EP3080665A2 - Mecanisme de sonnerie de montre ou de boîte a musique avec clavier a energie d'activation optimisee - Google Patents

Mecanisme de sonnerie de montre ou de boîte a musique avec clavier a energie d'activation optimisee

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Publication number
EP3080665A2
EP3080665A2 EP14802672.7A EP14802672A EP3080665A2 EP 3080665 A2 EP3080665 A2 EP 3080665A2 EP 14802672 A EP14802672 A EP 14802672A EP 3080665 A2 EP3080665 A2 EP 3080665A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
keyboard
blades
blade
ringing mechanism
gpa
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Withdrawn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
EP14802672.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Polychronis Nakis Karapatis
Younes Kadmiri
Davide Sarchi
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.)
Montres Breguet SA
Original Assignee
Montres Breguet SA
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Montres Breguet SA filed Critical Montres Breguet SA
Priority to EP14802672.7A priority Critical patent/EP3080665A2/fr
Publication of EP3080665A2 publication Critical patent/EP3080665A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • G04B21/00—Indicating the time by acoustic means
    • G04B21/02—Regular striking mechanisms giving the full hour, half hour or quarter hour
    • G04B21/08—Sounding bodies; Whistles; Musical apparatus
    • 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
    • G04B23/00—Arrangements producing acoustic signals at preselected times
    • G04B23/005—Arrangements producing acoustic signals at preselected times by starting up musical boxes or other musical recordings
    • 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
    • G04B23/00—Arrangements producing acoustic signals at preselected times
    • G04B23/02—Alarm clocks
    • G04B23/08—Alarm clocks operating on successive days without resetting; operating only once in each 24 hours
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10F—AUTOMATIC MUSICAL INSTRUMENTS
    • G10F1/00—Automatic musical instruments
    • G10F1/06—Musical boxes with plucked teeth, blades, or the like
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K1/00—Devices in which sound is produced by striking a resonating body, e.g. bells, chimes or gongs
    • G10K1/06—Devices in which sound is produced by striking a resonating body, e.g. bells, chimes or gongs the resonating devices having the shape of a bell, plate, rod, or tube
    • G10K1/062—Devices in which sound is produced by striking a resonating body, e.g. bells, chimes or gongs the resonating devices having the shape of a bell, plate, rod, or tube electrically operated
    • G10K1/066—Devices in which sound is produced by striking a resonating body, e.g. bells, chimes or gongs the resonating devices having the shape of a bell, plate, rod, or tube electrically operated the sounding member being a tube, plate or rod
    • G10K1/067—Operating or striking mechanisms therefor
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K1/00—Devices in which sound is produced by striking a resonating body, e.g. bells, chimes or gongs
    • G10K1/06—Devices in which sound is produced by striking a resonating body, e.g. bells, chimes or gongs the resonating devices having the shape of a bell, plate, rod, or tube
    • G10K1/08—Details or accessories of general applicability
    • G10K1/10—Sounding members; Mounting thereof; Clappers or other strikers

