EP2802942A1 - Piece d'horlogerie a plusieurs balanciers - Google Patents

Piece d'horlogerie a plusieurs balanciers

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EP2802942A1
EP2802942A1 EP12812338.7A EP12812338A EP2802942A1 EP 2802942 A1 EP2802942 A1 EP 2802942A1 EP 12812338 A EP12812338 A EP 12812338A EP 2802942 A1 EP2802942 A1 EP 2802942A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
timepiece
regulating members
axis
movement
timepiece according
Prior art date
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Granted
Application number
EP12812338.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP2802942B1 (fr
Inventor
Grégory Bruttin
Sébastien Pospieszny
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.)
Manufacture Roger Dubuis SA
Original Assignee
Manufacture Roger Dubuis SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Manufacture Roger Dubuis SA filed Critical Manufacture Roger Dubuis SA
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Publication of EP2802942A1 publication Critical patent/EP2802942A1/fr
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Publication of EP2802942B1 publication Critical patent/EP2802942B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • 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
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/20—Compensation of mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/28—Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of imbalance of the weights, e.g. tourbillon

Definitions

  • the present invention relates to a timepiece, typically a wristwatch, with several pendulums.
  • the present invention aims to remedy these disadvantages, or at least to mitigate them, and proposes for this purpose a timepiece comprising a box, a movement and a display device housed in the box, the movement comprising a frame and , mounted in the frame, motor means, a plurality of regulating members each comprising a rocker arranged to oscillate about an axis of rotation, connecting means connecting the motor means to the regulating members and at least one differential to average the steps of the regulating members, the regulating members being each carried by a support rigidly fixed to the frame or forming part of said frame, said timepiece defining an axis perpendicular to its mean plane and passing through its center of gravity, characterized in that the ratio d / D of the distance d between the centers of gravity of the nearest balances on the diameter D of each balance is at least 2.5 and in that the ratio J / Jb of the moment of inertia J of the timepiece with respect to said axis thereof to the moment of inertia Jb of each balance relative
  • the present invention is a completely different approach than those proposed so far, in that the multi-pendulum timepiece is specifically designed to minimize or even exclude the resonance between the pendulums.
  • the present applicant has identified three types of coupling that can lead to the appearance of a resonance in a timepiece with several pendulums.
  • the first coupling is an air coupling occurring by friction of the air between the rockers.
  • This coupling is rendered negligible in the present invention by the ratio d / D greater than or equal to 2.5, implying that the rockers are sufficiently far apart from each other (or from each other).
  • the second coupling is an elastic coupling between the external attachment points of the spirals associated with the rockers, coupling induced by the microdetrations of the mechanical link connecting these points of attachment.
  • This coupling is rendered negligible in the present invention by the fact that the regulating members are each carried by a support rigidly fixed to the frame of the movement or part of said frame, implying that the mechanical connection (supports, platinum and / or bridges frame) between the outer attachment points of the spirals is rigid.
  • the third coupling is an inertial coupling between the kinetic moment vectors of the pendulums and the vector kinetic moment of the piece
  • Each of the three couplings above causes a change in the oscillation frequency of the rockers relative to their natural natural frequency. Indeed, by the coupling, the oscillating system is extended and it is the eigenfrequencies of this extended system that determine the oscillation frequency of the rockers.
  • the couplings separate the eigenfrequencies.
  • the mode eigenvector associated with the natural frequency
  • the torque applied by the exhaust or exhausts depends on the external maintenance couples, namely, in the case of pendulums, the torque applied by the exhaust or exhausts.
  • one of the modes corresponds to angular displacements in phase of the oscillators, while the other mode corresponds to angular displacements in opposition of phase.
  • the present invention therefore seeks to minimize or even eliminate the couplings, so that each pendulum oscillates at a frequency as close as possible to its natural natural frequency, on the basis of which the movement is designed.
  • the timepiece according to the invention is more easily reproducible and less sensitive to the accuracy of the settings, while being very accurate in its measurement of time.
  • the differential (s) perform (s) an averaging of the respective steps Mj of the pendulums
  • the step M of the timepiece can be expressed as follows: where n is the number of pendulums. The steps being averaged, so are the operating errors.
  • the timepiece according to the invention is more accurate because not subject to the risk of resonant / non-resonant state changes.
  • the ratio d / D is at least 2.65 and the ratio J / Jb is at least 6 ⁇ 10 4 , more preferably at least 10 5 .
  • the differential (s) that includes the timepiece according to the invention is (are) typically part of said connecting means.
  • the rockers can be regularly distributed in a circumferential direction around the geometric axis of the movement.
  • the rockers are inclined relative to said mean plane of the timepiece. Tilting the rockers makes the air coupling between said rockers even weaker.
  • at least two of the rockers have their axes of rotation which are substantially orthogonal to each other.
  • the rockers are each inclined by approximately 45 ° with respect to said mean plane and such that their axes substantially intersect the geometric axis of the movement, and are all inclined in the same direction with respect to said axis geometric.
  • the regulating organs are four in number.
  • the connecting means may comprise a center mobile arranged to be driven by the motor means, first and second average mobiles arranged to be driven by the center mobile, first and second second movers arranged to be driven by the first average mobile and third and fourth second mobiles arranged to be driven by the second average mobile, the first to fourth second mobiles being arranged to respectively drive the regulating members.
  • the center wheel may comprise a first differential gear and the first and second average wheels may respectively comprise second and third differential gears for averaging the steps of the regulating members.
  • FIG. 1 is a top view of a timepiece according to the invention.
  • FIG. 1 is a side view of the timepiece according to the invention.
