CH706754A2 - Timbre de sonnerie de pièce d'horlogerie. - Google Patents

Abstract

Le timbre de sonnerie de pièce d’horlogerie comprend un talon (1), un col (4) reliant ce talon (1) à un brin principal (3) se terminant par une extrémité libre. Ce timbre comporte un brin secondaire comprenant une partie flexible (6) reliant l’extrémité du brin principal (3) reliée au col (4) à une partie massive (7).

Description

[0001] La présente invention concerne un timbre de sonnerie de pièce d’horlogerie comportant un talon apte à être fixé sur une partie fixe de la pièce d’horlogerie. L’invention concerne également une pièce d’horlogerie comportant un tel timbre de sonnerie.

[0002] Les pièces d’horlogeries à sonnerie comportent un ou plusieurs timbres ou éléments vibrants et des marteaux, actionnés par un mécanisme de sonnerie, susceptibles de frapper ce ou ces timbres pour les faire vibrer et produire ainsi des sons.

[0003] Les timbres sont généralement constitués par des fils ou barreaux métalliques cintrés s’étendant généralement dans un ou des plans parallèles au plan du cadran ou de la glace de la pièce d’horlogerie. Ce ou ces timbres sont fixés par l’une de leurs extrémités, par sertissage ou soudure ou venus d’une pièce de fabrication sur un talon formant l’une des extrémités du timbre, ce talon permettant leur fixation sur une semelle que comporte la partie fixe de la pièce d’horlogerie telle que la platine de son mouvement, sa carrure ou sa glace. Le talon est généralement fixé par collage ou par des vis directement ou indirectement à l’aide d’un support sur la semelle de la partie fixe de la pièce d’horlogerie. Des exemples d’agencement de timbres sont décrits dans les documents CH 698 533 et EP 2207 069.

[0004] On sait que la liaison entre un timbre et la partie fixe de la pièce d’horlogerie doit être la plus rigide possible pour assurer une bonne transmission du son vers l’extérieur de la pièce d’horlogerie. Lorsqu’un support est utilisé, la liaison entre chaque timbre et son talon, la liaison entre ces talons et le support et celle entre le support et la semelle de la partie fixe de la pièce d’horlogerie peuvent introduire des pertes acoustiques.

[0005] La réponse vibratoire produite par la frappe d’un marteau sur un timbre est un spectre vibratoire de percussion dont les composantes fréquentielles ne sont pas des multiples entiers de la fréquence la plus basse mais des multiples non entiers de la fréquence la plus basse, ces fréquences étant appelées des partiels.

[0006] Dans une telle réponse vibratoire seule la partie audible du spectre présente un intérêt pour une sonnerie de pièce d’horlogerie, les fréquences les plus basses, 500 Hz et moins, n’ayant pas d’efficacité acoustique en raison des dimensions trop réduites des pièces par rapport aux longueurs d’ondes concernées, les fréquences les plus élevées, 16 ́000 Hz et plus, n’étant pas perçues.

[0007] Dans la présente description on entend par timbre l’objet corde, poutre, barreau, méplat etc. sur lequel frappe classiquement le marteau d’un mécanisme de sonnerie d’une pièce d’horlogerie. Cet objet, le timbre, ne doit pas être confondu avec le timbre sonore audible ou son perçu par l’usager. Ce timbre sonore audible est la caractéristique de nature, de coloration ou encore d’assemblage de composantes d’un son complexe qui permet de distinguer par exemple deux sons de même hauteur mais provenant de deux instruments différents.

[0008] Un tel son complexe se caractérise principalement par sa durée, sa hauteur, son intensité et son timbre sonore audible.

[0009] La durée d’un son est le laps de temps pendant lequel les vibrations sonores sont perceptibles, typiquement de l’ordre de quelques centaines de millisecondes.

[0010] La hauteur du son dépend de la distribution des fréquences de vibrations sonores, en se plaçant au centre de gravité de l’enveloppe d’amplitudes et de durées de chacune de ses composantes.

