La présente invention concerne une horloge à pendule entretenue par la descente d'un poids et comportant un mécanisme de sonnerie indiquant l'heure. Elle concerne plus particulièrement une horloge qui comprend en outre, afin d'assurer son fonctionnement sur de longues périodes, un dispositif permettant de remonter le poids.
De telles horloges sont connues. Dans les réalisations existantes il est fait usage de deux sources d'énergie indépendantes, l'une actionnant la sonnerie et l'autre, par exemple un moteur électrique, servant à remonter périodiquement le poids d'un niveau inférieur à un niveau supérieur fixes, ces niveaux étant définis par un dispositif de détection de la position verticale du poids au moyen de contacts ou d'un faisceau lumineux. Lorsque le moteur est enclenché par le dispositif de détection, il remonte le poids, l'entretien du pendule durant ce laps de temps étant assuré par une réserve de marche. Une fois le moteur déclenché, son rotor est libre de pivoter et il est entraîné en rotation par la descente du poids, ce qui n'a aucun effet sur le fonctionnement de l'horloge.
Le but de la présente invention est de simplifier la construction de l'horloge en supprimant l'une des sources d'énergie ainsi que le dispositif de détection de la position du poids, et de donner à l'horloge un caractère original en remontant le poids en fonction du temps d'une manière différente de celles utilisées habituellement.
Pour atteindre cet objectif, l'horloge à pendule selon l'invention mue par la descente d'un poids fixé à un fil de suspension enroulé sur un arbre moteur de l'horloge, comprenant des moyens pour remonter le poids, une réserve de marche, un mécanisme de sonnerie indiquant l'heure, et une source d'énergie actionnant le mécanisme de sonnerie, est principalement remarquable en ce que les moyens pour remonter le poids comprennent un dispositif de couplage unidirectionnel disposé entre l'arbre moteur et un arbre d'entraînement de l'horloge, le couplage agissant pendant la descente du poids,
un dispositif de transmission établissant une liaison sans glissement entre un organe du mécanisme de sonnerie entraîné en rotation par la source d'énergie et l'arbre moteur de l'horloge pour remonter le poids d'une hauteur proportionnelle à la durée de chaque mise en marche du mécanisme de sonnerie, la réserve de marche fournissant à l'arbre d'entraînement le couple nécessaire au fonctionnement de l'horloge pendant la remontée du poids, et un embrayage unidirectionnel interrompant la liaison durant les périodes d'arrêt du mécanisme de sonnerie pour permettre au poids de descendre, la distance totale parcourue par le poids vers le haut étant égale à celle parcourue vers le bas sur un intervalle de temps donné se répétant périodiquement.
Dans une autre forme de réalisation, l'horloge à pendule mue par la descente d'un poids suspendu à un fil enroulé sur un tambour, comprenant un arbre principal mis en rotation par le tambour pour entretenir les oscillations du balancier, un mécanisme de sonnerie, une source d'énergie actionnant le mécanisme de sonnerie, et des moyens pour remonter le poids, est principalement remarquable en ce que les moyens pour remonter le poids comprennent un train d'engrenages différentiel établissant une liaison cinématique entre le tambour l'arbre principal et, grâce à un dispositif de transmission, un organe moteur du mécanisme de sonnerie, le train différentiel étant agencé de manière que l'énergie résultant de la descente du poids soit transmise à l'arbre principal, que le poids soit remonté, à chaque sonnerie, d'une hauteur proportionnelle à la durée de la sonnerie,
et que la distance totale parcourue par le poids vers le bas soit égale à celle parcourue vers le haut sur un intervalle de temps donne se répétant périodiquement.
D'autres caractéristiques et avantages de l'horloge selon la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé et donnant, à titre explicatif mais nullement limitatif, un exemple de réalisation d'une telle horloge. Sur ce dessin, où les mêmes références se rapportent à des éléments analogues:
- la fig. 1 est une vue de face d'une forme de réalisation de l'horloge selon l'invention montrant les principaux organes du mouvement d'horlogerie et du mécanisme de sonnerie;
- la fig. 2 montre de profil l'horloge représentée sur la fig. 1;
- la fig. 2a est une vue du dispositif de commande du mécanisme de sonnerie depuis l'arrière de l'horloge;
- la fig. 3 est une vue de profil agrandie de la partie de l'horloge qui comprend le poids et une forme de réalisation du dispositif destiné à le remonter;
- la fig. 4 montre dans une vue de face le mécanisme de réserve de marche de l'horloge;
- la fig. 5 est une vue de face du mécanisme de sonnerie;
- la fig. 5a est une vue agrandie d'une partie du chaperon (ou roue de compte) de la sonnerie;
- la fig. 6 est une vue d'une forme de réalisation de l'embrayage unidirectionnel du dispositif assurant la remontée du poids;
- la fig. 7 est un diagramme montrant un exemple de variation de la position verticale du poids sur une période de 12 heures; et
- la fig. 8 représente une autre forme de réalisation du dispositif destiné à remonter le poids.
Une forme de réalisation de l'horloge à pendule selon l'invention, mue par un poids moteur et comportant une sonnerie ainsi qu'un dispositif pour remonter le poids, est représentée sur les fig. 1, 2 et 3. La référence 1 désigne sur ces figures le poids moteur dont la descente fournit l'énergie nécessaire à l'entretien de l'oscillation du pendule 2. Le poids 1 est suspendu à cet effet au bout d'un fil 3 enroulé autour d'un arbre moteur 4 pivotant autour d'un axe xx min . Une roue dentée 5, qui sera décrite en détail par la suite, est entraînée en rotation dans un seul sens par l'arbre 4, et elle engrène avec un pignon 6 fixé avec une roue dentée 7 sur un arbre 8. La roue 7 engrène enfin avec un pignon 9 disposé sur un arbre 10. Un bâti 11, solidaire d'un socle 12, supporte les mobiles.
