EP1674165A1 - Dispositif vibrant muni de moyens de protection contre des chocs mécaniques pour un objet portable - Google Patents

Dispositif vibrant muni de moyens de protection contre des chocs mécaniques pour un objet portable Download PDF

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Publication number
EP1674165A1
EP1674165A1 EP04106904A EP04106904A EP1674165A1 EP 1674165 A1 EP1674165 A1 EP 1674165A1 EP 04106904 A EP04106904 A EP 04106904A EP 04106904 A EP04106904 A EP 04106904A EP 1674165 A1 EP1674165 A1 EP 1674165A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vibrating device
moving mass
fixed
mass
fixed structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04106904A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Gérald Maurice Matthey
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
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Filing date
Publication date
Application filed by ETA SA Manufacture Horlogere Suisse filed Critical ETA SA Manufacture Horlogere Suisse
Priority to EP04106904A priority Critical patent/EP1674165A1/fr
Priority to JP2005364542A priority patent/JP4866599B2/ja
Priority to US11/303,995 priority patent/US7339857B2/en
Priority to CN2005101323114A priority patent/CN1792471B/zh
Priority to EP20050112662 priority patent/EP1674166B1/fr
Publication of EP1674165A1 publication Critical patent/EP1674165A1/fr
Priority to HK06113873.9A priority patent/HK1093034A1/xx
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/04—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism
    • B06B1/045—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism using vibrating magnet, armature or coil system

Definitions

  • the present invention relates to a vibrating device, which comprises means for protecting against mechanical shocks, for a portable object, such as a wristwatch.
  • the vibrating device comprises a mobile mass consisting in part of a magnetic structure connected to a fixed structure by means of a spring element and a coil connected to the fixed structure without mechanical contact with the moving mass.
  • the coil is electromagnetically coupled to the moving mass to allow it to oscillate in at least one direction of oscillation when it is fed by AC electrical signals at a determined frequency.
  • the vibrating device for a portable object can be used for the generation of a silent alarm or to signal a telephone call by vibration.
  • the coil must be electrically activated to actuate the moving mass to create a low frequency vibration that can be felt by the wearer of such an object.
  • the vibration can be controlled according to a specific programming of the portable object so as to warn the wearer of a specific event, for example a wake-up time, a phone call or other.
  • the vibrating device can equip a portable object, such as a wristwatch, a mobile phone, a traditional organizer, a pager or other small object.
  • a portable object such as a wristwatch, a mobile phone, a traditional organizer, a pager or other small object.
  • the vibrating device comprises a relatively large moving mass relative to the total mass of the device, it is necessary to protect it from mechanical shock. Therefore, it must be avoided that the mobile mass of the vibrating device undergoes movements due to shocks, relative to the fixed structure, too large amplitude in all directions. With such mechanical shocks, the element spring, maintaining the moving mass relative to the coil connected to the fixed structure, can suffer buckling or significant fatigue can quickly damage the vibrating device, or break.
  • the vibrating device consists of a cylindrical coil mounted on a body of a ferromagnetic structure, a moving mass which comprises a permanent magnet biased in a direction parallel to the axis of the coil, and elastic elements connecting the mobile mass to the ferromagnetic structure.
  • the ferromagnetic structure comprises electromagnetic excitation portions directed perpendicularly with respect to the axis of the coil, these excitation portions being opposite polar parts of the mobile mass.
  • a disadvantage of such a device described in EP 0 625 738 is that it is sensitive to shocks, because the moving mass must be important for the vibrating device equipping for example a wristwatch provides a vibration likely to be felt by the wearer of the watch. As a result, the elastic elements are liable to undergo significant deformation or to break during major mechanical shocks.
  • the main purpose of the invention is therefore to overcome the drawbacks mentioned above by producing a vibrating device capable of including means of protection against mechanical shocks.
  • the invention relates to a vibrating device which is characterized in that a fixed part of the vibrating device is arranged to cooperate with a part of the mobile mass to allow the mobile mass to oscillate freely in a mode normal operation of the vibrating device at least up to a determined maximum amplitude value, and to limit the amplitude of movement of the moving mass in a determined manner in all directions in order to protect the vibrating device from mechanical shocks.
  • An advantage of the vibrating device resides in the fact that it comprises protection means making it possible to limit the amplitude of the movement of the moving mass notably in directions other than the direction of oscillation of the moving mass during normal operation of the vibrating device.
  • the protection means also limit the amplitude of movement of the moving mass in the direction of oscillation to an amplitude value preferably slightly greater than the maximum amplitude value of oscillation of the moving mass in operation. normal. Since the amplitude of movement of said moving mass is limited, this preserves the spring element of the vibrating device from any mechanical stress (torsion, bending) due to mechanical shock.
  • the spring element is preferably composed of a base plate fixed on the fixed structure and two leaf springs coming from material with the base plate.
  • the two spring blades are disposed substantially perpendicular to the base blade on two opposite sides of said base blade.
  • the moving mass is held between the two leaf springs and is fixed on an end blade which connects the ends of the leaf springs opposite to the base blade.
  • the spring member further comprises a piece integral with the base blade which is disposed on one side of the base blade parallel to the direction of oscillation of the moving mass.
  • This flat piece is arranged perpendicular to the base blade and comprises a longitudinal opening in the direction of oscillation in combination with a surface of the fixed structure on which is fixed the base blade.
  • An element protruding from the moving mass is arranged partly through the longitudinal opening so that the longitudinal opening of the flat part defines means for protecting or guiding the element projecting from the moving mass.