[0011] On distingue également l’intensité ou la force d’un son qui se mesure en décibels.

[0012] Le timbre sonore audible ou la couleur du son varie en fonction de la source sonore et dépend notamment du nombre et des rapports de partiels entre eux dans la gamme d’intérêt, soit les fréquences audibles, notamment dans la gamme centrale de 1000 à 12000 Hz, et de leurs amplitudes et leurs durées respectives.

[0013] Pour qu’un son soit harmonieux pour l’oreille humaine il faut que sa hauteur soit bien ajustée et que sa couleur soit bien pondérée.

[0014] Le réglage et l’optimisation d’un son émis par un timbre frappé par un marteau et dont les vibrations dans les fréquences audibles ou spectre sonore sont transmises à une face externe d’une pièce d’horlogerie est difficile.

[0015] Le but de la présente invention est de réaliser un accordage fin et un réglage de la couleur d’un son émis par un timbre de sonnerie de pièce d’horlogerie. Un autre but de la présente invention est de permettre d’augmenter l’intensité du son émis par le timbre de sonnerie ou d’en augmenter la durée.

[0016] La présente invention a pour objet un timbre de sonnerie de pièce d’horlogerie comprenant un talon, un col reliant ce talon à un brin principal se terminant par une extrémité libre, caractérisé par le fait que ce timbre comporte un brin secondaire comprenant une partie flexible, reliant l’extrémité du brin principal reliée au col à une partie massive.

[0017] La présente invention a également pour objet une pièce d’horlogerie comportant un mécanisme de sonnerie munie d’un timbre de sonnerie comprenant au moins un timbre et un marteau apte à frapper ce timbre, ledit timbre de sonnerie comportant un talon, un col reliant ce talon à un brin principal se terminant par une extrémité libre, caractérisé par le fait que ce timbre comporte un brin secondaire comprenant une partie flexible reliant l’extrémité du brin principal reliée au col à une partie massive.

[0018] Le principe de la présente invention consiste à répartir la longueur totale disponible pour l’élément résonnant ou vibrant en deux parties. un brin principal, responsable de la tonalité, conservée pour, d’une part, la richesse du son la plus grande possible et, d’autre part.la durée la plus longue possible, et l’autre, plus courte, le brin secondaire agissant comme amplificateur ou atténuateur d’un partiel d’intérêt particulier.

[0019] Théoriquement, pour une géométrie simplifiée du timbre de sonnerie formé d’un barreau circulaire droit et de diamètre constant sur lequel on aurait soudé à un certain point de sa longueur un col encoche c’est-à-dire de section réduite, la formule suivante s’applique:

[0020]

[0021] avec β, racine de cos (β) x cosh (β) = -1 où: fn est la fréquence propre de flexion du timbre D le diamètre du timbre L la longueur du timbre E le module de Young de la matière du timbre P la densité de la matière du timbre. Les neuf premières solutions de p dans cette équation sont reprises dans le tableau ci-dessous et permettent le calcul des neuf premiers modes propres des deux brins.

[0022]

[0023] Ainsi pour la correspondance de l’ordre 4 du brin principal avec l’ordre 0 du brin secondaire ou arrière, le rapport de longueur (toutes choses égales par ailleurs) doit exactement être de 7.54, respectivement 9.22 et 10.89 pour les correspondances de l’ordre 0, du brin secondaire avec l’ordre 5 ou 6 du brin principal.

[0024] En outre, la rigidité de flexion, k, d’un timbre droit de section circulaire est donnée par la formule

[0025]

[0026] qui implique (toujours à diamètre et module de Young identiques) des rapports de rigidité de flexion entre brins principal et brin secondaire de 428.6, 782.6, 1291.7 respectivement pour les correspondances d’ordres 4-0, 5-0, 6-0, comme indiqué dans le tableau précédent.

