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Oscillateur à torsion pour pièce d'horlogerie On connaît déjà dans l'industrie horlogère, des oscillateurs à torsion constitués par un ou plusieurs ressorts fixés d'une part au bâti, et d'autre part à une masse oscillante coopérant avec un dispositif d'entretien de son oscillation. On a proposé d'utiliser des ressorts travaillant essentiellement en torsion, constitués soit par des rubans plats rectilignes, ou en méandres, ou travaillant essentiellement à la flexion, constitués par des bras électriques reliant la masse oscillante de forme annulaire à un moyeu central.
Cependant, dans toutes les constructions proposées, les sollicitations mécaniques du ressort sont concentrées en des zones restreintes, particulièrement aux points d'encastrement du ressort dans le bâti et dans la masse oscillante. Ces sollicitations locales ont pour effet d'abaisser le facteur de surtension de l'oscillateur, la longueur du ressort effectivement utilisée étant très faible.
La présente invention a précisément pour but de réaliser une construction dans laquelle les ressorts sont utilisés d'une manière plus rationnelle, de manière à améliorer le facteur de surtension de l'oscillateur et à réduire la composante non linéaire due à la torsion par rapport à la composante linéaire due à la flexion.
Elle a pour objet un oscillateur à torsion pour pièce d'horlogerie comprenant au moins un ressort fixé d'une part au bâti et d'autre part à au moins une masse oscillante, ce ressort étant constitué par un ruban développé en méandres de manière à en augmenter la lon- p g eur utile et travaillant essentiellement en flexion, caractérisé par le fait que les éléments constituant lesdits méandres ont une forme répondant au moins approximativement à la condition, d'égale résistance.
La répartition harmonieuse des déformations sur le ressort entraînera une utilisation plus rationnelle de la longueur développée des ressorts et aura pour effet d'améliorer la résonance du résonateur et de réduire les sollicitations d'encastrement.
Dans le cas d'un résonateur à flexion comprenant deux masses oscillant en opposition de phase, on a déjà proposé une construction comprenant un ressort de flexion de section allant en s'amincissant de l'axe vers les masses oscillantes. Cette forme est toutefois conditionnée par d'autres facteurs que l'augmentation de la linéarité de la déformation.
Le problème posé est en effet propre aux résonateurs à torsion dans lesquels la déformation de torsion n'est pas linéaire et où il y a donc un intérêt technique à favoriser la composante de flexion pour augmenter la linéarité de la déformation combinée en flexion et en torsion du ressort. Or, c'est précisément le but atteint par la présente invention.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution de l'oscillateur selon l'invention.
La fig. 1 représente un ressort en méandres destiné à être utilisé dans un oscillateur selon l'invention.
La fig.2 représente un ressort double constitué par deux ressorts jumelés du type représenté à la fig. 1. La fig.2a montre les ressorts de la fig.2 après pliage.
La fig. 3 représente un ressort du type représenté à la fig. 1 comprenant en outre un moyen de fixation au bâti.
La fig. 4 représente une autre forme d'exécution de deux ressorts jumelés.
La fig. 4a représente les ressorts de la fig. 4 après pliage.
La fig. 5 représente la masse oscillante montée sur ces ressorts.
Le ressort représenté à la fig. 1 est constitué par la juxtaposition alternée d'éléments 1, 3 et 5 parallèles
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à l'axe d'oscillation 10 et d'éléments 2 et 4 perpendiculaires à cet axe. Les éléments parallèles à l'axe travaillant essentiellement en torsion, tandis que deux lui sont perpendiculaires travaillant essentiellement en flexion. La longueur des éléments 2 et 4 étant plusieurs fois supérieure à celle des éléments 1, 3 et 5, la sollicitation en flexion sera prépondérante, ce qui est un avantage, puisque celle-ci est linéaire, tandis que la sollicitation en torsion ne l'est pas.
Dans le but de répartir le mieux possible les efforts sur toute la longueur du ressort, celui-ci est de forme approximativement adaptée à la condition dite d'égale résistance . A cet effet, la largeur des éléments perpendiculaires à l'axe d'oscillation 10 diminue lorsqu'on s'éloigne de cet axe. Il en est ainsi des éléments 2 et 4, tandis que les éléments 3 et 5, parallèles à l'axe d'oscillation 10, sont ici de longueur trop courte pour justifier une forme travaillée. L'encastrement est prévu sur les lèvres 1 et l'. La fixation médiane à la platine se fait par la partie 5 d'une manière qui sera décrite en relation avec les figures suivantes.
La fig.2 représente une forme d'exécution dans laquelle deux ressorts, tels, que représentés à la fig. 1, sont jumelés et constituent une seule et même pièce, obtenue par étampage, puis pliée selon son axe de symétrie vertical, de manière à obtenir deux ressorts formant entre eux un angle voisin de 90 tel que représenté à la fig. 2a, la liaison des deux extrémités ainsi assurée, augmentant considérablement la rigidité de l'encastrement même pour un serrage relativement faible, l'effort de torsion exercé sur l'un des ressorts étant absorbé par la partie encastrée de l'autre ressort.
