EP1243986A1 - Pièce d'horlogerie comportant une génératrice - Google Patents

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EP1243986A1
EP1243986A1 EP01201061A EP01201061A EP1243986A1 EP 1243986 A1 EP1243986 A1 EP 1243986A1 EP 01201061 A EP01201061 A EP 01201061A EP 01201061 A EP01201061 A EP 01201061A EP 1243986 A1 EP1243986 A1 EP 1243986A1
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EP
European Patent Office
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torque
rotor
generator
barrel
ref
Prior art date
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EP01201061A
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German (de)
English (en)
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EP1243986B1 (fr
Inventor
Florian Serex
Frédéric Leuba
Denis Burdet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ETA SA Manufacture Horlogere Suisse
Original Assignee
ETA SA Manufacture Horlogere Suisse
Ebauchesfabrik ETA AG
Eta SA Fabriques dEbauches
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Publication date
Application filed by ETA SA Manufacture Horlogere Suisse, Ebauchesfabrik ETA AG, Eta SA Fabriques dEbauches filed Critical ETA SA Manufacture Horlogere Suisse
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C10/00—Arrangements of electric power supplies in time-pieces

Definitions

  • the present invention relates to a timepiece which comprises a time base, a generator composed in particular of a magnet rotor permanent and at least one coil, a spring barrel coupled to said generator to train it, analog time indication means also trained by said barrel and operating substantially synchronously relative to the time base, as long as the torque supplied by the barrel is greater than or equal to one minimum synchronization torque, generator braking means, and magnetic means having with the rotor, when the generator stops, a torque static positioning to maintain this rotor in a position substantially fixed.
  • a device of this type is described in patent EP 0 822 470.
  • This document relates to an electronic timepiece comprising an energy source formed of a spring barrel, with manual or automatic winding, coupled to a alternating voltage generator intended to supply an electronic circuit of the piece, a set of timekeeping hands driven by a gear train itself driven by the barrel, braking means for adjusting the speed of rotation of the generator, to brake or stop it, and magnets to prevent rotation of the generator once it has stopped.
  • magnets are placed in the vicinity of the periphery of the rotor of the generator. They have a very weak force of attraction and exert a weak static positioning torque on the rotor, torque which, in order not to prevent restart, must not be greater than the torque that the barrel is capable of supply when the power reserve is almost exhausted.
  • the minimum synchronization torque corresponds by example to arm one and a half turns of the barrel spring and that for seven turns complete with the winder, we go up one turn of the barrel spring, so you have to count at least ten winding turns before the watch runs again synchronized.
  • the invention therefore aims to overcome the drawbacks of the prior art mentioned above by providing a device for stopping the timepiece allowing to keep a barrel torque close to the minimum synchronization torque when the part does not work, by stopping the generator as soon as the reserve of walking is no longer sufficient for a substantially synchronous running of the timepiece.
  • the invention relates to a stop device for a timepiece of the type mentioned above, characterized in that the braking means of the generator are operated to stop the generator as soon as operation means of time indication is no longer substantially synchronous with the base of time and in that the magnetic means are arranged in such a way that the static positioning torque, which they exert on the generator rotor, i.e. greater than or substantially equal to a reference torque for which the torque exerted by the barrel on the rotor is equal to the minimum synchronization torque.
  • the choice of a magnet taking into account the above-mentioned uncertainties corresponds to a static positioning torque C T between the magnet and the rotor equivalent to a torque of the barrel for winding about 4 turns.
  • the generator is stopped for arming the barrel by about 1.5 turns.
  • the generator is not restarted before a minimum of approximately 17 winding turns. If it is assumed that the wearer of the watch makes one and a half turn of the watchwinder with each manipulation, he must then carry out a dozen manipulations to restart his watch, which can lead him to think that his watch is not working more.
  • a second aspect of the invention relates a stop device further comprising means for adjusting the torque of static positioning between the magnet and the rotor to adjust this torque for that it is substantially equal to the reference torque for which the torque exerted by the barrel on the rotor is equal to the minimum synchronization torque between the hands and time base.
  • a safety factor can be taken to take into account the degradation of the system, in particular, barrel aging and lubrication problems or dirt from the cogs.
  • This setting allows the timepiece to be restarted quickly, after approximately 2 to 3 manipulations, while ensuring the synchronization of the means analog time indication with time base.
  • the timepiece according to the invention always works so substantially synchronous, the advance of the time indication means relative to the time base can be continuous or jerky. In a preferred mode, the couple minimum synchronization will be taken to ensure continuous synchronous operation of these time indication means with respect to the time base.
  • the invention also relates to the associated method for adjusting the static positioning torque between the magnet and the rotor.
  • the timepiece according to the invention includes a generator symbolized by the rectangle 1 comprising a magnetic rotor 2 and at least a coil 3. Preferably, three coils placed near the rotor will be used.
  • the rotor is mechanically coupled, for example through a gear train 4, to a barrel 5 in which a spring 6 is housed. This can be armed by a winding, manual or automatic, known per se and not shown in the figure.
  • the gear train 4 is also coupled to analog time indication means 7, conventionally composed of a set of needles (8, 9, 10) integral in rotation with the rotor 2. As a result, these means 7 rotate as long as the rotor 2 is in motion.
  • the generator 1 delivers an alternating voltage at a given frequency. This frequency will preferably be 5.33 turns per second.
  • the generator is connected to a full-wave rectifier 11 comprising capacitors smoothing at the output of which is connected a logic control circuit 12.
