EP2177959B1 - Mécanisme d'entraînement d'aiguilles - Google Patents

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EP2177959B1
EP2177959B1 EP20080166906 EP08166906A EP2177959B1 EP 2177959 B1 EP2177959 B1 EP 2177959B1 EP 20080166906 EP20080166906 EP 20080166906 EP 08166906 A EP08166906 A EP 08166906A EP 2177959 B1 EP2177959 B1 EP 2177959B1
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planetary wheel
axis
crown
rotation
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Fabrice Deschanel
Stéphane Maturel
Sylvain Cornibé
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Audemars Piguet Renaud et Papi SA
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Audemars Piguet Renaud et Papi SA
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    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B19/00—Indicating the time by visual means
    • G04B19/02—Back-gearing arrangements between gear train and hands
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B19/00—Indicating the time by visual means
    • G04B19/06—Dials
    • G04B19/08—Geometrical arrangement of the graduations
    • G04B19/082—Geometrical arrangement of the graduations varying from the normal closed scale

Definitions

  • the invention relates to a needle display mechanism, and in particular to a timepiece, or other display device, having a non-planar dial.
  • a timepiece conventionally comprises a driving member, a regulating member, and a gear mechanism, which serves to reduce the speed of movement of the regulating member and to transmit this reduced motor movement to a display member, such as a needle combined with a dial.
  • a conventional gear mechanism comprises a plurality of gear wheels with parallel axes.
  • the hands In a classic timepiece, the hands (hours, minutes, seconds, etc.) are driven in planes that are substantially parallel to one another, and each needle describes a circle in a plane parallel to that of the dial of the piece. that is, the conventional needle path is essentially two-dimensional. It is known to form the dial and the needles with a certain curvature to produce a more three-dimensional effect, but the trajectories of these curved needles remain essentially circular and two-dimensional.
  • One result that the present invention aims to achieve is a three-dimensional needle drive mechanism which allows for a less complex and more compact construction, and a smoother movement of the needles, without introducing additional friction.
  • the subject of the invention is a device according to claim 1, as well as a timepiece according to claim 15.
  • the preferred embodiments are described in the dependent claims 2 to 14.
  • the term “gearing” is understood to mean not only a toothed gear, but also any kind of known drive means (friction drive, for example) usable between drive elements whose Rotational axes are not parallel.
  • the term “needle” does not only include the pointed and narrow shape of a traditional display needle, but also any kind of shape that the skilled person knows to indicate the time by its position relative to the mechanism of his training and / or a dial.
  • the needle (3) is integral with a satellite wheel (2) which rotates around a ring gear (1), and the axis of rotation (11) of the satellite wheel (2) is inclined by an angle ( ⁇ ) relative to the axis of rotation (10) of the planet carrier (4) on which the satellite wheel (2) is mounted.
  • the satellite wheel (2) of the figure 1 turns around the crown (1) and outside the crown (1).
  • the satellite wheel (2) of the figure 2 turns around the crown (1), but inside the crown (1).
  • the particular trajectory (5) is determined on the one hand by the value of the angle ( ⁇ ) between the axis (11) of rotation of the satellite wheel (2) and the axis (10) of rotation of the carrier.
  • satellite (4) and secondly by the radius of curvature of the toothing of the satellite wheel (2) and the radius of curvature of the toothing of the crown (1).
  • the toothing of the satellite wheel (2) and that of the crown (1) have a circular curvature (that is to say a constant radius of curvature), but they can also have an elliptical curvature, or of any shape , as the toothing of the satellite wheel (2) remains substantially in engagement with that of the crown (1).
  • the terms "satellite wheel” and “crown” also include elements of any shape that allow the satellite wheel (2) and the crown (1) to mesh together. If the toothed sector of the crown (1) has a constant radius of curvature, the axis (10) of rotation of the planet carrier (4) can be static relative to the crown (1), which simplifies the construction of the mechanism .
  • a ring (1) non-circular (elliptical, for example, or shaped “potato”), having a set of teeth with a varying radius of curvature allows a trajectory (5) much more complex, but also requires an axis of rotation (11) of the satellite wheel (2) which is movable relative to the toothing of the crown (1).