[0027] Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d’exemple une forme d’exécution du timbre de sonnerie de pièce d’horlogerie selon l’invention. La fig. 1 est une vue en perspective du timbre de sonnerie. La fig. 2 est une vue en plan du timbre de sonnerie. La fig. 3 illustre une pièce d’horlogerie munie du timbre de sonnerie selon la fig. 1 . La fig. 4 est un diagramme illustrant pour un timbre donné la coïncidence de fréquence des modes de vibration d’ordre 0 du brin secondaire et du mode vibratoire d’ordre 4 du brin principal.

[0028] Le timbre de sonnerie de pièce d’horlogerie illustré est un timbre de sonnerie à sélection tonale qui permet l’obtention d’une réponse en fréquence plus sélective que les timbres de sonnerie classiques et qui de plus permet de modifier la couleur du timbre sonore audible émis en modifiant, amplifiant ou atténuant, un ou plusieurs partiels en fonction de la sonorité désirée.

[0029] Le timbre de sonnerie de pièce d’horlogerie illustré au dessin comporte un talon 1 comportant des perçages 2 permettant de fixer, solidariser, ce talon par exemple avec des vis, à une partie fixe d’une pièce d’horlogerie, la platine de son mouvement, sa carrure, son fond, sa lunette ou sa glace par exemple. D’autres moyens de fixation du talon sur la partie fixe de la pièce d’horlogerie sont possibles tel que le collage, soudage etc.

[0030] Dans l’exemple illustré ce talon 1 est venu d’une pièce de fabrication avec un brin principal 3 du timbre relié à ce talon par un col 4 de plus faible section que le brin principal 3. Ce brin principal 3 du timbre s’étend suivant un arc de cercle ou une autre courbure et se termine par une portion terminale 5 de préférence de section plus grande que celle du brin principal 3. De préférence, le brin principal a une portion de profil et section constants qui est liée à la portion terminale 5 par une portion présentant un profil non constant en forme de «sabre». La portion terminale 5 pourrait avoir la même forme de section que celle de la portion de section constante du brin principal 3.

[0031] Le timbre de sonnerie comporte encore un brin secondaire formé d’une portion flexible 6 dont l’une des extrémités est solidaire de l’extrémité du brin principal 3 reliée au col 4 tandis que son autre extrémité est solidaire d’une partie massive 7. De préférence, les portions 6, 7 (voire toutes les portions du timbre) sont venues d’une pièce, la partie massive ayant une section considérablement plus grande que celle de la portion flexible 6. Ce brin secondaire 6, 7 s’étend vers l’arrière du talon 1 en direction de la portion terminale 5 du brin principal 4 et est situé sur une circonférence de même diamètre ou d’une autre courbure que le brin principal 3.

[0032] Le timbre de sonnerie comporte encore un point de frappe 8 situé sur son brin principal 3 à proximité du col 4 qui est destiné à recevoir la pointe du marteau du mécanisme de sonnerie d’une pièce d’horlogerie pour l’excitation du timbre.

[0033] Il est à noter que le brin secondaire 6, 7 est relié au talon 1 par le col 4 qui relie également ce talon 1 au brin principal 3 du timbre. On remarque également que la jonction de la portion flexible 6 du brin secondaire avec le brin principal 3 s’effectue en amont du col 4 permettant l’encastrement du brin principal 3 et du brin secondaire 6, 7 au talon 1 et en aval du point de frappe 8 du brin principal 3, c’est-à-dire entre le talon 1 et le point de frappe 8.

[0034] Ce timbre présente une fente 9 entre la partie flexible 6 du brin secondaire 6, 7 et le col 4 ainsi que le talon 1.

[0035] Ce timbre à double brins tel que décrit ci-dessus fonctionne en mobilité globale amont de l’encastrement du col 4 sur le talon et permet d’introduire un comportement de flexion secondaire couplé au comportement de flexion du brin principal 3.

