EP0008832B1

EP0008832B1 - Mouvement d'horlogerie à aiguilles comprenant un mécanisme à engrenage différentiel

Info

Publication number: EP0008832B1
Application number: EP79200475A
Authority: EP
Inventors: Pierre-Alain Vuille
Original assignee: Ebauchesfabrik ETA AG
Current assignee: Ebauchesfabrik ETA AG
Priority date: 1978-09-04
Filing date: 1979-08-30
Publication date: 1982-09-01
Also published as: JPS5537996A; US4259735A; EP0008832A2; DE2963613D1; CH617815B; CH617815GA3; EP0008832A3

Description

La présente invention se rapporte de façon générale aux dispositifs d'affichage à aiguilles comportant un mécanisme à engrenage différentiel.
Depuis que la réalisation de mouvements de montre équipés d'un mécanisme qui permet de déplacer l'aiguille des heures par sauts d'une heure a pris l'essor commercial que l'on connaît actuellement, plusieurs tentatives ont déjà été faites pour concevoir des mécanismes de commande satisfaisant dans les meilleures conditions possibles aux exigences de la pratique.
Ainsi, le brevet CH 507 544 proposait une roue des heures composite formée de deux parties accouplées à friction l'une à l'autre, les positions relatives de ces deux parties étant déterminées par l'engagement d'une goupille solidaire de l'une des parties dans des trous de l'autre partie. On s'est aperçu toutefois que ces agencements et d'autres du même genre présentaient des difficultés de réglage extrêmement sérieuses surtout dans le cas de l'application à des montres électroniques où le couple moteur est extrêmement faible. En effet, l'agencement complet comprend une friction entre la chaussée et l'arbre qui l'entraîne et une seconde friction dans la roue des heures composite. Au moment où l'on effectue une modification de la position de l'aiguille des heures, en Intervenant par le mécanisme de commande sur une des parties de la roue des heures, il faut éviter que la réaction exercée sur l'autre partie, en prise avec le rouage, ne perturbe le fonctionnement du moteur. D'autre part, il faut que la transmission de couple entre les deux parties de la roue composite soit suffisante pour permettre par exemple d'actionner un mécanisme de calendrier. La plage d'ajustage qui reste est souvent très faible et par conséquent, il est difficile de garantir la fonction de cet accouplement.
Les brevets FR-A-1 589 638 et CH 494 997 proposent une autre solution dans laquelle le mobile des heures composite est remplacé par un engrenage différentiel comportant un porte-satellite et un satellite à deux dentures. La roue du satellite est en prise avec la chaussée tandis que son pignon est en prise avec la roue des heures. Le satellite joue normalement le rôle de la roue de minuterie, mais en déplaçant le porte-satellite au moyen d'un organe de commande, on peut provoquer une rotation rapide de la roue des heures sans modifier la position de la chaussée. Un dispositif de ce genre évite donc la présence d'un accouplement à friction. La demande de brevet allemand DE-A-1673 621 décrit aussi un agencement de ce type.
La demande de brevet DE-A-2 730 948 décrit également un mécanisme à engrenage différentiel comportant un satellite à deux dentures. Dans ce cas, c'est le pignon planétaire qui constitue le mobile de commande. Le satellite est monté sur un disque denté qui constitue la roue des minutes et sa denture de pignon est en prise avec la roue des heures.
Or, une analyse des couples et des forces qui s'exercent sur les différents mobiles de ces engrenages connus montre qu'ils n'offrent pas des conditions de fonctionnement optimales, de sorte que l'ajustage des frictions, par exemple, est difficile à réaliser.
La présente invention a pour objet un mouvement d'horlogerie comprenant un mécanisme d'affichage à aiguilles équipé d'un engrenage différentiel comprenant lui-même un porte-satel-_' lite, au moins un satellite, un pignon planétaire et une roue planétaire, et dans lequel une aiguille des heures est montée sur un canon solidaire du porte-satellite et une aiguille des minutes est montée sur un tube solidaire d'une chaussée, et la roue planétaire est une couronne à denture intérieure en prise avec le ou les satellites et reliée à un organe de commande du mécanisme.
Des réalisations de ce genre sont également déjà connues, notamment par le brevet CH 513 445 (demande déposée No 14 913/68). Dans ces agencements, tout accouplement à friction est évité et il est possible de les réaliser de façon que le dispositif d'affichage comprenne deux aiguilles des heures. Une de ces aiguilles peut être entraînée à raison d'un tour en 24 h.
Dans le mécanisme connu selon le document susmentionné, le porte-satellite est un organe qui comporte deux disques parallèles entre lesquels sont montés deux satellites. Entre ces deux disques, s'étend en outre le pignon planétaire qui est en prise avec les satellites et qui est attaqué également par un pignon d'entraînement.
On a trouvé toutefois que la réalisation de ces mécanismes connus exigeait des pièces volumineuses et lourdes dont le montage était difficile, de sorte que les frais de fabrication étaient élevés et que, d'autre part, la puissance nécessaire à l'entraînement ne pouvait pas être réduite dans toute la mesure souhaitable lorsqu'on cherche à réaliser des mouvements de montre à quartz de dimensions réduites.
Ainsi, le but de la présente invention est de perfectionner les mouvements d'horlogerie connus du genre mentionné ci-dessus, afin d'éliminer les défauts qui viennent d'être signalés.
Dans ce but, le mouvement selon l'invention, du genre mentionné au début, est caractérisé en ce que le ou les satellites sont des éléments à deux dentures coaxiales dont l'une est en prise avec le pignon planétaire et l'autre avec ladite denture intérieure de la roue planétaire et en ce que la chaussée comporte une denture de pignon qui constitue le pignon planétaire.
On va décrire ci-après, à titre d'exemple, une forme d'exécution du mouvement d'horlogerie selon l'invention, en se référant au dessin dont :

