<B>Appareil horaire.</B> La. fabrication des cellules photo-électri- ques est maintenant très aisée et leur applica tion généralisée dans beaucoup de domaines. Dans certaines de ces applications, on re cueille l'énergie liunineuse et on la transforme en courant électrique. Tel est le cas, par exem ple, d'un intégrateur de lumière constitué à l'aide d'une cellule photoélectrique alimen tant un moteur en liaison avec un rouage compteur.
C'est aussi le cas de certaines hor loges dans lesquelles l'énergie est fournie par une pile photoélectrique.
La substitution du remontage électrique au remontage manuel est un fait bien connu en horlogerie. Le ressort de l'horloge est., à cet effet, bandé par@un moteur alimenté, généra lement, par le secteur de distribution d'élec tricité. On peut très bien substituer le cou rant d'une pile photoélectrique à celui du secteur, mais, étant donné que l'énergie mise en jeu est très faible, certaines dispositions sont plus particulièrement avantageuses. La présente invention a pour objet un appareil horaire de cette nature.
Une pile photoélectrique ou un groupe- rrient de piles photoélectriques fournit une énergie très faible; il est donc utile que cette énergie soit utilisée au maximum. Ce sera le cas si le moteur a un bon rendement et si son seuil de démarrage correspond à de faibles üotensités de courant, donc à de faibles éclai rements.
Selon l'invention, on utilise un mo- teur ayant de faibles résistances passives, ca- ractérisé par un axe de pivotement du rotor disposé verticalement; la pointe inférieure du- dit .axe pivote de préférence dans une crà.pau- d.ine en matière dure telle que du saphir et, de la sorte, le démarrage du moteur peut se produire pour des intensités de courant infé rieures à 100 micro-ampères.
Il est avantageux d'utiliser le cadran de l'horloge comme pile photoélectrique; dans ce cas, la pile photoélectrique a donc la dimen sion du cadran et est percée d'un trou pour laisser passer les axes de l'aiguillage; elle re- ceit les inscriptions des minutes et des heures.
Comme l'énergie fournie est relativement -faible, il convient die la dépenser avec parci monie, c'est-à-dire qu'il convient de prévoir le mouvement d'horlogerie -de telle façon que son organe réglant en dissipe peu. Dans ce but, il est avantageux de prévoir un organe réglant dans lequel le système oscillant se dé place dans un plan horizontal, c'est-à-dire que l'axe du balancier est vertical, la fréquence do ce système oscillant étant faible, au plus égale à deux périodes secondes.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple et schématiquement, des formes d'exécution d'un appareil horaire conforme à l'invention.
La fig. 1 est une vue très schématique en coupe d'une première forme d'exécution dans laquelle les axes de l'échappement sont hori zontaux.
La fig. 2 montre de faon analogue une .horloge dans laquelle l'axe de l'échappement est vertical.
La. fig. 3 est une coupe analogie à celle des fig. 1 et 2, d'une horloge dans laquelle tous les axes du rouage du mouvement d'hor logerie sont verticaux à l'exception des axes de minuterie et dans laquelle le moteur est réalisée de manière particulière, pour être extra: plat.
La fig. 4 montre en plan l'aimant formant l'un des éléments du stator du moteur montré à la fig. 3.
La fig. 5 montre en coupe le rotor du mo teur de la fig. 3.
La fig. 6 montre schématiquement en perspective une disposition avantageuse pour l'extrémité d'attache du ressort dans le ba rillet.
La fig. 7 montre l'allure des courbes d'armage et de désarmage pour un ressort ainsi attaché et pour un ressort de type ordi naire.
Sur la fig. 1 est représenté un moteur à collecteur du type de ceux qui sont. utilisés dans les compteurs à. courant continu. Ce mo teur comporte un axe 1 vertical établi en alliage léger et terminé par une pointe ou par une bille qui repose dans une crapaudine 2 en saphir. L'axe 1 est solidaire d'un rotor formé par un bobinage 4 du type cadre et dépourvu de tout autre support que le pro duit isolant d'imprégnation.
