Résonateur de rotation mécanique pour appareil de mesure du temps
Le brevet principal a pour objet un résonateur de rotation mécanique pour appareil de mesure du temps, comprenant au moins une masse montée en porte à faux de manière à pouvoir osciller circulairement autour d'un axe de symétrie, caractérisé en ce que ladite masse est montée sur son support au moyen de plusieurs ressorts dont la partie active, comprise entre une première liaison avec la masse et une seconde liaison avec le support, est en forme de portion cylindrique à génératrices parallèles à l'axe d'oscillation du résonateur et conserve ce caractère au cours de la déformation élastique engendrée par l'oscillation circulaire, la longueur et la largeur de la partie active des ressorts étant comprises sur la surface cylindrique, tandis que leur épaisseur lui est perpendiculaire,
et en ce que la longueur développée de ladite partie active est plus grande que la distance entre ses extrémités. Cette disposition permet de n'engendrer pratiquement que des oscillations de flexion pure et d'augm#enter autant que possible le volume actif des ressorts.
il y a souvent intérêt à ce que l'envergure d'un résonateur mécanique, constitué en base de temps d'une montre-bracelet, soit aussi grande que possible, en vue d'améliorer le rendement et le facteur de résonance.
Dans le cas d'une montre ronde, l'envergure maximale est atteinte lorsque le grand axe du résonateur occupe une corde voisine du diamètre de la montre.
On sait que les organes d'une pièce d'horlogerie sont fortement concentrés au voisinage du centre du mouvement, qu'il convient, de ce fait, de maintenir disponible sur un certain rayon et sur une certaine hauteur.
La région centrale d'un résonateur d'amplitude maximum doit par conséquent elle-même être disponible.
La présente invention a précisément pour but de fournir un résonateur de rotation mécanique permettant de loger des organes d'horlogerie dans sa région centrale. Elle a pour objet un résonateur du type susmentionné, défini dans le brevet principal, ce résonateur étant caractérisé en ce que sa structure élastique comporte deux groupes de ressorts, chacun desdits groupes ayant son propre centre d'attache, et en ce que les deux dits centres d'attache ainsi constitués sont reliés l'un à l'autre par un élément élastique, lui-même relié élastiquement à son support, le tout étant agencé de manière à laisser disponible la région centrale du résonateur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en plan de cette forme d'exécution.
La fig. 2 en est une vue en plan à échelle agrandie, la masse inférieure étant enlevée.
La fig. 3 en est une vue de côté, partiellement en coupe, prise depuis le haut de la fig. 1, à la même échelle que la fig. 2.
La fig. 4 en est une vue de côté, prise depuis la gauche de la fig. 1, à la même échelle que la fig. 2.
Le résonateur de rotation mécanique représenté au dessin comprend deux masses ou têtes oscillantes 18 et 19 montées en porte à faux sur un support central 20, constitué dans le cas particulier par la platine d'une montre, de manière à pouvoir osciller circulairement autour d'un axe de symétrie. Les masses 18 et 19 sont montées sur le support 20 au moyen de huit ressorts 21 à 28, les quatre ressorts supérieurs étant désignés par les chiffres 21 à 24 et les quatre ressorts inférieurs par les -chiffres 25 à 28. Chaque masse est reliée au support par deux ressorts du haut et deux du bas.
De manière plus concrète, la masse supérieure 18 est reliée au support par les ressorts sup-érieurs 21 et 23. et les ressorts inférieurs 26 et 28, tandis que la masse inférieure 19 est reliée au support par les ressorts supérieurs 22 et 24 et les ressorts inférieurs 25 et 27. Cette disposition est choi sie ici pour des raisons pratiques, mais elle présente un ,avantage de principe du f#ait que les #ressorts de même niveau travaillent en opposition de phase deux à deux, ce qui équilibre mieux les forces que si tous les ressorts du haut étaient reliés à la même masse, ce qui les ferait travailler en phase. L'équilibrage dynamique nécessiterait alors une sollicitation de torsion sur les soudures de liaison à l'étrier.
Un premier groupe de ressorts 21, 22, 25, 26 est relié au centre d'attache 29, tandis qu'un second groupe de ressorts 23, 24, 27, 28 est relié au centre d'attache 30. La fixation des ressorts aux centres d'attache 29 et 30 est obtenue par pliage de l'extrémité élargie des ressorts et soudures électriques disposées de manière à n'être sollicitées que tangentiellement. Les centres d'attache 29 et 30 sont relativement éloignés de l'axe d'oscillation du résonateur et sont reliés l'un à l'autre par un élément élastique 31, en forme d'étrier, comportant deux branches perpendiculaires 32 et 33 sur lesquelles sont soudés les ressorts.
