Dispositif d'échappement dit à force constante pour mouvements d'horlogerie, compteurs, etc. La présente invention consiste en un dis positif d'échappement dit à force constante qui assure, théoriquement et pratiquement, une marche régulière de l'organe régulateur pour une très grande variation de la force motrice. Ce dispositif qui se distingue par sa grande simplicité peut s'appliquer à, tous mouvements d'horlogerie. Il verra son appli cation plus particulièrement dans les mouve ments à longue durée de marche, dans les pièces compliquées, dans les compteurs, en général dans tous les appareils à mouvements d'horlogerie dont la force motrice subit une plus ou moins grande variation.
Avec l'adap tation de ce dispositif, qui a l'avantage de ré duire les inconvénients pour le choix du res sort moteur, les variations de marche dues aux défauts du rouage de transmission sont supprimées, en outre le battement du cin quième de seconde se fait à la roue de se- eondes en force variable, ce qui sera apprécié en particulier pour les chronographes.
Ce dispositif d'échappement dit à force constante comporte les organes d'un é chappe- ment à ancre habituel dont les fonctions sont les mêmes, avec cette particularité: que la roue d'ancre ajustée folle sur la tige du pignon reçoit une force constante par l'inter médiaire d'un petit ressort dont une extré mité est solidaire de cette même tige de pi gnon; que sur la tige de ce pignon qui reçoit la force motrice est rivée une roue dentée qui, à son tour, transmet le mouvement à un pi gnon et que sur la tige de ce dernier est rivé un volant dont l'extrémité des bras vient bu ter contre au moins un "butoir de retenue" solidaire de la tige d'ancre.
L'échappement d'une dent de la roue d'ancre se fait simul tanément avec la libération d'un bras du vo lant, puis ce dernier parcourt un chemin dé terminé jusqu'à ce que le bras suivant bute à son tour. Le volant laisse avancer la roue dentée pendant qu'il tourne, ce qui a pour effet de bander à nouveau le petit ressort et de donner ainsi à la roue d'ancre la force né cessaire pour la fonction suivante. Les quatre figures du dessin ci-joint re présentent, à titre d'exemple, une des formes d'exécution du dispositif d'échappement sui vant l'invention.
La fig. 1 en est une vue latérale, la vis à qui tient le ressort 4 n'est pas représentée. La fig. 2 en est une vue en plan, la roue d'ancre 6 et la roue dentée 3 ne sont repré sentées que partiellement pour mieux laisser voir la fonction du bras volant 10' avec le butoir supérieur 11', le butoir inférieur 11" n'est pas représenté. la roue 3 qui doit être dentée sur tout son pourtour ne l'est que partiellement sur le dessin.
Les fi-. 3 et 4 représentent en détail par une vue latérale et une vite en plan suivant A-B de la fi-. 2 la position de chaque bras chi volant au moment du choc sur leur butoir respectif; le bras du volant 10' et le butoir <B>Il'</B> sont représentés en traits épais, tandis que le bras du volant 10" et le butoir 11" sont re présentés en traits minces.
La platine et les ponts ne sont pas repré sentés sur le dessin.
Dans le dispositif représenté. la tige 2 faisant corps avec le pignon 1 tourne sur pi vots dans le sens de la flèche; le pignon 1 recevant la force motrice par la roue de se condes (non représentée sur le dessin). Sur la tige 2, une roue dentée 3 est rivée. Sur un bras de cette roue 3, un petit ressort 4 en arc de cercle est fixé par une de ses extrémi tés au moyen d'une vis 5: l'autre extrémité appuie contre un bras de la roue d'ancre 6. La roue d'ancre 6 faisant corps avec un tube ï. est ajustée folle sur la tige 2, au-dessus de la roue dentée 3. La roue dentée 3 engrène avec un pignon 8 faisant corps avec une tige 9 tournant sur pivots.
Sur cette tige 9 est rivé un volant 10 ayant deux bras: l'un droit, à l'extrémité duquel se trouve un talon 10'; l'antre recourbé en bas, se terminant par un bec 10". Ce talon et ce bec viennent buter contre leur butoir respectif 11' et 11". Ces butoirs sont solidaires de la tige d'ancre 12. La tête de chaque butoir comporte (voir<B>fi,-.</B> 3 et 4): 10 un plan de repos (blanc). 20 un plan incliné (hachuré), 30 un deuxième plan de repos (blanc): ces trois plans se suivent de gauche à droite pour le butoir 11' et de droite à gauche pour le butoir 11".
Le butoir 11' est. à talon de façon à pouvoir laisser passer le talon<B>10'</B> du volant après sa libéra- tion à droite du butoir 11' (fig. 3). Enfin, sur la tige d'anere 12 est fixé l'ancre 13 qui coopère avec la roue d'anere d'une part, et, d'autre part, avec le balancier par l'intermé diaire de la fourchette.
Le balancier fait 18 000 oscillations à l'heure. La roue d'ancre a. 15 dents. Le rap port des nombres de tours de la roue dentée 3 et du volant 10 est. nécessairement de 1 à 15.