La résistance ohmique de ce bobinage est choisie de faon telle qu'elle soit du même ordre de grandeur que la. résistance apparente de la cellule qui constitue la pile photoélectrique pour les éclairements faibles (de l'ordre de quelques centaines de Lux) dans le but -de retirer le maximum d'énergie de ladite cellule. Le bo binage 4, en forme de cloche, est inséré par sa tranche dans l'entrefer étroit d'un stator 3. Ce stator comporte un ou plusieurs aimants permanents et des noyaux faisant apparaître les pôles convenables.
L'axe 1 qui traverse dans une perforation la partie centrale du noyau magnétique fixe, est porteur d'un col lecteur 5 établi en métal précieux, ce collec teur étant en contact avec des balais 5a reliés par des conducteurs aux bornes de la. pile photoélectrique.
Pour permettre le transport de l'horloge et pour que celle-ci ne soit. pas détériorée par les vibrations, il y a avantage à prévoir une suspension élastique pour la crapaudine 2. Cette suspension peut. être constituée par un ressort 6 dont la tension est réglable. Pour le transport, il y a avantage également à pré voir un dispositif de verrouillage dudit rotor à l'aide d'un levier s'appliquant sous une par tie solide dudit. rotor.
Quel que soit le mode de montage envisagé pour ce dispositif de sécurité, qui peut comporter soit, un palier élastique, soit un palier de blocage ou les deux, l'effet des chocs et des vibrations doit êïre reporté en dehors de la pointe de pivo tement.
L'axe 1, à sa partie supérieure, pivote dans un palier 7 muni d'un contre-pivot<B>8.</B> Un pignon 9 solidaire de l'axe 1. transmet le mou vement du rotor à une roue de champ 10 ca lée sur le premier axe 1.1 du rouage démulti plicateur de remontage qui aboutit<B>à</B> l'axe du barillet habituel du mouvement d'horlogerie 12. Ce barillet transmet. le couple du ressort à son tour jusqu'à l'échappement qui, dans le cas de la fig. 1., est, un échappement<B>à</B> axe horizontal.
Le barillet comprend un dispositif connu différentiel à vis et écrou (non représenté) destiné à provoquer mécaniquement l'arrêt du moteur lorsque le ressort est, presque com plètement bandé. Ce dispositif actionne un levier 13 relié à. l'écrou mobile sur la tige filetée à l'arbre de barillet, ce levier 13 coin- portant une fourchette à. son extrémité libre, ladite fourchette venant s'appliquer sous un épaulement 14 de l'axe 1 pour soulever ce, dernier et l'appliquer avec frottement sous le contre-pivot. 8.
Un tel moteur, du fait de sa. faible inertie et de son dispositif de pivotage, fonctionne pour des intensités très faibles du courant électrique d'alimentation. Avec une telle dis- position, le seuil de démarrage est inférieur à cent micro-ampères et l'expérience montre qu'il est possible d'obtenir le démarrage pour moins de cinquante micro-ampères.
La pile photo-électrique alimentant les ba lais est constituée par le cadran 15 de l'hor loge, la surface sensible étant tournée vers 1-extérieur. La transmission du courant est assurée par des lamelles de contact en argent. Ces lamelles peuvent être combinées aux ins- criptions et chiffres portés par le cadran.
Le cadran est perforé en son centre pour laisser passer l'axe de centre et le ou les canons por teurs des aiguilles 16.
L'horloge montrée sur la fig. 1, comporte une seule roue de champ 10 puisque l'échap pement est à axe horizontal.
L'horloge montrée sur la fig. 2, est. pour vue d'un porte-échappement, 17 situé hori zontalement, c'est-à-dire que l'axe du balan cier est placé verticalement. Dans ce cas, ou tre la roue de champ 10a., le rouage d'horlo gerie comporte une seconde roue de champ 18 renvoyant le mouvement à l'échappement si tué dans le porte-échappement 17.
Une telle disposition permet d'avoir des amplitudes plus grandes, toutes choses égales par ailleurs, et, rend l'organe réglant insensible aux effets de la gravité.
Sur la fig. 3, est montrée une variante qui permet d'avoir l'axe de balancier vertical en n'utilisant qu'une seule roue de champ. A cet effet, l'axe du moteur et tous les axes du mouvement. d'horlogerie 19 sont verticaux et la minuterie 20 est commandée par un engre- ii.age à roue de champ 21.