  • the circuit 12 also receives time information. This information is provided to him by a time base 13 in particular consisting of a quartz oscillator 14 which delivers a impulse signal of a determined frequency, commonly 32768 Hz, at different frequency divider stages 15.
  • the internal detail of the logic control circuit 12 will not be given here. Indeed, such a circuit is known from the prior art, in particular of document EP 0 822 470.
  • This logic control circuit 12 makes it possible to actuate by means of a signal 17 of the switching means 16, formed in particular of an MOS transistor whose source-drain path is connected between the terminals of generator 1.
  • These switching means 16 have the role of temporarily short-circuiting the generator 1, in order to be able to regulate its rotation speed. Depending on the time of controlled short circuit, the speed of rotation will be more or less reduced.
  • the assembly comprising the logic control circuit 12 and the means of switching 16 constitutes means for braking the generator 1.
  • One of the objects of the invention is to obtain a timepiece which functions always synchronized, while conserving the residual energy of the barrel when the part does not work. This is why, when the power reserve of the barrel 5 becomes insufficient to ensure the synchronization of the indication means schedule 7 with respect to time base 13, the braking means serve to stop the generator 1 and therefore the needles 8, 9 and 10 linked to the latter, as well as the spring 6 of the barrel.
  • a person skilled in the art knows how to determine, for a timepiece of this type, the number of revolutions of the barrel spring necessary to ensure the synchronization of the hands relative to the time base. This number of revolutions required corresponds to a reference torque C REF for which the torque exerted by the barrel 5 on the rotor 2 is equal to the minimum synchronization torque. For the determination of this torque corresponding to the static positioning torque C P between the magnet and the rotor, this reference torque C REF will preferably be taken with a safety factor f S to take account of the degradation of the system.
  • the generator braking means are then used for the stop.
  • the switching means 16 then receive a continuous signal 17 from the circuit control logic 12, resulting in a prolonged short circuit of the terminals of the generator 1. The generator speed then becomes almost zero.
  • the complete stop of the generator 1 is guaranteed by at least one magnet 18 placed in the vicinity of the periphery of the rotor 2.
  • This magnet 18 is arranged so that the static positioning torque C P between the magnet and the rotor is greater than or substantially equal to the reference torque C REF for which the torque exerted by the barrel 5 on the rotor 2 is equal to the minimum synchronization torque C SYNC .
  • the torque C P makes it possible to stop the rotor 2 and to keep it substantially fixed, once the braking means are inactive.
  • the generator 1 is placed around a shaft 21 integral with a pinion meshing with an intermediate wheel 23, itself meshing with the rest of the cog, not shown here.
  • the rotor consists of two flanges, upper 24A and lower 24B, on which an even number are arranged of magnets, respectively 25A and 25B, having alternating polarization. These flanges are mounted on the shaft 21 of the generator. Three coils 3 are disposed between the two flanges 24A and 24B.
  • each flange Preferably, six magnets will be used on each flange.
  • the magnets 25A and 25B opposite the upper flanges 24A and lower 24B are positioned to attract each other to create a magnetic field closed F specific to the generator. It should be noted that the magnets 25A and 25B used for each flange can be of different thickness.
  • the static positioning torque C P between the positioning magnet 18 and the flanges 24A and 24B of the rotor is variable.
  • the static positioning torque C P between the magnet 18 and the rotor 2 depends in particular on the distance between the two and on their respective magnetization rate. This is why, in order to obtain a torque C P which is greater than or substantially equal to the reference torque C REF , provision is made to use means for adjusting this torque C P , in a preferred embodiment.
  • This adjustment is carried out by means of an adjustment of the position of the magnet 18.
  • the magnet 18 is provided for rotationally movable, which makes it possible to easily modify the torque C P , for example during assembly. of the timepiece. It is also possible to provide magnetized means sliding in translation, means making it possible to obtain the same result.
  • a magnetized screw 18, driven or screwed in a hole provided for this purpose in the plate or in a bridge of the timepiece this screw having an asymmetry such as a groove 19 indicating the direction of magnetization and allowing a tool to turn this screw.
  • the benchmark magnetization also serves as means of action to adjust the orientation of the magnet.
  • the reference torque C REF to adjust the torque C P can be taken with a safety factor f S to take account of the degradation of the system.
  • the fixing means can be a point of glue, a weld or any other means known to those skilled in the art.
  • adjustment means fixed in a non-definitive manner or even not fixed, this in order to allow a professional to re-adjust the torque C P in the event of a malfunction.
  • two or more positioning magnets are regularly placed on the periphery of the rotor magnetized in order to eliminate the parasitic friction induced by each magnet positioning.
  • the invention also relates to the method for adjusting the static positioning torque C P between the magnet 18 and the rotor 2.
  • This method relates to a timepiece comprising the elements shown in FIGS. 1 and 2.
  • the objective to be achieved, by means of this method, is to obtain a static positioning torque C P , which is greater than or substantially equal to the reference torque C REF for which the torque exerted by the barrel 5 on the rotor 2 is equal to the minimum synchronization torque C SYNC . It is advantageous to adjust this torque C P so as to have to perform only a minimum of turns before the timepiece again operates in synchronized fashion.
  • the torque C P will be adjusted with a safety factor f S taking into account the degradation of the system.
  • the magnet 18 is magnetized, for example in the direction of the magnetization mark 19. Then, the magnet 18 should be placed near the rotor 2.
  • the magnetic energy of the magnet and its distance from the rotor define the static positioning torque C P between the two.
