Chronographe
L'invention a pour objet un chronographe pourvu d'une roue entraîneuse, d'une roue de centre, d'une commande d'embrayage pouvant occuper deux positions,
I'une d'embrayage et l'autre d'arrêt, et d'un renvoi engrènant avec une roue de compteur, cette roue de centre étant reliée, par l'intermédiaire d'une entraînement débrayable, à cette roue entraîneuse, de manière à être entraînée de façon continue par cette dernière lorsque cette commande d'embrayage occupe sa position d'embrayage et à être immobilisée lorsque cette commande d'embrayage occupe sa position d'arrêt, et ce renvoi étant relié, par l'intermédiaire d'un entraînement intermittent, à cette roue de centre, de manière à tourner d'au moins un pas angulaire chaque fois que cette roue de centre exécute une révolution.
Des transmissions magnétiques entre organes tournants sont connues depuis longtemps en mécanique. Ces transmissions recourent à des organe menant et mené qui sont disposés de manière qu'un flux magnétique passe des dents de l'un aux dents de l'autre. Si les dentures de ces organes engrènent l'une dans l'autre, la polarisation magnétique est choisie de manière que les dents d'un organe repoussent les dents de l'autre: le flux magnétique empêche alors ces dents d'entrer en contact les unes avec les autres et joue en quelque sorte le rôle d'un lubrifiant interposé entre elles. On connaît aussi des entraînements magnétiques dans lesquels les dentures des organes menant et mené ne font que s'effleurer: la polarisation de leurs dents est alors choisie de manière que ces dents s'attirent l'une l'autre.
Il a été suggéré d'utiliser des entraînements magnétiques de l'un ou l'autre de ces types en petite mécanique, voire en horlogerie. Ainsi, le brevet français No 1276734 (HELD) divulgue de nombreux dispositifs qui exploitent l'interaction magnétique entre organes mécaniques dentés à dents polarisées et qui peuvent s'appliquer à des pièces d'horlogerie. Cependant, le plus grand nombre de ces dispositifs sont à engrènement et travaillent par répulsion magnétique: ils ne peuvent donc convenir pour l'entraînement spécifique d'un chronographe, à savoir l'entraînement débrayable chargé d'entraîner à volonté, sous l'effet de la commande d'embrayage, la roue de centre mouvant la trotteuse. En effet, des organes menant et mené qui engrènent constamment ne sauraient constituer un entraînement débrayable.
Seul un entraînement magnétique à effleurement peut être envisagé en pareil cas. Si, comme dans les chronographes connus, cet entraînement débrayable est entièrement mécanique, il ne peut opérer qu'un engrènement brusque de la roue de centre avec la roue entraîneuse. Cette coopération brusque entre un organe en mouvement (la roue entraîneuse) et un organe immobile (la roue de centre) présente un inconvénient grave: celui de provoquer à chaque coup un choc sur les dents entrant en prise. Ces chocs sont particulièrement importants lorsque la roue de centre et la roue entraîneuse ne se trouvent pas en position dent contre creux au moment où le chronographe est mis en route. Ces chocs perturbent la marche de la roue entraîneuse et altèrent la précision du chronographe.
De plus, si le hasard veut que ces roues soient mises en prise lorsqu'elles se trouvent en position dent contre dent , il peut y avoir blocage du chronographe.
Tels sont les inconvénients principaux que l'invention élimine en recourant à un entraînement débrayable de type magnétique à effleurement.
Les chronographes connus souffrent encore d'un inconvénient similaire dont l'origine réside dans l'entraînement intermittent du renvoi de compteur par la roue de centre. Cet entraînement intermittent est en effet assuré par un doigt qui est porté par la roue de centre et qui coopère à chacune de ses révolutions avec une denture solidaire dudit renvoi. Etant donné que le renvoi est immobile au moment où le doigt attaque cette den ture, il y a génération d'un choc à chaque tour de la roue de centre, et cela pendant tout le temps durant lequel le compteur est en service. Ces chocs eux aussi perturbent la marche du chronographe et en altèrent la précision. Certes, en conférant au doigt et à la denture du renvoi des polarisations qui donnent naissance à des forces de répulsion mutuelles, on atténue dans une bonne mesure les percussions à l'engagement du doigt.