  • FIG. 3 is a plan view, taken from the dial side (top view) of the movement equipping the timepiece according to the invention, with the plate of the movement shown schematically;
  • FIG. 4 is a profile view showing an offset in height between two regulating members forming part of said movement
  • FIG. 5 is a sectional view along the axis 3 hours - 9 hours of a portion of said movement
  • FIG. 6 is a sectional view taken along a broken line of said movement
  • FIG. 7 is a perspective view taken from the bottom side of part of said movement
  • FIG. 8 is a perspective view of a part of a gear wheel of said movement.
  • a timepiece is in the form of a wristwatch comprising a box BT housing a movement MV and a display device AF.
  • the average plane of the timepiece is designated P.
  • the axis of the timepiece is designated A. This axis A passes through the center of gravity of the timepiece, is perpendicular to the average plane P and is parallel and substantially coincident with the geometric axis of the movement and the box, designated by A ', this axis A' corresponding to the axis of central indicator hands AF1, AF2 of the display device AF.
  • the BT box comprises, in a conventional manner, a middle part BT1, a BT2 bottom, a BT3 bezel and a BT4 glass, the middle part defining BT5 horns for attachment to a bracelet.
  • the display device AF also conventionally comprises said central indicator hands AF1, AF2 and an AF3 dial, and may furthermore comprise other indicator members such as AF4 off-center hands. As shown in FIG.
  • the movement MV comprises, mounted in a frame, a mobile of center 1, two barrels 2a, 2b located on either side of the mobile of center 1, two mobiles of average 3a, 3b located in on either side of the center mobile 1, four second mobiles 4a, 4b, 4c, 4d and four regulating members 5a, 5b, 5c, 5d.
  • the frame of the movement MV comprises a plate 6 and bridges, in particular a first axle 7a receiving pivots of the shaft of the mobile of average 3a and second mobiles 4a, 4b, a second axle 7b receiving pivots of the shafts of the mobile of average 3b and the mobile of the second 4c, 4d, a center bridge 7 'and two barrel bridges 7 ", 7"' (see FIG.
  • Each regulating member 5a to 5d comprises an escapement 8a to 8d, a balance 9a to 9d and a hairspring 10a to 10d, the hairspring being mounted on the same shaft as the balance by a ferrule, in the usual manner.
  • Each exhaust 8a to 8d typically comprises an escape wheel, comprising a wheel and an escape pinion, an anchor and a double plate mounted on the balance shaft. Differentials, which will be described later, allow the indicator hands AF1, AF2 to display a time corresponding to the average of the times measured by the four organs. regulators 5a to 5d, thus giving the movement a high accuracy of operation.
  • each regulating member 5a to 5d are inclined relative to the plane of the plate 6, which plane is parallel to the plane P, in a manner which makes it possible to advantageously compensate the effects of gravity on the operation of the movement according to the positions of the timepiece. More specifically, each regulating member 5a to 5d is disposed in a plane inclined by 45 ° with respect to the plane of the plate 6. In other words, the axis of rotation 12a to 12d of each balance 9a to 9d forms an angle 45 ° with the plane of the plate 6. In view of top of the movement ( Figure 3), the pendulums 9a to 9d form the ends of a cross whose center is at the center of the movement and whose two branches are perpendicular.
  • the angle between them the axes 12a, 12c of the pendulums 9a, 9c is 90 °.
  • the angle between them the axes 12b, 12d of the pendulums 9b, 9d is 90 °.
  • the axes 12a, 12c of the pair of pendulums 9a, 9c are not parallel to any of the axes 12b, 2d of the other pair of pendulums 5 9b, 9d, thus providing coverage of all the directions of space .
  • the orthogonality between the axes of the rockers of the same pair 9a, 9c or 9b, 9d makes it possible to effectively compensate the effects of gravity on these rockers and to particularly well cover the possible positions of the movement between the horizontal and the vertical ( flat-hung).
  • the average amplitude of oscillation of the rockers of a given pair remains substantially constant between the different angular positions of the movement in the diametral plane containing the axes of these rockers.
  • the rockers could, alternatively, be inclined differently or not be inclined, that is to say be arranged parallel to the plate 6 and the plane P.
  • the rockers are regularly distributed in a circumferential direction around the axis A 'of the movement. Alternatively, however, they could be distributed unevenly.
  • the center mobile 1 comprises, around a center shaft 20, a roadway 21 frictionally mounted on the shaft 20 and carrying the minute hand AF2, a free hour wheel 22. in rotation around the shaft 20 and carrying the hour hand AF1, a differential gear 23 and a center pinion 24 integral with the shaft 20.
  • the center pinion 24 meshes with the two barrels 2a, 2b (whose associated ratchles have not been shown) which, thus arranged in parallel, add their pairs to drive the center shaft 20.
  • the hour wheel 22 and the floor 21 mesh respectively with the pinion and the wheel of a mobile of timer 25 (see Figure 1).
  • the timer wheel is connected to the timing rod 26 of the movement through a time-setting train 27.
  • the differential gear 23 comprises, in addition to the shaft 20 which forms the input, a first output wheel 28 free to rotate relative to the shaft 20, a pinion 29 integral with the wheel 28, a second output wheel 30 free to rotate by relative to the shaft 20, a central pinion 31 integral with the shaft 20, and a satellite mobile comprising a pinion 32 which meshes with the central pinion 31 and a wheel 33 which is integral with the pinion 32 and which meshes with the pinion 29 , the pivots of this satellite mobile being respectively mounted in the second output wheel 30 and in a bridge 34 fixed to the wheel 30.
  • the two average mobiles 3a, 3b each comprise, around an average shaft 35a, 35b, a pinion of average 36a, 36b integral with the shaft 35a, 35b and a differential gear 37a, 37b.
  • the average gear 36a meshes with, and is driven by, the first output gear 28 of the differential gear 23
  • the average gear 36b meshes with, and is driven by, the second output gear 30 of the differential gear 23.
  • the differential gear 37a, 37b of each mobile of average 3a, 3b is of the same type as the differential gear 23 of the center mobile 1.
  • the average shaft 35a, 35b is the input.