la figure 1 est une vue en plan de dessus, certaines pièces étant participent arrachées,
la figure 2 une vue en perspective éclatée de l'engrenage différentiel et de la plaque de maintien,
la figure 3 une vue en coupe à plus grande échelle montrant l'accouplement différentiel et les aiguilles,
la figure 4 un schéma montrant la répartition des forces à leurs divers points d'application, et
la figure 5 est une vue en coupe partielle d'une variante.

Le mouvement représenté à la fig. 1 est un mouvement de montre qui peut être, soit une montre électronique à pile et à quartz, comportant un moteur pas à pas actionnant un rouage, soit une montre mécanique. Tous ces éléments sont classiques. Ils sont montés au revers de la platine 1 et ne sont pas représentés au dessin.
Le rouage comporte un pignon d'entraînement 2 qui est en prise avec une roue des minutes 3 coaxiale au mouvement, de sorte que cette roue est entraînée à raison d'un tour par heure. La roue des minutes 3 est un élément de l'ensemble représenté aux fig. 2 et 3. Elles sera décrite plus loin. L'ensemble représenté aux fig.2 et 3 comporte notamment une roue des heures qui entraîne un mécanisme de calendrier faisant avancer par sauts, une fois par 24 h, un anneau de quantième 4. Le mécanisme de calendrier est également de type usuel, de sorte qu'il ne sera pas décrit en détail ici. Comme on le verra plus loin, la correction du calendrier s'effectue au moyen du mécanisme de commande qui est actionné par la tige 5 (fig. 1). Cette tige est disposée radialement dans le mouvement entre la platine 1 et les ponts. Elle actionne le mécanisme de commande visible à la fig. 1, qui comporte une tirette 6 coopérant avec un ressort de tirette 7 dont l'extrémité présente trois encoches déterminant les trois positions de la tige et du mécanisme. La tirette 6 coopère avec une bascule de pignon coulant 8 et avec une bascule de renvoi 9. La première de ces bascules, sollicitée par le ressort 10, déplace le pignon coulant 11 qui est monté sur un carré de la tige 5, tandis que la seconde bascule porte un renvoi mobile 12 qui est en prise avec la denture de couronne du pignon coulant dans la position extérieure et dans la position intermédiaire de la tige, mais qui est dégagé du pignon coulant dans la position intérieure ou la position neutre. Dans la position intermédiaire de la tige, représentée à la fig. 1, le renvoi 12 est en prise avec un renvoi intermédiaire 13 d'axe fixe qui engrène dans le pignon d'un mobile de commande 14 comprenant un pignon 14c, une roue 14a et une étoile 14b (fig. 2).
L'étoile 14b coopère avec un bras élastique 15 jouant le rôle de sautoir et s'étendant à partir d'une plaque de maintien 16 placée sur la platine 1. Le rôle du mobile 14 et celui du ressort sautoir 15 seront expliqués plus loin en relation avec l'engrenage différentiel qui entraîne les aiguilles. Dans la position de mise à l'heure de la tige 5, le renvoi mobile 12 monté sur la bascule 9 vient en prise avec un renvoi de mise à l'heure 17 qui engrène avec la chaussée comme on le verra plus loin. La tige 5 permet donc d'exercer les fonctions de mise à l'heure des aiguilles, et d'avance de l'aiguille des heures seule par sauts d'une heure. Cette dernière fonction assure également la correction du calendrier en cas de besoin. Dans la position intérieure, la tige est déconnectée et cette position est une position neutre.
Les fig. 2 et 3 montrent comment le moteur et le mécanisme de commande agissent sur les organes qui portent les aiguilles. L'aiguille des secondes 18 est montée à l'extrémité d'un arbre des secondes 19 qui comporte une roue 20 en prise avec le rouage actionné par le moteur. L'arbre des secondes 19 est supporté par un palier 21 monté dans la platine 1. La surface supérieure de ce palier retient en place le canon de la chaussée 22 qui porte l'aiguille des minutes 23. La chaussée porte au voisinage de son extrémité inférieure un disque 24 de grand diamètre pourvu d'une denture périphérique dans laquelle engrène le renvoi de mise à l'heure 17. Au-dessus du disque 24, la chaussée présente une portée 22a sur laquelle est ajustée la roue des minutes 3. Le serrage de cette roue sur la portée de la chaussée est ajusté de façon à réaliser un accouplement à friction ayant un couple de débrayage bien déterminé. Pour assurer un couple de friction régulier entre la roue des minutes 3 et la chaussée 22, le disque de la roue des minutes est découpé de façon à présenter deux barres parallèles et de faible largeur 38 et 39 qui peuvent présenter des échancrures en arc de cercle de rayon correspondant à celui de la portée d'ajustage 22a. Le serrage qu'exercent les barres 38 et 39 sur la portée de friction de la chaussée peut ainsi être réglé avec précision en autorisant un léger fléchissement des barres.
