposi tif de décodage. Le dispositif de décodage 28 qui com mande les interrupteurs 21 est relié à un dispositif divi seur par dix 29, alors que le dispositif de décodage 30 qui commande les interrupteurs 22 à 27 est relié à un dispositif diviseur par six 31, qui est lui-même alimenté par le dispositif 29. Tous ces dispositifs sont des circuits logiques composés de transistors branchés en flip- flop, par exemple, et réalisés sous forme intégrée. De tels dispositifs sont connus.
On a représenté en 32 la base de temps et son dispo sitif diviseur dont la sortie fournit des impulsions identi ques entre elles se suivant à une cadence de une par seconde. Les circuits du dispositif diviseur 29 sont agen cés de façon que chaque impulsion commande deux interrupteurs 21 voisins, l'un à l'ouverture et l'autre à la fermeture et cela cycliquement, l'interrupteur 2la étant fermé à nouveau à la seconde qui suit le moment où l'interrupteur 21j a été fermé lui-même. En outre, toutes les dix secondes, une impulsion est donnée par la ligne 33 qui pilote le dispositif 31, de sorte que toutes les dix secondes également, deux des interrupteurs 22 à 27 sont commandés. On obtient de cette façon le branchement successif de toutes les bobines 18 au cours d'une minute.
Dans le dispositif qui vient d'être décrit, l'organe mobile 3 du dispositif moteur est constamment soumis à la force d'attraction provenant d'un circuit magnétique actif, de sorte qu'on évite ainsi des risques de décroche ment. Le dispositif distributeur représenté à la fig. 8 peut être réalisé sous la forme de circuits intégrés constituant une plaquette, par exemple un disque, qui peut être logé à l'endroit convenant le mieux à l'intérieur de la mon tre, par exemple entre la source de courant et le bâti 2. L'encombrement de ce dispositif est donc pratiquement négligeable. En outre, les pièces mécaniques sont réduites dans une très grande mesure, ce qui permet de réaliser une montre de faibles dimensions.
La couronne 14 pour rait être exécutée, par exemple en métal fritté, par exem ple en fer fritté, sans que sa réalisation ne cause de problèmes d'usinage.
On remarque enfin, que l'armature 19 peut également être en fer doux de sorte que le dispositif décrit ne néces site pas la présence d'aimants permanents.
Le rotor du dispositif décrit consiste simplement dans l'aiguille 3 avec son arbre et le pignon 11. Son inertie est très faible, de sorte qu'il peut être entraîné pas à pas facilement, par les bobines 18.
Au lieu que les interrupteurs agissent de façon à faire passer le courant dans chaque bobine durant toute une seconde, ce qui entraîne un mouvement saccadé du rotor 3, la commande des interrupteurs peut également se faire de façon que le rotor soit entraîné en mouve ment continu. Cette disposition procure une économie d'énergie électrique puisqu'il n'est pas nécessaire d'accé lérer et de freiner le rotor à chaque mouvement d'avance. Elle peut être utile notamment dans le cas où le rotor présente une inertie plus grande que celle du rotor 3 par exemple dans la seconde forme d'exécution qui va être décrite maintenant.
Cette seconde forme d'exécution présente par rapport à la première l'avantage que le nombre des bobines peut être réduit dans une mesure considérable. En effet, comme on le voit à la fig. 3, l'armature 34 a la forme d'un segment de couronne s'étendant sur un arc d'un peu plus de 90 . Elle présente le long de son bord interne une saillie continue 35, qui forme une pièce polaire, et porte trois tenons 36 autour de chacun desquels est mon tée une bobine 37. L'armature 34 est logée sous le cadran 38, les tenons 36 et la saillie 35 étant dirigés du côté opposé au cadran. En regard de ces pièces s'étend un disque métallique 39 qui présente le long de sa périphé rie vingt éléments 40 en forme de dents séparés par des encoches 41.
Ces encoches peuvent être arrondies, comme représenté à la fig. 3, ou d'une autre forme carrée, trapézoïdale, par exemple. Le disque 39 est en fer doux et les éléments 40 constituent des éléments d'armature qui coopèrent avec les bobines 37. La ner vure 35 et les tenons 36 forment le circuit magnétique des bobines. La distance angulaire entre ces dernières égale, comme on le voit à la fig. 3, à 2 1/s fois le pas des dents 40. Les trois bobines 37 constituent un échappe ment magnétique statique. Leur branchement entre la masse et le pôle positif de la source de courant est représenté à la fig. 9.
