<U>Pièce d'horlogerie électrique</U> Dans les pièces d'horlogerie électriques utilisant un résonateur méca- nique à la fois comme base de temps et comme organe moteur, le ré- sonateur est réalisé de préférence par deux masses égales disposées symétriquement aux extrémités respectives de deux branches reliées élastiquement à un support et oscillant en opposition de phase de manière â réaliser un système dynamiquement équilibré, chacune des masses portant un transducteur électromagnétique pour l'entretien de l'oscillation.
Dans certaines réalisations, l'une des branches porte un aimant induisant une tension électrique dans une bobine captrice, ten- sion qui est appliquée, après amplification dans un circuit trans- sistorisé, à une bobine motrice entraihant un aimant situé sur l'autre branche.
On connaf également une autre solution consistant à monter sur les deux branches des transducteurs identiques agissant sur deux bobines communes représentant le bobine motrice et une troisième bobine enroulée sur une des deux autres bobines représentant la bo- bine captrice. Il serait<B>sans</B> autre possible d'utiliser ces solutions dans des pen-
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cellEk ci lierait relativement élevé, comparé au prix des pendulet- tes de construction conventionnelle.
Il est clair cependant que l'encombrement n'étant plus qu'un problème secondaire, des éléments de plus grandes dimensions peuvent être uti- lises, en particulier en ce qui concerne le fil des bobines, les conden- sateurs et les aimants, de sorte que le prix de revient du résonateur
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d'utiliser seulement un système de transducteur au lieu de deux. Il est connu cependant qu'avec un système transducteur et une masse équiva- lente à la place du deuxième système transducteur le rendement de puissance de tout le système baisse sensiblement.
On a déjà proposé une construction utilisant un vibrateur-étalon entrete- nu électriquement et un vibrateur-moteur couplé au vibrateur-étalon et entrafné par celui-ci, dans laquelle les masses oscillantes des deux vi- brateurs sont différentes. Le moment d'inertie ou la masse du vibrateur étalon est choisi plus grand que celui du vibrateur-moteur et permet d'ob- tenir une amplitude supérieure du vibrateur-moteur.
Partant également du principe bien connu de la mécanique que les ampli- tudes des masses oscillantes sont inversement proportionnelles à ces masses, le titulaire constate que le rapport des puissances dis- sipées par deux masses est égal au rapport inverse de ces masses lors- que la fréquence d'oscillation de celles-ci est la même. Cette relation, qui existe dans la construction citée plus haut est toute- fois utilisée d'une façon différente dans la pièce d'horlogerie, objet de l'invention.
Cette pièce d'horlogerie électrique dont la base de temps et l'organe moteur sont constitués par un seul et même résonateur mécanique â deux branches travaillant en flexion et comprenant deux masses diffé- rentes oscillant en opposition de phase, dont l'oscillation est entrete- nue par des bobines fixes coopérant avec un aimant permanent consti- tuant une partie de l'une des masses, est caractérisée par le fait que la masse coopérant avec les moyens d'entretien est plusieurs fois plus petite que l'autre masse. Cette construction permet d'obtenir une ampli tude relativement grande de l'aimant, tout en réduisant la puissance to tale dissipée par le résonateur. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La figure 1 représente une vue en plan d'un résonateur assymétrique et d'une partie des rouages. La figure 2 représente deux variantes du support des masses oscillantes. Sur la platine 1 d'une pendulette est fixé un montant 2 servant de sup- port pour le résonateur 3 fixé au support 2 par une branche médiane 3c, au moyen d'une vis 4. Le résonateur est du type à deux branches, 3a et 3b, travaillant en flexion et oscillant en opposition de phase.<B>A</B> l'extrémité de la branche 3a est fixé un transducteur 5 de masse ml, re- présenté partiellement en coupe, tandis qu'à l'extrémité de la branche 3b est fixé un contrepoids 6 de masse m2 supérieure à la masse ml.
Le transducteur 5, de type connu, se compose d'un cylindre creux 5a, en matière magnétique non rémanente au centre duquel est fixé un ai- mant permanent 5b coopérant avec des enroulements 7 constituant deux bobines coaxiales superposées, l'une constituant la bobine captrice et l'autre la bobine motrice. Ces bobines sont fixées sur une plaque verti- cale isolante<B>8</B> et reliées â un circuit transistorisé non représenté.
Nous rappellerons brièvement le fonctionnement de ce transducteur ; le noyau magnétique 5b, en se déplaçant dans le centre de la bobine 7, induit dans la bobine captrice une tension qui, après amplification dans le circuit transistorisé est appliquée à la bobine motrice dont le champ magnétique entrafne le noyau 5b dans un mouvement synchrone à son oscillation propre.