  • This torque C P varies in particular according to the orientation of the magnet 18 relative to the rotor 2. This is why, preferably a magnetized screw movable in rotation is used.
  • this magnet 18 is selected and positioned so that the initial torque C P is greater than the reference torque C REF .
  • the selection is made with all unfavorable tolerances included, in particular, the rotor leakage fields and the magnetization rate of the magnets.
  • the magnet 18 is rotated in the position where the positioning torque C P is maximum.
  • This torque C P is maximum when the direction of magnetization is radial to the axis of the rotor 2.
  • the reference 19 is placed in the direction of the magnetization.
  • this reference 19 can be placed in any other direction as long as it makes it possible to determine the direction of magnetization of the magnet.
  • the spring 6 of the barrel is pre-armed by an automaton, not shown, or manually by a number of turns greater than or substantially equal to the number of turns corresponding to C REF .
  • a torque taking into account the degradation of the system. For example, for a torque C REF , for which the torque exerted by the barrel on the rotor is equal to the minimum synchronization torque, corresponding to approximately one and a half turns of spring, we will take a torque corresponding to approximately 2 turns of spring.
  • This pre-winding of the barrel 5 can be carried out by the ratchet screw or by the winding stem, for example.
  • the magnet 18 is moved, by an automaton or manually, until the generator 1 starts up.
  • This movement is either in rotation, in the case of a magnetized screw, or in translation, in the case of a sliding magnet.
  • the use of a magnetized screw makes it possible to turn the magnet using a simple screwdriver.
  • the static positioning torque C P between the magnet 18 and the rotor 2 will decrease and become less than that exerted by the barrel on the rotor.
  • the generator 1 is set in motion. This movement is detected by measuring the voltage at the output of the generator.
  • the position of the magnet 18 is fixed. This fixation can be obtained by all means known to those skilled in the art, in particular, by bonding or welding.
  • FIG. 3 illustrates, according to a preferred embodiment, an example evolution of the torque exerted by the barrel spring on the rotor as a function of the number of spring turns.
  • the diagram is drawn in grams per millimeter in function of the number of revolutions made by the barrel, both during cocking and during disarming the spring.
  • one round of the barrel corresponds to a duration of approximately eight hours walk from the timepiece.
  • all of these values as well as those which will be given below, are only given as example.
  • Curve A corresponds to the winding, it starts from a point A1 of total relaxation of the comes out and ends after reassembly of the latter, during which this barrel is between 8 and 9 turns, at a point A2 of maximum arming for which the potential torque of the barrel is approximately 950 gr.mm.
  • Curve B represents the disarming of the spring during which this barrel provides energy to the system. This curve begins at point B1 corresponding to a torque value of around 800 gr.mm (this reduction in torque compared to the point A2 is due to the inevitable mechanical losses of the system) and results in a point B2 of total disarming of the spring, this point obviously coinciding with the point A1.
  • the diagram also indicates, by a point S on the curve B, the minimum value of synchronization of the torque C SYNC .
  • the generator rotor can always reach the nominal rotation speed so that the part keeps the exact time.
  • the diagram also indicates, by a point P, the value of the static positioning torque C P between the magnet and the rotor. This value takes into account a safety factor f S due to the degradation of the system.
  • the diagram indicates, by a point T, the value of the static positioning torque C T necessary between the magnet and the rotor when the torque adjustment method C P according to the present invention is not implemented, for stop the generator when it is no longer in synchronous operation.
  • This operating mode continues for more than 6 turns of the barrel 5 (one little more than forty hours) naturally assuming that spring 6 is not not reassembled manually or automatically. As this time interval, the recurrence of successive braking exerted by the means of braking becomes increasingly weak.
  • the hands (8, 9 and 10) are also stopped, which lets the user know that he has to wind the spring of his watch.
  • the torque exerted by the user on the winder must be sufficient to allow passage from point S of the disarming curve B to point S 'of the winding curve A.
  • the torque C B exerted by the barrel on the rotor is then greater than the torque C P , which allows synchronous restarting of the generator and therefore of the time indication means 7, which is quite similar to a mechanical watch.
  • the torque C P is chosen so that the user is forced to make 2 to 3 manipulations to allow the watch to restart.
  • this state would nevertheless last for several hours. This does not prevent the user from completely winding his watch to allow it to run longer, in particular by wearing it in the case of automatic winding.

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Abstract

La pièce d'horlogerie comprend une base de temps (13), une génératrice (1) composée notamment d'un rotor (2) à aimants permanents et d'au moins une bobine (3), un barillet (5) à ressort couplé à la génératrice pour l'entraîner, des moyens d'indication horaire analogique (7) également entraînés par le barillet. Ces moyens d'indication horaire fonctionnent sensiblement de manière synchrone relativement à la base de temps tant que le couple CB fourni par le barillet est supérieur ou égal à un couple minimum de synchronisation CSYNC. Cette pièce comprend également des moyens de freinage (12, 16) de la génératrice et des moyens aimantés (18) ayant avec le rotor, lors de l'arrêt de la génératrice, un couple de positionnement statique CP permettant de maintenir le rotor dans une position sensiblement fixe. Les moyens de freinage de la génératrice sont actionnés dès que le fonctionnement des moyens d'indication horaire n'est plus sensiblement synchrone avec ladite base de temps et les moyens aimantés (18) sont agencés de manière à ce que le couple de positionnement statique CP soit supérieur ou sensiblement égal à un couple de référence CREF pour lequel le couple CB exercé par le barillet sur le rotor est égal audit couple minimum de synchronisation CSYNC. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne une pièce d'horlogerie qui comprend une base de temps, une génératrice composée notamment d'un rotor à aimants permanents et d'au moins une bobine, un barillet à ressort couplé à ladite génératrice pour l'entraíner, des moyens d'indication horaire analogiques également entraínés par ledit barillet et fonctionnant sensiblement de manière synchrone relativement à la base de temps, tant que le couple fourni par le barillet est supérieur ou égal à un couple minimum de synchronisation, des moyens de freinage de la génératrice, et des moyens aimantés ayant avec le rotor, lors de l'arrêt de la génératrice, un couple de positionnement statique permettant de maintenir ce rotor dans une position sensiblement fixe.
