CH703605B1 - Oscillateur pour pièce d'horlogerie, balancier pour équiper un tel oscillateur et mouvement de montre équipé d'un tourbillon comportant un tel balancier. - Google Patents

Abstract

Oscillateur pour pièce d’horlogerie comportant: un balancier (12) muni de bras (16), d’une serge (18) solidaire desdits bras (16), d’un moyeu (14) et d’au moins deux masselottes (22) montées tournantes à friction sur ladite serge (18) chacune autour d’un axe de rotation (BB), un arbre (10) portant ledit balancier (12) par son moyeu (14), et un spiral (24) fixé sur ledit arbre (10), la serge (18) et chacune des masselottes (22) comportant l’une un index (22a), l’autre une échelle (18d) formée d’une pluralité de repères. Selon l’invention, la serge (18), les masselottes (22) et le spiral (24) sont agencés de manière à ce qu’une rotation d’une paire de masselottes (22) diamétralement opposées de l’un à l’autre desdits repères correspondant à une variation d’inertie égale à n/86´400, n étant un nombre entier.

Description

[0001] La présente invention se rapporte à un oscillateur pour pièce d’horlogerie, du type comportant: un balancier muni de bras, d’une serge solidaire des bras, d’un moyeu et d’au moins deux masselottes montées tournantes à friction sur la serge, chacune autour d’un axe de rotation, un arbre portant le balancier par son moyeu, un spiral fixé sur l’arbre.

[0002] Dans cet oscillateur, la serge et chacune des masselottes comportent l’une un index, l’autre une échelle formée d’une pluralité de repères.

[0003] Cet oscillateur est agencé de manière à ce que le balancier puisse pivoter sur un bâti, son arbre tournant autour d’un axe de pivotement, à une fréquence définie par l’inertie du balancier et par le couple de rappel du spiral.

[0004] Les axes de rotation des masselottes sont disposés symétriquement par rapport à l’axe de pivotement du balancier. En outre, les masselottes présentent un centre de gravité décalé par rapport à leur axe, leur rotation engendrant une variation du moment d’inertie du balancier. La masse des masselottes et la position de leur centre de gravité sont choisis de manière à ce que la variation du moment d’inertie engendrée par le passage du centre de gravité de sa position la plus proche de l’axe de pivotement du balancier à sa position la plus éloignée est supérieure à 2/86 400.

[0005] Cela revient à dire qu’une rotation d’une paire de masselottes de leur position dans laquelle le moment d’inertie du balancier est le plus faible, à celle dans laquelle il est le plus grand, engendre une variation de la marche supérieure à 1 s/j.

[0006] De tels oscillateurs sont bien connus. L’un d’entre eux est décrit dans le document CH 217 811. La serge porte des goupilles sur lesquelles sont disposées des masselottes pouvant être tournées à friction. Les masselottes sont munies d’un index, alors que la serge porte une échelle. Une telle solution permet une correction efficace de la fréquence de l’oscillateur, sans devoir utiliser une raquette.

[0007] Pour effectuer cette correction, l’oscillateur est retiré du bâti de la pièce d’horlogerie et posé sur un support, puis les masselottes sont tournées en fonction de l’expérience de l’horloger. Ce dernier mesure ensuite la correction apportée et effectue, si nécessaire, une nouvelle correction, jusqu’à obtenir un ajustement satisfaisant. Cela implique entre deux et quatre interventions. Or l’enlèvement et la mise en place du balancier est délicate, tout particulièrement dans les pièces dites à tourbillon. Il est donc souhaitable de pouvoir éviter, tant que faire se peut, ces multiples opérations. Par ailleurs, au cours de la vie de la montre, la fréquence de l’oscillateur peut varier, ce qui implique une nouvelle correction impliquant de nouveaux démontages. C’est là l’un des buts principaux de la présente invention que de réduire le nombre de ces opérations.