L'invention apporte une solution meilleure en utilisant ici aussi un entraînement magnétique à effleurement.
L'invention a pour objet un chronographe qui ne souffre pas des inconvénients mentionnés et qui est caractérisé par le fait que l'un au moins de ces entraînements est constitué par un entraînement magnétique à effleurement formé par: - au moins deux organes circulaires, I'un menant et
l'autre mené dont chacun est pourvu, à sa périphé
rie, d'une zone magnétisable crénelée comprenant au
moins un merlon ferromagnétique et au moins un
créneau amagnétique;
; - au moins deux armatures ferromagnétiques dont l'une
est disposée en regard de l'organe menant et dont
l'autre est disposée en regard de l'organe mené, et - un aimant permanent capable, lorsqu'il est inséré
entre ces armatures, de créer un flux magnétique pas
sant de la zone magnétisable de l'un de ces organes à
celle de l'autre, ces organes menant et mené étant
disposés de manière que leurs zones magnétisables
s'effleurent mutuellement en au moins un point.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme de réalisation particulière du chronographe faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 représente, vue en plan, la partie de ce chronographe qui assure l'entraînement intermittent du renvoi par la roue de centre.
La fig. 2 est une coupe selon la ligne II-II de la fig. 1.
La fig. 3 représente, vue en plan, la partie qui assure l'entraînement débrayable de la roue de centre par la roue entraîneuse.
Les fig. 4 et 5 sont, sous forme développée, des coupes selon les lignes IV-IV et V-V, respectivement, de la fig. 3.
La fig. 6 représente, vu en plan, l'ensemble du chronographe englobant les parties représentées aux fig. 1 et 3.
Aux fig. 1 et 2, qui représentent la partie compteur du chronographe, on reconnaît la roue de centre 60, et le renvoi 61 engrenant avec la roue de compteur 62. La roue de centre 60 est montée sur un axe 63 pivoté sur la pierre 64 et sur une autre pierre non représentée, le renvoi 61 est monté sur un axe 66 pivoté sur les pierres 67 et 68, et la roue de compteur est montée sur un axe 69 pivoté sur deux pierres dont seule la pierre supérieure 70 est visible à la fig. 1. Cette pierre supérieure est logée dans un pont de chrono 71 en matière amagnétique, lequel est positionné par rapport à la platine 72 par deux goupilles 73 et 74. Une armature inférieure 75, en matière ferromagnétique, est montée dans un logement 76 fraisé dans la platine 72 et porte la pierre inférieure 68 sur laquelle pivote l'axe 66 du renvoi 61.
Cette armature inférieure est fixée à la platine 72 à l'aide d'une vis noyée 77 et elle est positionnée à l'aide des deux goupilles 73, 74. Une armature supérieure 78, en matière ferromagnétique, porte la pierre supérieure 64 sur
laquelle pivote l'axe 63 de la roue de centre 60. Ces deux
armatures 75 et 78 enserrent, grâce à une vis 79, un aimant permanent cylindrique 80 placé dans un logement 81 ménagé dans le pont de chrono 71.
L'armature inférieure 75 et l'armature supérieure 78 forment donc un circuit magnétique qui est aimanté par l'aimant permanent 80, lequel est polarisé axialement comme le montrent les lettres N et S; les pôles de ce circuit sont constitués par les extrémités 82, respectivement 83, des armatures inférieure 75, respectivement supérieure 78.
Sur l'axe 63 de la roue de centre 60 est disposée une roue 84 en matière ferromagnétique, qui est montée de manière à être aussi proche que possible du pôle supérieur 83 et qui est, de ce fait, située au-dessus de la roue de centre. La périphérie de cette roue ferromagnétique porte une échancrure formant un créneau unique 85, le reste de cette périphérie constituant un merlon unique 86.