L'élément élastique 31 passe au large de l'axe d'oscillation du résonateur de manière que la région centrale du résonateur reste disponible sur une certaine hauteur pour y loger des organes d'horlogerie; son axe de symétrie est perpendiculaire au grand axe du résonateur. L'élément élastique 31 est lui-même relié élastiquement à l'embase 34 par le goulot élastique 35.
L'embase 34 est seule en contact avec la platine 20, sur laquelle elle est positionnée par les goupilles 36 et fixée par la vis 37. L'élément élastique 31 qui relie les deux centres d'attache 29 et 30 contribue à linéariser les contraintes d'oscillation, partant à rendre la fréquence d'oscillation indépendante de l'amplitude (isochronisme).
L'écartement des branches 32 et 33 de l'élément élastique 31 influence légèrement la fréquence de résonance de telle manière qu'il est possible d'envisager la correction du coefficient thermique de fréquence par une structure bimétallique de ces branches.
Comme indiqué dans le brevet principal, la longueur développée des ressorts 21 à 28 doit être relativement grande par rapport à la distance des deux points de liaison extrêmes de chacun d'eux, de manière à éviter les sollicitations élastiques non linéaires. Dans la forme d'exécution représentée, les ressorts 21 à 28 ont la forme d'une double épingle à cheveux, comme clairement montré sur les fig. 1 et 2.
Les fig. 3 et 4 mettent en évidence les détails de structure de la traverse élastique 31, avec ses branches 32 et 33, et des ressorts 21 à 28. Ces derniers, comme dans le cas du brevet principal, sont jumelés deux à deux. Un des ressorts, dans l'exemple décrit, le ressort 24, porte un cliquet d'impulsion 38 destiné à coopérer avec une roue à rochet non repsrésentée, en vue de transformer le mouvement oscillatoire en un mouvement de rotation unidirectionnel.
Comme montré sur les fig. 1 et 2, chacune des masses 18 et 19 comporte un bras cruciforme, porteur de deux éléments transducteurs 39, 40, diamétralement opposés. Chacun des éléments transducteurs comporte un aimant permanent servant à l'entretien des oscilla¯ tions du résonateur par un dispositif électromagnétique connu.
Une tige 41 portée par un pont fixe 42 est engagée avec jeu dans des trous 43 des têtes 18 et 19, afin de limiter le déplacement accidentel des têtes 18 et 19, sans arrêter l'oscillation circulaire de ces têtes. En 1'abs¯ce de chocs, la tige 41 n'est pas en contact avec les têtes oscillantes 18 et 19.
L'équilibrage dynamique du résonateur est réalisé lorsqu'on fait osciller les deux têtes 18 et 19 avec un déphasage de l'angle a, c'est-à-dire en opposition de phase, ce qui supprime toute réaction sur le support 20 et permet d'obtenir un amortissement aussi faible que possible de l'oscillation.
La fig. 3 montre de quelle manière les bras cruciformes des masses 18 et 19 sont situés d'un même côté des ressorts 21 à 28 pour libérer au mieux le volume au voisinage du centre d'oscillation, destiné à recevoir des organes d'horlogerie.
Mechanical rotation resonator for time measuring device
The main patent relates to a mechanical rotation resonator for a time measuring device, comprising at least one mass mounted cantilever so as to be able to oscillate circularly about an axis of symmetry, characterized in that said mass is mounted on its support by means of several springs, the active part of which, between a first connection with the mass and a second connection with the support, is in the form of a cylindrical portion with generatrices parallel to the axis of oscillation of the resonator and retains this character during the elastic deformation generated by the circular oscillation, the length and the width of the active part of the springs being included on the cylindrical surface, while their thickness is perpendicular to it,
and in that the developed length of said active part is greater than the distance between its ends. This arrangement makes it possible to generate practically only pure bending oscillations and to increase the active volume of the springs as much as possible.
it is often advantageous for the span of a mechanical resonator, formed as the time base of a wristwatch, to be as large as possible, with a view to improving the efficiency and the resonance factor.
In the case of a round watch, the maximum span is reached when the major axis of the resonator occupies a chord close to the diameter of the watch.
It is known that the components of a timepiece are highly concentrated in the vicinity of the center of the movement, which should therefore be kept available over a certain radius and over a certain height.
The central region of a maximum amplitude resonator must therefore itself be available.