[0036] De manière analogue au comportement d’un évent dans le cas d’une enceinte acoustique, permettant (à haut-parleur identique) de relever l’émission basses-fréquences d’une enceinte équivalente mais close, la colonne d’air contenu dans l’évent agissant comme une masse acoustique, le volume interne de l’enceinte comme une compliance acoustique, la caractéristique de rigidité élastique du col 4 joue le rôle du volume d’air compilant, et la partie massive 5 arrière le rôle d’inertie. Avec le principe d’encochage introduit, qui permet à la fois de déterminer: • la restriction de section nécessaire à l’encastrement du brin principal 3 dans le talon 1 • la flexibilité du brin arrière 6, 7 • la liaison du brin arrière 6, 7: – directement sur le brin principal 3, – en amont du col 4 d’encastrement dans le talon 1, – et en aval du point de frappe 8 du frappe du timbre

[0037] le brin secondaire arrière, 6, 7 est en capacité d’agir comme élément résonateur secondaire couplé au brin principal 3.

[0038] Un avantage secondaire de la géométrie proposée et notamment dans le principe d’encochage réside dans le fait que le gabarit d’encombrement global des brins du timbre peut être contenu dans un gabarit de réalisation minimal, par exemple comme c’est le cas entre deux cercles concentriques et dans une exécution réalisable à plat dans l’exemple de réalisation présenté.

[0039] Afin d’obtenir comparativement au même timbre sans brin arrière, une efficacité sensible en terme de sélectivité tonale, les critères géométriques suivants doivent être de préférence: Rapport de rigidité de flexion entre le brin arrière 6, 7 et le brin principal 3 dans une gamme de 100 à 1000. Rapport de masse entre le brin arrière et le brin principal en racine cubique du rapport précédent. Pour des timbres de dimensions communes de montres poignet, le respect de ces critères permet typiquement de modifier, en atténuation ou en amplification, d’environ une demi-puissance l’amplitude des partiels audibles de la gamme d’intérêt basse et médium fréquence de 1 à 4 kHz.

[0040] Le principe de réalisation du timbre selon l’invention consiste à répartir la longueur totale disponible pour l’élément résonnant, en deux parties: un brin principal, responsable de la tonalité, conservé pour des raisons de richesse et de durée du son la plus longue possible, l’autre, plus court, le brin secondaire introduit comme amplificateur ou atténuateur d’un partiel d’intérêt particulier.

[0041] En choisissant correctement le rapport de longueur entre le brin principal 3 et le brin secondaire 6, 7, il est possible de faire correspondre le premier mode de flexion du brin secondaire (appelé mode 0) avec un mode d’ordre élevé du brin principal (typiquement les ordres 4, 5 ou 6) afin d’amplifier un partiel d’intérêt audible, que l’on choisira par exemple dans la bande de fréquence 1000 - 4000 Hz la plus importante perceptivement, en tant que susceptible d’améliorer la qualité perçue du son en augmentant la tenue de la note.

[0042] On a vu précédemment que les fréquences propres de flexion d’un timbre rectiligne encastré d’un côté, de section circulaire de diamètre D, de longueur L, de matière présentant un module de Young E et une densité p sont données par la formule:

[0043]

[0044] avec β, racine de l’équation suivante: cos (β) x cosh (β) = - 1

[0045] En admettant que par approximation ou analogie cette formule soit applicable à la géométrie du timbre de sonnerie décrit ci-dessus, on peut extraire génériquement les modes de fréquences correspondant à des longueurs de brin de ratio variant dans la zone d’intérêt.

[0046] Par exemple en choisissant pour un timbre de sonnerie en acier une longueur totale pour les deux brins de 100 mm, la solution composée d’un brin secondaire arrière mesurant 11.7 mm et d’un brin principal de 88.3 mm (c’est-à-dire un rapport de longueur de 7.54), est telle que le mode d’ordre 4 du brin principal et le mode d’ordre 0 du brin secondaire correspondent à la même fréquence propre 2066.2 Hz comme le montrent le diagramme de la fig. 3 et le tableau suivant.

[0047] Le mode de flexion oscillant à cette fréquence de 2066.2 Hz sera privilégié et entretenu par un phénomène de va et vient de part et d’autre de l’attache au talon 1 (comportement proche de celui d’un diapason).