  • One, 38a, of the output wheels of the differential gear 37a meshes with, and drives, a pinion (not shown) of the second wheel 4a, while the other wheel 39a meshes with, and drives, a pinion 40b of the mobile of the second 4b.
  • one, 38b, of the output wheels of the differential gear 37b meshes with, and drives, a pinion 40c of the second gear 4c, while the other output gear 39b meshes with, and drives, a pinion (not shown) of the mobile of the second 4d.
  • the wheels of the second movable 4a to 4d meshing by means of bevel gears with the exhaust gears of the regulating members 5a to 5d.
  • the differential gears 23, 37a, 37b are closer to the barrels 2a, 2b, that is to say where the torque is Most important. This provision allows compensate for the disadvantages of a differential gear that are its weight and inertia.
  • the structure as described above has the advantage of a small footprint because the four regulating members 5a to 5d are driven by the same drive member, constituted by the two barrels 2a, 2b, and only one mobile average is used for two regulating bodies.
  • the use of two barrels in parallel makes it possible to increase the torque necessary for driving the regulating members. It also allows, by the arrangement of these barrels 2a, 2b on either side of the mobile center 1, to balance the transmitted torque and o o reduce the air pressure on the pivots of the mobile center 1.
  • the drive members connected by the differentials could separately drive the regulating members 5a to 5d.
  • a single barrel could be used to drive the four regulating members 5a to 5d.
  • Each regulating member 5a to 5d is carried by a support or frame 41 (see FIGS. 4 and 7) comprising an exhaust door 42, an exhaust bridge 43 and a rocker bridge 44 fixed to the exhaust door 42.
  • pivots of the balance shaft rotate in bearings 45, 46 (see Figures 4 and 6), preferably shockproof, respectively equipping the exhaust door 42 and the bridge 0 balance 44.
  • the escape mobile and the anchors are mounted between the exhaust holder 42 and the exhaust bridge 43.
  • the hairspring is mounted between the balance and the balance bridge 44.
  • the outer end of the hairspring is fixed to a pin 10 'itself fixed to the bridge
  • the supports 41 of the regulating members 5a to 5d are fixed rigidly to the frame of the movement, for example by means of screws, against bearing surfaces 47 of the cog axles 7a, 7b which are inclined by 45 °. in order to obtain the inclination of 45 ° of the rockers 9a to 9d relative to the platinum 6, while allowing said platen to remain flat.
  • These inclined surfaces 47 are shown in FIG. 8 and, schematically, in FIG. 6.
  • the supports 41 of FIGS. regulating members 5a, 5b are fixed on the first gearbridge 7a, while the supports 41 of the regulating members 5c, 5d are fixed on the second gearbridge 7b.
  • the distance between the rockers 9a to 9d is large.
  • the ratio d / D of the distance d between the centers of gravity of the rockers on the diameter D of each beam (defined as the outer diameter of the beam of the balance) is greater than or equal to 2.5 preferably greater than or equal to 2.65.
  • this ratio d / D greater than or equal to 2.5 concerns the two rockers closest to each other.
  • the distance d and the diameter D are respectively about 22.64 mm and about 8.5 mm. With such a spacing of the rockers, air couplings can also be considered negligible. These air couplings are further diminished by the fact that the rockers are inclined.
  • the moment of inertia J of the timepiece BT, MV, AF with respect to the axis A and the moment of inertia Jb of each balance 9a to 9d relative to its axis of rotation 12a to 12d are such that their J / Jb ratio is greater than or equal to 2x10 4 , preferably greater than or equal to 6x10 4 , more preferably greater than or equal to 10 5 .
  • it is possible to play on the mass of the timepiece for example by producing the BT box in a sufficiently heavy material and with sufficiently thick walls, and / or on its dimensions, namely its diameter and his height.
  • each pendulum has a moment of inertia with respect to its axis of rotation of about 8x10 "10 kg.m 2 while the timepiece as a whole has a moment of inertia with respect to its axis A of about 8 , 6x10 "5 kg. m 2 .
  • the regulating members could be in the form of vortices each carried by a support rigidly fixed to the frame of the movement or forming part of said frame.

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Abstract

La pièce d'horlogerie comprend une boîte (BT), un mouvement (MV) et un dispositif d'affichage (AF) logés dans la boîte (BT). Le mouvement (MV) comprend un bâti et, montés dans le bâti, des moyens moteurs, une pluralité d'organes régulateurs comprenant chacun un balancier agencé pour osciller autour d'un axe de rotation, des moyens de liaison reliant les moyens moteurs aux organes régulateurs et au moins un différentiel pour moyenner les marches des organes régulateurs. Les organes régulateurs sont chacun portés par un support rigidement fixé au bâti ou faisant partie dudit bâti. La pièce d'horlogerie définit un axe (A) perpendiculaire à son plan moyen et passant par son centre de gravité, et est caractérisée en ce que le rapport d/D de la distance d entre les centres de gravité des balanciers les plus proches sur le diamètre D de chaque balancier est d'au moins 2,5 et en ce que le rapport J/Jb du moment d'inertie J de la pièce d'horlogerie par rapport à l'axe de celle-ci sur le moment d'inertie Jb de chaque balancier par rapport à l'axe de rotation de celui-ci est d'au moins 2x104. La pièce d'horlogerie est ainsi agencée pour minimiser les couplages.

Description

Pièce d'horlogerie à plusieurs balanciers
La présente invention concerne une pièce d'horlogerie, typiquement une montre-bracelet, à plusieurs balanciers.
II existe dans l'état de la technique des pièces d'horlogerie à plusieurs balanciers utilisant un principe physique que les horlogers appellent la « résonance ». Selon ce principe, les balanciers s'influencent l'un l'autre pour osciller de manière synchrone, généralement en opposition de phase. Des horlogers comme Antide Janvier, Louis-Abraham Breguet, François-Paul Journe et Antoine Preziuso ont proposé des pièces d'horlogerie fonctionnant selon ce principe. De telles pièces constituent incontestablement de belles réalisations tant sur le plan esthétique que technique. Les oscillations synchrones des balanciers confèrent en effet une certaine harmonie ainsi qu'une protection contre les vibrations extérieures.