Le pendule 2 est fixé à une traverse 15 qui repose, par l'intermédiaire de deux couteaux, sur le bâti 11 de l'horloge de manière à pivoter autour d'un axe horizontal parallèle à l'axe de l'arbre 10. Dans la présente réalisation le pendule 2 oscille à la fréquence de 1 Hz, et il est entretenu par un échappement à chevilles comportant une ancre 16 fixée à la traverse 15, et une roue d'échappement 17 solidaire de l'arbre 10 et comportant 60 chevilles.
Dans ces conditions l'arbre 10 fait un tour par minute, et les diamètres des autres mobiles sont choisis de manière que l'arbre 8 fasse un tour par heure, et l'arbre 4 avec la roue 5 un tour en 12 heures.
L'arbre 8 entraîne directement l'aiguille des minutes 18 de l'horloge, tandis que l'aiguille des heures 19 est solidaire en rotation d'une roue dentée 20 engrenant avec une roue dentée 21 de même diamètre. Cette dernière roue dentée est fixée sur un arbre non représenté, solidaire de la roue 5 et passant à l'intérieur de l'arbre 4. Bien entendu une aiguille des secondes pourrait être fixée sur l'arbre 10.
Pour que le poids 1 puisse être remonté sans entraîner la roue 5 dans le mauvais sens, celle-ci est fixée, non pas sur l'arbre 4, mais sur un arbre d'entraînement 4 min du mécanisme de l'horloge disposé dans le prolongement de l'arbre 4 et solidaire de l'arbre non représenté déjà mentionné entraînant la roue 21. Les arbres 4 et 4 min sont couplés en rotation par une denture breguet 22, comme cela est représenté sur la fig. 3, une telle denture ne transmettant le couple d'un arbre à l'autre que dans un sens de rotation.
Dans le cas présent l'orientation des dents est choisie de manière que le couple produit par le poids 1 sur l'arbre 4 soit transmis à l'arbre 4 min , mais par le couple inverse produit pendant la remontée du poids 1, grâce à un ébat longitudinal à rappel élastique d'un arbre par rapport à l'autre permettant aux dents de sauter les unes sur les autres.
Durant la remontée du poids 1, le pendule 2 est entretenu par une réserve de marche représentée sur la fig. 4, connue en soi et faisant partie de la roue dentée 5.
A cet effet la roue 5 est montée sur un moyeu 25 sur lequel elle peut tourner librement. Le moyeu est solidaire en rotation de l'arbre 4 min , et il comporte une denture périphérique 26 (fig. 3) ainsi que deux lames élastiques 27 venant en contact des bras de la roue 5. Enfin un cliquet 28, pivotant sur un arbre solidaire du bâti de l'horloge, vient en appui contre la denture 26. Le cliquet est disposé de manière à ne pas entraver la rotation du moyeu 25 lorsque l'arbre 4 min est entraîné par le poids 1, et d'empêcher le moyeu de pivoter dans le sens inverse. Dans ces conditions le couple créé par le poids 1 sur l'arbre 4 min est transmis à la roue 5 par l'intermédiaire des lames 27, qui se déforment élastiquement en emmagasinant une certaine énergie.
Pendant la remontée du poids 1, les lames 27 se détendent et créent un couple sur la roue 5 puisque le moyeu 25 est alors bloqué par le cliquet 28. Ce couple assure l'entretien du balancier pendant le temps, inférieur à la minute, nécessaire pour que le poids 1 atteigne sa nouvelle position.
Le mécanisme de sonnerie de l'horloge est mis en marche, ou enclenché, par un dispositif représenté sur la fig. 2a. Un disque 30 comportant des picots 31 est fixé sur l'arbre 8 faisant un tour par heure. Chaque picot vient successivement, durant la rotation du disque, en contact d'une extrémité d'un levier coudé 32, pivotant sur un arbre solidaire du bâti de l'horloge, pour le déplacer angulairement. L'autre extrémité du levier est disposée en appui contre une extrémité d'une tige 33 pouvant se déplacer longitudinalement, et qui est maintenue dans sa position de repos par un ressort 34. La rotation du levier 32 entraîne le déplacement de la tige 33 dont l'autre extrémité agit sur le mécanisme de sonnerie.
Le mécanisme de sonnerie, appelé par la suite sonnerie, connu en soi, est représenté sur la fig. 5. L'énergie nécessaire à son fonctionnement est fournie par un barillet à ressort 40 dont l'axe 41 est solidaire d'une roue à rochet 42. Le ressort du barillet peut être remonté au moyen d'une clé une fois celle-ci placée sur l'axe 43 d'une roue dentée de remontage 44 venant engrener avec la roue 42. Le barillet 40 est en prise avec un pignon 45 qui est solidaire en rotation d'une came circulaire 46 et d'une roue intermédiaire 47. La came 45, dont la fonction est de commander les séquences de la sonnerie au moyen d'encoches périphériques 48, est appelée chaperon, ou encore roue de compte, et elle tourne dans le cas présent dans le sens des aiguilles d'une montre.