[0048]

[0049] On peut bien entendu choisir un autre couple.de mode d’ordre du brin principal et du brin secondaire ce qui conduira à modifier le rapport des longueurs de ces brins. Généralement pour des timbres de sonnerie horloger, les dimensions conduiront à travailler typiquement avec les modes 0 et 1 du brin secondaire et 4, 5 ou 6 du brin principal.

[0050] En variante on pourrait exciter le timbre de sonnerie en frappant sur son brin secondaire ce qui renforcerait encore le relèvement des basses fréquences.

[0051] Dans une forme d’exécution particulière du timbre de sonnerie, celui-ci pourrait présenter les dimensions angulaires suivantes en se référant à la fig. 2 .

[0052] α1 typique = 1° à 15°

[0053] α 2 typique = 20° à 40°

[0054] α3 typique = 310° à 330°

[0055] Dans cette même forme d’exécution exemplaire, les portions principales des brins pourraient avoir des sections avec une surface dans les plages ci-dessous:

[0056] Section typique du profil constant du brin principal 3 = 0.1 à 1.5 mm2 (soit 0.36 à 1.38 en équivalent de diamètre de section circulaire).

[0057] Section typique de la partie flexible 6 du brin secondaire = 0.15 à 0.3 mm2 (soit 0.44 à 0.62 en équivalent de diamètre de section circulaire).

[0058] Section typique de la partie massive 7 du brin secondaire et de la partie 5 du brin principal = 0.3 à 1.5 mm2 (soit 0.62 à 1.38 en équivalent de diamètre de section circulaire).

[0059] De préférence, le rapport de masse entre le brin secondaire 6, 7 et le brin principal 3 est d’au minimum un tiers.

Claims (11)

1. Timbre de sonnerie de pièce d’horlogerie comprenant un talon (1), un col (4) reliant ce talon (1) à un brin principal (3) se terminant par une extrémité libre, caractérisé par le fait que ce timbre comporte un brin secondaire comprenant une partie flexible (6) reliant l’extrémité du brin principal (3) reliée au col (4) à une partie massive (7).

2. Timbre selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu’il comporte une fente entre d’une part le talon (1) et le col (4) et d’autre part la partie flexible (6) du brin secondaire (6, 7).

3. Timbre selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait qu’il est venu d’une pièce de fabrication.

4. Timbre selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le brin principal (3) et le brin secondaire (6, 7) sont incurvés et présentent le même rayon de courbure.

5. Timbre selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les deux brins (3; 6, 7) sont sur une même circonférence.

6. Timbre selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la liaison du brin secondaire (6, 7) avec le brin principal (3) s’effectue en amont du col (4) et en aval d’un point de frappe (8).

7. Timbre selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le rapport de rigidité de flexion entre le brin secondaire (6, 7) et le brin principal (3) est compris entre 1 et 3.

8. Timbre selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le rapport de masse entre le brin secondaire (6, 7) et le brin principal (3) est d’au minimum un tiers.

9. Timbre selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la fréquence du premier (mode 0) ou second (mode 1) mode de flexion du brin secondaire correspond à la fréquence du cinquième (mode 4) ou sixième (mode 5) ou septième (mode 6) mode de flexion du brin principal.

10. Pièce d’horlogerie comportant un mécanisme de sonnerie munie d’un timbre de sonnerie comprenant au moins un timbre et un marteau apte à frapper ce timbre, ledit timbre de sonnerie comportant un talon (1), un col (4) reliant ce talon (1) à un brin principal (3) se terminant par une extrémité libre, caractérisé par le fait que ce timbre comporte un brin secondaire comprenant une partie flexible (6) reliant l’extrémité du brin principal (3) reliée au col (4) à une partie massive (7).

11. Pièce d’horlogerie selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu’elle comporte un timbre de sonnerie selon l’une des revendications 2 à 8.