Ces pièces d'horlogerie à résonance présentent toutefois un inconvénient : elles doivent être réglées de manière très précise pour que l'effet de résonance puisse se produire. D'après François-Paul Journe, la différence de marche des balanciers ne doit pas excéder une valeur cumulée de 5 s/j dans les six positions standard de la montre.
De manière générale, il semble admis que la résonance est un phénomène difficile à maîtriser et qu'elle nécessite une grande dextérité de la part de l'horloger, ce d'autant plus si le nombre de balanciers est élevé.
Certains documents de l'état de la technique, par exemple les demandes de brevet WO 2005/111742, WO 2011/058157 et WO 2012/062659 et le brevet CH 695.196, décrivent des pièces d'horlogerie à plusieurs balanciers, sans préciser si le principe de la résonance est ou non utilisé. Ces pièces comportent un différentiel qui moyenne les marches des différents balanciers, de sorte que l'obtention d'une résonance n'est pas obligatoire pour leur fonctionnement. Toutefois, pendant leur fonctionnement, selon les conditions extérieures telles que la température, une résonance peut se produire et amener les balanciers à se synchroniser à une fréquence différente de leur fréquence d'oscillation initiale. Dans un tel cas, où la précision de la pièce d'horlogerie est obtenue par le moyennage des marches de balanciers indépendants, la résonance constitue une perturbation susceptible de détériorer de façon significative la marche.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, ou au moins à les atténuer, et propose à cette fin une pièce d'horlogerie comprenant une boîte, un mouvement et un dispositif d'affichage logés dans la boîte, le mouvement comprenant un bâti et, montés dans le bâti, des moyens moteurs, une pluralité d'organes régulateurs comprenant chacun un balancier agencé pour osciller autour d'un axe de rotation, des moyens de liaison reliant les moyens moteurs aux organes régulateurs et au moins un différentiel pour moyenner les marches des organes régulateurs, les organes régulateurs étant chacun portés par un support rigidement fixé au bâti ou faisant partie dudit bâti, ladite pièce d'horlogerie définissant un axe perpendiculaire à son plan moyen et passant par son centre de gravité, caractérisée en ce que le rapport d/D de la distance d entre les centres de gravité des balanciers les plus proches sur le diamètre D de chaque balancier est d'au moins 2,5 et en ce que le rapport J/Jb du moment d'inertie J de la pièce d'horlogerie par rapport audit axe de celle-ci sur le moment d'inertie Jb de chaque balancier par rapport audit axe de rotation de celui-ci est d'au moins 2x104.
La présente invention relève d'une tout autre approche que celles proposées jusque-là, en ce sens que la pièce d'horlogerie à plusieurs balanciers est spécialement conçue pour minimiser, voire exclure, la résonance entre les balanciers.
La présente demanderesse a identifié trois types de couplage pouvant conduire à l'apparition d'une résonance dans une pièce d'horlogerie à plusieurs balanciers.
Le premier couplage est un couplage aérien se produisant par frottement de l'air entre les balanciers. Lorsque deux balanciers entraînent l'air dans le même sens, ils peuvent interagir l'un avec l'autre. Ce couplage est rendu négligeable dans la présente invention par le rapport d/D supérieur ou égal à 2,5, impliquant que les balanciers sont suffisamment éloignés l'un de l'autre (ou les uns des autres).
5 Le deuxième couplage est un couplage élastique entre les points d'attache extérieurs des spiraux associés aux balanciers, couplage induit par les microdéplacements de la liaison mécanique reliant ces points d'attache. Ce couplage est rendu négligeable dans la présente invention par le fait que les organes régulateurs sont chacun portés par un support fixé rigidement au bâti du î o mouvement ou faisant partie dudit bâti, impliquant que la liaison mécanique (supports, platine et/ou ponts du bâti) entre les points d'attache extérieurs des spiraux est rigide.
Enfin, le troisième couplage est un couplage inertiel entre les vecteurs moments cinétiques des balanciers et le vecteur moment cinétique de la pièce
15 d'horlogerie dans son ensemble (considérée comme un solide). Ce couplage tend à faire osciller ensemble le solide pièce d'horlogerie et chacun des balanciers. Si l'on modélise à l'aide d'équations de Lagrange le comportement dynamique d'un tel système couplé, on peut s'apercevoir que plus le rapport J/Jb est grand, plus le couplage inertiel entre les balanciers et le solide pièce d'horlogerie est faible. 0 Ainsi, avec un rapport J/Jb d'au moins 2x104, le couplage inertiel peut être significativement réduit.
Chacun des trois couplages ci-dessus entraîne une modification de la fréquence d'oscillation des balanciers par rapport à leur fréquence propre naturelle. En effet, par le couplage, le système oscillant est étendu et ce sont les 5 fréquences propres de ce système étendu qui déterminent la fréquence d'oscillation des balanciers.
Des modèles mathématiques du comportement dynamique des systèmes couplés sont proposés dans la littérature, par exemple dans l'ouvrage d'Yves Rocard « Dynamique générale des vibrations », troisième édition revue et augmentée, Masson et Cie, 1960, chapitre VIII, ou dans celui de Jules Haag et Raymond Chaléat « Problèmes de théorie générale des oscillations et de chronométrie », Gauthier-Villars, Eyrolles, 1960. Ces modèles montrent que les fréquences propres d'un système couplé sont les solutions d'un système d'équations différentielles et que, dans le cas de deux oscillateurs ayant des fréquences propres naturelles respectives f1 et f2 en l'absence de couplage, les fréquences propres f1' et f2' de l'ensemble couplé satisfont à l'inégalité :
|f2' - f1'| > |f2 - f1 |.