Le rayon de courbure du pliage est tel qu'il permettra le montage d'un second jeu de ressorts, bien que le fonctionnement de l'oscillateur soit en principe possible avec un seul jeu de ressorts malgré les inconvénients résultant d'une asymétrie de répartition.
Les éléments de liaison à la platine feront avantageusement partie d'une fraction au moins des ressorts d'un système. La fig. 3 représente un ressort prolongé par une patte de fixation 6 venue d'une pièce avec le ressort encastré en 1 et l'. Cette patte porte des trous de fixation 8 et une échancrure 7 qui permet le montage croisé de deux ressorts identiques. Dans la règle, un système de ressorts ne comprendra que deux pattes de fixation qui formeront de préférence un angle voisin de 90 . Un troisième ressort peut prendre place selon la bissectrice des deux pattes.
Il faut éviter d'avoir un nombre surabondant de pattes de liaison ayant pour effet d'entraîner des tensions très néfastes à l'isochronisme de l'oscillateur.
La fig. 4 représente une autre forme d'exécution de ressorts jumelés dans lequel les deux ressorts jumelés sont reliés par trois ponts 15, 16 et 17 situés respectivement à chaque extrémité et dans la zone médiane. Les pattes de fixation 6 et 6' sont reliées au pont de jumelage 17, qui après pliage selon la fig. 4a, présente l'avantage de lier fermement les deux pattes l'une à l'autre et de ne supporter qu'une faible partie de l'effort de tension auquel sont soumises les deux pattes en cours d'oscillations.
Cette torsion néfaste peut encore être réduite par une pièce d'angle 9 judicieusement placée pour rendre le système plus rigide. La pièce d'angle peut être également placée au centre de manière représentée pas le pointilllé 10. Dans le cas où l'on utilise deux masses oscillantes fixées respectivement aux extrémités 1 et l' et oscillant en opposition de phase, il est toutefois essentiel que les pattes de fixation conservent une élasticité suffisante par rapport au mouvement d'oscillation pour assurer le couplage mécanique des deux masses oscillantes.
La fig. 5 montre une exemple de réalisation d'un oscillateur à torsion utilisant des ressorts du type décrit ci-dessus. Les lèvres 1 de deux paires de ressorts jumelés fixées en deux endroits 11 de la platine par leurs pattes de fixation 6, sont encastrées dans une masse oscillante constituée par quatre secteurs en acier 12, entre lesquels sont pincées les lèvres 1, la bague élastique 13 et la bague extérieure 14. La bague élastique 13, fendue en 18, sert à maintenir ensemble les secteurs 12 lors du montage, avant le forçage de la bague extérieure 14 sur la bague 13.
Il est à souligner que les éléments des ressorts travaillant en torsion étant parallèles à l'axe d'oscillation, et les masses oscillantes étant libres de se déplacer axialement, aucune force de tension ou de compression n'apparaîtra dans les ressorts ou dans les masses oscillantes, ce qui n'est pas le cas dans les constructions utilisant des ressorts perpendiculaires à l'axe et tra- vaillant en torsion,
dans lesquelles la masse oscillante est fixée à l'extrémité de ces ressorts.
L'oscillateur représenté à la fig. 5 est susceptible d'être exécuté selon de nombreuses variantes, soit par le nombre des ressorts, des points de fixation ou des secteurs d'encastrement. Il comprendra en général des masses oscillantes fixées aux extrémités 1 et l', oscillant en opposition de phase de manière à réaliser l'équilibre dynamique du système.
L'entretien de l'oscillateur se fera par exemple élec- tromagnétiquement tel que décrit par exemple dans le brevet No 367443.
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Torsion oscillator for a timepiece Torsion oscillators are already known in the watchmaking industry consisting of one or more springs fixed on the one hand to the frame, and on the other hand to an oscillating mass cooperating with a control device. maintenance of its oscillation. It has been proposed to use springs working essentially in torsion, formed either by flat rectilinear bands, or in meanders, or working essentially in bending, constituted by electric arms connecting the oscillating mass of annular shape to a central hub.
However, in all the constructions proposed, the mechanical stresses of the spring are concentrated in restricted areas, particularly at the points of embedding of the spring in the frame and in the oscillating mass. These local stresses have the effect of reducing the overvoltage factor of the oscillator, the length of the spring actually used being very short.
It is precisely the object of the present invention to achieve a construction in which the springs are used in a more rational manner, so as to improve the overvoltage factor of the oscillator and to reduce the nonlinear component due to torsion with respect to the linear component due to bending.
Its object is a torsion oscillator for a timepiece comprising at least one spring fixed on the one hand to the frame and on the other hand to at least one oscillating mass, this spring being constituted by a strip developed in meanders so as to increasing the useful length thereof and working essentially in flexion, characterized in that the elements constituting said meanders have a shape corresponding at least approximately to the condition of equal resistance.
The harmonious distribution of the deformations on the spring will result in a more rational use of the developed length of the springs and will have the effect of improving the resonance of the resonator and reducing the embedding stresses.