[0008] Pour atteindre ce but, la serge, les masselottes et le spiral sont agencés de manière à ce qu’une rotation d’une masselotte de l’un à l’autre des repères correspond à une variation d’inertie du balancier égale à n/86 400, n étant un nombre entier. De la sorte, la correction peut être effectuée avec précision, la marche variant de manière connue, d’une fraction de seconde à plusieurs secondes, en fonction des caractéristiques des masselottes et de la position des repères. Typiquement, une rotation entre deux repères pourrait correspondre à 1⁄2 seconde et une rotation des masselottes de un demi-tour permettre une correction de quelques secondes par jour.

[0009] De manière avantageuse, le balancier équipant l’oscillateur défini ci-dessus comporte au moins trois paires de masselottes identiques deux à deux et disposées de manière diamétralement opposées.

[0010] Afin de permettre un ajustement fin de la correction, une paire au moins des masselottes comporte au moins deux parties mobiles l’une en référence à l’autre et agencées de manière à ce que leur déplacement engendre un déplacement du centre de gravité de la masselotte en référence à leur axe de rotation.

[0011] Dans une première variante, l’une des deux parties, montée en rotation sur la serge, est munie d’un trou taraudé orienté perpendiculairement à l’axe de rotation de la masselotte, et l’autre partie est formée d’une vis engagée dans le trou taraudé.

[0012] Dans un deuxième mode de réalisation les deux parties sont de formes identiques et tournent l’une par rapport à l’autre autour de l’axe de rotation de la masselotte.

[0013] La présente invention concerne également un mouvement de montre équipé d’un tourbillon. Le tourbillon comporte un oscillateur tel que défini ci-dessus.

[0014] L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d’exemple et faite en référence au dessin dans lequel: <tb>Les fig. 1, 2 et 3<sep>représentent oscillateur selon l’invention, respectivement vu de dessus, en coupe et de dessous; <tb>Les fig. 4 et 5<sep>montrent, vue respectivement de dessus et en coupe, à une échelle agrandie, une masselotte équipant le balancier-spiral des fig. 1 à 3; <tb>La fig. 6<sep>représente schématiquement les paramètres intervenant dans le réglage de la marche de l’oscillateur; et <tb>La fig. 7<sep>et les fig. 8 et 9 illustrent respectivement des premier et deuxième modes de réalisation d’une masselotte dans laquelle la correction de la marche peut être ajustée.

[0015] L’oscillateur selon l’invention représenté aux fig. 1 à 3comporte un arbre 10, de symétrie cylindrique d’axe AA, et un balancier comprenant une planche 12 montée sur l’arbre 10. La planche 12 comprend un moyeu 14, des bras 16 s’étendant radialement à partir du moyeu 14 et une serge 18 annulaire reliant entre eux les extrémités des bras 16. Le balancier assure la fonction de masse d’inertie dans l’oscillateur.

[0016] La serge 18 comporte six saillies 18a s’étendant radialement vers l’axe AA. Elles présentent chacune une noyure 18b entourée par un rehaut 18c. Une goupille 20, chassée dans la serge 18, est disposée au centre de la noyure 18b. Elle sert de support à une masselotte 22 en forme de pastille cylindrique, montée à friction sur la goupille 20 et qui peut y tourner, autour d’un axe BB parallèle à l’axe AA.

[0017] La face supérieure de la masselotte 22 porte une marque triangulaire isocèle 22a tenant lieu d’index, comme cela sera expliqué plus loin.

[0018] Sa face inférieure est munie d’une gorge semi-annulaire 22b s’étendant sur un côté de la marque triangulaire 22a, de sa base jusqu’à son sommet. Cette gorge 22b a pour effet que le centre de gravité G de la masselotte 22 est décalé par rapport à son axe BB, comme on peut le voir sur la fig. 4. De la sorte, une rotation de la masselotte 22 a pour effet de modifier le moment d’inertie du balancier.

[0019] Dans la position illustrée à la fig. 4, le centre de gravité G se trouve pratiquement sur l’arc d’un cercle centré sur l’axe AA et passant par l’axe BB. Avec la masselotte représentée, une rotation dans le sens horaire tend à rapprocher le centre de gravité de l’axe AA, engendrant une diminution du moment d’inertie et, en conséquence, une augmentation de la fréquence de l’oscillateur.