Un dispositif de ce type est décrit dans le brevet EP 0 822 470. Ce document est relatif à une pièce d'horlogerie électronique comprenant une source d'énergie formée d'un barillet à ressort, à remontage manuel ou automatique, couplé à une génératrice de tension alternative destinée à alimenter un circuit électronique de la pièce, un jeu d'aiguilles d'indication de l'heure entraíné par un train d'engrenages lui-même entraíné par le barillet, des moyens de freinage pour régler la vitesse de rotation de la génératrice, pour la freiner ou la stopper, et des aimants pour empêcher la rotation de la génératrice une fois cette dernière stoppée.
Ces aimants sont placés au voisinage de la périphérie du rotor de la génératrice. Ils possèdent une très faible force d'attraction et exercent un faible couple de positionnement statique sur le rotor, couple qui, afin de ne pas empêcher le redémarrage, ne doit pas être supérieur au couple que le barillet est capable de fournir lorsque la réserve de marche est quasiment épuisée.
Un tel dispositif présente quelques inconvénients. En effet, lorsque le couple minimum de synchronisation entre les aiguilles et la base de temps ne peut plus être assuré, la montre continue néanmoins de fonctionner. Ainsi, le ressort du barillet continue à se décharger jusqu'à l'épuisement total de l'énergie du barillet.
De plus, sachant que le couple minimum de synchronisation correspond par exemple à un armage d'un tour et demi du ressort du barillet et que pour sept tours complets du remontoir, on remonte un tour du ressort du barillet, il faut donc compter au minimum une dizaine de tours de remontoir avant que la montre ne fonctionne de nouveau de manière synchronisée.
L'invention a donc pour but de pallier les inconvénients de l'art antérieur susmentionné en fournissant un dispositif d'arrêt de la pièce d'horlogerie permettant de conserver un couple de barillet proche du couple minimum de synchronisation lorsque la pièce ne fonctionne pas, par l'arrêt de la génératrice dès que la réserve de marche ne suffit plus à une marche sensiblement synchrone de la pièce d'horlogerie.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'arrêt pour pièce d'horlogerie du type mentionné ci-dessus, caractérisé en ce que les moyens de freinage de la génératrice sont actionnés pour stopper la génératrice dès que le fonctionnement des moyens d'indication horaire n'est plus sensiblement synchrone avec la base de temps et en ce que les moyens aimantés sont agencés de manière à ce que le couple de positionnement statique, qu'ils exercent sur le rotor de la génératrice, soit supérieur ou sensiblement égal à un couple de référence pour lequel le couple exercé par le barillet sur le rotor est égal au couple minimum de synchronisation.
Pour obtenir un aimant ayant avec le rotor un couple de positionnement statique supérieur ou égal au couple de référence, il est nécessaire de tenir compte de la dispersion de grandeurs telles que les champs de fuite du rotor, les tolérances de fabrication et de montage de ce rotor ou encore le taux d'aimantation des aimants. Pour cela, il est nécessaire de fabriquer un aimant de positionnement avec un flux magnétique permettant d'engendrer un couple de positionnement statique avec le rotor qui soit largement supérieur au couple minimum de synchronisation. Or, en agençant un tel aimant dans une position fixe prédéterminée au sein de la pièce d'horlogerie, le nombre de tours de remontoir à effectuer pour redémarrer la génératrice peut être important.
En effet, en se référant à la figure 3, le choix d'un aimant prenant en compte les incertitudes susmentionnées correspond à un couple de positionnement statique CT entre l'aimant et le rotor équivalent à un couple du barillet pour un armage d'environ 4 tours. Selon l'invention, la génératrice est arrêtée pour un armage du barillet d'environ 1,5 tours. Ainsi, lors du remontage du barillet, la génératrice n'est pas remise en marche avant un minimum d'environ 17 tours de remontoir. Si l'on présume que le porteur de la montre réalise un tour et demi de remontoir à chaque manipulation, il lui faut alors effectuer une douzaine de manipulations pour faire redémarrer sa montre, ce qui peut l'amener à penser que sa montre ne fonctionne plus.
Pour pallier à cet inconvénient, un deuxième aspect de l'invention concerne un dispositif d'arrêt comprenant en outre des moyens de réglage du couple de positionnement statique entre l'aimant et le rotor permettant de régler ce couple pour qu'il soit sensiblement égal au couple de référence pour lequel le couple exercé par le barillet sur le rotor est égal au couple minimum de synchronisation entre les aiguilles et la base de temps.
Un facteur de sécurité peut être pris pour tenir compte de la dégradation du système, notamment, du vieillissement du barillet et des problèmes de lubrifications ou de salissures des rouages.
Ce réglage permet une remise en marche rapide de la pièce d'horlogerie, après environ 2 à 3 manipulations, tout en assurant la synchronisation des moyens d'indication horaire analogiques avec la base de temps.