Sur l'axe 66 du renvoi 61 est disposée une autre roue en matière ferromagnétique, la roue 87, qui est montée de manière à être aussi proche que possible du pôle inférieur 82 et qui est, de ce fait, située au-dessous du renvoi 61. La périphérie de cette roue ferromagnétique 87 est découpée en une suite de créneaux 88 et de merlons 89, créneaux et merlons ayant la même largeur, et cette largeur étant identique à celle du créneau 85 de la première roue ferromagnétique 84. Ces deux roues 84 et 87 sont coplanaires et elles sont disposées de manière à s'effleurer l'une l'autre en un point 90. La roue ferromagnétique 84, solidaire de la roue de centre 60 et la roue ferromagnétique 87, solidaire du renvoi 61, constituent une paire d'organes mobiles, au sein de laquelle la roue 84 est l'organe menant et la roue 87 l'organe mené.
Ces organes sont couplés l'un à l'autre par le flux magnétique qui prend naissance dans l'entrefer existant au point d'effleurement 90 du fait qu'ils sont aimantés par le circuit magnétique constitué par les armatures 75, 78 et l'aimant 80.
Le fonctionnement de ce compteur est le suivant: tant que le merlon S6 de l'organe menant 84 défile devant le point d'effleurement 90, il n'y a aucun autre effet sur l'organe mené 87 qu'une force radiale qui ne lui fait pas changer de position angulaire. Lorsque le créneau 85 passe devant le point d'effleurement, une composante tangentielle prend naissance et cette composante entraîne le merlon de l'organe mené 87 dans le même sens que le créneau 85 de l'organe menant 84.
Cette composante existe jusqu'au moment où c'est à nouveau le merlon
86 qui se trouve devant le point d'effleurement: il se produit donc une avance d'un pas de l'organe mené 87, ce pas étant égal à l'angle au centre séparant deux créneaux consécutifs de l'organe mené. I1 en résulte qu'à chaque tour de l'organe menant 84, donc à chaque tour de la roue de centre 60, il y a une avance d'un pas de l'organe mené 87, donc du renvoi 61. Le déplacement angulaire à l'organe mené représente donc la somme des
révolutions complètes exécutées par l'organe menant.
Si la roue de centre exécute un tour en une minute, le déplacement angulaire du renvoi 61, donc de la roue de compteur 62 qui engrène avec lui, traduira le nombre de minutes écoulées depuis le moment où la roue de
centre s'est mise en mouvement. Comme la position qu'occupe la denture de l'organe mené 87 en face du merlon de l'organe menant 84 est une position stable correspondant au flux maximal entre ces organes, c'est
à-dire à la réluctance minimale dans l'entrefer situé au
point d'effleurement 90, l'organe mené se trouve ver
rouillé magnétiquement dans la position qu'il a atteinte après le passage du créneau de l'organe menant. I1 suffit donc d'équiper le dispositif qu'on vient de décrire d'un système de remise à zéro, par exemple un coeur , et de le compléter par un système d'enclenchement, respectivement de déclenchement,
pour en faire un mécanisme chronographe.
Le système d'enclenchement, respectivement de déclenchement, qui dans les chronographes connus comprend une roue d'embrayage, montée sur un pont mobile, peut être lui aussi remplacé avantageusement par un système magnétique. C'est ce système magnétique d'enclenchement-déclenchement qui est représenté aux fig. 3, 4 et 5. I1 comprend un organe menant 101, solidaire d'un pignon 102 entraîné par la roue entraîneuse 103 du chronographe, et un organe mené 104, solidaire d'un pignon 105 qui entraîne la roue de centre 106 du chronographe. L'organe menant et l'organe mené sont coaxiaux: l'arbre 107 de ce dernier traverse le pignon 102 et lui tient lieu de pivot.
L'organe menant 101 est fait en matériau amagnétique et il porte à sa périphérie une suite de cinq pastilles ferromagnétiques 108a 108e disposées parallèlement à l'axe, de manière à constituer une zone magnétisable ayant la forme d'une cloche crénelée. L'organe mené 104 est constitué de manière analogue, mais les six pastilles ferromagnétiques 109a,
.., 109f qu'il comprend débordent de part et d'autre de son plan, de manière à constituer une zone magnétisable ayant la forme d'une double cloche: la cloche inférieure est destinée à coopérer avec la zone magnétisable de l'organe menant, tandis que la cloche supérieure est destinée à coopérer avec une zone magnétisable fixe.