  • the edges of the opening fulfill the role of stops for the protruding element in order to limit the movement of the moving mass to a determined range of motion which is an advantage of the vibrating device.
  • the width of the opening is chosen to be larger than the thickness of the part of the projecting element passing through the opening, but preferably less than twice the thickness of the portion of said projecting element in order to ensure protection of the vibrating device.
  • the length of the opening is instead chosen so as to let the mobile mass oscillate freely up to a maximum amplitude determined in normal operation of the vibrating device.
  • the guide means are defined by the flat part which is an integral part of the spring element is that it is thus not necessary to mount additional elements to the device to ensure its protection.
  • Several spring elements with their blades and their part can be easily made by stamping and folding operations of a metal sheet.
  • the vibrating device is thus made up of components that are easy to produce and assemble while providing protection against mechanical shocks of the moving mass.
  • the moving mass comprises a second projecting element disposed on one side of the mass opposite to the first projecting element.
  • This second projecting element is intended to be positioned in a guide housing of suitable size of a wall of an inner platform of a portable object when the vibrating device is fixed on the platform.
  • the invention also relates to a portable object, such as a wristwatch comprising a vibrating device cited above, the vibrating device being fixed on a platform of the portable object, which is characterized in that the platform shape comprises a wall with a guide housing in which is positioned a member protruding from the moving mass of the vibrating device, which is disposed on one side of the moving mass opposite to the fixed structure, the guide housing being of suitable size of in order to allow the moving mass to oscillate freely in a normal operating mode of the vibrating device at least up to an amplitude value determined maximum, and to limit the amplitude of movement of the moving mass in a determined manner in all directions to protect the vibrating device from mechanical shocks.
  • a portable object such as a wristwatch comprising a vibrating device cited above, the vibrating device being fixed on a platform of the portable object, which is characterized in that the platform shape comprises a wall with a guide housing in which is positioned a member protruding from the moving mass of the vibrating device, which is
  • the vibrating device and a drive circuit of the device are intended to equip a small portable object, such as a wristwatch so as to provide a silent alarm by vibration of a moving mass of the vibrating device.
  • FIGS 1 and 2 show a preferred embodiment of the vibrating device 1 to be mounted in a housing of a portable object, such as a wristwatch.
  • This vibrating device 1 is defined as a vibrating half Voice Coil device. It is preferably used to generate a silent alarm or to signal telephone calls by vibration.
  • the vibrating device 1 comprises an annular flat coil 2, which is fixed at the edge to a nonmagnetic fixed structure 5.
  • the coil 2 may comprise one or more substantially coaxial contiguous turns.
  • Two electrical connection terminals 7 of the coil 2 are shown in FIG. 1 on a lower part of the non-magnetic structure 5.
  • the vibrating device 1 further comprises a mobile mass 3a, 3b, 6 and 15 composed in part of a magnetic structure.
  • This mobile mass is connected to the non-magnetic structure 5 without mechanical contact with the coil using a spring element 4, which comprises a flat part 4d explained below to serve as guide means of the mobile mass to protect the device of any mechanical shock.
  • the magnetic structure of the mobile mass comprises a ferromagnetic plate 6 on which are fixed two permanent magnets 3a and 3b adjacent direction of opposite magnetization opposite respectively two diametrically opposite portions of the coil.
  • the magnets generate a magnetic field B, which is conducted in the ferromagnetic plate 6, in a direction along the Y axis perpendicular to the plane of the coil.
  • the current flowing in the coil portions is substantially perpendicular to the magnetic field B in the direction of the Z axis.
  • a Laplace force in a direction along the X axis is obtained to oscillate the moving mass in a plane substantially perpendicular to the axis of the coil 2 in a determined oscillation direction.
  • the movement of the moving mass is substantially sinusoidal in the opposite directions represented by O + and O- with respect to a central rest position of the moving mass.
  • the resonant frequency of the moving mass may be of the order of 135 Hz for example.
  • This complementary plate 15 may be made of a material such as brass or tungsten.
  • the spring element 4 which holds the mobile mass, comprises a base plate 4c fixed by two screws 9 by means of a non-magnetic plate 5 'on the non-magnetic fixed structure 5, and two leaf springs 4a and 4b coming from material with the base blade and disposed on two opposite sides of the base blade.
  • the leaf springs 4a and 4b are arranged perpendicular to the base plate 4c, so that the cross section forms a U.
  • An end plate 4e connects the ends of the leaf springs 4a and 4b opposite to the base plate.
  • This end plate on which is fixed by laser welding or gluing for example a portion of the ferromagnetic plate 6, is in a plane substantially parallel to the base plate.
  • the ferromagnetic plate 6 and the complementary plate 15 are placed between the leaf springs 4a and 4b without direct contact with each leaf spring.
  • the height of the ferromagnetic plate 6 and complementary 15 is lower than the height of the leaf springs 4a and 4b.
  • Each spring blade may comprise two longitudinal through slots 8, which are dimensioned to adjust a theoretical resonance frequency of the vibrating device.
  • the dimensions of the vibrating device shown in FIGS. 1 and 2 may be 10 mm long, 4 mm wide and 2 mm high with a coil which may comprise up to 400 substantially contiguous turns. coaxial.
  • the spring element 4 comprises a flat part 4d which is made of material with the base plate 4c and is arranged substantially perpendicular to the base plate facing the moving mass and parallel to the direction of oscillation of the mobile mass.
  • the flat part 4d comprises a longitudinal opening of substantially rectangular shape 14 in the direction of oscillation in combination with a surface of the fixed structure 5 on which is fixed the base plate 4c.