La pièce d'horlogerie, selon l'invention, fonctionne toujours de manière sensiblement synchrone, l'avance des moyens d'indication horaire par rapport à la base de temps pouvant être continue ou saccadée. Dans un mode préféré, le couple minimum de synchronisation sera pris pour assurer une marche synchrone continue de ces moyens d'indication horaire par rapport à la base de temps.
L'invention se rapporte également au procédé associé pour le réglage du couple de positionnement statique entre l'aimant et le rotor.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaítront dans la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
  • la figure 1 représente un schéma simplifié de la pièce d'horlogerie selon l'invention ;
  • la figure 2 représente, une vue en coupe de la pièce d'horlogerie au niveau de la génératrice ;
  • la figure 3 représente, selon un mode de réalisation préférée, un diagramme d'armage/désarmage d'un barillet à ressort illustrant l'évolution du couple CB exercé par le ressort sur le rotor en fonction du nombre de tours du ressort du barillet ;
La pièce d'horlogerie selon l'invention, représentée à la figure 1, comporte une génératrice symbolisée par le rectangle 1 comportant un rotor aimanté 2 et au moins un bobinage 3. On utilisera, de préférence, trois bobines placées à proximité du rotor. Le rotor est couplé mécaniquement, par exemple à travers un rouage 4, à un barillet 5 dans lequel est logé un ressort 6. Celui-ci peut être armé par un mécanisme de remontage, manuel ou automatique, connu en soi et non représenté sur la figure. Le rouage 4 est couplé également à des moyens d'indication horaire analogiques 7, classiquement composés d'un jeu d'aiguilles (8, 9, 10) solidaires en rotation du rotor 2. De ce fait, ces moyens 7 tournent tant que le rotor 2 est en mouvement.
La génératrice 1 délivre une tension alternative à une fréquence donnée. Cette fréquence sera préférentiellement de 5,33 tours par seconde. La génératrice est connectée à un redresseur 11 à double alternance comprenant des condensateurs de lissage à la sortie duquel est connecté un circuit logique de commande 12. Le circuit 12 reçoit également une information horaire. Cette information lui est fournie par une base de temps 13 notamment constituée d'un oscillateur à quartz 14 qui délivre un signal impulsionnel d'une fréquence déterminée, couramment 32768 Hz, à différents étages diviseurs de fréquence 15. Le détail interne du circuit logique de commande 12 ne sera pas donné ici. En effet, un tel circuit est connu de l'art antérieur, notamment du document EP 0 822 470.
Ce circuit logique de commande 12 permet d'actionner par l'intermédiaire d'un signal 17 des moyens de commutation 16, formés notamment d'un transistor MOS dont le trajet source-drain est branché entre les bornes de la génératrice 1. Ces moyens de commutation 16 ont pour rôle de court-circuiter momentanément la génératrice 1, afin de pouvoir réguler sa vitesse de rotation. Suivant le temps de court-circuit commandé, la vitesse de rotation sera plus ou moins réduite.
L'ensemble comprenant le circuit logique de commande 12 et les moyens de commutation 16 constitue des moyens de freinage de la génératrice 1.
Un des buts de l'invention est d'obtenir une pièce d'horlogerie qui fonctionne toujours de manière synchronisée, tout en conservant l'énergie résiduelle du barillet lorsque la pièce ne fonctionne pas. C'est pourquoi, lorsque la réserve de marche du barillet 5 devient insuffisante pour assurer la synchronisation des moyens d'indication horaire 7 par rapport à la base de temps 13, les moyens de freinage servent à stopper la génératrice 1 et donc les aiguilles 8, 9 et 10 liées à cette dernière, ainsi que le ressort 6 du barillet.
L'homme du métier sait déterminer, pour une pièce d'horlogerie de ce type, le nombre de tours du ressort de barillet nécessaire pour assurer la synchronisation des aiguilles par rapport à la base de temps. Ce nombre de tours nécessaire correspond à un couple de référence CREF pour lequel le couple exercé par le barillet 5 sur le rotor 2 est égal au couple minimum de synchronisation. Pour la détermination de ce couple correspondant au couple de positionnement statique CP entre l'aimant et le rotor, ce couple de référence CREF sera pris de préférence avec un facteur de sécurité fS pour tenir compte de la dégradation du système.
Lorsque le couple exercé par le barillet 5 sur le rotor 2, en diminuant, devient inférieur au couple minimum de synchronisation CSYNC des moyens d'indication horaire 7 avec la base de temps 13, la génératrice 1 tourne à une vitesse, telle que sa synchronisation avec la fréquence de référence n'est plus possible par un simple freinage.
Les moyens de freinage de la génératrice sont alors mis en oeuvre pour la stopper. Les moyens de commutation 16 reçoivent alors un signal 17 continu du circuit logique de commande 12, entraínant un court-circuit prolongé des bornes de la génératrice 1. La vitesse de la génératrice devient alors quasi nulle.
L'arrêt complet de la génératrice 1 est garanti par au moins un aimant 18 placé au voisinage de la périphérie du rotor 2. Cet aimant 18 est agencé de manière à ce que le couple de positionnement statique CP entre l'aimant et le rotor soit supérieur ou sensiblement égal au couple de référence CREF pour lequel le couple exercé par le barillet 5 sur le rotor 2 est égal au couple minimum de synchronisation CSYNC. Ainsi, lorsque les moyens de commutation 16 sont actionnés de manière prolongée, le couple CP permet d'arrêter le rotor 2 et de le maintenir sensiblement fixe, une fois les moyens de freinage inactifs.