La roue 47 engrène avec un pignon 49 solidaire en rotation d'une roue dentée 50 portant des chevilles axiales 51, cette dernière roue étant en prise avec un pignon 52 tournant avec une roue dentée 53 qui porte une goupille d'arrêt axiale 54. La vitesse de rotation de l'ensemble du rouage de la sonnerie est stabilisée par une palette tournante 55 qui est entraînée par la roue 53 au moyen d'un train d'engrenages multiplicateur.
La sonnerie produit un signal acoustique obtenu par la frappe d'un marteau 56, commandé par les chevilles 51, sur une cloche non représentée, tandis que les séquences des frappes sont déterminées par la position d'un levier de commande 57 pivotant sur un arbre solidaire du bâti de l'horloge. Une extrémité 58 du levier 57 se trouve en regard de la tige 33, alors que l'autre extrémité comporte deux becs, référencés 59 et 60, le premier pénétrant dans les encoches 48 et le deuxième servant de butée à la goupille 54 lorsque le levier est dans sa position de repos.
Dans la présente réalisation l'horloge sonne les heures et les quarts. A cet effet le disque 30 comporte quatre picots 31, chacun faisant descendre la tige 33 un bref instant toutes les 15 minutes, tandis que les encoches 48 de la came 46 avec la goupille 54 déterminent le nombre de frappes du marteau 56.
La fig. 5 montre la position de la came 45 alors que l'horloge vient de sonner 12 heures, par exemple midi, et celle du levier 57 lorsqu'il bloque la roue 53. La sonnerie indiquant le premier quart, après les 12 coups de midi, est produite par le picot 31 suivant qui, en déplaçant la tige 33, fait basculer le levier 57. Ceci entraîne une frappe du marteau 56 sur la cloche. En effet le bec 60 est alors soulevé et, ne faisant plus obstacle à la goupille 54, la roue 53 se met à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre. La longueur de la première encoche 48 est déterminée de manière que le bec 59 puisse pénétrer au fond de cette encoche dès le retour en position haute de la tige 33, et rester dans cette position jusqu'à ce que la roue 53 ait achevé une révolution complète.
Le levier 57 étant revenu dans sa position de repos, le bec 60 arrête la roue 53 en la bloquant ainsi après un tour, ce qui a pour effet d'arrêter la sonnerie. La première encoche s'est alors déplacée de toute sa longueur, et la roue 50 a tourné pendant ce temps d'un angle égal à celui séparant deux chevilles 51 consécutives en provoquant la frappe de un coup de marteau 56 sur la cloche.
La longueur des encoches 48 et la distance les séparant les unes des autres le long de la circonférence de la came 46 sont déterminées de manière que les frappes du marteau 56 indiquent les quarts et les heures sur 12 heures, temps que met la came pour faire une révolution complète. La fig. 5a montre par exemple les positions successives a, b .... i du bec 59 sur une période de 2 heures. La position a correspond à celle représentée sur la fig. 5, et les positions b ... i après respectivement 15, 30, 45 minutes, 1 heure, 1 h 15, 1 h 30, 1 h 45 et 2 heures, le nombre de coups frappés par le marteau 56 étant dans l'ordre 1, 2, 3, 1, 1, 2, 3 et 2.
Le barillet 40 a encore pour fonction de remonter le poids 1 pour assurer à l'horloge une longue autonomie de marche.
Dans ce but une poulie motrice 65 (fig. 2) est fixée sur l'axe 41 de la came 46, la poulie et la came étant ainsi solidaires en rotation, et une poulie 66 sur l'arbre moteur 4 de l'horloge, les deux poulies ayant le même diamètre. Une courroie crantée 67, ou une chaîne, ou encore un train d'engrenages, relie les deux poulies de manière à transmettre sans glissement la rotation de la première poulie à la deuxième.
Sous l'effet du poids 1, l'arbre 4 et la poulie 66 font 1 tour en 12 heures dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, en regardant les mobiles depuis la face avant de l'horloge. La came 46 et la poulie 65 font, de leur côté, également 1 tour en 12 heures, mais dans le sens opposé. En reliant les poulies 65 et 66 le poids 1 sera remonté à chaque sonnerie d'une certaine hauteur, la hauteur totale sur un intervalle de temps de 12 heures étant évidemment égale à la descente du poids durant le même intervalle. Cela est visible sur le diagramme de la fig. 7 qui montre les changements de la position verticale du poids sur un intervalle de temps de 12 heures qui se répète périodiquement.
Pendant la remontée du poids 1, la roue 5 ne doit pas être entraînée dans le mauvais sens, ainsi que cela a déjà été relevé. Ceci est évité grâce à la denture breguet 22 disposée entre les arbres 4 et 4 min .
Après l'arrêt, ou le déclenchement, de la sonnerie, le poids 1 étant remonté d'une certaine hauteur, l'arbre 4 doit être découplé de la poulie 66, cinématiquement liée à la came 46 alors immobilisée, pour permettre au poids de descendre. Cela est obtenu grâce à un embrayage unidirectionnel, représenté dans une vue depuis l'arrière de l'horloge sur la fig. 6, et disposé sur l'arbre 4 à l'intérieur de la poulie 66. La poulie 66 est montée sur l'arbre 4 de manière à pouvoir pivoter sans entrave sur cet arbre qui comporte une denture circulaire extérieure 68, alors que la poulie comporte une denture circulaire intérieure 69.