Definitions

  • the invention relates to a watch or music box striking mechanism comprising at least one optimized activation energy keyboard comprising a plurality of cantilever blades.
  • the invention also relates to a timepiece constituted by a watch or a music box comprising at least one such mechanism.
  • the invention relates to the field of timepieces comprising a striking mechanism, including watches and music boxes. Background of the invention
  • the striking mechanism of musical watches or music boxes is generally constituted by a keyboard and an activation system of the blades of this keyboard.
  • the activation system may be a rotating cylinder or a rotating disk, or the like.
  • the keyboard material has been chosen mainly on the basis of manufacturability criteria and resistance to wear and fatigue.
  • the reason is that the keyboard blades are subjected to repeated elastic forces and the friction between the surface of the blades and the activation pins can induce either the abrasion or the matting of the surfaces.
  • manufacturers of bell watches or music boxes have always tried to increase as much as possible the activation energy of the blades, which requires very considerable elastic forces, especially for the shortest blades, corresponding to the most acute sounds.
  • the document EP 2 482 275 A1 in the name of MONTRES BREGUET SA describes a keyboard for music box in the form of a watch, composed of a set of pairs of parallel blades, connected at one of their ends to a heel, each pair of blades forming a tuning fork, where one of the blades of the pair can be vibrated by a pin of a musical movement, with a propagation of the vibration to the other blade of the pair by a longitudinal wave.
  • this keyboard is made of precious metal, or gold, or metallic glass.
  • the present invention proposes the introduction of an optimized ring keypad, in a material having specific elastic properties, specific to ensure optimal radiation of the sound emitted by the covering, and with a specific geometry for storing the maximum of energy in the smallest space.
  • the coating and curing techniques of the materials nowadays make it possible to reduce the risk of wear and fatigue of the watch components, and make it possible to use relatively flexible materials for the ringer keyboard function.
  • the invention thus comes to propose an unusual solution, and quite contrary to the uses of the profession, by defining an optimized ringtone having both a modulus of elasticity lower than traditionally used steel keyboards and a higher density.
  • the main example of this family of keyboards optimized according to the invention is the keyboard in gold or gold alloy.
  • the invention relates to a watch ring or music box mechanism comprising at least one optimized activation energy keyboard comprising a plurality of cantilever blades, characterized in that said blades are each real in a Young modulus material E and density p satisfying the inequality ⁇ 0.25-.
  • b is the width of said blade
  • L is the length of said blade
  • ⁇ is the lifting of the blade
  • f is the frequency of said blade
  • U is the activation energy of said blade and which is equal to or greater than 20 microwatts, and in that said blades are arranged to vibrate between 800 Hz and 4000 Hz.
  • the bulk of said keyboard is limited to an active length of said keyboard of 12 mm, a width of said keyboard of 7 mm, and a vertical height of said keyboard of 1 .5 mm.
  • said blades are each in a Young's modulus material between 70 GPa and 120
  • GPa or said blades are each of density between 14 and 22.
  • said blades are each in a Young modulus material between 70 GPa and 120 GPa, and said blades are each of density between 14 and 22.
  • said keyboard is in a Young's modulus material between 70 GPa and 120 GPa, and said keyboard has a density between 14 and 22.
  • At least one of said blades is an alloy comprising gold.
  • the invention also relates to a timepiece constituted by a watch or a music box comprising at least one such mechanism.
  • FIG. 2 schematically represents, for a keypad of the prior art made of steel, a diagram, with the length of the blade on the abscissa, and the total vertical space requirement of this blade on the ordinate, that is, ie, the total of its height, and twice its deflection called lift, this lift being evaluated so as to obtain an activation energy of 20 microwatts, and this diagram representing the response of this keyboard to certain frequencies (in left part for a blade at 4000 Hz and in the right for a blade at 800 Hz), each solid line curve corresponding to the response with the total vertical space, and each curve in broken line corresponding to the only lifting, and where the maximum size in blade length and total vertical space, characteristic of the operating limits, is represented by the shaded area;
  • FIG. 3 shows, similarly to Figure 2, the diagram corresponding to a keyboard according to the invention in a first 750 gold alloy with a Young's modulus of 1 10 GPa and a density of 15.1;
  • FIG. 4 shows, similarly to Figure 2, the diagram corresponding to a keyboard according to the invention in a second gold alloy with a Young's modulus of 120 GPa and a density of 14.0;
  • FIG. 5 is a schematic and perspective representation of a keyboard according to the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
  • the invention relates to the field of timepieces comprising a striking mechanism, including watches and music boxes. More particularly, the invention relates to a keyboard 1 watch ring 100 or music box 200, optimized activation energy, comprising a plurality of blades 2 cantilevered.
  • Each of these blades 2 is sized to vibrate at a specific frequency.
  • the entire keyboard 1 is designed to provide the generation of vibrations to radiate in a particular frequency range of the audible range. More particularly and not exclusively, this range relates to the frequencies of 800 Hz to 4000 Hz, the conceptual reasoning explained below applying to all other limit values of this frequency range.
  • each blade 2 of the keyboard 1 is made of a material for which ⁇ 0.25 m / s.
  • these blades 2 are each in a Young's modulus M material between 70 GPa and 120 GPa.
  • At least one blade 2 is platinum or platinum alloy, and then has a Young's modulus greater than 120 GPa.
  • these blades 2 are each of density greater than 14, and especially between 14 and 22.
  • the blades 2 are each in a Young's modulus material between 70 GPa and 120 GPa, or these blades 2 are each of density between 14 and 22.
  • the blades 2 are each in a Young's modulus material between 70 GPa and 120 GPa, and these blades 2 are each of density between 14 and 22.
  • the keyboard is in a Young's modulus material between 70 GPa and 120 GPa, or the keyboard has a density between 14 and 22.
  • the keyboard is in a Young's modulus material between 70 GPa and 120 GPa, and the keyboard has a density between 14 and 22.
  • At least one blade 2 is made of an alloy comprising gold.
  • At least one blade 2 is made of "750" gold comprising at least 75% gold.
  • the keyboard 1 comprises at least one element of the group consisting of:
  • this at least one element being used alone, or in combination with gold, or in combination with at least gold, or in combination with another element of the group, or in combination between at least two elements of the group.
  • tungsten, iridium, platinum, palladium and silver can be used alone. It should be checked each time that the values of E and p respect the different criteria defined for the invention.
  • all the blades 2 that make up the keyboard 1 form a one-piece assembly with a table 3 through which the keyboard 1 is fixed.
  • This table 3 is the mounting heel of each blade 2, similar to a vibrating beam embedded at one end and mounted cantilever.
  • each blade 2 is a solid parallelepipedic prism.
  • the same reasoning is applicable to blades 2 of different shapes and sections, solid or hollow.
  • the geometry of the blades 2 (defined by the minimum length, the maximum length, the height h and the width b of the blades) is appropriate. obtained mathematically using the two equations defining respectively the frequency and the bending energy of a keyboard blade (modeled as a thin beam embedded at one end):
  • the height h of the blade 2 is determined by its length L:
  • the arrow necessary to obtain the activation energy U 20 microwatts, is of length L of the blade:
  • equation (4) determines the configuration uniquely optimal.
  • the maximum size in blade length and total vertical space is represented by the shaded area.
  • the graphs C1 and C2 correspond to the frequency of 4000 Hz, respectively according to the total vertical space h + 2 ⁇ or according to the only lift ⁇ , the graphs C3 and C4 are the pendants for the frequency of 800 Hz.
  • FIG. 2 is a representation with a lift evaluated to obtain an activation energy of 20 microwatts, and shows the response of the keyboard at certain frequencies (in the left part for a 4000 Hz blade and in the right part for a blade at 800 Hz), each curve in solid line corresponding to the response with the total vertical space, and each curve in broken line corresponding to the only lifting.
  • the maximum overall length of the blade and the total vertical space, characteristic of the operating limits, are represented by the shaded area. Outside this region, the keyboard can not be integrated into a traditional wristwatch.
  • a steel keyboard does not allow to activate a blade with enough energy to obtain optimal acoustic radiation at all frequencies.
  • equation (4) produces the curves shown in FIG. 1 according to the invention in 750 gold, with graphs similar to those of FIG. 2. It can be seen that, in this case, it is also possible to activate the blade at 800 Hz with sufficient energy while remaining within the limits. desired size.
  • c c (b, f) is a function that depends solely on the width and frequency of the blade, and does not depend on the length or lift of the blade 2.
  • S 2 L 3 is proportional to
  • At least one blade 2 comprises a surface coating.
  • At least one blade 2 has a hardened surface relative to its core.
  • the invention also relates to a watch 50 ringing mechanism 100 or music box 200 comprising at least one such keyboard 1.
  • the invention also relates to a timepiece 500 constituted by a watch 100 or a music box 200 comprising at least one such mechanism 50 and / or at least one such keyboard 1.