Comme il est représenté à la figure 2, la génératrice 1 est placée autour d'un arbre 21 solidaire d'un pignon engrenant avec une roue intermédiaire 23, elle-même engrenant avec le reste du rouage, non représenté ici. Le rotor est constitué de deux flasques, supérieure 24A et inférieure 24B, sur lesquels sont disposés un nombre pair d'aimants, respectivement 25A et 25B, présentant une polarisation alternée. Ces flasques sont montées sur l'arbre 21 de la génératrice. Trois bobines 3 sont disposées entre les deux flasques 24A et 24B.
Préférentiellement, on utilisera six aimants sur chaque flasque. Les aimants 25A et 25B en regard sur les flasques supérieure 24A et inférieure 24B sont positionnés de manière à s'attirer mutuellement afin de créer un champ magnétique fermé F propre à la génératrice. Il est à noter que les aimants 25A et 25B utilisés pour chaque flasque peuvent être d'épaisseur différentes.
A la périphérie de la génératrice 1, au moins un aimant de positionnement 18 à direction variable permet suivant l'orientation 19 de sa polarisation d'obtenir un champ magnétique P associé à direction variable. Ainsi, le couple de positionnement statique CP entre l'aimant de positionnement 18 et les flasques 24A et 24B du rotor est variable.
Le couple de positionnement statique CP entre l'aimant 18 et le rotor 2 dépend notamment de la distance entre les deux et de leur taux d'aimantation respectif. C'est pourquoi, pour obtenir un couple CP qui soit supérieur ou sensiblement égal au couple de référence CREF, il est prévu d'utiliser des moyens de réglage de ce couple CP, dans un mode de réalisation préféré.
Ce réglage est effectué au moyen d'un ajustage de la position de l'aimant 18. Dans ce mode préféré, l'aimant 18 est prévu mobile en rotation, ce qui permet de modifier facilement le couple CP, par exemple lors du montage de la pièce d'horlogerie. Il est également possible de prévoir des moyens aimantés coulissant en translation, moyens permettant d'obtenir un même résultat.
Avantageusement, on utilisera une vis aimantée 18, chassée ou vissée dans un trou prévu à cet effet dans la platine ou dans un pont de la pièce d'horlogerie, cette vis présentant une asymétrie telle qu'une rainure 19 indiquant le sens d'aimantation et permettant à un outil de tourner cette vis. Il est intéressant de noter que le repère d'aimantation sert également de moyens d'actions pour régler l'orientation de l'aimant.
De plus, le couple de référence CREF pour régler le couple CP peut être pris avec un facteur de sécurité fS pour tenir compte de la dégradation du système.
Enfin, l'aimant 18, une fois réglé, est fixé afin d'éviter toute possibilité de modification du couple de positionnement statique CP, lors d'un choc ou d'une réparation de routine par un professionnel. Les moyens de fixation peuvent être un point de colle, une soudure ou tout autre moyen connu de l'homme du métier.
Toutefois, il est possible de prévoir, dans un mode de réalisation particulier, des moyens de réglage fixés de manière non définitive ou même non fixés, ceci afin de permettre à un professionnel de régler à nouveau le couple CP en cas de dysfonctionnement.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, deux ou plusieurs aimants de positionnement sont disposés régulièrement à la périphérie du rotor aimanté afin d'éliminer les frottements parasites induits par chaque aimant de positionnement.
L'invention concerne également le procédé de réglage du couple de positionnement statique CP entre l'aimant 18 et le rotor 2. Ce procédé concerne une pièce d'horlogerie comprenant les éléments montrés aux figures 1 et 2.
L'objectif à atteindre, par le biais de ce procédé, est d'obtenir un couple de positionnement statique CP, qui soit supérieur ou sensiblement égal au couple de référence CREF pour lequel le couple exercé par le barillet 5 sur le rotor 2 est égal au couple minimum de synchronisation CSYNC. Il est avantageux de régler ce couple CP pour n'avoir à effectuer qu'un minimum de tours avant que la pièce d'horlogerie ne fonctionne de nouveau de manière synchronisée. Préférentiellement, le couple CP sera réglé avec un facteur de sécurité fS tenant compte de la dégradation du système.
Premièrement, l'aimant 18 est aimanté, par exemple dans le sens du repère d'aimantation 19. Ensuite, il convient de placer l'aimant 18 à proximité du rotor 2. L'énergie magnétique de l'aimant et sa distance au rotor définissent le couple de positionnement statique CP entre les deux. Ce couple CP varie en particulier suivant l'orientation de l'aimant 18 par rapport au rotor 2. C'est pourquoi, on utilise de préférence une vis aimantée mobile en rotation.
Deuxièmement, cet aimant 18 est sélectionné et positionné pour que le couple initial CP soit supérieur au couple de référence CREF. La sélection est réalisée toutes tolérances défavorables incluses, en particulier, les champs de fuite du rotor et le taux d'aimantation des aimants. Lors du montage, l'aimant 18 est tourné dans la position où le couple de positionnement CP est maximum.
Ce couple CP est maximum lorsque le sens d'aimantation est radial à l'axe du rotor 2. Avantageusement, le repère 19 est placé dans le sens de l'aimantation. Mais, il est à noter que ce repère 19 peut être placé dans toutes autres directions du moment où il permet de déterminer le sens d'aimantation de l'aimant.