Ce phénomène est souvent traduit par la formule : « les couplages écartent les fréquences propres ». En pratique, le mode (vecteur propre associé à la fréquence propre) selon lequel l'ensemble couplé va osciller dépend des couples extérieurs d'entretien à savoir, dans le cas de balanciers, du couple appliqué par le ou les échappements. Généralement, l'un des modes correspond à des déplacements angulaires en phase des oscillateurs, tandis que l'autre mode correspond à des déplacements angulaires en opposition de phase.
La présente invention cherche donc à minimiser voire éliminer les couplages, afin que chaque balancier oscille à une fréquence la plus proche possible de sa fréquence propre naturelle, sur la base de laquelle le mouvement est conçu. Par rapport à une pièce d'horlogerie fonctionnant selon le principe de la résonance, la pièce d'horlogerie selon l'invention est plus facilement reproductible et moins sensible à la précision des réglages, tout en étant très précise dans sa mesure du temps. En effet, le(s) différentiel(s) effectue(nt) un moyennage des marches respectives Mj des balanciers, la marche M de la pièce d'horlogerie pouvant s'exprimer de la façon suivante : où n est le nombre de balanciers. Les marches étant moyennées, les erreurs de marche le sont aussi. Par rapport aux pièces d'horlogerie à plusieurs balanciers et à différentiel non spécialement conçues pour minimiser les couplages, la pièce d'horlogerie selon l'invention est plus précise car non sujette aux risques de changements d'états résonant / non résonant.
De préférence, dans la présente invention, le rapport d/D est d'au moins 2,65 et le rapport J/Jb est d'au moins 6x104, de préférence encore d'au moins 105.
Le(s) différentiel(s) que comporte la pièce d'horlogerie selon l'invention fait(font) typiquement partie desdits moyens de liaison.
Les balanciers peuvent être régulièrement répartis suivant une direction circonférentielle autour de l'axe géométrique du mouvement.
De préférence, les balanciers sont inclinés par rapport audit plan moyen de la pièce d'horlogerie. Le fait d'incliner les balanciers permet de rendre encore plus faible le couplage aérien entre lesdits balanciers. Dans des exemples de réalisation, au moins deux des balanciers ont leurs axes de rotation qui sont sensiblement orthogonaux entre eux. Dans un exemple de réalisation particulier, les balanciers sont chacun inclinés d'environ 45° par rapport audit plan moyen et de telle sorte que leurs axes coupent sensiblement l'axe géométrique du mouvement, et sont tous inclinés dans le même sens par rapport audit axe géométrique.
Avantageusement, les organes régulateurs sont au nombre de quatre. Dans ce cas, les moyens de liaison peuvent comprendre un mobile de centre agencé pour être entraîné par les moyens moteurs, des premier et deuxième mobiles de moyenne agencés pour être entraînés par le mobile de centre, des premier et deuxième mobiles de seconde agencés pour être entraînés par le premier mobile de moyenne et des troisième et quatrième mobiles de seconde agencés pour être entraînés par le deuxième mobile de moyenne, les premier à quatrième mobiles de seconde étant agencés pour entraîner respectivement les organes régulateurs.
Le mobile de centre peut comprendre un premier engrenage différentiel et les premier et deuxième mobiles de moyenne peuvent comprendre respectivement des deuxième et troisième engrenages différentiels pour moyenner les marches des organes régulateurs.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue de dessus d'une pièce d'horlogerie selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue de profil de la pièce d'horlogerie selon l'invention ;
- la figure 3 est une vue plane, prise depuis le côté cadran (vue de dessus), du mouvement équipant la pièce d'horlogerie selon l'invention, avec la platine du mouvement montrée de manière schématique ;
- la figure 4 est une vue de profil montrant un décalage en hauteur entre deux organes régulateurs faisant partie dudit mouvement ;
- la figure 5 est une vue en coupe selon l'axe 3 heures - 9 heures d'une partie dudit mouvement ;
- la figure 6 est une vue en coupe, prise suivant une ligne brisée, dudit mouvement ;
- la figure 7 est une vue en perspective, prise depuis le côté fond, d'une partie dudit mouvement ;
- la figure 8 est une vue en perspective d'une partie d'un pont de rouage dudit mouvement.
En référence aux figures 1 et 2, une pièce d'horlogerie selon un mode de réalisation préféré de l'invention est sous la forme d'une montre-bracelet comprenant une boîte BT logeant un mouvement MV et un dispositif d'affichage AF. Le plan moyen de la pièce d'horlogerie est désigné par P. L'axe de la pièce d'horlogerie est désigné par A. Cet axe A passe par le centre de gravité de la pièce d'horlogerie, est perpendiculaire au plan moyen P et est parallèle et sensiblement confondu avec l'axe géométrique du mouvement et de la boîte, désigné par A', cet axe A' correspondant à l'axe d'aiguilles indicatrices centrales AF1 , AF2 du dispositif d'affichage AF.