L'embrayage proprement dit comprend un disque 70, pouvant tourner librement sur l'arbre 4, et trois leviers identiques 71. Chaque levier, monté pivotant sur un arbre 72 solidaire du disque, comporte deux becs, référencés 73 et 74, placés de part et d'autre de l'arbre 72. Le premier bec est disposé en regard de la denture 68, et le deuxième en regard de la denture 69, cela de manière que les becs puissent s'engager dans les dentures et entraîner l'arbre 4 dans le sens qui provoque la montée du poids 1. Enfin trois ressorts 75, solidaires du disque 70, viennent chacun en appui contre les leviers 71 de manière à les faire pivoter dans le sens qui éloigne et dégage les becs 73, 74 des dentures 68, 69. Les leviers, sous l'effet des ressorts 75, viennent alors en contact de la denture 69 par une partie bombée 76, située en regard du bec 73.
Cette position des leviers, appelée position de repos, est représentée en traits interrompus sur la fig. 6.
Lorsque les leviers 71 sont en position de repos. L'arbre 4 est libre de tourner sous l'effet du poids 1 pour entretenir le balancier de l'horloge. Dès l'enclenchement du mécanisme de sonnerie, au moment où le bec 60 quitte la goupille 54, la poulie 66 commence de tourner et la partie bombée 76 des leviers de glisser sur la denture 69. Ceci produit un petit déplacement angulaire des leviers 71, déplacement suffisant pour que les becs 73 et 74 viennent en contact des dentures 68 et 69, et dans lesquels ils pénètrent à force grâce au couple exercé par la poulie 66 et qui est suffisant pour vaincre celui créé par les ressorts 75. La poulie 66 entraîne alors l'arbre 4 en faisant remonter le poids 1 tant que fonctionne la sonnerie, le balancier étant alors entretenu par la réserve de marche.
A l'arrêt de la sonnerie, lorsque la goupille 54 vient buter contre le bec 60, il se produit un relâchement dans la tension de la courroie 67, ce qui permet aux ressorts 75 de dégager les becs 73 et 74 des dentures 68 et 69. Les leviers 71 se trouvent ainsi de nouveau dans leur position de repos, permettant au poids 1 de descendre et d'entretenir le mouvement du balancier.
Une autre forme de réalisation du dispositif assurant la remontée du poids 1 est représentée sur la fig. 8. Dans cette exécution, les roues 5 et 21 sont solidaires d'un arbre principal 4 min min pivotant dans le bâti 11 autour de l'axe xx min . Cet arbre, qui fait un tour en 12 heures, a pour fonction d'entretenir les oscillations du balancier 2, et en ce sens il joue le même rôle que l'arbre d'entraînement 4 min déjà décrit, qui n'était cependant pas solidaire de la roue 21. L'arbre principal 4 min min supporte en outre un train d'engrenages différentiel assurant la liaison cinématique entre cet arbre, le fil de suspension 1 du poids 3, et la courroie 67.
Le train d'engrenages différentiel, connu en soi, comprend deux roues dentées dites planétaires, un support, les planétaires et le support pivotant autour de l'axe xx min , et une roue dentée dite satellite pivotant sur le support autour, dans cette réalisation, d'un axe yy min perpendiculaire à l'axe xx min , ces axes se trouvant dans un même plan, la roue satellite étant disposée de manière à engrener avec les deux roues planétaires.
Les roues planétaires comportent chacune une denture conique. Les dentures sont identiques et de même diamètre, et elles font un angle de 45 degrés avec l'axe xx min . L'une des roues, référencée 80, est fixée sur l'arbre 4 min min au moyen d'une goupille 81 par exemple. L'autre roue planétaire, référencée 82, qui comporte une gorge dans laquelle passe la courroie crantée 67, pivote librement sur l'axe 4 min min et vient en appui, du côté opposé à la roue 80, contre une bague 83 rendue solidaire de l'arbre au moyen d'une goupille 84. Entre les roues 80 et 82, dont les dentures sont disposées en regard l'une de l'autre, est ménagé un espace.
Le support, référencé 85, comprend, de son côté, un organe 86 en forme de plaque, disposé sur l'arbre 4 min min dans l'espace se trouvant entre les roues 80 et 82, et un tambour 87 placé sur l'arbre 4 min min du côté opposé à la bague 83 et sur laquelle est enroulé le fil 3 supportant le poids 1. Le tambour est prolongé d'un côté par des bras 88 qui sont fixés à la plaque 86 par des goupilles ou des vis 89. Les éléments 86, 87 et 88 du support 85 forment donc une seule et même pièce pouvant pivoter librement sur l'arbre 4 min min . Enfin la roue satellite, référencée 90, de diamètre arbitraire, comporte une denture conique faisant un angle de 45 degrés avec l'axe yy min .
Cette roue est disposée sur la plaque 86, dans un espace prévu à cet effet, de manière à engrener avec les roues 80 et 82 tout en restant libre de pivoter autour de l'axe yy min , et de l'axe xx min du fait de la rotation du support 85 sur l'arbre 4 min min .
Si a, b et c désignent les angles de rotation, ou les vitesses de rotation, respectivement des roues 80, 82 et du cadre 85 autour de l'axe xx min , le sens positif étant le même pour les trois angles, alors dans le cas du train différentiel de la fig. 8, ces angles sont reliés par la rotation connue
a + b = 2c.