Le contrepoids 6 porte un piton 9 sur lequel est fixé un cliquet d'entraf- nement 10 dont l'extrémité est constituée par une palette de rubis 10a entrafnant le rochet 11 dont le pignon lla engrène avec la roue de se- condes 16, dont l'axe porte un pignon 16a engrenant à son tour avec la petite moyenne 17 dont le pignon 17a entrafne la grande moyenne 18 dont la chaussée porte l'aiguille des minutes. La rotation en arrière du ro- chet 11 est empêchée par un cliquet de blocage 12 analogue au cliquet 10 et fixé par son extrémité 12b sur un piton solidaire du pont de rouage 13 fixé par des vis 14 et 15 à la platine 1.
Le rochet est pivoté à l'ex- trémité d'une bascule 19 tourillonée sur la portée d'une vis 20, dont l'autre extrémité, 19a, s'appuie sous l'effet d'un ressort 21 contre une tige de mise à. l'heure 22, composée de deux segments 22a et 22b de diamètre,$difiérentsreliés par une surface cônique 22c, permettant de dé-
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Des oscillations intempestives du contrepoids 6 d'amplitude exagérée sont empêchées par deux goupilles 23 et 24 fixées dans la platine de part et d'autre de la branche 3b du résonateur.
Le résonateur, de dimensions relativement grandes, est destiné à tra- vailler à basse fréquence, par exemple 50 Hz, la roue 11 étant alors munie de trois cent dents, et le cliquet 10 faisant avancer la roue 11 d'une dent à chaque oscillation du contrepoids 6. Une seule démultipli- cation suffit ainsi pour entraîner l'aiguille des secondes. Les deux masses oscillantes ml et m2, constituées d'un caté par la branche 3a et le transducteur 5 et, de l'autre caté, par la branche 3b, et le contrepoids 6, doivent avoir la même fréquence propre; notons que si la branche de fixation 3c était absolument rigide, la masse du support serait infinie.
Ceci est une condition nécessaire pour que la fréquence d'oscillation du résonateur soit stable et qu'il n'y ait pas de vibrations transmises au bàti. D'autre part, au repos, les centres de gravitês des deux masses sont situés sur une droite tangente aux deux trajectoires d'oscillation de ces centres de gravité. Il est bien connu de la mécanique que lorsque le résonateur oscille li brement, les amplitudes A1 et A2 de ces masses ml et m2 sont inversé- ment proportionnelles à ces masses.
On aura donc la relation suivante ;
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Les puissances dissipées par les branches du résonateur se calculent, en fonction du facteur de qualité Q du résonateur, de la masse m, de l'amplitude A et de la pulsation w
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Le rapport des deux puissances est
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On constate donc que la puissance dissipée par l'oscillation de la masse m2 est x plus petite que la puissance dissipée par l'oscillation de la masse
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ml. On choisira de préférence le rapport au moins égal à 5.
Le rapport le plus favorable est déterminé essentiellement par les facteurs sui- vants : dimensions du transducteurW qui ne doit pas être trop petit pour être bon marché, espace disponible pour le contrepoids, résistance de la branche portant le contrepoids. Il est ainsi possible de réduire la puissance totale dissipée par le réso- nateur à une valeur très peu supérieure à celle dissipée par la branche portant le transducteur, tout en conservant une amplitude suffisante de la branche 3a pour que le transducteur fonctionne d'une façon satisfai sante, tout en nécessitant une puissance d'entretien relativement faible.
Par conséquent, la consommation d'énergie de la battezie pourra être maintenue relativement basse. Il est clair que le cliquet d'entrafnement 10 peut être également fixé sur le bras 3a portant le transducteur. Ceci devient nécessaire si l'ampli- tude des oscillations du contrepoids 6 est trop faible, nécessitant l'em- ploi d'un rochet de diamètre beaucoup plus petit et dont l'exécution est par conséquent plus difficile.
Dans la figure Z, on a représenté deux variantes d'exécution du membre flexible du résonateur 2, Ces membres élastiques sont réalisés à partir d'une bande de métal relativement mince, de préférence un métal thermo- compensateur, dans laquelle on découpe par étampage la forme désirée, telle que représentée aux figures 2a et 2b.
On obtient ainsi d'un seul coup la ou les branches médianes 3c, pour vues de trous 3d pour être fixées au support 2, l'extrémité 3e pour la fixation du transducteur, l'extrémité 3f â laquelle vient se fixer le con trepoids 6 et, dans le cas où le cliquet d'entraïnement est fixé à la branche 3a, une pattelette 3à destinée à cette fixation. La lame décou pée en matière thermocompensatrice telle que le Nivarox, le Ni-Span- C,
l'Elinvar ou une autre matière analogue est ensuite pliée de manière à obtenir la forme représentée dans la figure 1 et traitée thermiquement pour lui donner le coefficient de température minimal. Le contrepoids et le transducteur peuvent être soit soudés soit rivetés, soit vissés ou collés sur la lame élastique, un échauffement des extrémités des bran- cher qui modifie les caractéristiques thermocompensatrices du métal, n'ayant aucune influence sur ces extrémités qui ne sont pas fléchies. Il est par contre nécessaire que l'effet thermocompensateur ne soit pas modifié dans la partie 3c, ainsi que dans les parties inférieures fléchies des branches 3a et 3b.