  • the ferromagnetic plate 6 of the moving mass comprises a projecting element 16 which penetrates through the longitudinal opening so that a part of the projecting element is disposed in the opening 14 with a certain clearance.
  • This longitudinal opening defines means for guiding the moving mass.
  • the edges of the opening define on the other hand mechanical stops to limit the amplitude of movement of the moving mass in a determined manner at least in the directions along the X and Y axes.
  • the width of the opening 14 is of dimension slightly greater than the thickness of the portion of the element projecting into the opening, but less than twice the thickness of this portion of said projecting element.
  • the projecting element may not be of uniform thickness in the direction of the Z axis. It could take the form of a hook with a thickness of the parts of the projecting element outside the opening greater than the width of the opening to provide better protection against shocks also in the direction of the Z axis.
  • the L-shaped piece instead of making an opening in the room 4d, it could be envisaged to configure the L-shaped piece to define a housing with the surface of the fixed structure 5 on which is fixed the base plate 4c.
  • this embodiment requires making two folds of the part 4d and forming stops at the ends of the part in the longitudinal direction to limit the amplitude of movement of the moving mass in the direction of oscillation according to the invention.
  • X axis X axis.
  • the vibrating device comprises the means of protection against mechanical shocks through the part 4d which is part of the spring element 4, no additional element is therefore necessary to ensure the protection of the vibrating device. Therefore, the vibrating device is easy to perform while being protected from mechanical shock.
  • the vibrating device 1 further comprises a second projecting element 26 intended to cooperate with a housing of a wall of a platform explained below with reference Figures 3, 4a and 4b.
  • This second projecting element 26 is placed on one side of the moving mass opposite to the first projecting element 16.
  • This second projecting element comes from material with the ferromagnetic plate as the first projecting element.
  • the two projecting elements are arranged on a central line of the moving mass perpendicular to the direction of oscillation of said mass.
  • the projecting elements 16 and 26 can be made of material with the ferromagnetic plate 6 as described above. However, they can be provided on the complementary plate 15 rather than on the ferromagnetic plate 6. These projecting elements can also be attached to one or the other plate or to the intersection of the two plates by any means. They can be screwed, welded or glued to the plate (s).
  • FIGs 3, 4a and 4b there is shown the vibrating device 1 mounted on a platform 10 of a portable object, which is preferably a wristwatch. So as not to overload the figures, it is shown that the platform 10 which is housed in a not shown case of the wristwatch.
  • This platform can be a watch plate.
  • a printed circuit, not shown, can be made on a part of this platform 10 for the electrical connection of the various electrical components of the watch.
  • the vibrating device is fixed on the platform 10 so that the connection terminals 7 of the coil come into contact with the metal tracks 17 of the platform 10.
  • These metal tracks 17 are connected in particular to a drive circuit of the vibrating device which is not shown.
  • the projecting element 26 When fixing the vibrating device 1 on the platform 10, the projecting element 26 is positioned in a guide housing 21 formed in a rigid wall 20 partially surrounding the vibrating device 1. When the moving mass is in position resting, the projecting element 26 is positioned in the center of this guide housing 21.
  • the housing 21 has a section, as shown in Figure 4b, of substantially rectangular shape with a width slightly greater than the thickness of the projecting element 26, but less than twice the thickness of this projecting element.
  • the length of the housing 21 in the direction of oscillation along the X axis is dimensioned so as to allow the moving mass to oscillate freely in the oscillation direction at least up to a determined maximum amplitude value.
  • the edges of this housing serve as stops to the projecting element 26 to limit the range of motion in all directions.
  • this guide housing 21 of the wall 20 having a determined depth, and to the flat part 4d provided with the guide opening of the projecting element 16, a good protection against mechanical shocks in all directions of the vibrating device is ensured.
  • the vibrating device can be designed by the skilled person without departing from the scope of the invention defined by the claims. It can be provided with several elements protruding from each side of the moving mass to cooperate with the opening of the room or with the housing of the wall of the platform of the portable object. It can also be provided that the fixed structure or the part of the spring element comprises a protuberance guided in a longitudinal groove formed in a portion of the moving mass opposite the structure to provide protection against mechanical shock of the device vibrant. It may be provided that an additional fixed portion of the vibrating device is disposed on a side opposite to the fixed base blade of the spring member. This additional fixed part comprises a guide housing for the second element projecting from the vibrating device to ensure protection of the vibrating device by the projecting elements placed on two opposite sides of the mobile mass cooperating with the guide means.

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Abstract

Le dispositif vibrant (1) est monté dans un objet portable, tel qu'une montre-bracelet, pour servir notamment d'alarme silencieuse. Le dispositif comprend une masse mobile (3a, 3b, 6, 15) constituée en partie d'une structure magnétique reliée à une structure fixe (5) par l'intermédiaire d'un élément ressort (4), et une bobine (2) reliée à la structure fixe sans contact mécanique avec la masse mobile. La bobine est couplée électro-magnétiquement à la masse mobile pour permettre de la faire osciller dans au moins une direction d'oscillation (X) lorsqu'elle est alimentée par des signaux électriques alternatifs à fréquence déterminée. Une partie fixe du dispositif vibrant comprend une pièce (4d) faisant partie de l'élément ressort, qui est montée sur la structure fixe. Cette pièce comprend une ouverture longitudinale (14) dans la direction d'oscillation en combinaison avec une surface de la structure fixe pour définir des moyens de guidage dans lesquels est placé un élément en saillie (16) de la masse mobile. Cette ouverture longitudinale est dimensionnée de manière à permettre à la masse mobile d'osciller librement dans un mode de fonctionnement normal du dispositif vibrant (1) au moins jusqu'à une valeur d'amplitude maximale déterminée. Par contre, cette ouverture permet de limiter l'amplitude de mouvement de la masse mobile de manière déterminée dans toutes les directions pour protéger le dispositif vibrant de chocs mécaniques.