In the case of a bending resonator comprising two masses oscillating in phase opposition, a construction has already been proposed comprising a bending spring with a section tapering off from the axis towards the oscillating masses. This shape is however conditioned by other factors than the increase in the linearity of the deformation.
The problem posed is in fact specific to torsional resonators in which the torsional deformation is not linear and where there is therefore a technical interest in promoting the bending component to increase the linearity of the combined deformation in bending and in torsion. spring. However, this is precisely the aim achieved by the present invention.
The appended drawing represents, by way of example, some embodiments of the oscillator according to the invention.
Fig. 1 shows a meandering spring intended for use in an oscillator according to the invention.
Fig.2 shows a double spring consisting of two twin springs of the type shown in fig. 1. Fig.2a shows the springs of fig.2 after folding.
Fig. 3 shows a spring of the type shown in FIG. 1 further comprising a means of attachment to the frame.
Fig. 4 shows another embodiment of two twin springs.
Fig. 4a shows the springs of FIG. 4 after folding.
Fig. 5 represents the oscillating mass mounted on these springs.
The spring shown in fig. 1 is formed by the alternate juxtaposition of parallel elements 1, 3 and 5
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to the axis of oscillation 10 and of elements 2 and 4 perpendicular to this axis. The elements parallel to the axis working essentially in torsion, while two are perpendicular to it working mainly in bending. As the length of elements 2 and 4 is several times greater than that of elements 1, 3 and 5, the bending stress will be preponderant, which is an advantage, since this is linear, while the torsional stress is not. is not.
In order to distribute the forces as best as possible over the entire length of the spring, the latter is of a shape approximately adapted to the condition known as equal resistance. To this end, the width of the elements perpendicular to the axis of oscillation 10 decreases as one moves away from this axis. This is the case with elements 2 and 4, while elements 3 and 5, parallel to the axis of oscillation 10, are here of too short a length to justify a worked shape. Embedding is provided on the lips 1 and the. The middle fixing to the plate is effected by part 5 in a manner which will be described in relation to the following figures.
FIG. 2 represents an embodiment in which two springs, such as shown in FIG. 1, are twinned and constitute one and the same part, obtained by stamping, then folded along its vertical axis of symmetry, so as to obtain two springs forming between them an angle close to 90 as shown in FIG. 2a, the connection of the two ends thus ensured, considerably increasing the rigidity of the embedding even for a relatively low tightening, the torsional force exerted on one of the springs being absorbed by the embedded part of the other spring.
The radius of curvature of the bending is such that it will allow the mounting of a second set of springs, although the operation of the oscillator is in principle possible with a single set of springs despite the disadvantages resulting from an asymmetry of distribution .
The elements for connecting to the plate will advantageously form part of at least a fraction of the springs of a system. Fig. 3 shows a spring extended by a fixing lug 6 coming in one piece with the spring embedded in 1 and the. This tab has fixing holes 8 and a notch 7 which allows the cross-mounting of two identical springs. As a rule, a system of springs will only include two fixing lugs which will preferably form an angle close to 90. A third spring can take place according to the bisector of the two legs.
It is necessary to avoid having an overabundant number of connecting lugs having the effect of causing tensions which are very harmful to the isochronism of the oscillator.
Fig. 4 shows another embodiment of twin springs in which the two twin springs are connected by three bridges 15, 16 and 17 located respectively at each end and in the middle zone. The fixing lugs 6 and 6 'are connected to the twinning bridge 17, which after folding according to FIG. 4a, has the advantage of firmly connecting the two legs to each other and of supporting only a small part of the tension force to which the two legs are subjected during oscillation.
This harmful twist can be further reduced by a corner piece 9 judiciously placed to make the system more rigid. The corner piece can also be placed in the center, as shown by the dotted line 10. In the case where two oscillating masses are used fixed respectively at the ends 1 and the and oscillating in phase opposition, it is however essential that the fixing lugs retain sufficient elasticity with respect to the oscillating movement to ensure the mechanical coupling of the two oscillating masses.
Fig. 5 shows an exemplary embodiment of a torsion oscillator using springs of the type described above. The lips 1 of two pairs of twin springs fixed in two places 11 of the plate by their fixing lugs 6, are embedded in an oscillating mass constituted by four steel sectors 12, between which are clamped the lips 1, the elastic ring 13 and the outer ring 14. The elastic ring 13, split at 18, serves to hold the sectors 12 together during assembly, before forcing the outer ring 14 on the ring 13.
It should be noted that the elements of the springs working in torsion being parallel to the axis of oscillation, and the oscillating masses being free to move axially, no tension or compression force will appear in the springs or in the masses. oscillating, which is not the case in constructions using springs perpendicular to the axis and working in torsion,
in which the oscillating mass is attached to the end of these springs.
The oscillator shown in FIG. 5 can be implemented in many variations, either by the number of springs, fixing points or embedding sectors. It will generally include oscillating masses fixed to the ends 1 and 1 ′, oscillating in phase opposition so as to achieve the dynamic equilibrium of the system.
Maintenance of the oscillator will be carried out for example electromagnetically as described for example in patent No. 367443.