Il est clair que la lame est découpée de telle manière que les deux branches du résonateur, avec leurs masses correspondantes aient la même fréquence propre. On constatera, d'autre part, que toutes les fixations effectuées sur la lame flexible ont lieu à des endroits de celle-ci où les tensions sont minimes, voire nulles. Le résonateur ainsi réalisé permet une fabri- cation en série extrêmement bon marché. Il est clair que de nombreuses variantes d'exécution sont possibles, sans sortir du cadre de l'invention. La fixation de la branche 3c peut par exemple se faire horizontalement, au lieu de verticalement, comme représenté en figure 1.
Dans une réa- lisation meilleure marché encore, le transducteur S peut être constitué uniquement de son noyau magnétique cylindrique 5b.
<U> Electric timepiece </U> In electric timepieces using a mechanical resonator both as a time base and as a motor member, the resonator is preferably produced by two equal masses arranged symmetrically to the respective ends of two branches elastically connected to a support and oscillating in phase opposition so as to produce a dynamically balanced system, each of the masses carrying an electromagnetic transducer for the maintenance of the oscillation.
In some embodiments, one of the branches carries a magnet inducing an electric voltage in a sensing coil, a voltage which is applied, after amplification in a transistorized circuit, to a driving coil entraining a magnet located on the other branch. .
Another solution is also known which consists in mounting on the two branches identical transducers acting on two common coils representing the driving coil and a third coil wound on one of the other two coils representing the sensing coil. It would be <B> without </B> possible to use these solutions in
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This would be relatively high compared to the price of clocks of conventional construction.
It is clear, however, that the bulkiness is no longer a secondary problem, elements of larger dimensions can be used, in particular as regards the wire of the coils, the capacitors and the magnets, of so that the cost price of the resonator
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to use only one transducer system instead of two. It is known, however, that with a transducer system and an equivalent mass in place of the second transducer system the power efficiency of the whole system drops significantly.
A construction has already been proposed using an electrically maintained vibrator-standard and a vibrator-motor coupled to the standard vibrator and driven by the latter, in which the oscillating masses of the two vibrators are different. The moment of inertia or the mass of the standard vibrator is chosen to be greater than that of the vibrator-motor and makes it possible to obtain a greater amplitude of the vibrator-motor.
Also starting from the well-known principle of mechanics that the amplitudes of the oscillating masses are inversely proportional to these masses, the holder notes that the ratio of the powers dissipated by two masses is equal to the inverse ratio of these masses when the oscillation frequency of these is the same. This relationship, which exists in the construction cited above, is however used in a different way in the timepiece, object of the invention.
This electric timepiece, the time base and the driving member of which are made up of one and the same mechanical resonator with two branches working in bending and comprising two different masses oscillating in phase opposition, the oscillation of which is maintained. - bare by fixed coils cooperating with a permanent magnet constituting a part of one of the masses, is characterized by the fact that the mass cooperating with the maintenance means is several times smaller than the other mass. This construction makes it possible to obtain a relatively large amplitude of the magnet, while reducing the total power dissipated by the resonator. The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the object of the invention.
FIG. 1 represents a plan view of an asymmetric resonator and part of the cogs. FIG. 2 represents two variants of the support of the oscillating masses. On the plate 1 of a clock is fixed an upright 2 serving as a support for the resonator 3 fixed to the support 2 by a middle branch 3c, by means of a screw 4. The resonator is of the type with two branches, 3a and 3b, working in flexion and oscillating in phase opposition. <B> A </B> the end of the branch 3a is attached a transducer 5 of mass ml, shown partially in section, while at the end of the branch 3a is attached. end of the branch 3b is fixed a counterweight 6 of mass m2 greater than the mass ml.
The transducer 5, of known type, consists of a hollow cylinder 5a, made of non-remanent magnetic material in the center of which is fixed a permanent magnet 5b cooperating with windings 7 constituting two superimposed coaxial coils, one constituting the coil sensor and the other the driving coil. These coils are fixed on a vertical insulating plate <B> 8 </B> and connected to a transistorized circuit, not shown.
We will briefly recall the operation of this transducer; the magnetic core 5b, moving in the center of the coil 7, induces in the sensing coil a voltage which, after amplification in the transistorized circuit is applied to the driving coil whose magnetic field causes the core 5b in a synchronous movement at its own oscillation.