Cette dernière ne comprend que trois merlons 110a, 110b et 110c qui appartiennent à une couronne ferromagnétique 111 constituant un élément d'un circuit magnétique externe fixe, dit d'arrêt , comprenant une barre de liaison 112 et un plot 113. L'organe menant 101 est disposé en regard du pôle 114, en forme de couronne, d'un autre circuit magnétique externe fixe, dit de marche , qui comprend une barre de liaison 115 et un plot 116.
Le circuit magnétique d'arrêt et le circuit magnétique de marche ont en commun une partie qui comprend un pôle 117, en forme de couronne, une barre de liaison 118 et un plot 119. La couronne 117 est située à l'extérieur de l'organe mené 104 et sa hauteur est telle que le pôle qu'elle constitue puisse coopérer aussi bien avec la cloche supérieure qu'avec la cloche inférieure que constitue la zone magnétisable de cet organe mené. Un aimant permanent 120, qui est la source d'aimantation, peut se déplacer, sous l'effet d'une commande d'embrayage agissant sur un ergot 121, d'une position de marche (celle qui est représentée en traits pleins) à une position d'arrêt (celle qui est représentée en trait mixte).
Dans la position d'arrêt, l'aimant 120 excite le circuit magnétique constitué par le plot 113, la barre de liaison 112, la couronne 111 et les merlons 110a ..., 110c d'une part, le plot 119, la barre de liaison 118 et la couronne 117 d'autre part: il y a alors un flux magnétique dans l'entrefer compris entre les merlons de la zone magnétisable fixe et ceux des merlons de la cloche supérieure de la zone magnétisable de l'organe mené 104 qui leur font face, et ce flux immobilise l'organe mené 104, donc la roue de centre 106.
Dans la position de marche, l'aimant 120 excite le circuit magnétique constitué par le plot 116, la barre de liaison 115, la couronne 114 d'une part, le plot 119, la barre de liaison 118 et la couronne 117 d'autre part: il y a alors un flux magnétique dans l'entrefer compris entre ceux des merlons de l'organe menant 101 et de l'organe mené 104 qui se font face, et ce flux provoque l'entraînement de l'organe mené par l'organe menant, donc l'entraînement de la roue de centre 106 par la roue entraîneuse 103.
On voit qu'avec ce système magnétique d'enclenchement-déclenchement du chronographe, les organes purement mécaniques n'agissent que sur l'aimant 120 et pas du tout sur les mobiles eux-mêmes. I1 en résulte que la perturbation que provoquent sur la marche de la roue entraîneuse les manoeuvres d'enclenchement et de déclenchement du mécanisme chronographe sont réduites par rapport à celles inhérentes aux systèmes connus, lesquels sont purement mécaniques.
Le système magnétique d'enclenchement-déclenchement qui vient d'être décrit permet de réaliser un autre perfectionnement, qui rend beaucoup plus précis l'instant de démarrage de la roue de centre. En effet, dans les systèmes mécaniques d'enclenchement des chronographes, il faut faire engrener la roue de centre avec une roue entraîneuse intermédiaire et pour que cet engrènement soit possible, il faut que les dents d'une roue coïncident avec les creux de l'autre. Comme l'instant d'enclenchement n'est pas connu à priori, l'instant d'engrènement peut retarder, par rapport à l'instant d'enclenchement, d'une durée pouvant atteindre celle qui correspond à l'avance d'un demi-pas de la denture. Avec le système magnétique, il n'est pas nécessaire que le pas des crénelages des organes menant et mené soient identiques.