The object of the present invention is precisely to provide a mechanical rotation resonator making it possible to accommodate timepiece components in its central region. It relates to a resonator of the aforementioned type, defined in the main patent, this resonator being characterized in that its elastic structure comprises two groups of springs, each of said groups having its own center of attachment, and in that the two said The attachment centers thus formed are connected to one another by an elastic element, itself elastically connected to its support, the whole being arranged so as to leave the central region of the resonator available.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the object of the invention.
Fig. 1 is a plan view of this embodiment.
Fig. 2 is an enlarged plan view thereof with the lower mass removed.
Fig. 3 is a side view, partially in section, taken from the top of FIG. 1, on the same scale as FIG. 2.
Fig. 4 is a side view, taken from the left of FIG. 1, on the same scale as FIG. 2.
The mechanical rotation resonator shown in the drawing comprises two masses or oscillating heads 18 and 19 mounted cantilever on a central support 20, in the particular case constituted by the plate of a watch, so as to be able to oscillate circularly around an axis of symmetry. The masses 18 and 19 are mounted on the support 20 by means of eight springs 21 to 28, the four upper springs being designated by the numbers 21 to 24 and the four lower springs by the numbers 25 to 28. Each mass is connected to the support by two springs from the top and two from the bottom.
More concretely, the upper mass 18 is connected to the support by the upper springs 21 and 23 and the lower springs 26 and 28, while the lower mass 19 is connected to the support by the upper springs 22 and 24 and the lower springs 25 and 27. This arrangement is chosen here for practical reasons, but it presents a principle advantage of the fact that the springs of the same level work in opposition of phase two by two, which better balances the forces only if all the top springs were connected to the same mass, which would cause them to work in phase. The dynamic balancing would then require a torsional stress on the welds connecting to the caliper.
A first group of springs 21, 22, 25, 26 is connected to the attachment center 29, while a second group of springs 23, 24, 27, 28 is connected to the attachment center 30. The attachment of the springs to the attachment centers 29 and 30 is obtained by bending the widened end of the springs and electric welds arranged so as to be biased only tangentially. The attachment centers 29 and 30 are relatively far from the axis of oscillation of the resonator and are connected to each other by an elastic element 31, in the form of a stirrup, comprising two perpendicular branches 32 and 33 on which are welded springs.
The elastic element 31 passes off the axis of oscillation of the resonator so that the central region of the resonator remains available over a certain height to accommodate watchmaking components therein; its axis of symmetry is perpendicular to the major axis of the resonator. The elastic element 31 is itself elastically connected to the base 34 by the elastic neck 35.
The base 34 is alone in contact with the plate 20, on which it is positioned by the pins 36 and fixed by the screw 37. The elastic element 31 which connects the two attachment centers 29 and 30 contributes to linearizing the stresses. oscillation, hence making the oscillation frequency independent of the amplitude (isochronism).
The spacing of the branches 32 and 33 of the elastic element 31 slightly influences the resonant frequency in such a way that it is possible to envisage the correction of the thermal frequency coefficient by a bimetallic structure of these branches.
As indicated in the main patent, the developed length of the springs 21 to 28 must be relatively large compared to the distance of the two extreme connection points of each of them, so as to avoid nonlinear elastic stresses. In the embodiment shown, the springs 21 to 28 have the form of a double hairpin, as clearly shown in FIGS. 1 and 2.
Figs. 3 and 4 highlight the structural details of the elastic cross member 31, with its branches 32 and 33, and of the springs 21 to 28. The latter, as in the case of the main patent, are twinned two by two. One of the springs, in the example described, the spring 24, carries an impulse pawl 38 intended to cooperate with a ratchet wheel not shown, in order to transform the oscillatory movement into a unidirectional rotational movement.
As shown in fig. 1 and 2, each of the masses 18 and 19 comprises a cruciform arm, carrying two transducer elements 39, 40, diametrically opposed. Each of the transducer elements comprises a permanent magnet serving to maintain the oscillations of the resonator by a known electromagnetic device.
A rod 41 carried by a fixed bridge 42 is engaged with play in holes 43 of the heads 18 and 19, in order to limit the accidental displacement of the heads 18 and 19, without stopping the circular oscillation of these heads. In the absence of shocks, the rod 41 is not in contact with the oscillating heads 18 and 19.
The dynamic balancing of the resonator is achieved when the two heads 18 and 19 are made to oscillate with a phase shift of the angle a, that is to say in phase opposition, which eliminates any reaction on the support 20 and makes it possible to obtain as low a damping as possible of the oscillation.
Fig. 3 shows how the cruciform arms of the masses 18 and 19 are located on the same side of the springs 21 to 28 in order to best free the volume in the vicinity of the center of oscillation, intended to receive timepieces.