Le fonctionnement du dispositif destiné à remonter le poids 1 est le suivant. Normalement, entre les sonneries, la roue 82 est immobile, alors que le poids 1 agit sur le tambour 87 en produisant un couple sur le support 85. Ce couple est transmis par l'intermédiaire de la roue 90 à la roue 80, et donc à l'arbre 4 min min , cet arbre faisant un tour en 12 heures pour assurer le fonctionnement de l'horloge. Dans ce cas, puisque b = o, alors c = a/2. Donc le support 85 et le tambour 87 effectuent un 1/2 tour en 12 heures, dans le même sens que l'arbre 4 min min . Pour que le poids 1 descende de la même longueur que dans l'exemple représenté sur la fig. 3, et fournisse le même travail dans les deux cas, il faut que le diamètre du tambour 87 soit le double du diamètre de l'arbre 4.
Durant la phase de remontage du poids 1, supposons que la roue 80 reste immobile. Alors a = o, et b = 2c. Comme le support 85 fait un 1/2 tour en 12 heures, la roue 82 doit donc effectuer au total 1 tour durant ce laps de temps. C'est aussi la vitesse de rotation de la roue 65 de la sonnerie. Donc le diamètre de la partie de la roue 82 sur laquelle est enroulée la courroie 67, doit être égal au diamètre de la roue 65. Une autre approche, consistant à relever que le poids 1 ne se déplace pas sur une période de 12 heures, permet d'écrire c = o, et donc a = -b. La dernière relation montre que les roues 80 et 82 doivent bien effectuer chacune au total un tour en 12 heures, mais en sens inverse l'une de l'autre. Bien entendu pendant que le poids 1 est remonté, celui-ci agit toujours sur la roue 80.
Cette roue ne reste donc pas immobile, mais continue d'entraîner l'arbre 4 min min , le mécanisme de la sonnerie fournissant alors l'énergie nécessaire pour déplacer le poids et entretenir l'horloge. Dans ces conditions une réserve de marche n'est pas nécessaire.
Le poids 1 a aussi pour effet de créer une pression du tambour 87 sur l'arbre 4 min min . Pour éviter un frottement important, un roulement à billes peut avantageusement être disposé entre le support 85 et l'arbre 4 min min , éventuellement un autre roulement entre cet arbre et la roue 82.
Il va de soi que les deux réalisations de l'horloge selon l'invention qui viennent d'être décrites, peuvent subir différentes modifications et se présenter sous d'autres variantes, évidentes à l'homme du métier, sans sortir du cadre de la présente invention telle est définie par les deux revendications indépendantes. En particulier le barillet 40, fournissant l'énergie nécessaire à la sonnerie et pour remonter le poids, pourrait être remplacé par une autre source d'énergie, comme par exemple un moteur électrique commandé par des contacts. A la place du train d'engrenages différentiel 80, 82, 90 à denture conique, il serait aussi possible d'utiliser une autre variante de train différentiel, par exemple à dentures radiales.
The present invention relates to a pendulum clock maintained by the descent of a weight and comprising a striking mechanism indicating the time. It relates more particularly to a clock which further comprises, in order to ensure its operation over long periods, a device making it possible to raise the weight.
Such clocks are known. In existing embodiments, use is made of two independent energy sources, one actuating the bell and the other, for example an electric motor, used to periodically raise the weight from a lower level to a fixed higher level, these levels being defined by a device for detecting the vertical position of the weight by means of contacts or a light beam. When the motor is started by the detection device, it raises the weight, the pendulum being maintained during this period of time being provided by a power reserve. Once the engine is started, its rotor is free to rotate and it is rotated by the descent of the weight, which has no effect on the operation of the clock.
The object of the present invention is to simplify the construction of the clock by eliminating one of the energy sources as well as the device for detecting the position of the weight, and to give the clock an original character by raising the weight as a function of time in a different way from those usually used.
To achieve this objective, the pendulum clock according to the invention moved by the descent of a weight fixed to a suspension wire wound on a motor shaft of the clock, comprising means for raising the weight, a power reserve , a striking mechanism indicating the time, and a source of energy actuating the striking mechanism, is mainly remarkable in that the means for lifting the weight comprise a unidirectional coupling device disposed between the motor shaft and a shaft clock drive, the coupling acting during the descent of the weight,
a transmission device establishing a non-slip connection between a member of the striking mechanism driven in rotation by the energy source and the clock motor shaft to raise the weight by a height proportional to the duration of each setting operation of the striking mechanism, the power reserve supplying the drive shaft with the torque necessary to operate the clock during the ascent of the weight, and a one-way clutch interrupting the connection during the periods of stopping of the striking mechanism to allow the weight to descend, the total distance traveled by the weight upwards being equal to that traveled downwards over a given time interval repeating periodically.
In another embodiment, the pendulum clock driven by the descent of a weight suspended on a wire wound on a drum, comprising a main shaft rotated by the drum to maintain the oscillations of the pendulum, a striking mechanism , a power source actuating the striking mechanism, and means for lifting the weight, is mainly remarkable in that the means for lifting the weight include a differential gear train establishing a kinematic connection between the drum and the main shaft and, thanks to a transmission device, a driving member of the striking mechanism, the differential gear being arranged so that the energy resulting from the descent of the weight is transmitted to the main shaft, that the weight is raised each time ring, of a height proportional to the duration of the ring,
and that the total distance traveled by the weight down is equal to that traveled up over a given time interval repeating periodically.