The counterweight 6 carries a pin 9 on which is fixed a drive pawl 10, the end of which is formed by a ruby pallet 10a engaging the ratchet 11, the pinion 11 of which engages with the second wheel 16, of which the axis carries a pinion 16a meshing in turn with the small average 17 whose pinion 17a drives the large average 18 whose roadway carries the minute hand. The rearward rotation of the rocker 11 is prevented by a locking pawl 12 similar to the pawl 10 and fixed by its end 12b on a stud integral with the gear bridge 13 fixed by screws 14 and 15 to the plate 1.
The ratchet is pivoted at the end of a rocker 19 pivoted on the seat of a screw 20, the other end of which, 19a, is supported under the effect of a spring 21 against a setting rod. at. hour 22, composed of two segments 22a and 22b in diameter, $ difierent connected by a conical surface 22c, allowing to de-
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Unwanted oscillations of the counterweight 6 of exaggerated amplitude are prevented by two pins 23 and 24 fixed in the plate on either side of the branch 3b of the resonator.
The resonator, of relatively large dimensions, is intended to work at low frequency, for example 50 Hz, the wheel 11 then being provided with three hundred teeth, and the pawl 10 advancing the wheel 11 by one tooth at each oscillation. of the counterweight 6. A single reduction is thus sufficient to drive the seconds hand. The two oscillating masses ml and m2, formed on one side by the branch 3a and the transducer 5 and, on the other side, by the branch 3b, and the counterweight 6, must have the same natural frequency; note that if the fixing branch 3c were absolutely rigid, the mass of the support would be infinite.
This is a necessary condition so that the oscillation frequency of the resonator is stable and that there are no vibrations transmitted to the frame. On the other hand, at rest, the centers of gravity of the two masses are located on a straight line tangent to the two trajectories of oscillation of these centers of gravity. It is well known in mechanics that when the resonator oscillates freely, the amplitudes A1 and A2 of these masses ml and m2 are inversely proportional to these masses.
We will therefore have the following relation;
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The powers dissipated by the branches of the resonator are calculated, according to the quality factor Q of the resonator, the mass m, the amplitude A and the pulsation w
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The ratio of the two powers is
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We can therefore see that the power dissipated by the oscillation of the mass m2 is x smaller than the power dissipated by the oscillation of the mass
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ml. The ratio at least equal to 5 will preferably be chosen.
The most favorable ratio is determined mainly by the following factors: dimensions of the transducer, which should not be too small to be inexpensive, space available for the counterweight, resistance of the branch carrying the counterweight. It is thus possible to reduce the total power dissipated by the resonator to a value very little greater than that dissipated by the branch carrying the transducer, while maintaining a sufficient amplitude of the branch 3a for the transducer to operate in a correct manner. satisfactory, while requiring relatively low sustaining power.
Consequently, the energy consumption of the battery can be kept relatively low. It is clear that the driving pawl 10 can also be fixed on the arm 3a carrying the transducer. This becomes necessary if the amplitude of the oscillations of the counterweight 6 is too low, necessitating the use of a ratchet of much smaller diameter and the execution of which is consequently more difficult.
In FIG. Z, two variant embodiments of the flexible member of the resonator 2 have been shown. These elastic members are made from a relatively thin strip of metal, preferably a heat-compensating metal, in which is cut by stamping the desired shape, as shown in Figures 2a and 2b.
One thus obtains all at once the middle branch or branches 3c, for views of holes 3d to be fixed to the support 2, the end 3e for fixing the transducer, the end 3f to which the counterweight 6 is fixed. and, in the case where the drive pawl is fixed to the branch 3a, a tab 3a intended for this fixing. The blade cut in thermocompensating material such as Nivarox, Ni-Span- C,
Elinvar or other similar material is then folded into the shape shown in Figure 1 and heat treated to give it the minimum temperature coefficient. The counterweight and the transducer can be either welded or riveted, screwed or glued to the elastic blade, a heating of the ends of the branches which modifies the thermocompensating characteristics of the metal, having no influence on these ends which are not bent. . On the other hand, it is necessary that the thermocompensating effect is not modified in part 3c, as well as in the bent lower parts of branches 3a and 3b.
It is clear that the blade is cut in such a way that the two branches of the resonator, with their corresponding masses, have the same natural frequency. It will be noted, on the other hand, that all the fastenings made on the flexible strip take place at places of the latter where the tensions are minimal, or even zero. The resonator thus produced allows extremely inexpensive mass production. It is clear that many variant embodiments are possible, without departing from the scope of the invention. The attachment of the branch 3c can for example be done horizontally, instead of vertically, as shown in Figure 1.
In an even cheaper embodiment, the transducer S may consist solely of its cylindrical magnetic core 5b.