Description

  • La présente invention concerne un dispositif vibrant, qui comprend des moyens de protection contre des chocs mécaniques, pour un objet portable, tel qu'une montre-bracelet. Le dispositif vibrant comprend une masse mobile constituée en partie d'une structure magnétique reliée à une structure fixe par l'intermédiaire d'un élément ressort et une bobine reliée à la structure fixe sans contact mécanique avec la masse mobile. La bobine est couplée électro-magnétiquement à la masse mobile pour permettre de la faire osciller dans au moins une direction d'oscillation lorsqu'elle est alimentée par des signaux électriques alternatifs à fréquence déterminée.
  • Le dispositif vibrant pour un objet portable peut être utilisé pour la génération d'une alarme silencieuse ou pour signaler un appel téléphonique par vibration. Pour ce faire, la bobine doit être électriquement activée pour actionner la masse mobile afin de créer une vibration à basse fréquence qui peut être ressentie par le porteur d'un tel objet. La vibration peut être commandée en fonction d'une programmation spécifique de l'objet portable de manière à avertir son porteur d'un événement spécifique, par exemple une heure de réveil, un appel téléphonique ou autre.
  • Le dispositif vibrant peut équiper un objet portable, tel qu'une montre-bracelet, un téléphone mobile, un organiseur traditionnel, un dispositif de recherche de personnes ou un autre objet de petite taille. Comme le dispositif vibrant comprend une masse mobile relativement importante par rapport à la masse totale du dispositif, il est nécessaire de le protéger de tout choc mécanique. De ce fait, il faut éviter que la masse mobile du dispositif vibrant subisse des mouvements dus aux chocs, par rapport à la structure fixe, d'une amplitude trop importante dans toutes les directions. Avec de tels chocs mécaniques, l'élément ressort, maintenant la masse mobile par rapport à la bobine reliée à la structure fixe, peut subir un flambage ou une fatigue importante susceptible d'endommager rapidement le dispositif vibrant, ou se briser.
  • Un exemple d'un dispositif vibrant de petite taille est décrit dans le document EP 0 625 738. Dans ce document, le dispositif vibrant est constitué d'une bobine cylindrique montée sur un corps d'une structure ferromagnétique, d'une masse mobile qui comprend un aimant permanent polarisé dans une direction parallèle à l'axe de la bobine, et d'éléments élastiques reliant la masse mobile à la structure ferromagnétique. La structure ferromagnétique comprend des portions d'excitation électromagnétique dirigées perpendiculairement par rapport à l'axe de la bobine, ces portions d'excitation étant en regard de parties polaires de la masse mobile. Lorsque la bobine est alimentée par des signaux électriques alternatifs, la masse avec l'aimant permanent décrit un mouvement oscillant quasi-linéaire.
  • Un inconvénient d'un tel dispositif décrit dans le document EP 0 625 738 est qu'il est sensible aux chocs, car la masse mobile doit être importante pour que le dispositif vibrant équipant par exemple une montre-bracelet procure une vibration susceptible d'être ressentie par le porteur de la montre. De ce fait, les éléments élastiques sont susceptibles de subir des déformations importantes ou de se rompre lors de chocs mécaniques importants.
  • L'invention a donc pour but principal de pallier les inconvénients cités ci-dessus en réalisant un dispositif vibrant susceptible de comprendre des moyens de protection contre les chocs mécaniques.
  • A cet effet, l'invention concerne un dispositif vibrant qui se caractérise en ce qu'une partie fixe du dispositif vibrant est agencée de manière à coopérer avec une partie de la masse mobile pour permettre à la masse mobile d'osciller librement dans un mode de fonctionnement normal du dispositif vibrant au moins jusqu'à une valeur d'amplitude maximale déterminée, et pour limiter l'amplitude de mouvement de la masse mobile de manière déterminée dans toutes les directions afin de protéger le dispositif vibrant de chocs mécaniques.
  • Un avantage du dispositif vibrant selon l'invention réside dans le fait qu'il comprend des moyens de protection permettant de limiter l'amplitude du mouvement de la masse mobile notamment dans des directions autres que la direction propre d'oscillation de la masse mobile lors d'un fonctionnement normal du dispositif vibrant. De plus, les moyens de protection limitent également l'amplitude de mouvement de la masse mobile dans la direction d'oscillation à une valeur d'amplitude de préférence légèrement supérieure à la valeur d'amplitude maximale d'oscillation de la masse mobile en fonctionnement normal. Comme l'amplitude de mouvement de ladite masse mobile est limitée, cela préserve l'élément ressort du dispositif vibrant de toute contrainte mécanique (torsion, flexion) due à un choc mécanique.
  • L'élément ressort est composé de préférence d'une lame de base fixée sur la structure fixe et de deux lames ressorts venant de matière avec la lame de base. Les deux lames ressorts sont disposées sensiblement perpendiculaires à la lame de base sur deux côtés opposés de ladite lame de base. La masse mobile est maintenue entre les deux lames ressorts et est fixée sur une lame d'extrémité qui relie les extrémités des lames ressorts opposées à la lame de base.