Troisièmement, le ressort 6 du barillet est pré-armé par un automate, non représenté, ou manuellement d'un nombre de tours supérieur ou sensiblement égal au nombre de tours correspondant à CREF. Avantageusement, l'on prendra un couple tenant compte de la dégradation du système. Par exemple, pour un couple CREF, pour lequel le couple exercé par le barillet sur le rotor est égal au couple minimum de synchronisation, correspondant à environ un tour et demi de ressort, l'on prendra un couple correspondant à environ 2 tours de ressort. Ce pré-armage du barillet 5 peut être effectué par la vis du rochet ou par la tige du remontoir par exemple.
Quatrièmement, une fois le ressort 6 du barillet pré-armé, l'aimant 18 est déplacé, par un automate ou manuellement, jusqu'à ce que la génératrice 1 se mette en marche. Ce déplacement est, soit en rotation, dans le cas d'une vis aimantée, soit en translation, dans le cas d'un aimant coulissant. Avantageusement, l'utilisation d'une vis aimantée permet de tourner l'aimant à l'aide d'un simple tournevis. Dans ce cas, avec la rotation de la vis, le couple de positionnement statique CP entre l'aimant 18 et le rotor 2 va décroítre et devenir inférieur à celui exercé par le barillet sur le rotor. Ainsi, la génératrice 1 est mise en mouvement. Ce mouvement est détecté par la mesure de la tension à la sortie de la génératrice.
Enfin de préférence, afin d'éviter toute perturbation du réglage, lors d'un choc notamment, la position de l'aimant 18 est fixée. Cette fixation peut être obtenue par tous les moyens connus de l'homme de l'art, en particulier, par collage ou soudage.
La figure 3 illustre, selon un mode de réalisation préféré, un exemple d'évolution du couple exercé par le ressort du barillet sur le rotor en fonction du nombre de tours du ressort. Le diagramme est tracé en grammes par millimètre en fonction du nombre de tours qu'effectue le barillet, tant pendant l'armage que pendant le désarmage du ressort. Typiquement, un tour du barillet correspond à une durée de marche de huit heures environ de la pièce d'horlogerie. Bien entendu, toutes ces valeurs ainsi que celles qui seront données ci-après, ne sont données qu'à titre d'exemple.
La courbe A correspond à l'armage, elle part d'un point A1 de détente totale du ressort et aboutit après remontage de ce dernier, pendant lequel ce barillet fait entre 8 et 9 tours, à un point A2 d'armage maximal pour lequel le couple potentiel du barillet est d'environ 950 gr.mm.
La courbe B représente le désarmage du ressort pendant lequel ce barillet fournit de l'énergie au système. Cette courbe commence au point B1 correspondant à une valeur du couple d'environ 800 gr.mm (cette réduction du couple par rapport à la valeur du point A2 est due aux pertes mécaniques inévitables du système) et aboutit à un point B2 de désarmage total du ressort, ce point coïncidant évidemment avec le point A1.
On notera que, si la pièce d'horlogerie est à remontage automatique, les courbes seront parcourues en fonction des mouvements subis par la pièce, les deux opérations d'armage et de désarmage étant alors étroitement imbriquées en fonction des circonstances.
Le diagramme indique également, par un point S sur la courbe B, la valeur minimum de synchronisation du couple CSYNC. Tant que le barillet est capable de fournir un couple supérieur à cette valeur minimum, le rotor de la génératrice pourra toujours atteindre la vitesse de rotation nominale pour que la pièce garde l'heure exacte.
Au point S, correspond un point S' sur la courbe A. La différence entre le couple CS' et le couple CSYNC correspond au couple que doit exercer le porteur de la montre sur le remontoir pour pouvoir la remonter.
Le diagramme indique encore, par un point P, la valeur du couple de positionnement statique CP entre l'aimant et le rotor. Cette valeur tient compte d'un facteur de sécurité fS dû à la dégradation du système.
Enfin, le diagramme indique, par un point T, la valeur du couple de positionnement statique CT nécessaire entre l'aimant et le rotor lorsque le procédé de réglage du couple CP selon la présente invention n'est pas mis en oeuvre, pour assurer un arrêt de la génératrice lorsqu'elle n'est plus en marche synchrone.
Dans l'exemple montré, à la figure 3, partant de la position, notée B1, correspondant au remontage complet du ressort 6 de barillet, la pièce d'horlogerie fonctionne normalement, les moyens de freinage sont alors uniquement chargés de limiter la vitesse de rotation de la génératrice 1.
Ce mode de fonctionnement perdure pendant plus de 6 tours du barillet 5 (un peu plus d'une quarantaine d'heures) à supposer naturellement que le ressort 6 n'est pas remonté manuellement ou automatiquement. Au fur et à mesure que s'écoule cet intervalle de temps, la récurrence des freinages successifs exercés par les moyens de freinage devient de plus en plus faible.
Tant que la génératrice tourne, le couple de positionnement statique CP est négligeable devant le couple inertiel de la génératrice 1. C'est pourquoi, la pièce d'horlogerie continue de fonctionner normalement jusqu'au point S.
Lorsque le point S est atteint, le nombre de tours d'armage du barillet 6 devient insuffisant pour assurer le couple minimum de synchronisation CSYNC entre les moyens d'indication horaire 7 et la base de temps 13. Les moyens de freinage sont alors actionnés, le circuit de logique de commande 12 envoyant un signal 17 de commande continu pour actionner de manière prolongée les moyens de commutation 16. La génératrice 1 est alors stoppée puis maintenue fixe par le couple de positionnement statique CP entre l'aimant 18 et le rotor 2. Les moyens de freinage sont alors désactivés. Le couple CP étant supérieur au couple CSYNC, le rotor est effectivement maintenu fixe.