  • Such relative movement can be achieved by providing the planet carrier with means which allow the displacement of the axis of rotation (10) of the planet wheel (2) in a plane substantially perpendicular to the axis of rotation (10) of the satellite wheel (2) and / or a plane which contains the toothing of the crown (1).
  • each display pointer (3) is mounted integral with a satellite wheel (2) at an angle ( ⁇ ) of the axis of the planet carrier on which it is mounted.
  • FIG. 10 shows how a device according to the invention can be made in the context of a timepiece, such as a watch, having two needles both driven in a retrograde manner.
  • a timepiece such as a watch
  • two mechanisms driven by the same motor and gear are arranged on a common frame (8), each mechanism having its own retrograde escapement and its own needle drive gear.
  • the two mechanisms share a single crown (1), which saves space.
  • each tooth (20) of the satellite wheel is formed with an elastic portion (21), to eliminate any set of pinion.
  • the use of Such elastic teeth in the context of the invention has an additional advantage: the geometry of the inclined teeth of the crown and the satellite wheel is relatively complicated to manufacture in a very precise manner, and the use of the elastic teeth can compensate the play due to any inaccuracy of manufacture.
  • the figure 13 shows in side view section XII-XII of the satellite wheel (2) of the figure 12 .
  • the angle ( ⁇ ) of the toothing relative to the axis of rotation (11) of the satellite wheel (2) is denoted here by ⁇ , but is not represented in the FIGS.
  • the angles ⁇ and ⁇ , as well as the geometry of the teeth, are chosen in order to achieve an effective gearing between the satellite wheel (2) and the crown (1) at the angle ⁇ .
  • These angles of inclination of the teeth of the crown and the satellite wheel are also visible on the figure 4 .
  • the angles shown are for example only, and can be chosen from any combination of angles ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ) allowing the realization of the desired trajectory (5).

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Description

  • L'invention se rapporte à un mécanisme d'affichage à aiguilles, et en particulier à une pièce d'horlogerie, ou autre dispositif d'affichage, ayant un cadran non-planaire.
  • Une pièce d'horlogerie comprend classiquement un organe moteur, un organe régulateur, et un mécanisme d'engrenage, qui sert à réduire la vitesse du mouvement de l'organe régulateur et à transmettre ce mouvement moteur réduit à un organe d'affichage, telle une aiguille combinée à un cadran. Un mécanisme d'engrenage classique comprend plusieurs roues dentées aux axes parallèles.
  • Dans une pièce d'horlogerie classique, les aiguilles (heures, minutes, secondes etc) sont entraînées dans des plans sensiblement parallèles l'un à l'autre, et chaque aiguille décrit un cercle dans un plan parallèle à celui du cadran de la pièce, c'est-à-dire que la trajectoire classique des aiguilles est essentiellement en deux dimensions. Il est connu de former le cadran et les aiguilles avec une certaine courbure afin de produire un effet plus tridimensionnel, mais les trajectoires de ces aiguilles courbées restent essentiellement circulaires et bidimensionnelles.
  • Pour atteindre une trajectoire trois-dimensionnelle des aiguilles, on a proposé ( WO02/101473A1 , Wolf et Sporrer) une horloge avec un mouvement classique, un cadran à surface trois-dimensionnelle et des aiguilles qui pivotent, telles qu'elles suivent la surface du cadran pendant leur rotation. Dans ce système, le mouvement dans la troisième dimension, c'est-à-dire la direction parallèle à l'axe de rotation des aiguilles, est réalisé, d'une part, par un axe de pivotement pour chaque aiguille et, d'autre part, par un mécanisme de lames entre le mouvement classique et les aiguilles. Ce système de lames et de pivotement est complexe à manufacturer, est encombrant, peut introduire un jeu indésirable dans les axes de pivotement et engendre inévitablement une friction supplémentaire qui peut commencer à empêcher le mouvement des aiguilles.
  • Un résultat que la présente invention vise à obtenir est un mécanisme d'entraînement des aiguilles en trois dimensions qui permet une construction moins complexe et plus compacte, et un mouvement plus lisse des aiguilles, sans introduire de la friction supplémentaire.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif selon la revendication 1, ainsi qu'une pièce d'horlogerie selon la revendication 15. Les réalisations préférées sont décrites dans les revendications dépendantes 2 à 14.