  • L'élément ressort comprend encore une pièce venant de matière avec la lame de base qui est disposée sur un côté de la lame de base parallèle à la direction d'oscillation de la masse mobile. Cette pièce plate est disposée perpendiculaire à la lame de base et comprend une ouverture longitudinale dans la direction d'oscillation en combinaison avec une surface de la structure fixe sur laquelle est fixée la lame de base. Un élément en saillie de la masse mobile est disposé en partie à travers l'ouverture longitudinale afin que l'ouverture longitudinale de la pièce plate définisse des moyens de protection ou de guidage de l'élément en saillie de la masse mobile.
  • Les bords de l'ouverture remplissent le rôle de butées pour l'élément en saillie afin de limiter le mouvement de la masse mobile jusqu'à une amplitude de mouvement déterminée ce qui constitue un avantage du dispositif vibrant. La largeur de l'ouverture est choisie de dimension supérieure à l'épaisseur de la partie de l'élément en saillie traversant l'ouverture, mais de préférence de dimension inférieure au double de l'épaisseur de la partie dudit élément en saillie afin d'assurer une protection du dispositif vibrant. La longueur de l'ouverture est par contre choisie de manière à laisser la masse mobile osciller librement jusqu'à une amplitude maximale déterminée en fonctionnement normal du dispositif vibrant.
  • Un avantage du fait que les moyens de guidage soient définis par la pièce plate qui fait partie intégrante de l'élément ressort est qu'il n'est ainsi pas nécessaire de monter des éléments supplémentaires au dispositif pour assurer sa protection. Plusieurs éléments ressorts avec leurs lames et leur pièce peuvent être facilement réalisés par des opérations d'emboutissage et de pliage d'une tôle métallique. Le dispositif vibrant est ainsi constitué de composants faciles à réaliser et à monter tout en assurant la protection contre les chocs mécaniques de la masse mobile.
  • De préférence, la masse mobile comprend un second élément en saillie disposé sur un côté de la masse opposé au premier élément en saillie. Ce second élément en saillie est destiné à être positionné dans un logement de guidage de dimension adaptée d'une paroi d'une plate-forme intérieure d'un objet portable quand le dispositif vibrant est fixé sur la plate-forme. Par cet agencement des éléments en saillie coopérant avec des moyens de guidage du dispositif vibrant et de l'objet portable, une meilleure protection contre les chocs mécaniques est assurée dans toutes les directions.
  • L'invention concerne également un objet portable, tel qu'une montre-bracelet comprenant un dispositif vibrant cité ci-devant, le dispositif vibrant étant fixé sur une plate-forme de l'objet portable, qui se caractérise en ce que la plate-forme comprend une paroi avec un logement de guidage dans lequel est positionné un élément en saillie de la masse mobile du dispositif vibrant, qui est disposé sur un côté de la masse mobile opposé à la structure fixe, le logement de guidage étant de dimension adaptée de manière à permettre à la masse mobile d'osciller librement dans un mode de fonctionnement normal du dispositif vibrant au moins jusqu'à une valeur d'amplitude maximale déterminée, et pour limiter l'amplitude de mouvement de la masse mobile de manière déterminée dans toutes les directions afin de protéger le dispositif vibrant de chocs mécaniques.
  • Les buts, avantages et caractéristiques du dispositif vibrant pour un objet portable apparaîtront mieux dans la description suivante d'au moins un mode de réalisation de l'invention en liaison avec les dessins dans lesquels :
    • la figure 1 représente une vue tridimensionnelle d'un dispositif vibrant muni de moyens de protection contre des chocs mécaniques selon l'invention,
    • la figure 2 représente une vue de dessus du dispositif vibrant selon l'invention montrant l'agencement des moyens de protection contre les chocs mécaniques,
    • la figure 3 représente une vue partielle tridimensionnelle d'une partie d'un objet portable qui comprend le dispositif vibrant muni des moyens de protection contre des chocs mécaniques selon l'invention,
    • la figure 4a représente une vue en coupe selon le plan A-A de la figure 3 de l'objet portable comprenant le dispositif vibrant selon l'invention, et
    • la figure 4b représente une vue en coupe selon la ligne B-B de la figure 4a de l'objet portable comprenant le dispositif vibrant selon l'invention.
  • Dans la description suivante d'un mode préféré de réalisation d'un dispositif vibrant, tous les éléments qui le composent qui sont bien connus d'un homme du métier dans ce domaine technique, seront expliqués de manière simplifiée. De préférence, le dispositif vibrant et un circuit d'entraînement du dispositif sont destinés à équiper un objet portable de petite taille, tel qu'une montre-bracelet de manière à fournir une alarme silencieuse par vibration d'une masse mobile du dispositif vibrant.
  • Les figures 1 et 2 représentent un mode de réalisation préféré du dispositif vibrant 1 destiné à être monté dans un boîtier d'un objet portable, tel qu'une montre-bracelet. Ce dispositif vibrant 1 est défini comme un dispositif vibrant demi Voice Coil. Il est utilisé de préférence pour générer une alarme silencieuse ou pour signaler des appels téléphoniques par vibration.
  • Le dispositif vibrant 1 comprend une bobine plate annulaire 2, qui est fixée en bordure à une structure fixe amagnétique 5. La bobine 2 peut comprendre une ou plusieurs spires jointives sensiblement coaxiales. Deux bornes de connexion électrique 7 de la bobine 2 sont représentées en figure 1 sur une partie inférieure de la structure amagnétique 5. Une fois que le dispositif vibrant est fixé sur une plate-forme à circuit imprimé de l'objet portable, les bornes de connexion peuvent être soudées sur des plages métalliques correspondantes afin de pouvoir être reliées à un circuit électronique d'entraînement du dispositif vibrant 1 non représenté.