Other characteristics and advantages of the clock according to the present invention will emerge from the description which follows, given with reference to the appended drawing and giving, by way of explanation but in no way limiting, an exemplary embodiment of such a clock. In this drawing, where the same references relate to similar elements:
- fig. 1 is a front view of an embodiment of the clock according to the invention showing the main organs of the clockwork movement and of the striking mechanism;
- fig. 2 shows in profile the clock shown in FIG. 1;
- fig. 2a is a view of the device for controlling the striking mechanism from the rear of the clock;
- fig. 3 is an enlarged side view of the part of the clock which includes the weight and an embodiment of the device intended to wind it up;
- fig. 4 shows in a front view the power reserve mechanism of the clock;
- fig. 5 is a front view of the striking mechanism;
- fig. 5a is an enlarged view of part of the ringing cap (or counting wheel);
- fig. 6 is a view of an embodiment of the one-way clutch of the device ensuring the lifting of the weight;
- fig. 7 is a diagram showing an example of variation of the vertical position of the weight over a period of 12 hours; and
- fig. 8 shows another embodiment of the device intended to lift the weight.
An embodiment of the pendulum clock according to the invention, driven by a motor weight and comprising a ring and a device for lifting the weight, is shown in FIGS. 1, 2 and 3. The reference 1 designates in these figures the engine weight, the descent of which provides the energy necessary for maintaining the oscillation of the pendulum 2. The weight 1 is suspended for this purpose at the end of a wire 3 wound around a motor shaft 4 pivoting around an axis xx min. A toothed wheel 5, which will be described in detail below, is rotated in one direction by the shaft 4, and it meshes with a pinion 6 fixed with a toothed wheel 7 on a shaft 8. The wheel 7 meshes finally with a pinion 9 disposed on a shaft 10. A frame 11, integral with a base 12, supports the mobiles.
The pendulum 2 is fixed to a crosspiece 15 which rests, by means of two knives, on the frame 11 of the clock so as to pivot around a horizontal axis parallel to the axis of the shaft 10. In the present embodiment the pendulum 2 oscillates at the frequency of 1 Hz, and it is maintained by an ankle escapement comprising an anchor 16 fixed to the crosspiece 15, and an escape wheel 17 integral with the shaft 10 and comprising 60 ankles .
Under these conditions the shaft 10 makes one revolution per minute, and the diameters of the other mobiles are chosen so that the shaft 8 makes one revolution per hour, and the shaft 4 with the wheel 5 one revolution in 12 hours.
The shaft 8 directly drives the minute hand 18 of the clock, while the hour hand 19 is integral in rotation with a toothed wheel 20 meshing with a toothed wheel 21 of the same diameter. This last toothed wheel is fixed on a shaft (not shown), integral with the wheel 5 and passing inside the shaft 4. Of course, a seconds hand could be fixed on the shaft 10.
So that the weight 1 can be raised without driving the wheel 5 in the wrong direction, it is fixed, not on the shaft 4, but on a drive shaft 4 min from the clock mechanism arranged in the extension of the shaft 4 and integral with the not shown shaft already mentioned driving the wheel 21. The shafts 4 and 4 min are coupled in rotation by a breguet toothing 22, as shown in FIG. 3, such a toothing transmitting the torque from one shaft to the other only in one direction of rotation.
In this case the orientation of the teeth is chosen so that the torque produced by the weight 1 on the shaft 4 is transmitted to the shaft 4 min, but by the reverse torque produced during the ascent of the weight 1, thanks to a longitudinal fram with elastic return of a tree compared to the other allowing the teeth to jump on the others.
During the ascent of the weight 1, the pendulum 2 is maintained by a power reserve shown in FIG. 4, known per se and forming part of the toothed wheel 5.
For this purpose the wheel 5 is mounted on a hub 25 on which it can rotate freely. The hub is integral in rotation with the shaft 4 min, and it has a peripheral toothing 26 (fig. 3) as well as two elastic blades 27 coming into contact with the arms of the wheel 5. Finally a pawl 28, pivoting on a shaft integral with the clock frame, bears against the teeth 26. The pawl is arranged so as not to impede the rotation of the hub 25 when the shaft 4 min is driven by the weight 1, and to prevent the hub to rotate in the opposite direction. Under these conditions the torque created by the weight 1 on the shaft 4 min is transmitted to the wheel 5 via the blades 27, which deform elastically by storing a certain energy.
During the ascent of the weight 1, the blades 27 relax and create a torque on the wheel 5 since the hub 25 is then locked by the pawl 28. This couple ensures the maintenance of the balance for the time, less than a minute, necessary so that weight 1 reaches its new position.
The striking mechanism of the clock is started, or engaged, by a device shown in fig. 2a. A disc 30 comprising spikes 31 is fixed to the shaft 8 making one revolution per hour. Each pin comes successively, during the rotation of the disc, in contact with one end of a bent lever 32, pivoting on a shaft integral with the clock frame, to move it angularly. The other end of the lever is disposed in abutment against one end of a rod 33 which can move longitudinally, and which is held in its rest position by a spring 34. The rotation of the lever 32 causes the displacement of the rod 33, the other end acts on the striking mechanism.
The ringing mechanism, hereinafter called ringing, known per se, is shown in FIG. 5. The energy necessary for its operation is supplied by a spring barrel 40 whose axis 41 is secured to a ratchet wheel 42. The barrel spring can be raised by means of a key once it placed on the axis 43 of a winding toothed wheel 44 which meshes with the wheel 42. The barrel 40 is engaged with a pinion 45 which is integral in rotation with a circular cam 46 and an intermediate wheel 47. The cam 45, the function of which is to control the ringing sequences by means of peripheral notches 48, is called a chaperone, or even counting wheel, and in this case it rotates clockwise.