Comme on l'a vu plus haut, la roue 3 est en prise avec le pignon 2 qui transmet à la chaussée le mouvement de rotation provenant du moteur et par conséquent fait tourner l'aiguille des minutes. Un pignon de chaussée 25 est encore chassé sur le canon 22, immédiatement au-dessus de la roue 3. Il engrène, comme on le voit à la fig. 3, dans la denture de roue d'un satellite 26 à deux dentures porté par un disque 27 solidaire d'un canon 28 et constituant avec ce canon la roue des heures. Le disque 27 est pourvu d'un trou en forme d'entrée de clé 29 qui permet la mise en place du satellite 26, lequel est usiné d'une seule pièce avec une denture de pignon de très petit diamètre et une denture de roue qui, comme on l'a dit précédemment, engrène dans le pignon de chaussée 25.
La denture périphérique du disque 27 engrène dans la denture de roue d'un mobile de calendrier 30 tournant sur une goupille 31 fixée dans la platine 1. La denture de pignon du mobile de calendrier entraîne une roue de 24 heures 32 pourvue d'un doigt élastique capable d'entraîner une fois par tour l'anneau de calendrier 4 en accrochant une de ses dents intérieures, celles-ci étant régulièrement réparties sur son pourtour. Le canon 28 porte l'aiguille des heures 33. Il repose sur la face supérieure du pignon de chaussée 25 et il est maintenu en place par le dernier élément 34 de l'engrenage différentiel. Ce dernier élément, qui joue le rôle de roue planétaire, est une couronne à denture intérieure pourvue d'une portée de pivotement 35 ayant un diamètre légèrement plus grand que celui de la denture de couronne et d'une denture extérieure périphérique 36. Comme on le voit au dessin, l'élément 34 est positionné par la plaque de maintien 16 qui présente dans sa partie centrale un trou circulaire dans lequel s'engage la portée 35. Cette plaque recouvre la partie extérieure de l'élément 34 et sert à le maintenir en place axialement. Comme elle est vissée sur la platine, elle assure le montage de l'ensemble du mécanisme différentiel et du mécanisme de commande. Elle permet de loger tous ces élé- monts dans un espace très restreint.
La denture 36 de la couronne 34 est en prise avec la denture de roue 14a du mobile 14 qui, comme on l'a vu plus haut, comporte encore l'étoile 14b située immédiatement sous la roue 14a et le pignon 14c situé sous l'étoile 14b. Le renvoi intermédiaire 13 et le mobile 14 pivotent tous deux sur des goupilles plantées dans la platine. Ils sont maintenus en place axialement par des éléments correspondants de la plaque de maintien. Celle-ci présente encore un trou 37 (fig. 1 et 2) servant à limiter les déplacements du renvoi mobile 12 en coopérant avec l'extrémité de l'axe de ce renvoi, cet axe étant solidaire de la bascule 9 et s'étendant en saillie jusqu'au niveau de la partie de la plaque de maintien qui comporte le trou 37.
En fonctionnement normal, les aiguilles sont entraîrees régulièrement par le moteur de la montre. Alors que l'arbre 19 de l'aiguille des secondes, relié au rotor du moteur par un train d'engrenages, est actionné par impulsions, ce train d'engrenages transmet aussi le couple moteur au pignon 2 et à la roue 3. Celle-ci entraîne la chaussée 22 par friction et comme la couronne 34 est fixe, le pignon de chaussée 25 fait rouler le satellite 26 par sa denture de pignon sur la denture interne de la couronne 34. Il en résulte que le porte satellite 27 qui joue le rôle de roue des heures tourne lentement autour de l'axe du mouvement, entraîné par l'arbre intermédiaire du satellite 26. Les rapports entre les dentures de pignon et de roue du satellite 26, de même que ceux du pignon 25 et de la couronne intérieure 34 et le rayon de l'axe du satellite seront choisis de façon à réaliser une démultiplication de 1 à 12 entre la vitesse de rotation de la chaussée 22 qui joue le rôle de pignon planétaire et celle de la roue des heures 27 qui joue le rôle de porte-satellite quand la couronne 34 est fixe.