  • Le dispositif vibrant 1 comprend encore une masse mobile 3a, 3b, 6 et 15 composée en partie d'une structure magnétique. Cette masse mobile est reliée à la structure amagnétique 5 sans contact mécanique avec la bobine à l'aide d'un élément ressort 4, qui comprend une pièce plate 4d expliquée ci-après pour servir de moyens de guidage de la masse mobile afin de protéger le dispositif de tout choc mécanique.
  • La structure magnétique de la masse mobile comprend une plaque ferromagnétique 6 sur laquelle sont fixés deux aimants permanents 3a et 3b adjacents de direction de magnétisation opposée en regard respectivement de deux portions diamétralement opposées de la bobine. Les aimants génèrent un champ magnétique B, qui est conduit dans la plaque ferromagnétique 6, dans une direction selon l'axe Y perpendiculaire au plan de la bobine.
  • Lorsque la bobine 2 est alimentée par des signaux électriques alternatifs, qui sont par exemple des impulsions rectangulaires successives de tension, le courant passant dans les portions de bobine est sensiblement perpendiculaire au champ magnétique B dans la direction de l'axe Z. De ce fait, une force de Laplace dans une direction selon l'axe X est obtenue afin de faire osciller la masse mobile dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de la bobine 2 dans une direction d'oscillation déterminée. Le mouvement de la masse mobile est sensiblement sinusoïdal dans les sens opposés représentés par O+ et O- par rapport à une position centrale de repos de la masse mobile. La fréquence de résonance de la masse mobile peut être de l'ordre de 135 Hz par exemple.
  • Pour obtenir une masse plus importante, il peut être prévu de placer une plaque de masse complémentaire 15 sur la plaque ferromagnétique 6. Cette plaque complémentaire 15 peut être réalisée dans un matériau tel qu'en laiton ou tungstène.
  • L'élément ressort 4, qui maintient la masse mobile, comprend une lame de base 4c fixée par deux vis 9 par l'intermédiaire d'une plaque amagnétique 5' sur la structure fixe amagnétique 5, et deux lames ressorts 4a et 4b venant de matière avec la lame de base et disposées sur deux côtés opposés de la lame de base. Les lames ressorts 4a et 4b sont disposées perpendiculaires par rapport à la lame de base 4c, de manière que la section transversale forme un U. Une lame d'extrémité 4e relie les extrémités des lames ressorts 4a et 4b opposées à la lame de base. Cette lame d'extrémité, sur laquelle est fixée par soudage laser ou par collage par exemple une portion de la plaque ferromagnétique 6, est dans un plan sensiblement parallèle à la lame de base.
  • La plaque ferromagnétique 6 et la plaque complémentaire 15 sont placées entre les lames ressorts 4a et 4b sans contact direct avec chaque lame ressort. De préférence, la hauteur des plaques ferromagnétique 6 et complémentaire 15 est inférieure à la hauteur des lames ressorts 4a et 4b. Chaque lame ressort peut comprendre deux fentes traversantes longitudinales 8, qui sont dimensionnées pour ajuster une fréquence de résonance théorique du dispositif vibrant.
  • Pour équiper une montre-bracelet par exemple, les dimensions du dispositif vibrant représenté aux figures 1 et 2 peuvent être de 10 mm de long, 4 mm de large et 2 mm de hauteur avec une bobine qui peut comprendre jusqu'à 400 spires jointives sensiblement coaxiales.
  • On comprend donc que du fait de la petite taille souhaitée du dispositif vibrant 1, il est nécessaire de préserver l'élément ressort 4 maintenant la masse mobile relativement importante de toute contrainte mécanique provoquée par un choc mécanique. Pour ce faire, l'élément ressort 4 comprend une pièce plate 4d qui vient de matière avec la lame de base 4c et est disposée sensiblement perpendiculaire à la lame de base en regard de la masse mobile et parallèle à la direction d'oscillation de la masse mobile.
  • La pièce plate 4d comprend une ouverture longitudinale de forme sensiblement rectangulaire 14 dans la direction d'oscillation en combinaison avec une surface de la structure fixe 5 sur laquelle est fixée la lame de base 4c. La plaque ferromagnétique 6 de la masse mobile comprend un élément en saillie 16 qui pénètre à travers l'ouverture longitudinale de manière qu'une partie de l'élément en saillie est disposée dans l'ouverture 14 avec un certain jeu. Cette ouverture longitudinale définit des moyens de guidage de la masse mobile. Les bords de l'ouverture définissent par contre des butées mécaniques pour limiter l'amplitude de mouvement de la masse mobile de manière déterminée au moins dans les directions selon les axes X et Y.
  • La largeur de l'ouverture 14 est de dimension légèrement supérieure à l'épaisseur de la partie de l'élément en saillie dans l'ouverture, mais inférieure au double de l'épaisseur de cette partie dudit élément en saillie. Bien entendu, l'élément en saillie peut ne pas être d'épaisseur uniforme dans la direction de l'axe Z. Il pourrait prendre la forme d'un crochet avec une épaisseur des parties de l'élément en saillie en dehors de l'ouverture plus grande que la largeur de l'ouverture pour assurer une meilleure protection contre les chocs également dans la direction de l'axe Z.
  • Au lieu de pratiquer une ouverture dans la pièce 4d, il aurait pu être envisagé de configurer la pièce en forme de L de manière à définir un logement avec la surface de la structure fixe 5 sur laquelle est fixée la lame de base 4c. Toutefois, cette forme d'exécution nécessite de réaliser deux pliages de la pièce 4d et de former des butées aux extrémités de la pièce dans la direction longitudinale pour limiter l'amplitude de mouvement de la masse mobile dans la direction d'oscillation selon l'axe X.