La boîte BT comprend, de manière classique, une carrure BT1 , un fond BT2, une lunette BT3 et une glace BT4, la carrure définissant des cornes BT5 pour l'attache à un bracelet. Le dispositif d'affichage AF comprend, de manière classique aussi, lesdites aiguilles indicatrices centrales AF1, AF2 et un cadran AF3, et peut comprendre en outre d'autres organes indicateurs tels que des aiguilles décentrées AF4. Comme montré à la figure 3, le mouvement MV comprend, montés dans un bâti, un mobile de centre 1 , deux barillets 2a, 2b situés de part et d'autre du mobile de centre 1 , deux mobiles de moyenne 3a, 3b situés de part et d'autre du mobile de centre 1 , quatre mobiles de seconde 4a, 4b, 4c, 4d et quatre organes régulateurs 5a, 5b, 5c, 5d. Le bâti du mouvement MV comprend une platine 6 et des ponts, notamment un premier pont de rouage 7a recevant des pivots des arbres du mobile de moyenne 3a et des mobiles de seconde 4a, 4b, un deuxième pont de rouage 7b recevant des pivots des arbres du mobile de moyenne 3b et des mobiles de seconde 4c, 4d, un pont de centre 7' et deux ponts de barillet 7", 7"' (cf. figure 6). Chaque organe régulateur 5a à 5d comprend un échappement 8a à 8d, un balancier 9a à 9d et un spiral 10a à 10d, le spiral étant monté sur le même arbre que le balancier par une virole, de manière usuelle. Chaque échappement 8a à 8d comprend typiquement un mobile d'échappement, comprenant une roue et un pignon d'échappement, une ancre et un double plateau monté sur l'arbre du balancier. Des différentiels, qui seront décrits plus loin, permettent aux aiguilles indicatrices AF1 , AF2 d'afficher un temps correspondant à la moyenne des temps mesurés par les quatre organes régulateurs 5a à 5d, conférant ainsi au mouvement une grande précision de marche.
Dans l'exemple illustré, les organes régulateurs 5a à 5d sont inclinés par rapport au plan de la platine 6, plan qui est parallèle au plan P, d'une manière qui 5 permette de compenser avantageusement les effets de la gravité sur la marche du mouvement en fonction des positions de la pièce d'horlogerie. Plus précisément, chaque organe régulateur 5a à 5d est disposé dans un plan incliné de 45° par rapport au plan de la platine 6. En d'autres termes, l'axe de rotation 12a à 12d de chaque balancier 9a à 9d forme un angle de 45° avec le plan de la platine 6. En î o vue de dessus du mouvement (figure 3), les balanciers 9a à 9d forment les extrémités d'une croix dont le centre est au centre du mouvement et dont les deux branches sont perpendiculaires. Les balanciers diamétralement opposés l'un à l'autre 9a, 9c ont leurs axes 12a, 12c qui coupent l'axe A' du mouvement en un même point 14 (figure 6). Les deux autres balanciers opposés l'un à l'autre 9b, 9d
15 ont leurs axes 12b, 2d qui coupent l'axe A' du mouvement en un même point 15 qui typiquement est du même côté de la platine 6 que le point 14 mais distinct de ce dernier car les organes régulateurs 5a, 5c sont à une position surélevée par rapport aux organes régulateurs 5b, 5d, comme montré aux figures 4 et 6, pour permettre aux roues de seconde des mobiles de seconde 4a, 4b et aux roues de 0 seconde des mobiles de seconde 4c, 4d de se chevaucher (cf. figure 3).
De la sorte, l'angle que font entre eux les axes 12a, 12c des balanciers 9a, 9c est de 90°. De même, l'angle que font entre eux les axes 12b, 12d des balanciers 9b, 9d est de 90°. De plus, les axes 12a, 12c de la paire de balanciers 9a, 9c ne sont parallèles à aucun des axes 12b, 2d de l'autre paire de balanciers 5 9b, 9d, offrant ainsi une couverture de toutes les directions de l'espace.
L'orthogonalité entre les axes des balanciers d'une même paire 9a, 9c ou 9b, 9d permet de compenser efficacement les effets de la gravité sur ces balanciers et de particulièrement bien couvrir les positions possibles du mouvement entre l'horizontale et la verticale (plat-pendu). Grâce à cette orthogonalité, la moyenne des amplitudes d'oscillation des balanciers d'une paire donnée reste sensiblement constante entre les différentes positions angulaires du mouvement dans le plan diamétral contenant les axes de ces balanciers.
De plus, grâce à l'inclinaison de 45° des balanciers 9a à 9d, ceux-ci ne se trouvent jamais dans leur position la plus défavorable en terme de sensibilité à la gravité, à savoir la position verticale, lorsque le mouvement est dans l'une de ses positions de référence, à savoir les positions horizontales « cadran en haut » et « cadran en bas » et verticales « 3 heures en haut », « 6 heures en haut », « 9 heures en haut » et « 12 heures en haut ». La différence de marche entre les positions de référence du mouvement est donc faible.
Bien que l'agencement des balanciers tel que décrit ci-dessus soit particulièrement avantageux, les balanciers pourraient, en variante, être inclinés différemment ou ne pas être inclinés, c'est-à-dire être disposés parallèlement à la platine 6 et au plan P. Dans l'exemple illustré, les balanciers sont régulièrement répartis dans une direction circonférentielle autour de l'axe A' du mouvement. En variante, néanmoins, ils pourraient être répartis de façon non régulière.
La structure du mouvement selon l'invention va maintenant être décrite plus en détail.
Comme montré aux figures 5 et 6, le mobile de centre 1 comprend, autour d'un arbre de centre 20, une chaussée 21 montée à friction sur l'arbre 20 et portant l'aiguille des minutes AF2, une roue des heures 22 libre en rotation autour de l'arbre 20 et portant l'aiguille des heures AF1 , un engrenage différentiel 23 et un pignon de centre 24 solidaire de l'arbre 20. Le pignon de centre 24 engrène avec les deux barillets 2a, 2b (dont les rochets associés n'ont pas été représentés) qui, disposés ainsi en parallèle, additionnent leurs couples pour entraîner l'arbre de centre 20. La roue des heures 22 et la chaussée 21 engrènent respectivement avec le pignon et la roue d'un mobile de minuterie 25 (cf. figure 1). La roue de minuterie est reliée à la tige de mise à l'heure 26 du mouvement par l'intermédiaire d'un rouage de mise à l'heure 27. L'engrenage différentiel 23 comprend, outre l'arbre 20 qui en constitue l'entrée, une première roue de sortie 28 libre en rotation par rapport à l'arbre 20, un pignon 29 solidaire de la roue 28, une deuxième roue de sortie 30 libre en rotation par rapport à l'arbre 20, un pignon central 31 solidaire de l'arbre 20, et un mobile satellite comprenant un pignon 32 qui engrène avec le pignon central 31 et une roue 33 qui est solidaire du pignon 32 et qui engrène avec le pignon 29, les pivots de ce mobile satellite étant montés respectivement dans la deuxième roue de sortie 30 et dans un pont 34 fixé à la roue 30.