On peut donc choisir des crénelages ayant des nombres de merlons différents: c'est alors le plus petit commun multiple du nombre de merlons de l'organe menant et du nombre de merlons de l'organe mené qui définit la fraction de tour représentant l'erreur maximale à l'enclenchement. Ainsi dans la réalisation représentée à la fig. 3, l'organe menant compte cinq merlons (les merlons 108a ..., 108e) et l'organe mené en compte six (les merlons 109a ..., 109f), de sorte que le retard d' engrènement magnétique ne peut dépasser une durée égale à 1/30 de tour, car il est indifférent que ce soit le couple de merlons 1 08b et 1 09b qui ccopèrent (comme c'est le cas à la fig. 3) plutôt qu'un autre couple.
On peut d'ailleurs réduire le pas du crénelage en prenant un nombre de merlons plus élevé, chacun d'eux étant alors moins large, et donner à l'un des organes un merlon de plus qu'à l'autre: les nombres de merlons sont alors premiers entre eux, leur plus petit commun multiple est égal à leur produit et l'erreur d'enclenchement s'en trouve considérablement réduite. On peut recourir au même artifice pour réduire l'erreur au déclenchement, c'est-à-dire le retard que présente l'instant d'immobilisation de l'organe mené par rapport à l'instant de déclenchement: il suffit de donner à la zone magnétisable fixe un nombre de merlons tel que ce nombre et celui des merlons de l'organe mené aient un plus petit commun multiple élevé.
L'association dans une même pièce d'horlogerie des deux systèmes spécifiques d'entraînement magnétique représentés aux fig. 1 et 2, d'une part, aux fig. 3-5 d'autre part, conduit à un chronographe qui a l'allure générale que montre la fig. 6. On reconnaît sur cette figure les principaux éléments classiques: la platine 125, le coq 126 qui porte l'ensemble balancier-spiral 127, la tige de remontoir 128, le poussoir de marche-arrêt 129 et le poussoir de remise à zéro 130. Le système magnétique d'enclenchement-déclenchement 131, qui a été décrit en détail à propos des fig. 3-5, est porté par un pont spécial 132 sur lequel est aussi montée une came de commande 133 dont le mouvement autour de l'axe 134 est limité par une butée à ressort 135.
Cette came a pour effet de déplacer l'aimant 120 du système magnétique d'en c!encllement-déclenchement depuis sa position arrêt (celle en laquelle il est représenté et où il se trouve en face des plots 113 et 119 du circuit magnétique) à sa position marche (qui n'est pas représentée mais où il se trouve en face des plots 116 et 119). La came 133 est actionnée depuis le poussoir 129 par l'intermédiaire d'un levier 136 sur lequel est articulé un bec 137. Ce bec est rappelé dans une position donnée (celle qui est représentée) grâce à un ressort 138 agissant sur un plat, et il peut se déplacer de part et d'autre de cette position en pivotant autour de l'articulation 139.
L'extrémité 140 du bec 137 coopère avec les encoches 141, respectivement 142, selon que la came se trouve dans l'une, respectivement dans l'autre de ses positions. Ce système magnétique d'enclenchement-déclenchement fait coopérer la roue entraîneuse 103 avec la roue de centre 106.
Le système magnétique compteur , qui a été décrit en détail à propos des fig. 1, 2, est aussi visible sur la fig. 6.
On reconnaît le pont de chrono 71, qui porte l'organe mené 87 et la roue de compteur 62,1'armature supérieure 78 du circuit magnétique et l'organe menant 84 solidaire de la roue de centre 106.
Le fonctionnement d'un tel chronographe se comprend de lui-même, car ce dernier ne diffère d'un chronographe classique que par le remplacement des systèmes mécaniques connus par les systèmes magnétiques qui ont été décrits plus haut chacun pour soi. La fig. 6 n'a pas d'autre but que de montrer comment ces systèmes magnétiques sont disposés l'un et l'autre au sein d'un chronographe et de montrer leurs positions relatives.
Il est bien clair que le recours à deux entraînements magnétiques à effleurement constitue la solution la plus avantageuse. Mais le fait de ne remplacer qu'un seul des entraînements mécaniques des chronographes connus par un entraînement magnétique à effleurement constitue déjà un progrès sensible par rapport aux solutions connues.