  • Comme la partie fixe du dispositif vibrant comprend les moyens de protection contre des chocs mécaniques par l'intermédiaire de la pièce 4d qui fait partie de l'élément ressort 4, aucun élément supplémentaire n'est donc nécessaire pour assurer la protection du dispositif vibrant. De ce fait, le dispositif vibrant est facile à réaliser tout en étant protégé de tout choc mécanique.
  • De manière à assurer une meilleure protection contre les chocs mécaniques dans toutes les directions, le dispositif vibrant 1 comprend encore un second élément en saillie 26 destiné à coopérer avec un logement d'une paroi d'une plate-forme expliqué ci-dessous en référence aux figures 3, 4a et 4b. Ce second élément en saillie 26 est placé sur un côté de la masse mobile opposé au premier élément en saillie 16. Ce second élément en saillie vient de matière avec la plaque ferromagnétique tout comme le premier élément en saillie. De préférence, les deux éléments en saillie sont disposés sur une ligne centrale de la masse mobile perpendiculaire à la direction d'oscillation de ladite masse.
  • Il est à noter que les éléments en saillie 16 et 26 peuvent venir de matière avec la plaque ferromagnétique 6 comme décrit ci-dessus. Toutefois, ils peuvent être prévus sur la plaque complémentaire 15 plutôt que sur la plaque ferromagnétique 6. Ces éléments en saillie peuvent aussi être fixés à l'une ou l'autre plaque ou à l'intersection des deux plaques par tout moyen. Ils peuvent être vissés, soudés ou collés sur la ou les plaques.
  • Aux figures 3, 4a et 4b, il est représenté le dispositif vibrant 1 monté sur une plate-forme 10 d'un objet portable, qui est de préférence une montre-bracelet. De manière à ne pas surcharger les figures, il n'est représenté que la plate-forme 10 qui est logé dans un boîtier non représenté de la montre-bracelet. Cette plate-forme peut être une platine de montre. Un circuit imprimé, non représenté, peut être réalisé sur une partie de cette plate-forme 10 pour la connexion électrique des différents composants électriques de la montre.
  • Comme on peut le voir sur la figure 3, le dispositif vibrant est fixé sur la plate-forme 10 de manière que les bornes de connexion 7 de la bobine viennent contacter des pistes métalliques 17 de la plate-forme 10. Ces pistes métalliques 17 sont reliées notamment à un circuit d'entraînement du dispositif vibrant qui n'est pas représenté.
  • Lors de la fixation du dispositif vibrant 1 sur la plate-forme 10, l'élément en saillie 26 est positionné dans un logement de guidage 21 pratiqué dans une paroi rigide 20 entourant en partie le dispositif vibrant 1. Quand la masse mobile est en position de repos, l'élément en saillie 26 est positionné au centre de ce logement de guidage 21.
  • Le logement 21 a une section, comme montré en figure 4b, de forme sensiblement rectangulaire avec une largeur légèrement supérieure à l'épaisseur de l'élément en saillie 26, mais inférieure au double de l'épaisseur de cet élément en saillie. La longueur du logement 21 dans la direction d'oscillation selon l'axe X est dimensionnée de manière à permettre à la masse mobile d'osciller librement dans la direction d'oscillation au moins jusqu'à une valeur d'amplitude maximale déterminée. Les bords de ce logement servent de butées à l'élément en saillie 26 pour limiter l'amplitude de mouvement dans toutes les directions.
  • Grâce à la combinaison de ce logement de guidage 21 de la paroi 20 ayant une profondeur déterminée, et à la pièce plate 4d munie de l'ouverture de guidage de l'élément en saillie 16, une bonne protection contre les chocs mécaniques dans toutes les directions du dispositif vibrant est assurée.
  • Il n'est pas nécessaire d'entourer le dispositif vibrant de ladite paroi. De ce fait au lieu de prévoir un logement de guidage dans ladite paroi, il peut être prévu de monter sur la plate-forme une plaque ayant une ouverture longitudinale ou une pièce en forme de U pour recevoir le second élément en saillie du dispositif vibrant.
  • Il est à noter que même si les moyens de protection ont été décrits ci-devant pour un dispositif vibrant du type demi Voice Coil, ces moyens de protection peuvent également être appliqués à tout autre dispositif vibrant fonctionnant selon un principe équivalent, tel que celui décrit dans le document EP 0 625 738 par exemple.
  • A partir de la description qui vient d'être faite de multiples variantes de réalisation du dispositif vibrant peuvent être conçues par l'homme du métier sans sortir du cadre de l'invention définie par les revendications. Il peut être prévu plusieurs éléments en saillie de chaque côté de la masse mobile pour coopérer avec l'ouverture de la pièce ou avec le logement de la paroi de la plate-forme de l'objet portable. Il peut être prévu également que la structure fixe ou la pièce de l'élément ressort comprend une protubérance guidée dans une rainure longitudinale pratiquée dans une partie de la masse mobile en regard de la structure afin d'assurer la protection contre les chocs mécaniques du dispositif vibrant. Il peut être prévu qu'une partie fixe supplémentaire du dispositif vibrant soit disposée sur un côté opposé à la lame de base fixe de l'élément ressort. Cette partie fixe supplémentaire comprend un logement de guidage pour le second élément en saillie du dispositif vibrant pour assurer une protection du dispositif vibrant par les éléments en saillie placés sur deux côtés opposés de la masse mobile coopérant avec les moyens de guidage.