Les deux mobiles de moyenne 3a, 3b comprennent chacun, autour d'un arbre de moyenne 35a, 35b, un pignon de moyenne 36a, 36b solidaire de l'arbre 35a, 35b et un engrenage différentiel 37a, 37b. Le pignon de moyenne 36a engrène avec, et est entraîné par, la première roue de sortie 28 de l'engrenage différentiel 23 et le pignon de moyenne 36b engrène avec, et est entraîné par, la deuxième roue de sortie 30 de l'engrenage différentiel 23. L'engrenage différentiel 37a, 37b de chaque mobile de moyenne 3a, 3b est du même type que l'engrenage différentiel 23 du mobile de centre 1. L'arbre de moyenne 35a, 35b en constitue l'entrée. L'une, 38a, des roues de sortie de l'engrenage différentiel 37a engrène avec, et entraîne, un pignon (non représenté) du mobile de seconde 4a, tandis que l'autre roue de sortie 39a engrène avec, et entraîne, un pignon 40b du mobile de seconde 4b. De même, l'une, 38b, des roues de sortie de l'engrenage différentiel 37b engrène avec, et entraîne, un pignon 40c du mobile de seconde 4c, tandis que l'autre roue de sortie 39b engrène avec, et entraîne, un pignon (non représenté) du mobile de seconde 4d. Les roues des mobiles de seconde 4a à 4d engrènent au moyen d'engrenages coniques avec les pignons d'échappement des organes régulateurs 5a à 5d.
Tels qu'ils sont disposés, sur les mobiles de centre 1 et de moyenne 3a, 3b, les engrenages différentiels 23, 37a, 37b sont au plus près des barillets 2a, 2b, c'est-à-dire là où le couple est le plus important. Cette disposition permet de compenser les inconvénients d'un engrenage différentiel que sont son poids et son inertie.
La structure telle que décrite ci-dessus présente l'avantage d'un faible encombrement du fait que les quatre organes régulateurs 5a à 5d sont entraînés 5 par un même organe moteur, constitué par les deux barillets 2a, 2b, et qu'un seul mobile de moyenne est utilisé pour deux organes régulateurs. L'utilisation de deux barillets en parallèle permet d'augmenter le couple nécessaire à l'entraînement des organes régulateurs. Elle permet en outre, par la disposition de ces barillets 2a, 2b de part et d'autre du mobile de centre 1 , d'équilibrer le couple transmis et î o de diminuer les pressions hertziennes sur les pivots du mobile de centre 1. En variante toutefois, des organes moteurs reliés par les différentiels pourraient entraîner séparément les organes régulateurs 5a à 5d. Dans une autre variante, un seul barillet pourrait être utilisé pour entraîner les quatre organes régulateurs 5a à 5d.
15 Chaque organe régulateur 5a à 5d est porté par un support ou bâti 41 (cf. figures 4 et 7) comprenant un porte-échappement 42, un pont d'échappement 43 et un pont de balancier 44 fixés au porte-échappement 42. Les pivots de l'arbre de balancier tournent dans des paliers 45, 46 (cf. figures 4 et 6), de préférence antichocs, équipant respectivement le porte-échappement 42 et le pont de 0 balancier 44. Le mobile d'échappement et l'ancre sont montés entre le porte- échappement 42 et le pont d'échappement 43. Le spiral est monté entre le balancier et le pont de balancier 44. L'extrémité extérieure du spiral est fixée à un piton 10' lui-même fixé au pont de balancier 44. Les supports 41 des organes régulateurs 5a à 5d sont fixés rigidement au bâti du mouvement, par exemple au 5 moyen de vis, contre des surfaces d'appui 47 des ponts de rouage 7a, 7b qui sont inclinées de 45° de manière à obtenir l'inclinaison de 45° des balanciers 9a à 9d par rapport à la platine 6, tout en permettant à ladite platine de rester plate. Ces surfaces inclinées 47 sont représentées à la figure 8 et, de manière schématique, à la figure 6. Dans l'exemple de réalisation représenté, les supports 41 des organes régulateurs 5a, 5b sont fixés sur le premier pont de rouage 7a, tandis que les supports 41 des organes régulateurs 5c, 5d sont fixés sur le deuxième pont de rouage 7b.
Mécaniquement, les points d'attache extérieurs des spiraux 10a à 10d, au niveau des pitons 0', sont ainsi reliés les uns aux autres par l'intermédiaire d'une structure rigide comprenant les supports 41 , les ponts de rouage 7a, 7b et la platine 6. Les couplages élastiques entre ces points d'attache peuvent donc être considérés comme négligeables.
Par ailleurs, comme cela est apparent sur les figures 1 et 3, la distance entre les balanciers 9a à 9d est grande. Concrètement, dans la présente invention, le rapport d/D de la distance d entre les centres de gravité des balanciers sur le diamètre D de chaque balancier (défini comme le diamètre extérieur de la serge du balancier) est supérieur ou égal à 2,5, de préférence supérieur ou égal à 2,65. Dans le cas où les balanciers ne sont pas répartis régulièrement autour de l'axe A', ce rapport d/D supérieur ou égal à 2,5 concerne les deux balanciers les plus proches l'un de l'autre. Dans un exemple de réalisation, la distance d et le diamètre D sont respectivement d'environ 22,64 mm et d'environ 8,5 mm. Avec un tel écartement des balanciers, les couplages aériens peuvent eux aussi être considérés comme négligeables. Ces couplages aériens sont encore diminués par le fait que les balanciers sont inclinés.