Le fonctionnement du dispositif repré senté est le suivant: Sous l'influence d'une force variable, la roue de secondes fait tourner le pignon 1 qui entraîne la roue dentée 3 portant le ressort 4, celui-ci à son tour vient entraîner la roue d'ancre 6 qui s'arrête par l'appui d'une de ses dents contre la levée d'entrée de l'ancre 13. La roue dentée 3 continue à tourner entraî nant le volant 10 jusqu'au moment où le ta lon 10' vient buter contre le plan de repos du butoir 11'. Ce dernier mouvement a pour effet de bander le ressort 4.
Ensuite, le ba lancier vient dégager l'ancre 13 et les deux fonctions suivantes s'accomplissent simulta nément: 10 l'ancre 13 opère le dégagement de la roue d'ancre 6, puis il reçoit l'impulsion de cette dernière qui tourne par la force du ressort 4; 20 le butoir 11' opère le dégage ment du talon 10', puis le talon 10' glisse sur le plan incliné du butoir 11' en donnant une impulsion et enfin le talon 10' franchit le deuxième plan de repos pour échapper en suite. A cet instant précis, qui pour l'ancre est la fin de l'impulsion, le volant 10 libéré fait instantanément un demi-tour et c'est le bec<B>10"</B> qui vient appuyer contre le plan de repos du butoir 11'. Ce demi-tour du volant <B>10</B> se fait pendant l'oscillation supplémen taire du balancier et il a pour effet de ban der à nouveau le ressort 4.
Le balancier finis sant son oscillation supplémentaire dégage l'ancre 13: la roue d'ancre 6 retenue par une de ses dents appuyant contre la levée de sor tie, d'une part, et, d'autre part, le volant re tenu par l'appui de son bec 10" contre le plan de repos du butoir 11", fonctionnent simulta nément. Puis le cycle des fonctions décrites recommence.
Dans le dispositif représenté, à chaque cinquième de seconde la force variable arme le ressort 4 qui, à lui seul, doit assurer la marche normale du balancier. La grande par tie du travail de la force excédante se dé truit par le choc du volant contre le butoir, tandis que seule une très petite partie du travail de cette force (1/,o environ) participe à la compensation des frottements entre bras du volant et butoir, de façon que la puissance à l'impulsion compense la résistance aux deux plans de repos, afin de ne pas influencer l'am plitude des oscillations du balancier.
En outre, le deuxième plan de repos de chaque butoir est nécessaire pour sauvegarder l'iso chronisme des oscillations du balancier.
Ce dispositif d'échappement convient tout spécialement pour une grande variation de la force motrice et pour un grand mouvement. Pour un plus petit mouvement et une varia tion de force moins grande, on adoptera le même dispositif, mais avec un volant à quatre bras en disposition orthogonale; ici, le rapport des nombres de tours de la roue den tée et du volant sera de 1 à 7,5.
Dans le dispositif d'échappement dit à force constante faisant l'objet de la revendi cation, on distingue deux .échappements: l'un à ancre, l'autre à butoirs.
La force motrice qui participe à l'échap pement à ancre est fournie par un petit res sort qui agit directement sur la roue d'ancre. Régulièrement armé avant chacune des fonc tions de l'échappement, ce petit ressort a donc une force périodiquement constante -qui, à elle seule, doit entretenir la marche normale du balancier. Mais cette marche est susceptible d'être influencée par l'échappement à bu toirs puisque les butoirs de retenue sont soli daires de la tige d'ancre. Dans ce deuxième échappement, celui à. butoirs, une très faible partie du travail de la force motrice excé- dante participe à un échappement compensé.
Ce dernier a pour effet de maintenir: <B>10</B> L'amplitude des oscillations du balan cier; 2e La durée des oscillations du balancier (isochronisme).
Dans l'échappement à. butoirs, à chaque oscillation, le balancier doit vaincre la résis tance due au frottement de l'extrémité d'un bras du volant sur les deux plans de repos du butoir (dégagement). Cette résistance doit être exactement compensée par la puissance fournie au balancier par le passage de l'extré- mité du même bras du volant sur le plan in cliné ou plan d'impulsion du butoir.
Ces deux opérations (dégagement et impulsion) s'accomplissent à l'instant où le balancier acquiert sa plus grande vitesse; -à cet instant, la force du volant est constante, car pour que les causes entraînant une variation de la force motrice (développement du ressort mo teur, défauts du rouage de transmission, dé clenchements quelconques, etc.) se manifes tent, il faut que le rouage soit en action; or, ce mouvement a lieu durant la course du vo lant qui se fait précisément pendant l'oscilla tion supplémentaire du balancier, donc sans influence sur celui-ci.
Ainsi, si par construc tion des deux plans de repos et du plan in cliné, la résistance égale la puissance pour une même force du volant, cette égalité sub siste qu'elles que soient les variations de la force du volant, ,étant donné que la résistance et la puissance sont respectivement propor tionnelles à la même force qui en est la cause pour l'instant considéré.