Le moteur comporte un induit 4a sans fer, en forme de disque. Cet induit 4a comporte trois bobines 4b en forme de segments circu laires, décalées de 120 les unes des autres réalisées de manière que leurs conducteurs actifs, qui coupent les lignes de force du champ du stator,
soient les plus développés possible. Ces bobines sont reliées au collecteur 5b à trois lames sur lesquelles portent les ba lais 5c. Les bobines 4b sont enrobées dans une matière thermoplastique ou thermodurcissable isolante pour conférer au rotor le minimum d'encombrement et d'inertie, compatible avec une rigidité suffisante.
L'induit 4a est placé entre un aimant 3a en forme de disque plat aimanté diamétrale ment et un disque 3b à haute perméabilité magnétique. Il pourrait être placé entre deux aimants du .même type disposés avec leurs. pôles de noms contraires face à face.
Le rotor de ce moteur est monté sur pivots comme un axe de montre, ce qui lui permet de fonctionner dans toutes les positions. La dispo sition avec axe vertical est néanmoins 1a plus avantageuse.
A cet effet, les extrémités 1a de chaque axe appelées pivote tournent dans un rubis percé 2a. Le jeu axial est limité par un autre rubis 2b appelé contre-pivot. Ces iubis peuvent être montés avec un dispositif de protection contre les chocs d'un type connu.
Un dispositif de blocage 13 immobilise le rotor par appui sur une portée 14 lorsque le ressort est remonté à fond.
Cette construction de moteur permet la constitution d'appareils horaires autonomes de faible encombrement.
Dans tous les cas, l'énergie moyenne four nie par le moteur pendant une assez grande période de temps devra être plus élevée que l'énergie dépensée par les organes réglants et les frottements au travers des engrenages et du barillet. On voit, de cette faon, que la réserve de marche peut être choisie à volonté pour un même moteur.
Si l'on désire une très grande réserve de marche, l'engrenage démultiplicateur entre le moteur et le ressort doit être prévu avec un très grand rapport et l'engrenage multiplicateur entre le barillet et l'échappement est également à grand rap port de multiplication. Inversement, si l'on se contente d'une faible réserve de marche, les mêmes rapports pourront être faibles.
En général, il y a avantage à choisir une réserve de marche assez élevée pour tenir compte des périodes obscures et assurer le bon fonction nement de la pendule, même après une pé iiode prolongée d'obscurcissement (cas d'un local fermé pendant une période de vacances).
Pour avoir une grande sécurité de fonc tionnement, il est utile que l'énergie dissipée par l'échappement et le balancier soit très nettement inférieure à l'énergie fournie par le moteur. On peut réaliser un dispositif ré pondant à cette condition en choisissant une fréquence plus basse que celle qui est utilisée dans les montres et, par exemple, de deux pé riodes par seconde ou moins.
Il est particulièrement avantageux d'uti liser un balancier suspendu à fil de torsion Et à faible fréquence. Bien que ce dispositif soit mécaniquement compliqué, il présente, Par contre, l'avantage de ne nécessiter que très peu d'énergie, en particulier par absence de pivotage et de ne nécessiter aucune lubri fication.
II y a également intérêt à prévoir sur une telle horloge tin dispositif de blocage d'échap pement mis en action pendant les périodes de transport ou de stockage. De cette façon, la. grande réserve de marche, facilement, obte nue par des moyens simples en usine, petit être presque intégralement conservée jusqu'au moment de la mise en fonctionnement réel.
Pour éviter toute transmission mécanique à faible rendement dans le démultiplicateur de remontage, on est conduit à adopter pour ce dernier des engrenages .droits. Il est indis- pensable de prévoir un mécanisme de retenue qui assure le maintien du remontage.
Ce iné- eanisme de retenue est constitué par une roue à rochet et par un cliquet, pour avoir un eli- quet très sensible et facile à manceuvrer, il est avantageux de prévoir la roue à rochet sur l'un des premiers éléments du démultiplica teur et, par exemple, une roue à rochet 22 sur l'axe 7.1 d'entrée du démultiplicateur. Cette roue 22 est associée à un cliquet <B>23</B> établi, par exemple :sous la; forme d'une la melle élastique.