Claims (9)

  1. Dispositif vibrant (1) pour un objet portable, tel qu'une montre-bracelet, le dispositif comprenant une masse mobile (3a, 3b, 6, 15) constituée en partie d'une structure magnétique reliée à une structure fixe (5) par l'intermédiaire d'un élément ressort (4), et une bobine (2) reliée à la structure fixe sans contact mécanique avec la masse mobile et couplée électro-magnétiquement à la masse mobile pour permettre de la faire osciller dans au moins une direction d'oscillation (X) lorsqu'elle est alimentée par des signaux électriques alternatifs à fréquence déterminée, caractérisé en ce qu'une partie fixe (4d) du dispositif vibrant est agencée de manière à coopérer avec une partie (16) de la masse mobile pour permettre à la masse mobile d'osciller librement dans un mode de fonctionnement normal du dispositif vibrant au moins jusqu'à une valeur d'amplitude maximale déterminée, et pour limiter l'amplitude de mouvement de la masse mobile de manière déterminée dans toutes les directions afin de protéger le dispositif vibrant de chocs mécaniques.
  2. Dispositif vibrant (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément ressort (4) comprend une lame de base (4c) fixée sur la structure fixe (5), et deux lames ressorts (4a, 4b) venant de matière avec la lame de base et disposées sensiblement perpendiculaires à la lame de base sur deux côtés opposés de ladite lame de base, la masse mobile étant maintenue entre les deux lames ressorts, en ce que la partie fixe du dispositif vibrant comprend une pièce (4d) venant de matière avec la lame de base qui est disposée sur un côté de la lame de base parallèle à la direction d'oscillation de la masse mobile, et en ce que la masse mobile (3a, 3b, 6, 15) comprend un élément en saillie (16) du côté de la lame de base positionné dans des moyens de guidage (14) définis par ladite pièce ou par une combinaison de la pièce et de la structure fixe (5) pour permettre à la masse mobile d'osciller librement en fonctionnement normal dans une direction d'oscillation déterminée et pour limiter l'amplitude de mouvement de la masse mobile de manière déterminée dans chaque direction par rapport à une position centrale de l'élément en saillie de la masse mobile au repos.
  3. Dispositif vibrant (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce plate (4d) est disposée perpendiculairement par rapport à la lame de base, en ce que la pièce comprend une ouverture longitudinale (14) dans la direction d'oscillation en combinaison avec une surface de la structure fixe sur laquelle est fixée la lame de base pour définir les moyens de guidage, l'élément en saillie (16) de la masse mobile étant disposé en partie à travers l'ouverture longitudinale, et en ce que la largeur de l'ouverture (14) est de dimension supérieure à l'épaisseur de la partie de l'élément en saillie traversant l'ouverture, et inférieure au double de l'épaisseur de la partie dudit élément en saillie.
  4. Dispositif vibrant (1) selon l'une des revendications 2 et 3, le dispositif comprenant une bobine plate annulaire (2), qui est constituée d'un enroulement d'une ou plusieurs spires sensiblement coaxiales et fixée à la structure fixe amagnétique, et une masse mobile, qui comprend au moins un aimant permanent (3a, 3b) positionné en regard d'une portion de bobine, une plaque ferromagnétique (6) sur laquelle est fixée l'aimant permanent, et une plaque complémentaire (15) fixée sur la plaque ferromagnétique (6), la masse mobile étant destinée à osciller dans un plan perpendiculaire à un axe de la bobine, caractérisé en ce que l'élément ressort comprend une lame d'extrémité (4e) reliant les extrémités des lames ressorts (4a, 4b) opposées à la lame de base, la lame d'extrémité étant parallèle à la lame de base (4c), et en ce que la plaque ferromagnétique (6) de la masse mobile est fixée sur la lame d'extrémité.
  5. Dispositif vibrant (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la plaque ferromagnétique (6) comprend l'élément en saillie (16) positionné dans les moyens de guidage du dispositif vibrant.
  6. Dispositif vibrant (1) selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la masse mobile comprend un second élément en saillie (26) disposé sur un côté de la masse mobile opposé au premier élément en saillie (16), et en ce que le second élément en saillie est destiné à être positionné dans un logement de guidage (21) de dimension adaptée, qui est pratiqué dans une paroi (20) d'une plate-forme intérieure (10) d'un objet portable quand le dispositif vibrant est fixé sur la plate-forme.
  7. Dispositif vibrant (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les premier et second éléments en saillie (16, 26) de la masse mobile sont disposés sur une ligne sensiblement perpendiculaire à la direction d'oscillation de la masse mobile.
  8. Dispositif vibrant (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure fixe (5) comprend, en tant que partie fixe, un logement dans une paroi en regard de la masse mobile, et en ce que la masse mobile comprend un élément en saillie (16) positionné dans le logement de la structure fixe de manière à limiter l'amplitude de mouvement déterminée de la masse mobile dans chaque direction.
  9. Objet portable, tel qu'une montre-bracelet comprenant un dispositif vibrant selon l'une des revendications précédentes, le dispositif vibrant étant fixé sur une plate-forme (10) de l'objet portable, caractérisé en ce que la plate-forme comprend une paroi (20) avec un logement de guidage (21) dans lequel est positionné un élément en saillie (26) de la masse mobile du dispositif vibrant (1), qui est disposé sur un côté de la masse mobile opposé à la structure fixe (5), le logement de guidage étant de dimension adaptée de manière à permettre à la masse mobile d'osciller librement dans un mode de fonctionnement normal du dispositif vibrant au moins jusqu'à une valeur d'amplitude maximale déterminée, et pour limiter l'amplitude de mouvement de la masse mobile de manière déterminée dans toutes les directions afin de protéger le dispositif vibrant de chocs mécaniques.
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