L'échappement à butoirs n'influence donc pas l'amplitude des oscillations du balancier. On démontre en physique que toute im pulsion donnée au balancier pendant la demi oscillation descendante, c'est-à-dire avant le passage de la position de repos, accélère leg oscillations, tandis que toute impulsion agis sant pendant la demi-oscillation ascendante les retarde. Réciproquement, toute action agissant en sens contraire du mouvement, c'est-à-dire toute résistance, produit un retard pendant la demi-oscillation descendante et une avance pendant la demi-oscillation ascen dante.
Cette avance ou ce retard sont d'au tant plus considérables que l'influence se manifeste plus loin du point de repos ou que l'amplitude des oscillations est plus faible.
Il n'y a plus aucun changement dans la durée des oscillations lorsqu'une même force, agissant dans le sens du mouvement ou en sens contraire, est appliquée des deux côtés et à une même distance du point de repos.
Plusieurs formes de butoirs sont à même de remplir ces dernières conditions, pour n'en citer qu'une, celle représentée sur le dessin: en ayant soin de respecter les conditions re quises pour le maintien de l'amplitude des oscillations du balancier, les butoirs de re tenue sont construits de façon à ce que pour une même force du volant, le retard provoqué par le dégagement du premier plan de repos compense l'avance produite par le dégagement du deuxième plan de repos, l'avance provoquée par la moitié de l'impulsion avant le point de repos compense le retard produit par l'au tre moitié de l'impulsion après le point de re pos. Ainsi, avec cette forme donnée aux bu toirs, la durée des oscillations du balancier n'est pas influencée par l'échappement à bu toirs.
Toutefois, l'échappement à butoirs exerce une compensation régulière tant que la résis tance due au dégagement du deuxième plan de repos du butoir (première composante) est plus petite ou égale à la puissance de l'im pulsion fournie par l'échappement à ancre (deuxième composante) pour la période cor respondante.
En effet, la force du volant augmentant, dès l'instant oii la résultante de ces deux composantes s'annule, le balan cier qui recevait une impulsion complète par l'appui de la paroi intérieure de l'entrée de la fourchette contre la cheville du plateau subit dès lors une résistance par l'appui de la che ville du plateau contre la paroi extérieure de l'entrée de la fourchette. Or, le balancier ne subit plus complètement cette résistance, car la cheville du plateau quitte cette paroi exté rieure de l'entrée de la fourchette avant d'avoir subi tout l'effet de cette résistance.
Empiriquement, pour un échappement construit d'après le dessin, cette limite (résul tante nulle) n'est pas encore atteinte lorsque la force motrice est 50 fois plus grande que la force initiale nécessaire à la marche nor male du balancier.
Au moment où la régularité de la com- pensation atteint sa limite (résultante nulle), la force motrice excédante supportée par l'échappement à force constante est propor tionnelle à la longueur des bras du volant et inversement proportionnelle au nombre de bras du volant.
Ainsi, dans l'échappement à force cons tante représenté par le dessin, si à la limite de la compensation régulière, l'échappement supporte une force motrice excédante, par exemple 60 fois plus grande que la force initiale nécessaire à la marche normale du balancier, une autre construction supportera, à la limite de la compensation régulière, une force motrice excédante égale à 120 fois la force initiale, si seule la longueur des bras du volant est doublée. Cette dernière trans formation se fait facilement en changeant de côté et en éloignant le pivotement du vo lant, une roue intermédiaire étant placée entre la roue dentée 8 et le pignon 8 du vo lant, la tige d'ancre étant encochée pour lais ser passer l'extrémité des bras du volant.
Par contre, dans l'échappement représenté par le dessin, si le nombre de bras du volant est doublé, la longueur de ceux-ci restant la même, la force motrice excédante supportée par cette nouvelle construction, à la limite de la compensation régulière, sera réduite de la moitié, soit à<B>30</B> fois la force initiale seu lement.
Une variante plus simple mais ne réali sant que pratiquement la force constante comprendra la même exécution que l'échap pement à force constante (volant @à deux ou quatre bras), mais avec un seul butoir. Ce butoir sera à talon sans plan d'impulsion; il ne comportera qu'un seul plan de repos pas sablement rapproché de la tige d'ancre. Cette dernière sera encochée de façon à permettre le passage du volant. Dans cette variante, la résistance au dégagement du volant sera diminuée, mais elle ne sera pas compensée par une impulsion.
Moyennant quelques modifications, l'ob jet de l'invention peut avoir d'autres formes d'exécution; pour n'en citer que quelques- unes Le ressort 4 peut être remplacé par un spiral et avoir une autre situation; La roue dentée 3 et le pignon 1 peuvent se trouver au-dessus de la roue d'ancre 6; Une ou plusieurs roues peuvent s'inter poser entre la roue dentée 3. et le pignon 8 du volant; Le nombre de bras du volant peut varier; Enfin, les deux butoirs peuvent être for més de deux talons attenant à un bras fixé à la tige d'ancre.