Comme dans tons les mouvements d'hor logerie à remontage automatique, il est inté ressant d'obtenir des couples maximum d'ar- mage et de désarmage aussi rapprochés que possible. On y parvient en prévoyant un mon tage particulier de la bride .d'attache du res- sort dans le barillet. A cet effet, l'extrémité 24 du ressort .de réserve n'est pas détrempée et la bride 25 à biseau 26 d'accrochage est.
fixée sur la lame de ressort par un rivet. 27 dans le cas où la bride n'est. pas soudable ou par un point de soudure dans le cas contraire. La. distance de ce rivet ou point de soudure à l'extrémité libre du ressort est, au moins égale à la longueur de la bride. Cette dispo sition fournit des variations de couple en fonction du nombre de tours d'armage dont l'allure est représentée sur les courbes de la frg. 7.
Le couple d'armage varie selon la courbe A tracée sur un diagramme dont l'axe OX est gradué -en nombre de tours et l'axe OY en valeur des couplés.
La courbe de désarmage fournie par un tel dispositif est la courbe D régulière approximativement paral lèle à la courbe A et ne présentant. pas d'on dulations sensibles. L'ordonnée du point a re présentant le couple maximum d'arniage est très voisine de l'ordonnée du point<I>cl</I> repré sentatif du couple de désarmage. De cette fa çon,
l'irrégularité dans le couple fourni par le ressort ne dépasse pas la différence clés ordonnées des points a et d. Avec tin ressort ordinaire, au contraire, le point dl est situé beaucoup plus bas et l'irrégularité de fone- tionnement en remontage automatique est sou vent considérable. De phis, la.
courbe Dl re présentant les variations de couples d'un res- sort ordinaire accroché par le5@ :dispositions classiques pendant le désarmage offre de grosses ondulations également source d'irré gularités marquées.
La régularité obtenue par le dispositif de bride ci-dessus décrit est due au fait que l'extrémité non détrempée 24 du ressort. s'appuie sur la paroi du barillet, em pêche le basculement de la bride et pallie aux excentricités prises par le ressort pendant la période de désarmage.
<B> Time apparatus. </B> The manufacture of photoelectric cells is now very easy and their application generalized in many fields. In some of these applications, the light energy is collected and transformed into electric current. This is the case, for example, of a light integrator formed with the aid of a photoelectric cell supplying a motor in conjunction with a counter train.
This is also the case with certain clocks in which energy is supplied by a photoelectric cell.
The substitution of electric winding for manual winding is a well-known fact in watchmaking. The spring of the clock is, for this purpose, charged by a motor supplied, generally, by the electricity distribution sector. The current of a photoelectric cell can very well be substituted for that of the sector, but, given that the energy brought into play is very low, certain arrangements are more particularly advantageous. The present invention relates to a time apparatus of this nature.
A photoelectric cell or a group of photoelectric cells provides very little energy; it is therefore useful that this energy is used to the maximum. This will be the case if the motor has good efficiency and if its starting threshold corresponds to low current üotensities, and therefore to low illumination.
According to the invention, a motor is used having low passive resistances, characterized by a pivot axis of the rotor arranged vertically; the lower tip of said axle is preferably pivoted in a hard material such as sapphire and thus starting of the motor can occur for currents below 100 microns -amperes.
It is advantageous to use the clock face as a photoelectric battery; in this case, the photoelectric cell therefore has the size of the dial and is pierced with a hole to allow the axes of the switch to pass; it receives the inscriptions of the minutes and hours.
As the energy supplied is relatively low, it should be spent sparingly, that is to say, the clockwork movement should be provided in such a way that its regulating member dissipates little. For this purpose, it is advantageous to provide a regulating member in which the oscillating system moves in a horizontal plane, that is to say that the axis of the balance is vertical, the frequency of this oscillating system being low, at most equal to two second periods.
The appended drawing represents, by way of example and schematically, embodiments of a time apparatus according to the invention.
Fig. 1 is a very schematic sectional view of a first embodiment in which the axes of the escapement are horizontal.
Fig. 2 shows in a similar fashion a clock in which the axis of the escapement is vertical.
Fig. 3 is a section similar to that of FIGS. 1 and 2, of a clock in which all the axes of the clockwork movement are vertical with the exception of the timing axes and in which the motor is made in a special way, to be extra: flat.
Fig. 4 shows in plan the magnet forming one of the elements of the stator of the motor shown in FIG. 3.