[0020] La serge 18 est munie d’une échelle 18d au voisinage de chacune des masselottes 22, destinée à permettre le positionnement de ces dernières en référence à leur index 22a, pour assurer l’ajustement de la fréquence de l’oscillateur, comme cela sera expliqué plus en détail ci-après. La distance entre les repères formant l’échelle 18d est variable. Elle est choisie de manière à ce que la différence entre des rayons passant par l’intersection de deux repères voisins de l’échelle 18d avec l’index 22a soit pratiquement constante. De la sorte, la distance entre le centre de gravité G et l’axe AA varie d’une valeur constate, la correction entre deux repères étant ainsi constante, comme cela sera expliqué plus en détail ci-après.

[0021] L’arbre 10 porte un spiral 24 et un plateau 26. Le spiral 24 définit, par ses caractéristiques physiques, le couple de rappel de l’oscillateur. Le plateau 26 est destiné à coopérer avec un échappement pour assurer l’entretien de l’oscillateur.

[0022] Avec une telle structure, une rotation des masselottes 22 permet de modifier le moment d’inertie du balancier et ainsi la fréquence de l’oscillateur. L’effet de cette rotation est essentiellement fonction de la masse des paires de masselottes et de la distance comprise entre le centre de gravité G et l’axe AA, en référence au moment d’inertie de la planche 12 défini en référence ce même axe.

[0023] La position du centre de gravité G est fonction de la quantité de matière enlevée à chaque masselotte 22. Cette quantité est choisie de manière à ce que le passage de l’index 22a de l’un à l’autre de deux repères contigus de l’échelle 18d permet une correction égale à une unité de temps prédéfinie, typiquement de une à cinq secondes par jour, voire d’une fraction de seconde par jour, pour une rotation de deux masselottes diamétralement opposées.

[0024] Les fig. 4 à 6 permettent de mieux comprendre les règles influençant la correction effectuée. On peut y voir le point central A par lequel passe l’axe AA, la masselotte 22 représentée avec son centre de gravité G et le point B par lequel passe l’axe BB. Un cercle de rayon R a pour centre l’axe AA et passe par les axes BB des masselottes 22. Il passe par le point G0, position qu’occupe le centre de gravité lorsque l’index 22a se trouve en regard du repère 18d0 le plus extérieur de l’échelle 18d. La distance comprise entre le centre de gravité G et l’axe de rotation de la masselotte BB est égal à ΔR. La distance du centre de gravité G à l’axe AA de chaque masselotte peut ainsi varier de ± ΔR par rapport à la position médiane égale à R.

[0025] Sachant que la correction de la marche est proportionnelle à la variation de la distance comprise entre le centre de gravité G et l’axe AA, et connaissant la masse de chaque masselotte 22 et la position de son centre de gravité G par rapport à son axe BB, il est possible de disposer, sur la masselotte ou sur le balancier, une échelle en regard d’un index, l’un sur la masselotte, l’autre sur le balancier, la modification de la marche étant égale à une valeur prédéfinie, soit un nombre entier de secondes voire une fraction de seconde par jour. Sur les fig. 1à 6, l’échelle 18d se trouve sur le balancier, alors que l’index 22a se trouve sur la masselotte 22.

[0026] Le choix de la correction se fera en fonction du nombre de masselottes 22 que comporte le balancier. Il est bien sûr possible que ce dernier soit muni de masselottes de deux, voire de trois types différents, permettant une correction grossière, puis une correction fine.

[0027] On relèvera que, comme on peut le voir sur la fig. 5, le fond des noyures 18b sont munie de trous 18e permettant de déchasser les masselottes 22, si l’une ou l’autre d’entre elles devait être replacée.

[0028] Pour atteindre le but recherché, il faut que l’échelle soit dimensionnée de manière telle que, en tournant une masselotte 22 d’un angle compris entre deux repères de l’échelle, la distance comprise entre le centre de gravité G et l’axe AA varie d’une valeur Δr constante, choisie de manière à ce que la variation de la marche engendrée corresponde à la valeur prédéterminée. La fig. 6représente l’index disposé en regard du repère 18d6. On constate que le centre de gravité G est alors décalé de 6Δr par rapport au cercle de rayon R. De manière plus générale, lorsque l’index est en regard du repère 18dn, le centre de gravité G se trouve en Gn, n étant égal à 1, 2, etc., comme illustré sur la fig. 4.