Les aiguilles (8, 9 et 10) sont également arrêtées, ce qui permet à l'utilisateur de savoir qu'il lui faut remonter le ressort de sa montre. Le couple exercé par l'utilisateur sur le remontoir doit être suffisant pour permettre le passage du point S de la courbe B de désarmage au point S' de la courbe A d'armage. Après environ 2 à 3 manipulations, le couple CB exercé par le barillet sur le rotor est alors supérieur au couple CP, ce qui permet la remise en marche synchrone de la génératrice et donc des moyens d'indication horaire 7, ce qui est tout à fait semblable à une montre mécanique.
Il est à noter que, de préférence, le couple CP est choisi de telle manière que l'utilisateur soit obligé de faire 2 à 3 manipulations pour permettre à la montre de redémarrer. Ainsi, au cas où l'utilisateur arrêterait de remonter sa montre dès que celle-ci fonctionne de nouveau, cet état durerait néanmoins pendant plusieurs heures. Ce qui n'empêche pas l'utilisateur de remonter complètement sa montre pour lui permettre de fonctionner plus longtemps, notamment en la portant pour le cas d'un remontage automatique.

Claims (14)

  1. Pièce d'horlogerie comprenant une base de temps (13), une génératrice (1) composée notamment d'un rotor (2) à aimants permanents et d'au moins une bobine (3), un barillet (6) à ressort couplé à ladite génératrice pour l'entraíner, des moyens d'indication horaire analogique (7) également entraínés par ledit barillet et fonctionnant sensiblement de manière synchrone relativement à ladite base de temps tant que le couple CB fourni par ledit barillet est supérieur ou égal à un couple minimum de synchronisation CSYNC, des moyens de freinage (12, 16) de ladite génératrice, des moyens aimantés (18) ayant avec ledit rotor, lors de l'arrêt de la génératrice, un couple de positionnement statique CP permettant de maintenir ledit rotor dans une position sensiblement fixe, caractérisé en ce que les moyens de freinage de la génératrice sont actionnés dès que le fonctionnement des moyens d'indication horaire n'est plus sensiblement synchrone avec ladite base de temps et en ce que les moyens aimantés sont agencés de manière à ce que ledit couple de positionnement statique CP soit supérieur ou sensiblement égal à un couple de référence CREF pour lequel le couple CB exercé par le barillet sur le rotor est égal audit couple minimum de synchronisation CSYNC.
  2. Pièce d'horlogerie selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il comprend en outre des moyens de réglage (19, 20) du couple de positionnement statique CP entre l'aimant (18) et le rotor (2) permettant de régler ce couple CP pour qu'il soit sensiblement égal audit couple de référence CREF.
  3. Pièce d'horlogerie selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit couple de référence CREF est choisi avec un facteur de sécurité fS tenant compte de la dégradation du système.
  4. Pièce d'horlogerie selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que ledit couple CP est supérieur à la somme entre ledit couple de référence CREF et celui exercé par un utilisateur pour remonter ladite pièce.
  5. Pièce d'horlogerie selon la revendication 2, 3 ou 4, caractérisée en ce que lesdits moyens aimantés (18) sont mobiles (20) en rotation et/ou en translation.
  6. Pièce d'horlogerie selon la revendication 5, caractérisée en ce que lesdits moyens aimantés (18) sont fixés après que ledit couple de positionnement CP a été réglé.
  7. Pièce d'horlogerie selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que lesdits moyens aimantés (18) présentent un moyen de repère (19) du sens d'aimantation.
  8. Pièce d'horlogerie selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit moyen de repère (19) du sens d'aimantation est une rainure de vis.
  9. Procédé de réglage du démarrage d'une pièce d'horlogerie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit couple de positionnement statique CP est réglé lors du montage de la pièce d'horlogerie selon les étapes suivantes :
    installer les moyens aimantés (18) à proximité du rotor (2) ;
    positionner les moyens aimantés de façon à ce que le couple de positionnement statique CP avec le rotor soit supérieur audit couple de référence CREF pour lequel le couple CB exercé par le barillet (5) sur le rotor est égal audit couple minimum de synchronisation CSYNC;
    pré-armer le barillet pour que son couple CB soit supérieur ou sensiblement égal audit couple de référence CREF;
    déplacer en rotation et/ou en translation les moyens aimantés jusqu'à ce que la génératrice (1) se mette en marche.
  10. Procédé de réglage selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens aimantés (18) sont sélectionnés toutes tolérances défavorables incluses.
  11. Procédé de réglage selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que le positionnement initial desdits moyens aimantés est réalisé de manière à ce que le couple de positionnement statique CP avec le rotor soit maximal.
  12. Procédé de réglage selon la revendication 9, 10 ou 11, caractérisé en ce que ledit couple de référence CREF est pris avec un facteur de sécurité fS tenant compte de la dégradation du système.
  13. Procédé de réglage selon l'une des revendications 9 à 12 caractérisé en ce que ledit couple CP est réglé pour être supérieur à la somme entre ledit couple de référence CREF et celui exercé par un utilisateur pour remonter la pièce d'horlogerie.
  14. Procédé de réglage selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend une étape supplémentaire constituant à fixer les moyens aimantés une fois le réglage du couple de positionnement statique CP effectué.
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