Fig. 5 shows in section the rotor of the engine of FIG. 3.
Fig. 6 schematically shows in perspective an advantageous arrangement for the attachment end of the spring in the ball.
Fig. 7 shows the shape of the winding and unwinding curves for a spring thus attached and for a spring of ordinary type.
In fig. 1 is shown a commutator motor of the type of those which are. used in meters at. direct current. This motor comprises a vertical axis 1 established in light alloy and terminated by a point or by a ball which rests in a sapphire frame 2. The axis 1 is integral with a rotor formed by a coil 4 of the frame type and devoid of any support other than the insulating impregnation product.
The ohmic resistance of this coil is chosen such that it is of the same order of magnitude as the. apparent resistance of the cell which constitutes the photoelectric cell for low illumination (of the order of a few hundred Lux) in order to remove the maximum amount of energy from said cell. The winding 4, in the form of a bell, is inserted by its edge into the narrow air gap of a stator 3. This stator comprises one or more permanent magnets and cores showing the appropriate poles.
The axis 1 which passes through the central part of the fixed magnetic core in a perforation, carries a reader neck 5 made of precious metal, this collec tor being in contact with brushes 5a connected by conductors to the terminals of the. photoelectric battery.
To allow the transport of the clock and so that it is not. not damaged by vibrations, there is an advantage in providing an elastic suspension for the slider 2. This suspension can. be constituted by a spring 6 whose tension is adjustable. For transport, it is also advantageous to provide a device for locking said rotor using a lever applying under a solid part of said rotor. rotor.
Whatever the method of assembly envisaged for this safety device, which may comprise either an elastic bearing, a locking bearing or both, the effect of shocks and vibrations must be transferred outside the pivot point. definitely.
The axis 1, at its upper part, pivots in a bearing 7 provided with a counter-pivot <B> 8. </B> A pinion 9 integral with the axis 1. transmits the movement of the rotor to a wheel of field 10 fixed on the first axis 1.1 of the winding demultiplier gear train which ends <B> at </B> the axis of the usual barrel of the clockwork movement 12. This barrel transmits. the torque of the spring in turn to the exhaust which, in the case of fig. 1., is, a <B> </B> horizontal axis escapement.
The barrel comprises a known differential screw and nut device (not shown) intended to mechanically stop the motor when the spring is almost completely charged. This device operates a lever 13 connected to. the movable nut on the threaded rod to the barrel shaft, this lever 13 wedge- carrying a fork to. its free end, said fork coming to rest under a shoulder 14 of the axis 1 to lift the latter and apply it with friction under the counter-pivot. 8.
Such an engine, because of its. low inertia and its pivoting device, works for very low intensities of the electric current supply. With such an arrangement, the starting threshold is less than one hundred micro-amps and experience shows that it is possible to obtain starting for less than fifty micro-amps.
The photoelectric cell supplying the bays is formed by the dial 15 of the clock, the sensitive surface being turned towards the exterior. The current is transmitted by silver contact blades. These slats can be combined with the inscriptions and numbers on the dial.
The dial is perforated in its center to allow the central axis and the barrel (s) carrying the hands 16 to pass.
The clock shown in fig. 1, has a single field wheel 10 since the exhaust has a horizontal axis.
The clock shown in fig. 2, est. for view of an escapement holder, 17 located horizontally, that is to say that the axis of the balance is placed vertically. In this case, or being the field wheel 10a., The clockwork gear comprises a second field wheel 18 returning the movement to the escapement if killed in the escapement holder 17.
Such an arrangement makes it possible to have greater amplitudes, all other things being equal, and makes the regulating organ insensitive to the effects of gravity.
In fig. 3, a variant is shown which makes it possible to have the balance axis vertical by using only one field wheel. For this purpose, the axis of the motor and all the axes of movement. clock 19 are vertical and timer 20 is controlled by a field wheel gear 21.
The motor comprises an armature 4a without iron, in the form of a disc. This armature 4a comprises three coils 4b in the form of circular segments, offset by 120 from each other, made so that their active conductors, which intersect the lines of force of the stator field,
are as developed as possible. These coils are connected to the collector 5b with three blades on which the bays 5c bear. The coils 4b are coated in a thermoplastic or thermosetting insulating material to give the rotor the minimum bulk and inertia, compatible with sufficient rigidity.