[0029] L’ajustement des caractéristiques des masselottes 22 peut se faire préalablement à leur montage sur la serge 18, par pesage. De la sorte, on obtient une précision satisfaisante.

[0030] Les masselottes telles que représentées aux fig. 7 à 9permettent un ajustement de la marche de l’oscillateur encore plus précis.

[0031] La masselotte 22 représentée sur la fig. 7comporte un corps 22d muni d’un trou taraudé 22e orienté selon un axe DD perpendiculaire à l’axe BB. Une vis 22f y est logée.

[0032] On comprendra aisément que si l’axe DD est tangent à un cercle de centre placé sur l’axe AA, un déplacement de la vis 22f ne modifie pratiquement pas la distance comprise entre le centre de gravité G de la masselotte 22 et l’axe AA, c’est-à-dire que le moment d’inertie n’est pas influencé par la position de la vis 22f. Si, par contre, l’axe DD est orienté perpendiculairement, un déplacement de la vis 22f modifie ce moment d’inertie.

[0033] Grâce à cette caractéristique, il est possible d’ajuster la correction apportée par une paire de masselottes 22 de la manière suivante.

[0034] Dans un premier temps, les masselottes 22 d’un balancier sont toutes orientées de façon à ce que leurs axes DD soient tangents à un cercle centré sur l’axe AA. Le balancier muni de son spiral est alors disposé sur un support et mis en oscillation, pour permettre de mesurer sa fréquence, c’est-à-dire aussi sa marche.

[0035] Deux masselottes disposées symétriquement par rapport à l’axe AA sont alors tournées de 90° dans un même sens. De la sorte, leur symétrie par rapport à l’axe AA subsiste. On mesure ensuite la marche une deuxième fois. La variation de marche enregistrée doit correspondre au nombre de traits de l’échelle 18b. Si ce n’est pas le cas, les vis 22f des deux masselottes sont tournées d’une valeur correspondant à la différence.

[0036] Le même exercice est effectué pour toutes les paires de masselottes 22. Ensuite, une correction de la marche peut se faire de manière beaucoup plus précise. Une rotation de n pas de l’échelle 18d de deux masselottes 22 disposées en position sur le balancier correspondant à une correction de la marche de n.m secondes par jour, m étant la valeur correspondant à un trait de l’échelle.

[0037] Dans le mode de réalisation des fig. 8et 9, les masselottes 22, montées sur la serge 18, comportent deux parties superposées 22g et 22h, montées rotativement à friction sur une tige 32 autour d’un axe BB. Cette dernière peut tourner à friction sur la serge 18 autour de ce même axe. Le couple de frottement des parties 22g et 22h sur la tige 32 est supérieur à celui de la tige 32 sur la serge.

[0038] Les parties 22g et 22h présentent des centres de gravité G1 et G2 décalés par rapport à l’axe BB. Les parties 22g et 22h des masselottes 22 sont disposées de manière à ce que des droites passant par leur centre de gravité G et par l’axe BB font un angle α prédéterminé, défini par l’expérience.

[0039] Dans un premier temps, les parties 22g et 22h sont orientées de manière à ce que la bissectrice de l’angle α soit tangente à un cercle de centre disposé sur l’axe AA. Dans cette position, la marche du balancier-spiral est mesurée comme défini précédemment. Après quoi, deux masselottes diamétralement opposées sont tournées ensemble de 90° et la marche est à nouveau mesurée. Cette position est illustrée sur la fig. 9. En tournant ensemble les parties 22g et 22h l’angle α reste le même et le centre de gravité s’est déplacé par rapport à l’axe AA. En d’autres termes, le moment d’inertie du balancier a changé. On mesure alors la marche une deuxième fois et on détermine la différence de marche entre les deux positions des masselottes. L’angle α est alors modifié pour ajuster la marche en fonction du nombre de traits de l’échelle compris entre les deux positions. Cette opération s’effectue pour toutes les paires de masselottes.