Enfin, pour rendre négligeables les couplages inertiels, on fait en sorte que le moment d'inertie J de la pièce d'horlogerie BT, MV, AF par rapport à l'axe A et le moment d'inertie Jb de chaque balancier 9a à 9d par rapport à son axe de rotation 12a à 12d soient tels que leur rapport J/Jb soit supérieur ou égal à 2x104, de préférence supérieur ou égal à 6x104, de préférence encore supérieur ou égal à 105. Pour obtenir de telles valeurs, on peut jouer sur la masse de la pièce d'horlogerie, par exemple en réalisant la boîte BT dans une matière suffisamment lourde et avec des parois suffisamment épaisses, et/ou sur ses dimensions, à savoir son diamètre et sa hauteur. Dans un exemple de réalisation, chaque balancier a un moment d'inertie par rapport à son axe de rotation d'environ 8x10"10 kg. m2 tandis que la pièce d'horlogerie dans son ensemble a un moment d'inertie par rapport à son axe A d'environ 8,6x10"5 kg. m2.
Grâce à ces caractéristiques, on évite les effets de résonance et on permet 5 aux balanciers d'osciller indépendamment les uns des autres à leur fréquence propre naturelle.
On notera également que le nombre élevé de balanciers, quatre dans l'exemple illustré, diminue encore les risques d'apparition d'une résonance.
La présente invention a été décrite ci-dessus à titre d'exemple uniquement, î o II va de soi que des modifications pourraient être faites sans sortir du cadre de l'invention revendiquée. Par exemple, les organes régulateurs pourraient être sous la forme de tourbillons portés chacun par un support fixé rigidement au bâti du mouvement ou faisant partie dudit bâti.

Claims

REVENDICATIONS
1. Pièce d'horlogerie comprenant une boîte (BT), un mouvement (MV) et un dispositif d'affichage (AF) logés dans la boîte (BT), le mouvement (MV) comprenant un bâti (6, 7a, 7b, ) et, montés dans le bâti, des moyens moteurs (2a, 2b), une pluralité d'organes régulateurs (5a-5d) comprenant chacun un balancier (9a-9d) agencé pour osciller autour d'un axe de rotation (12a-12d), des moyens de liaison (1 , 3a, 3b, 4a-4d) reliant les moyens moteurs (2a, 2b) aux organes régulateurs (5a-5d) et au moins un différentiel (23, 37a, 37b) pour moyenner les marches des organes régulateurs, les organes régulateurs (5a-5d) étant chacun portés par un support (41 ) rigidement fixé au bâti (6, 7a, 7b, 7') ou faisant partie dudit bâti, ladite pièce d'horlogerie définissant un axe (A) perpendiculaire à son plan moyen (P) et passant par son centre de gravité, caractérisée en ce que le rapport d/D de la distance d entre les centres de gravité des balanciers (9a-9d) les plus proches sur le diamètre D de chaque balancier (9a-9d) est d'au moins 2,5 et en ce que le rapport J/Jb du moment d'inertie J de la pièce d'horlogerie par rapport audit axe (A) de celle-ci sur le moment d'inertie Jb de chaque balancier (9a-9d) par rapport audit axe de rotation (12a-12d) de celui-ci est d'au moins 2x 04.
2. Pièce d'horlogerie selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le rapport d/D est d'au moins 2,65.
3. Pièce d'horlogerie selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le rapport J/Jb est d'au moins 6x 04.
4. Pièce d'horlogerie selon la revendication 3, caractérisée en ce que le rapport J/Jb est d'au moins 105.
5. Pièce d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit au moins un différentiel (23, 37a, 37b) fait partie desdits moyens de liaison (1 , 3a, 3b, 4a-4d).
6. Pièce d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les balanciers (9a-9d) sont régulièrement répartis suivant une direction circonférentielle autour de l'axe géométrique (Α') du mouvement (MV).
7. Pièce d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les balanciers (9a-9d) sont inclinés par rapport audit plan moyen (P).
8. Pièce d'horlogerie selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'au moins deux (9a, 9c ; 9b, 9d) des balanciers (9a-9d) ont leurs axes de rotation (12a, 12c ; 12b, 12d) qui sont sensiblement orthogonaux entre eux.
9. Pièce d'horlogerie selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que les balanciers (9a-9d) sont chacun inclinés d'environ 45° par rapport audit plan moyen (P) et de telle sorte que leurs axes (12a-12d) coupent sensiblement l'axe géométrique (Α') du mouvement, et sont tous inclinés dans le même sens par rapport audit axe géométrique (Α').
10. Pièce d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que les organes régulateurs (5a-5d) sont au nombre de quatre.
11. Pièce d'horlogerie selon la revendication 10, caractérisée en ce que les moyens de liaison (1 , 3a, 3b, 4a-4d) comprennent un mobile de centre (1) agencé pour être entraîné par les moyens moteurs (2a, 2b), des premier et deuxième mobiles de moyenne (3a, 3b) agencés pour être entraînés par le mobile de centre (1), des premier et deuxième mobiles de seconde (4a, 4b) agencés pour être entraînés par le premier mobile de moyenne (3a) et des troisième et quatrième mobiles de seconde (4c, 4d) agencés pour être entraînés par le deuxième mobile de moyenne (3b), les premier à quatrième mobiles de seconde (4a-4d) étant agencés pour entraîner respectivement les organes régulateurs (5a-5d).
12. Pièce d'horlogerie selon la revendication 11 , caractérisée en ce que le mobile de centre (1) comprend un premier engrenage différentiel (23) et les premier et deuxième mobiles de moyenne (3a, 3b) comprennent respectivement des deuxième et troisième engrenages différentiels (37a, 37b) pour moyenner les marches des organes régulateurs (5a-5d).
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