Dans le circuit de chaque bobine est intercalé un interrupteur 42a, 42b, 42c, constitué par un transistor dont la base est reliée à un dispositif de commande 43 analogue aux dispositifs 29 et 28 de la fig. 8. Le dispositif 43 est également formé de circuits logiques. Il est piloté par un oscillateur 44. Ce dernier fournit par la ligne 45, des impulsions identiques se suc cédant à la cadence d'une par seconde. Dans le dispo sitif 43, ces impulsions sont distribuées successivement et cycliquement sur les interrupteurs 42a, 42b, 42c, de telle façon que ces derniers soient conducteurs chacun pendant la durée d'une seconde.
Revenant à la fig. 4, on voit que le disque 39 est solidaire d'un arbre 46 qui pivote d'une part, dans un élément de bâti 47 et d'autre part, dans un palier infé rieur (non représenté). L'arbre 46 est guidé dans un manchon 48 solidaire de l'élément de bâti 47 et autour duquel sont montées une chaussée 49 et une roue à canon 50. Tous ces organes traversent une ouverture centrale du cadran 38 et portent, l'arbre 46, une aiguille des secondes 51, la chaussée 49 une aiguille des minutes 52, et la roue 50 une aiguille des heures 53.
La roue à canon 50 et la chaussée 49 sont reliées par la roue de minuterie usuelle (non représentée) alors que la chaussée est reliée de son côté à un pignon 54 solidaire du disque 39 par un système d'engrenage pourvu d'un accouple- ment à friction permettant la mise à l'heure des aiguilles. Lorsque le disque 39 est entraîné en rotation par le dis positif moteur 37, 40, il tourne à la vitesse d'un tour par minute et actionne les aiguilles 51, 52, 53.
On notera qu'en variante de cette forme d'exécution, on pourrait également remplacer les bobines 37 par trois groupes de bobines branchées en parallèle et disposées sur le pourtour du disque 39. Les axes des bobines, au lieu d'être parallèles à l'axe de rotation du disque 39 pourraient aussi être disposés radialement par rapport à ce disque.
Dans d'autres formes d'exécution encore, d'autres combinaisons entre le nombre de bobines et le nombre d'éléments d'armature coopérant avec ces bobines pour assurer la rotation de l'organe moteur pourraient être réalisées. Ainsi, le nombre des bobines peut être un sous- multiple quelconque de soixante; plus grand que trois.
Le dispositif distributeur de la fig. 9 est également d'une réalisation plus simple que celui de la fig. 8 et peut être constitué de circuits intégrés.
Si l'on désire réduire à un nombre inférieur à trois le nombre des bobines utilisées dans le dispositif moteur, on doit alors équiper le rotor d'un dispositif assurant le démarrage dans le sens horaire. On peut n'utiliser qu'une bobine, mais elle doit être sans noyau et on doit avoir recours comme éléments d'armature à des aimants per manents. C'est ce que montrent les fig. 5 à 7 où l'on voit une troisième forme d'exécution dans laquelle on n'utilise qu'une seule bobine, et une quatrième forme d'exécution, dans laquelle on utilise deux bobines.
La montre représentée partiellement aux fig. 5 et 6 comprend un dispositif mécanique qui est identique à celui qui est représenté à la fig. 4 et qui, par conséquent, ne sera pas décrit en détail ici. L'arbre 46, dont on voit le palier inférieur 54 qui est solidaire d'une plaque de base fixe 55 porte au lieu du disque 39, un bras radial 56 à l'extrémité duquel est fixée une bobine sans noyau 57, de forme allongée. Cette bobine se déplace au-des sus d'une couronne formée de soixante éléments d'arma ture 58 et 59 constitués d'aimants permanents dont les axes magnétiques sont dirigés alternativement vers le haut et vers le bas.
La plaque 55 constitue un élément de noyau. Elle peut être composite et présenter à sa périphérie une cou ronne en fer doux à faible rémanence, s'étendant jusqu'à la saillie annulaire 60, la partie interne de la plaque 55 étant isolée de ladite couronne. Les deux extrémités de l'enroulement 57 sont reliées à des sabots 61 et 62, qui tournent au contact d'éléments collecteurs annulaires fixes 63 et 64 solidaires de la plaque 55 et isolés de cette dernière. Ces organes de contact sont eux-mêmes reliés chacun à deux des quatre interrupteurs 65a, 65b, 65c et 65d visibles à la fig. 10. Les interrupteurs 65a et 65b sont reliés au pâle positif de la source de courant, alors que les interrupteurs 65c et 65d sont reliés à la masse.