Quand la tige est amenée en position de mise à l'heure, le renvoi 12 est en prise avec le renvoi de mise à l'heure 17 et une rotation de la tige fait tourner le disque 24 solidaire de la chaussée 22. Dans ces conditions, un contact mettra hors circuit le moteur de la montre, l'ensemble du rouage y compris. La roue 3 sera bloquée, tandis que Ia chaussée 22 liée à friction à la roue 3 serf entraînée à une vitesse relativement élevér Comme lors du fonctionnement normal, mais à une vitesse plus grande, le pignon 25 fera rouler le satellite 26 sur la couronne intérieure 34 en déplaçant l'aiguille des heures 33 à une vitesse douze fois plus faible que l'aiguille des minutes. Ainsi, les deux aiguilles se déplacent dans leur rapport normal, l'aiguille des secondes étant arrêtée.
Dans la position intermédiaire de la tige, le moteur n'est pas bloqué, de sorte que l'aiguille des secondes avance au rythme imposé par la base de temps de la montre. Si la tige est déplacée en rotation, le renvoi intermédiaire 13 fait tourner le mobile 14 et la rotation de celui-ci est marquée par des positions d'arrêt dans lesquelles la tête du sautoir 15 s'engage entre deux dents de l'étoile 14b. La rotation du mobile 14 est donc une rotation saccadée. L'angle de rotation qui, pour la couronne placée en tête de la tige, correspond à une rotation de 72° du mobile 14 étant de l'ordre de 60°, cet angle est sensiblement celui que l'on impartit facilement à la couronne en la tenant entre le pouce de l'index. Comme la roue 14a est en prise avec la denture extérieure de l'élément 34, c'est maintenant ce dernier qui est entraîné en rotation. Dès lors, les dents de la denture de roue du satellite 26 s'appuient sur le pignon 25 qui joue le rôle de pignon planétaire et le satellite est déplacé en rotation autour de l'axe des aiguilles par la denture intérieure de l'élément 34. Par son axe, le satellite fait tourner la roue 27, en entraînant l'aiguille des heures 33. Le déplacement correspondant à un saut de l'étoile 14b correspond à 1/12 de tour de l'aiguille 33 et par conséquent à une avance d'une heure.
La fig. 4 représente schématiquement l'ensemble de l'engrenage différentiel décrit ci-dessus et montre dans sa partie droite les points d'application des forces. L'élément 34 est entraîné de façon forcée par le mécanisme de commande. Il exerce sur la denture de pignon du satellite 26 une force située au niveau P3, donc un couple donné par le produit de sa distance à l'axe des aiguilles par la force tangentielle. Ce couple produit l'entraînement du mobile des heures en appuyant la denture de roue du satellite sur la denture de chaussée 25. La transmission de force sur le porte-satellite s'effectue au niveau P2, tandis que la réaction sur la chaussée s'effectue au niveau P1. La force tangentielle exercée sur le pignon planétaire 25 sera réduite dans le rapport des dentures du satellite par rapport à la force tangentielle exercée par l'élément 34 sur la denture de pignon du satellite. Cette force sera elle-même réduite dans le rapport du rayon de la denture de roue à la somme des rayons des dentures du satellite par rapport à la force de résistance tangentielle offerte par le mobile des heures. Même au moment où cette résistance est augmentée par suite de l'armage du mécanisme de calendrier, la réaction sur la chaussée reste minimum.
Ainsi donc, par cette disposition de l'ensemble différentiel, on réalise un mécanisme de commande de l'aiguille des heures qui présente le maximum de sécurité en ce qui concerne les risques de réaction sur le moteur lors d'un changement de position de l'aiguille des heures seule.
Dans la forme d'exécution décrite ci-dessus, la construction du mobile des minutes, formé de la chaussée 22, du pignon 25, du disque denté 24 et de la roue 3 peut être améliorée et simplifiée comme le montre la figure partielle 5.
Dans cette variante, le pignon 25 est décolleté d'une pièce avec le canon 22 de la chaussée et présente des dents tronquées à leur base. Le disque 24 est chassé sur les dents tronquées du pignon 25 tandis que la portée 22a est située sous le pignon 25, de sorte que la roue 3 se trouve sous le disque 24. Cette disposition simplifie la fabrication puisqu'elle ne comporte plus que trois pièces au lieu de quatre. En outre, le sertissage de la roue 3 sur la portée 22a est plus facile à réaliser.