The wheel 47 meshes with a pinion 49 integral in rotation with a toothed wheel 50 carrying axial pins 51, the latter wheel being engaged with a pinion 52 rotating with a toothed wheel 53 which carries an axial stop pin 54. The the speed of rotation of the whole train of the striking mechanism is stabilized by a rotating paddle 55 which is driven by the wheel 53 by means of a train of multiplying gears.
The ringing produces an acoustic signal obtained by striking a hammer 56, controlled by the pegs 51, on a bell (not shown), while the striking sequences are determined by the position of a control lever 57 pivoting on a shaft secured to the clock frame. One end 58 of the lever 57 is opposite the rod 33, while the other end has two spouts, referenced 59 and 60, the first penetrating into the notches 48 and the second serving as a stop for the pin 54 when the lever is in its rest position.
In the present embodiment the clock strikes the hours and quarters. To this end, the disc 30 has four pins 31, each bringing the rod 33 down for a short time every 15 minutes, while the notches 48 of the cam 46 with the pin 54 determine the number of strikes by the hammer 56.
Fig. 5 shows the position of the cam 45 while the clock has just struck 12 o'clock, for example noon, and that of the lever 57 when it blocks the wheel 53. The ring indicating the first quarter, after the 12 noon strokes, is produced by the following pin 31 which, by moving the rod 33, causes the lever 57 to tilt. This causes the hammer 56 to strike the bell. Indeed, the spout 60 is then raised and, no longer obstructing the pin 54, the wheel 53 begins to rotate clockwise. The length of the first notch 48 is determined so that the spout 59 can penetrate the bottom of this notch upon returning to the high position of the rod 33, and remain in this position until the wheel 53 has completed a revolution complete.
The lever 57 having returned to its rest position, the spout 60 stops the wheel 53, thus blocking it after one revolution, which has the effect of stopping the ringing. The first notch is then moved over its entire length, and the wheel 50 has rotated during this time by an angle equal to that separating two consecutive pegs 51 causing the striking of a hammer blow 56 on the bell.
The length of the notches 48 and the distance separating them from each other along the circumference of the cam 46 are determined so that the strikes of the hammer 56 indicate the quarters and hours over 12 hours, the time it takes for the cam to make a complete revolution. Fig. 5a shows for example the successive positions a, b .... i of the spout 59 over a period of 2 hours. Position a corresponds to that shown in fig. 5, and the positions b ... i after respectively 15, 30, 45 minutes, 1 hour, 1 h 15, 1 h 30, 1 h 45 and 2 hours, the number of strokes struck by the hammer 56 being in the order 1, 2, 3, 1, 1, 2, 3 and 2.
The barrel 40 also has the function of raising the weight 1 to provide the clock with a long run time.
For this purpose, a driving pulley 65 (FIG. 2) is fixed on the axis 41 of the cam 46, the pulley and the cam thus being integral in rotation, and a pulley 66 on the motor shaft 4 of the clock, the two pulleys having the same diameter. A toothed belt 67, or a chain, or even a gear train, connects the two pulleys so as to transmit without sliding the rotation of the first pulley to the second.
Under the effect of the weight 1, the shaft 4 and the pulley 66 make 1 revolution in 12 hours anticlockwise, looking at the mobiles from the front of the clock. The cam 46 and the pulley 65 also make 1 revolution in 12 hours, but in the opposite direction. By connecting the pulleys 65 and 66 the weight 1 will be raised at each bell by a certain height, the total height over a time interval of 12 hours being obviously equal to the descent of the weight during the same interval. This can be seen in the diagram in fig. 7 which shows the changes in the vertical position of the weight over a period of 12 hours which is repeated periodically.
During the ascent of the weight 1, the wheel 5 must not be driven in the wrong direction, as has already been noted. This is avoided thanks to the breguet teeth 22 arranged between the shafts 4 and 4 min.
After the buzzer has stopped, or been triggered, the weight 1 being raised by a certain height, the shaft 4 must be decoupled from the pulley 66, kinematically linked to the cam 46 then immobilized, to allow the weight to go down. This is achieved by a one-way clutch, shown in a view from the rear of the clock in fig. 6, and disposed on the shaft 4 inside the pulley 66. The pulley 66 is mounted on the shaft 4 so as to be able to pivot without hindrance on this shaft which has an external circular toothing 68, while the pulley has an inner circular toothing 69.
The clutch proper comprises a disc 70, which can rotate freely on the shaft 4, and three identical levers 71. Each lever, pivotally mounted on a shaft 72 secured to the disc, has two spouts, referenced 73 and 74, placed on the side and on the other side of the shaft 72. The first beak is arranged facing the toothing 68, and the second facing the toothing 69, this so that the beaks can engage in the teeth and drive the shaft 4 in the direction which causes the weight to rise 1. Finally, three springs 75, integral with the disc 70, each come to bear against the levers 71 so as to rotate them in the direction which moves the spouts 73, 74 away from the teeth 68, 69. The levers, under the effect of the springs 75, then come into contact with the teeth 69 by a convex part 76, situated opposite the spout 73.
This position of the levers, called the rest position, is shown in broken lines in FIG. 6.