Le distributeur électronique 66 est piloté par l'oscilla teur 67, par l'intermédiaire de la ligne 68 qui fournit des impulsions iderftiques à une cadence de une par seconde. Il commande les quatre interrupteurs par des impulsions transmises aux bases des différents transistors. Chaque impulsion venant par la ligne 68 commande les quatre interrupteurs 65a à 65d. Si, lors de l'arrivée d'une pre mière impulsion, les interrupteurs 65a et 65d sont con ducteurs alors que les interrupteurs 65b et 65c sont non conducteurs, la situation de chaque interrupteur est inver sée lors de l'impulsion suivante. Il en résulte qu'à chaque seconde, le sens du champ magnétique créé par la bobine 57 est inversé.
II suffit d'associer le rotor 56 à un rochet coopérant avec un cliquet ou de donner aux aimants 58 et 59 une forme asymétrique convenable pour que le rotor, repoussé par l'aimant en regard duquel il se trouve et attiré par l'aimant voisin dans le sens horaire se déplace dans ce sens au moment de l'inversion du cou rant.
On notera qu'en principe la disposition qui vient d'être décrite pourrait également être inversée en ce sens que les aimants permanents 58 et 59 pourraient être mon tés sur un organe rotatif, la bobine étant fixe. L'inertie du rotor serait alors supérieure à ce qu'elle est dans la forme d'exécution de la fig. 5, mais, en revanche, on évi terait la présence de contacts mécaniques mobiles.
Les fig. 7 et 11 montrent finalement, une dernière forme d'exécution dont le principe est le même que celui de la troisième. Le bras 56 est toutefois remplacé dans cette forme d'exécution par un bras diamétral 69 qui porte à chacune de ses extrémités une bobine 70. L'écart angulaire entre ces deux bobines est de 174- et l'arma ture fixe (non représentée) qui s'étend en regard de l'organe 69 porte trente éléments d'armature 71 à faible rémanence. Ces éléments sont disposés le long d'une même rangée, ce qui permet d'utiliser des bobines cir culaires, celles-ci étant pourvues de noyaux. Comme le montre la fig. 11, les deux bobines 70 sont commandées chacune par un interrupteur 72.
Elles sont connectées à leur interrupteur, chacune par l'intermédiaire d'un frot- teur 73 et d'une bague fixe 74 et sont connectées, d'autre part, à la masse par le palier 54 ou par les collerettes 75 solidaires de l'arbre. L'oscillateur 76 commande le dispo sitif distributeur électronique 77 qui actionne simultané ment les deux interrupteurs 72 en ouvrant l'un quand il ferme l'autre et vice versa. Chaque bobine 70 est donc mise successivement sous tension. Ici également, un dis positif de rotation unidirectionnel assurera le démarrage dans le sens voulu. Les éléments d'armature 71 peuvent être remplacés par des aimants permanents, si on le désire, les bobines 70 devant alors être dépourvues de noyaux.
La disposition peut également être inversée en ce sens que les éléments d'armature '71, réduits à deux, peuvent être rendus solidaires du bras 69 alors que les bobines au nombre de trente sont montées sur l'élément de bâti par rapport auquel le rotor tourne.
.Bien que l'on ait décrit, dans toutes les formes d'exé cution, un oscillateur dont les impulsions ont une fré quence de une par seconde, le dispositif moteur pour rait également être commandé par un distributeur ali menté à une fréquence différente. 11 suffirait de prévoir le nombre de bobines et d'éléments d'armature conve nable pour que la vitesse de rotation de la partie mobile du dispositif moteur soit celle que l'on désire.
Les différentes formes d'exécution décrites plus haut comprennent toutes, entre le dispositif moteur rotatif et l'oscillateur qui fournit des impulsions à une fréquence fixe, un dispositif distributeur électronique qui présente l'avantage de pouvoir être réalisé sous une forme extrê mement condensée, uniquement au moyen de circuits intégrés, et qui permet de piloter des organes magnéti ques capables d'entraîner un rotor en rotation à la vitesse que l'on désire. La présence de cc distributeur électroni que permet de choisir pour l'oscillateur et pour le sys tème d'affichage de la montre, des solutions bien adap tées au but que ces éléments doivent remplir.