The armature 4a is placed between a magnet 3a in the form of a flat disk magnetized diametrically and a disk 3b with high magnetic permeability. It could be placed between two magnets of the same type arranged with theirs. poles of opposite names face to face.
The rotor of this motor is mounted on pivots like a watch axis, which allows it to operate in all positions. The arrangement with a vertical axis is nevertheless more advantageous.
For this purpose, the ends 1a of each axis called pivot turn in a pierced ruby 2a. The axial play is limited by another ruby 2b called counter-pivot. These iubis can be mounted with an impact protection device of a known type.
A locking device 13 immobilizes the rotor by pressing on a bearing surface 14 when the spring is fully wound up.
This motor construction allows the constitution of autonomous time devices of small footprint.
In all cases, the average energy supplied by the motor over a fairly large period of time must be greater than the energy expended by the regulating members and the friction through the gears and the barrel. We see, in this way, that the power reserve can be chosen at will for the same engine.
If a very large power reserve is desired, the reduction gear between the motor and the spring must be provided with a very large ratio and the multiplication gear between the barrel and the escapement is also at high multiplication ratio. . Conversely, if we are satisfied with a low power reserve, the same ratios may be low.
In general, there is an advantage in choosing a power reserve high enough to take account of dark periods and ensure the correct functioning of the clock, even after a prolonged period of darkening (case of a room closed for a period of holiday).
In order to have high operating safety, it is useful for the energy dissipated by the escapement and the balance to be very much less than the energy supplied by the engine. A device that meets this condition can be made by choosing a frequency lower than that used in watches and, for example, two periods per second or less.
It is particularly advantageous to use a pendulum suspended with torsion wire And at low frequency. Although this device is mechanically complicated, it has, on the other hand, the advantage of requiring only very little energy, in particular by the absence of pivoting and of not requiring any lubrication.
It is also advantageous to provide on such a clock an escapement blocking device put into action during periods of transport or storage. This way the. large power reserve, easily obtained by simple means in the factory, small being almost entirely preserved until the time of actual commissioning.
To avoid any mechanical transmission with low efficiency in the winding gearbox, it is necessary to adopt straight gears for the latter. It is essential to provide a retaining mechanism which ensures that the winding is maintained.
This retaining ineanism consists of a ratchet wheel and a ratchet, to have a very sensitive and easy to handle eliquet, it is advantageous to provide the ratchet wheel on one of the first elements of the reduction gear. and, for example, a ratchet wheel 22 on the input axis 7.1 of the reduction gear. This wheel 22 is associated with a pawl <B> 23 </B> established, for example: under the; shape of an elastic melle.
As in all self-winding clock movements, it is advantageous to obtain maximum arming and disarming torques as close together as possible. This is achieved by providing for a particular mounting of the spring attachment flange in the barrel. For this purpose, the end 24 of the reserve spring is not wet and the beveled flange 25 is hooked 26.
fixed on the leaf spring by a rivet. 27 in the event that the flange is not. not weldable or by a spot weld otherwise. The distance from this rivet or weld point to the free end of the spring is at least equal to the length of the flange. This arrangement provides variations in torque as a function of the number of winding turns, the rate of which is shown on the curves of the frg. 7.
The winding torque varies according to curve A plotted on a diagram whose axis OX is graduated -in number of turns and axis OY in value of coupled.
The unarming curve provided by such a device is the regular curve D approximately parallel to the curve A and not showing. no sensitive dulations. The ordinate of the point a re presenting the maximum arcing torque is very close to the ordinate of the point <I> cl </I> representative of the unarming torque. In this way,
the irregularity in the torque supplied by the spring does not exceed the ordered key difference of points a and d. With an ordinary spring, on the contrary, the point dl is situated much lower and the irregularity of operation in automatic winding is often considerable. From phis, the.
curve Dl re showing the variations in torque of an ordinary spring hooked on by the 5 @: conventional arrangements during decommissioning offers large undulations which are also a source of marked irregularities.
The regularity obtained by the flange device described above is due to the fact that the non-wet end 24 of the spring. rests on the wall of the barrel, prevents tilting of the flange and compensates for the eccentricities taken by the spring during the unwinding period.