  • L'invention sera bien comprise à la lecture de la description ci-après faite à titre d'exemple non limitatif, en regardant des dessins ci-annexés qui représentent schématiquement et en vue de projection :
    • figure 1, un exemple d'une trajectoire tridimensionnelle suivie par une aiguille solidaire d'une roue satellite tournant à l'extérieur d'une couronne,
    • figure 2, un exemple d'une trajectoire tridimensionnelle suivie par une aiguille solidaire d'une roue satellite tournant à l'intérieur d'une couronne,
    • figure 3, une réalisation de l'invention, avec deux mécanismes et deux aiguilles,
    • figures 4 et 5, différentes vues de la réalisation de la figure 3,
    • figures 6 et 7, une réalisation de l'invention selon la figure 3, mais avec une seule aiguille et un mécanisme,
    • figures 8 et 9, différentes vues de la réalisation de la figure 3,
    • figure 10, une réalisation comme celle de la figure 3, dans le contexte d'une pièce d'horlogerie,
    • figure 11, une vue agrandie de la prise entre la roue satellite et la couronne de la figure 10,
    • figure 12, une vue du plan de la roue satellite, montrant la forme des dents à rattrapage de jeu, et
    • figure 13, une vue section, montrant l'inclinaison de la denture de la roue satellite, selon un mode de réalisation de l'invention.
  • Les mêmes numéros de référence indiquent les éléments correspondants dans les différentes figures.
  • Dans la présente demande, on comprend par le terme « engrenage », pas seulement un engrenage à dents, mais aussi toute sorte de moyens d'entraînement connus (l'entraînement par friction, par exemple) utilisable entre des éléments d'entraînement dont les axes de rotation ne sont pas parallèles. De même, le terme «aiguille » ne comprend pas seulement la forme pointue et étroite d'une aiguille d'affichage traditionnelle, mais aussi toute sorte de forme que l'homme du métier connaît pour indiquer le temps par sa position relative au mécanisme de son entraînement et/ou à un cadran.
  • En se reportant aux figures 1 et 2, on voit deux exemples des trajectoires (5) qu'il est possible de réaliser avec un dispositif d'entraînement selon la présente invention. Dans les deux cas représentés, l'aiguille (3) est solidaire d'une roue satellite (2) qui tourne autour d'une couronne (1), et l'axe de rotation (11) de la roue satellite (2) est incliné d'un angle (α) relatif à l'axe de rotation (10) du porte-satellite (4) sur lequel la roue satellite (2) est montée. La roue satellite (2) de la figure 1 tourne autour de la couronne (1) et à l'extérieur de la couronne (1). Par contre, la roue satellite (2) de la figure 2 tourne autour de la couronne (1), mais à l'intérieur de la couronne (1).
  • La trajectoire (5) particulière est déterminée d'une part par la valeur de l'angle (α) entre l'axe (11) de rotation de la roue satellite (2) et l'axe (10) de rotation du porte-satellite (4), et d'autre part par le rayon de courbure de la denture de la roue satellite (2) et le rayon de courbure de la denture de la couronne (1).
  • Dans les exemples des figures 1 et 2, la denture de la roue satellite (2) et celle de la couronne (1) ont une courbure circulaire (c'est-à-dire un rayon de courbure constant), mais elles peuvent également avoir une courbure elliptique, or de quelconque forme, tant que la denture de la roue satellite (2) reste essentiellement en prise avec celle de la couronne (1). Dans le contexte de cette demande de brevet, les termes « roue satellite » et « couronne » comprennent aussi les éléments de quelconques formes qui permettent à la roue satellite (2) et à la couronne (1) d'engrener ensemble. Si le secteur denté de la couronne (1) a un rayon de courbure constant, l'axe (10) de rotation du porte-satellite (4) peut être statique relatif à la couronne (1), ce que simplifie la construction du mécanisme. Par contre, une couronne (1) non-circulaire (elliptique, par exemple, ou de forme « patate »), ayant une denture à rayon de courbure variant, permet une trajectoire (5) beaucoup plus complexe, mais nécessite aussi un axe de rotation (11) de la roue satellite (2) qui est mobile relatif à la denture de la couronne (1). Un tel mouvement relatif peut être réalisé en munissant le porte-satellite de moyens qui permettent le déplacement de l'axe de rotation (10) de la roue satellite (2) dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de rotation (10) de la roue satellite (2) et/ou à un plan qui contient la denture de la couronne (1).