When the levers 71 are in the rest position. The shaft 4 is free to rotate under the effect of the weight 1 to maintain the pendulum of the clock. As soon as the striking mechanism is engaged, at the moment when the spout 60 leaves the pin 54, the pulley 66 begins to rotate and the convex part 76 of the levers slide on the teeth 69. This produces a small angular displacement of the levers 71, sufficient displacement so that the nozzles 73 and 74 come into contact with the teeth 68 and 69, and into which they forcefully penetrate thanks to the torque exerted by the pulley 66 and which is sufficient to overcome that created by the springs 75. The pulley 66 drives then the shaft 4 by raising the weight 1 as long as the bell operates, the balance then being maintained by the power reserve.
When the buzzer stops, when the pin 54 abuts the spout 60, there is a loosening in the tension of the belt 67, which allows the springs 75 to release the spouts 73 and 74 from the teeth 68 and 69 The levers 71 are thus again in their rest position, allowing the weight 1 to descend and to maintain the movement of the pendulum.
Another embodiment of the device ensuring the ascent of the weight 1 is shown in FIG. 8. In this embodiment, the wheels 5 and 21 are integral with a main shaft 4 min min pivoting in the frame 11 around the axis xx min. This tree, which rotates in 12 hours, has the function of maintaining the oscillations of the pendulum 2, and in this sense it plays the same role as the 4 min drive shaft already described, which was however not integral with the wheel 21. The main shaft 4 min min also supports a differential gear train ensuring the kinematic connection between this shaft, the suspension wire 1 of weight 3, and the belt 67.
The differential gear train, known per se, comprises two so-called planetary gears, a support, the planets and the support pivoting around the axis xx min, and a so-called satellite gear pivoting on the support around, in this embodiment , of an axis yy min perpendicular to the axis xx min, these axes being in the same plane, the satellite wheel being arranged so as to mesh with the two planetary wheels.
The planetary wheels each have a conical toothing. The teeth are identical and of the same diameter, and they make an angle of 45 degrees with the axis xx min. One of the wheels, referenced 80, is fixed to the shaft 4 min min by means of a pin 81 for example. The other planetary wheel, referenced 82, which has a groove through which the toothed belt 67 passes, pivots freely on the axis 4 min min and comes to bear, on the side opposite the wheel 80, against a ring 83 made integral with the shaft by means of a pin 84. Between the wheels 80 and 82, the teeth of which are arranged facing one another, a space is provided.
The support, referenced 85, comprises, for its part, a plate-shaped member 86, placed on the shaft 4 min min in the space between the wheels 80 and 82, and a drum 87 placed on the shaft 4 min min on the side opposite to the ring 83 and on which is wound the wire 3 supporting the weight 1. The drum is extended on one side by arms 88 which are fixed to the plate 86 by pins or screws 89. The elements 86, 87 and 88 of the support 85 therefore form a single piece which can pivot freely on the shaft 4 min min. Finally, the satellite wheel, referenced 90, of arbitrary diameter, has a conical toothing making an angle of 45 degrees with the axis yy min.
This wheel is arranged on the plate 86, in a space provided for this purpose, so as to mesh with the wheels 80 and 82 while remaining free to pivot around the axis yy min, and the axis xx min because of the rotation of the support 85 on the shaft 4 min min.
If a, b and c denote the angles of rotation, or the speeds of rotation, respectively of the wheels 80, 82 and of the frame 85 around the axis xx min, the positive direction being the same for the three angles, then in the case of the differential train of fig. 8, these angles are connected by the known rotation
a + b = 2c.
The operation of the device intended to raise the weight 1 is as follows. Normally, between the rings, the wheel 82 is stationary, while the weight 1 acts on the drum 87 by producing a torque on the support 85. This torque is transmitted via the wheel 90 to the wheel 80, and therefore to the tree 4 min min, this tree making a revolution in 12 hours to ensure the functioning of the clock. In this case, since b = o, then c = a / 2. So the support 85 and the drum 87 perform a 1/2 turn in 12 hours, in the same direction as the shaft 4 min min. So that the weight 1 descends the same length as in the example shown in fig. 3, and provide the same work in both cases, the diameter of the drum 87 must be twice the diameter of the shaft 4.
During the reassembly phase of the weight 1, suppose that the wheel 80 remains stationary. Then a = o, and b = 2c. As the support 85 makes a 1/2 turn in 12 hours, the wheel 82 must therefore make a total of 1 turn during this period of time. It is also the speed of rotation of the ring wheel 65. So the diameter of the part of the wheel 82 on which the belt 67 is wound, must be equal to the diameter of the wheel 65. Another approach, consisting in noting that the weight 1 does not move over a period of 12 hours, allows to write c = o, and therefore a = -b. The last relationship shows that the wheels 80 and 82 must each make a total of one revolution in 12 hours, but in opposite directions to each other. Of course, while the weight 1 is raised, it still acts on the wheel 80.
This wheel does not remain stationary, but continues to drive the shaft 4 min min, the striking mechanism then providing the energy necessary to move the weight and maintain the clock. In these conditions a power reserve is not necessary.
The weight 1 also has the effect of creating a pressure of the drum 87 on the shaft 4 min min. To avoid significant friction, a ball bearing can advantageously be arranged between the support 85 and the shaft 4 min min, possibly another bearing between this shaft and the wheel 82.
It goes without saying that the two embodiments of the clock according to the invention which have just been described can undergo different modifications and come in other variants, obvious to those skilled in the art, without departing from the scope of the present invention as defined by the two independent claims. In particular, the barrel 40, supplying the energy necessary for ringing and for lifting the weight, could be replaced by another source of energy, such as for example an electric motor controlled by contacts. Instead of the differential gear train 80, 82, 90 with bevel gear, it would also be possible to use another variant of differential gear, for example with radial teeth.