[0040] On relèvera que cet étalonnage des balanciers peut se faire avec un spiral de travail, sur un support idoine, par exemple agencé de manière à ce que les ajustements puissent se faire sans démontages.

[0041] L’index des masselottes 22 est, dans ce mode de réalisation constitué par deux doigts 22i et 22j, respectivement associés aux parties 22g et 22h et se trouvant sur une droite passant par leur centre de gravité et par l’axe BB. La position médiane entre les doigts défini la position de l’index.

[0042] On notera que le balancier illustré aux fig. 8 et 9comporte des bras et une serge présentant une épaisseur constante, par exemple en un matériau tel que le silicium ou le diamant, sur lequel l’essentiel de l’inertie est défini par les masselottes 22.

[0043] Grâce aux caractéristiques particulières de l’oscillateur selon l’invention, il est possible d’ajuster sa fréquence de manière sensiblement plus précise, sans pour autant affecter son prix.

[0044] C’est plus particulièrement le cas des montres dont l’oscillateur est monté sur la cage d’un tourbillon. En effet, grâce au fait que l’ajustement de la fréquence peut se faire avec moins de tâtonnement, les opérations de réglage sont simplifiées et les risques de provoquer des défauts parasites lors des opérations de montage et démontage sont considérablement réduits.

Claims (6)

1. Oscillateur pour pièce d’horlogerie comportant: – un balancier (12) muni de bras (16), d’une serge (18) solidaire desdits bras (16), d’un moyeu (14) et d’au moins deux masselottes (22) montées tournantes à friction sur ladite serge (18) chacune autour d’un axe de rotation (BB), – un arbre (10) portant ledit balancier (12) par son moyeu (14), et – un spiral (24) fixé sur ledit arbre (10), agencé pour pivoter sur ledit arbre (10) autour d’un axe de pivotement (AA) à une fréquence définie par l’inertie du balancier (12) et par le couple de rappel dudit spiral (24), les axes de rotation (BB) étant disposés symétriquement par rapport à l’axe de pivotement (AA), lesdites masselottes (22) présentant un centre de gravité (G) décalé par rapport à leur axe de rotation (BB) et étant dimensionnées de manière à ce que la rotation de deux masselottes diamétralement opposées engendre une variation du moment d’inertie du balancier, la variation du moment d’inertie engendrée par le passage du centre de gravité de sa position la plus proche de l’axe de pivotement à sa position la plus éloignée étant supérieure à 2/86 ́400, ladite serge (18) et chacune desdites masselottes (22) comportant l’une un index (22a), l’autre une échelle (18d) formée d’une pluralité de repères, caractérisé en ce que, la serge (18), les masselottes (22) et le spiral (24) sont agencés de manière à ce qu’une rotation d’une paire de masselottes (22) diamétralement opposées de l’un à l’autre desdits repères correspondant à une variation d’inertie égale à n/86 400, n étant un nombre entier.

2. Balancier destiné à équiper un oscillateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte au moins trois paires de masselottes (22) identiques deux à deux et disposées de manière diamétralement opposées.

3. Balancier selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’une paire au moins desdites masselottes comporte au moins deux parties (22d, 22f; 22g, 22h) mobiles l’une en référence à l’autre, agencées de manière à ce que leur déplacement relatif engendre un déplacement du centre de gravité en référence à leur axe de rotation (BB).

4. Balancier selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’une des parties (22d), montée en rotation sur la serge, est munie d’un trou taraudé (22e) orienté perpendiculairement audit axe de rotation (BB), et l’autre partie est une vis (22f) engagée dans le trou taraudé (22e).

5. Balancier selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites parties (22h, 22g) sont de formes identiques et tournent l’une par rapport à l’autre autour de l’axe de rotation (BB) de ladite masselotte (22).

6. Mouvement de montre comprenant un tourbillon caractérisé en ce que le tourbillon comporte un oscillateur muni d’un balancier selon l’une des revendications 2 à 5.