Claims

1. Mouvement d'horlogerie comprenant un mécanisme d'affichage à aiguilles équipé d'un engrenage différentiel comprenant lui-même un porte-satellite (27), au moins un satellite (26), un pignon planétaire (25) et une roue planétaire (34) et dans lequel une aiguille des heures (33) est montée sur un canon solidaire du porte-satellite et une aiguille des minutes (23) est montée sur un tube (22) solidaire d'une chaussée, et la roue planétaire est une couronne à denture intérieure en prise avec le ou les satellites et reliée à un organe de commande du mécanisme, caractérisé en ce que le ou les satellites (26) sont des éléments à deux dentures coaxiales dont l'une est en prise avec le pignon planétaire (25) et l'autre avec ladite denture intérieure de la roue planétaire (34) et en ce que la chaussée (22) comporte une denture de pignon qui constitue le pignon planétaire.

2. Mouvement d'horlogerie selon la revendication 1, caractérisé en ce que le porte-satellite (27) comporte un disque à denture périphérique muni d'un trou (29) en forme d'entrée de clé et en ce que l'engrenage différentiel comporte un satellite à deux dentures (26), ces deux dentures étant reliées par un segment d'arbre de diamètre réduit, et les dimensions de l'entrée de clé permettant d'engager le satellite par son segment d'arbre dans la partie de largeur réduite de ladite ouverture.

3. Mouvement d'horlogerie selon la revendication 2, caractérisé en ce que la denture périphérique du porte-satellite (27) est en prise avec un mobile de calendrier (30).

4. Mouvement d'horlogerie selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couronne à denture intérieure présente également une denture extérieure en prise avec une roue de commande de l'heure (14) qui l'entraîne par sauts ou la bloque dans l'une quelconque de douze orientations déterminées autour de l'axe des aiguilles.

5. Mouvement d'horlogerie selon la revendication 4, caractérisé en ce que la roue de commande (14) est solidaire d'une étoile (14b) coopérant avec un sautoir (15) et pivote autour d'un axe fixe, le nombre des dents de l'étoile étant tel qu'un saut d'une dent corresponde à une avance d'1/12 de tour de l'aiguille des heures, cette avance étant entraînée par roulage de l'une des dentures du ou des satellites sur la denture de la chaussée.

6. Mouvement d'horlogerie selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chaussée est solidaire d'une denture de grand diamètre (24) en prise avec un organe de mise à l'heure (17).

7. Mouvement d'horlogerie selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une roue des minutes (3) est montée coaxialement sur la chaussée (22), et reliée à cette dernière par un accouplement à friction, cette roue étant entraînée par un organe moteur.