  • Bien que les mécanismes des figures 1 et 2 représentent des trajectoires (5) complexes et relativement longues, il est clair que pour la réalisation d'un affichage tel que, par exemple, une montre à affichage rétrograde ou d'un indicateur de vitesse d'une voiture, la rotation de l'aiguille pourrait être limitée à une portion seulement de la trajectoire, c'est-à-dire à une portion d'une révolution de la roue satellite relative au porte-satellite. De même, bien que la roue satellite (2) et la couronne (1) soient représentées dans les figures 1 et 2 comme capables d'une ou plusieurs révolutions, c'est-à-dire que chacune est munie d'un secteur denté qui s'étend sur sa circonférence complète, une trajectoire à révolution partielle peut être également réalisée par une roue satellite (2) et/ou une couronne (1) ayant un secteur denté sur une partie seulement de sa circonférence.
  • Les figures 3 à 10 montrent une réalisation de l'invention. Il sera compris que le dispositif de l'invention peut s'entendre de une à deux, trois, ou plusieurs aiguilles, chacune avec son mécanisme d'entraînement. Dans les figures 3,4,5,8,9 et 10, une disposition est présentée avec deux mécanismes et deux aiguilles (3), pendant que dans les figures 6 et 7, seulement une aiguille et un mécanisme sont présentés. Dans cette réalisation de l'invention, chaque aiguille d'affichage (3) est montée solidaire d'une roue satellite (2), à un angle (α) de l'axe du porte-satellite sur lequel elle est montée.
  • D'autres éléments de l'engrenage et de l'organe moteur ne sont pas représentés dans les figures 3 à 9, mais la figure 10 montre comment un dispositif selon l'invention peut être réalisé dans le contexte d'une pièce d'horlogerie, telle qu'une montre, ayant deux aiguilles entrainées toutes les deux d'une façon rétrograde. Dans la pièce représentée dans la figure 10, deux mécanismes entrainés par le même organe moteur et rouage sont disposés sur un bâti (8) commun, chaque mécanisme ayant son propre échappement rétrograde et son propre engrenage d'entraînement d'aiguille. Dans cette représentation, les deux mécanismes partagent une seule couronne (1), ce qui fait gagner de la place.
  • Les figures 11 et 12 montrent schématiquement une vue en gros plan de la roue satellite avec des dents à rattrapage de jeu (20, 21). Dans cette réalisation de l'invention, chaque dent (20) de la roue satellite est formée avec une partie élastique (21), pour éliminer un quelconque jeu de pignon. On peut également construire la roue satellite (2) telle que chaque deuxième, chaque troisième, etc, dent est une dent à rattrapage de jeu. À part l'avantage connu d'un mouvement plus lisse de l'aiguille, l'utilisation de telles dents élastiques dans le contexte de l'invention a un avantage additionnel : la géométrie des dentures inclinées de la couronne et de la roue satellite est relativement compliquée à fabriquer d'une façon très précise, et l'utilisation des dents élastiques peut compenser le jeu dû à une quelconque imprécision de fabrication.
  • La figure 13 montre en vue latérale la section XII-XII de la roue satellite (2) de la figure 12. De la figure 13 on voit l'angle (β) de la denture relatif à l'axe de rotation (11) de la roue satellite (2). L'angle correspondant à la denture de la couronne est dénoté ici par θ, mais n'est pas représenté dans les figures. Les angles βet θ, ainsi que la géométrie des dents, sont choisis afin d'aboutir un engrenage efficace entre la roue satellite (2) et la couronne (1) à l'angle α. Ces angles d'inclinaison des dentures de la couronne et de la roue satellite sont aussi visibles sur la figure 4. Les angles représentés sont à titre d'exemple seulement, et peuvent être choisis de toutes combinaisons d'angles (α, β, θ) permettant la réalisation de la trajectoire (5) désirée.

Claims (15)

  1. Dispositif d'entraînement d'au moins une aiguille d'affichage (3) selon une trajectoire tridimensionnelle (5), le dispositif comprenant un premier mécanisme d'engrenage pour transmettre de la force et du mouvement d'un organe moteur à une aiguille d'affichage (3), le dispositif étant caractérisé en ce que :
    le premier mécanisme d'engrenage comprend une première pièce d'engrenage (1), dite couronne, ayant au moins un secteur courbé denté ou à friction;
    le premier mécanisme d'engrenage comprend en outre une seconde pièce d'engrenage (2), dite satellite, prise avec ledit secteur courbé de la couronne (1), ledit satellite (2) ayant un premier axe de rotation (11), dit axe du satellite, le satellite (2) étant supporté d'une façon rotative par un porte-satellite (4), le porte-satellite (4) ayant un second axe de rotation (10), dit axe du porte-satellite (10), ledit porte-satellite (4) étant agencé pour être entraîné en rotation par l'organe moteur tel que, quand le porte-satellite (4) est entraîné en rotation, le satellite (2) est ainsi entraîné en rotation en prise avec ledit secteur courbé de la couronne (1) ;
    l'axe du satellite (11) est disposé à un angle (α), dit angle d'inclinaison du satellite, par rapport à l'axe du porte-satellite (10) ;
    et en ce que le satellite (2) est agencé pour entraîner l'aiguille d'affichage (3) en rotation autour d'un troisième axe (12), dit axe de rotation de l'aiguille, sensiblement parallèle à l'axe du satellite (11).
  2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la trajectoire tridimensionnelle (5) suivie par l'aiguille d'affichage (3) est déterminée par la géométrie desdites pièces d'engrenage, par l'angle d'inclinaison du satellite (α), et par l'amplitude de la rotation du porte-satellite (4).
  3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la denture du secteur courbé denté de la couronne (1) est inclinée par rapport au plan de la couronne (1).
  4. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le satellite (2) comprend une denture inclinée par rapport au plan de rotation du satellite (2).
  5. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel l'axe du satellite (11) et l'axe de rotation de l'aiguille (12) sont parallèles et/ou colinéaires.
  6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le secteur courbé de la couronne (1) a une courbure circulaire ou elliptique.
  7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'engrènement du secteur courbé est à l'extérieur de la périphérie de la couronne (1).
  8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'axe du satellite (11) et l'axe de rotation de l'aiguille (12) sont séparés telle que l'aiguille d'affichage (3) soit montée excentriquement sur le satellite (2).
  9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la géométrie de la couronne (1), la géométrie du satellite (2), la géométrie du porte-satellite (4) et l'angle d'inclinaison du satellite (α) sont tels que la trajectoire (5) de l'aiguille d'affichage (3) forme une section de la surface d'un cône.
  10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le mécanisme est agencé pour être supporté par le bâti (7) d'une pièce d'horlogerie ou d'affichage, et dans lequel la couronne (2) est agencée pour être fixée par rapport au bâti (7).
  11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un cadran tridimensionnel (6) d'une telle forme que la trajectoire (5) de l'aiguille d'affichage (3) est sensiblement parallèle à la surface du cadran (6).
  12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un second mécanisme pour entraîner le porte-satellite (4) tel que le porte-satellite (4) est agencé pour entraîner l'aiguille d'affichage (3) d'une façon aller-retour, dit rétrograde, entre une position d'origine et une position terminale de la trajectoire tridimensionnelle (5).
  13. Dispositif selon la revendication 12, dans lequel le mouvement de l'aiguille d'affichage (3) entre la position d'origine et la position terminale est sensiblement plus rapide dans un sens que dans l'autre.
  14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins deux aiguilles d'affichage (3) à trajectoire tridimensionnelle (5) entraînées par au moins deux desdit premiers mécanismes d'engrenage, les secteurs dentés des couronnes (1) d'au moins deux desdits premiers mécanismes d'engrenage étant disposés sur la même couronne (1).
  15. Pièce d'horlogerie comprenant un dispositif d'entraînement selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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