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Abstract

Mécanisme de sonnerie (50) de montre (100) ou de boîte à musique (200) comportant un clavier (1) à énergie d'activation optimisée, comportant une pluralité de lames (2) en porte-à-faux. Ces lames (2) sont chacune dans un matériau de module d'Young E et de densité ρ satisfaisant l'inégalité : formule (I). Toutes ces lames (2) satisfont chacune la relation : formule (II) où b est la largeur, L la longueur, δ la levée, f la fréquence, et U l'énergie d'activation, de la lame (2), U étant est égale ou supérieure à 20 microwatt, et les lames (2) sont agencées pour vibrer entre 800 Hz et 4000 Hz. Pièce d'horlogerie (500), montre (100) ou boîte à musique (200), comportant un tel mécanisme de sonnerie (50).

Description

Mécanisme de sonnerie de montre ou de boîte à musique avec clavier à énergie d'activation optimisée
Domaine de l'invention
L'invention concerne un mécanisme de sonnerie de montre ou de boîte à musique comportant au moins un clavier à énergie d'activation optimisée comportant une pluralité de lames en porte-à-faux.
L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie constituée par une montre ou une boîte à musique comportant au moins un tel mécanisme.
L'invention concerne le domaine des pièces d'horlogerie comportant un mécanisme de sonnerie, notamment les montres et les boîtes à musique. Arrière-plan de l'invention
Le mécanisme de sonnerie des montres musicales ou des boîtes à musique est généralement constitué par un clavier et un système d'activation des lames de ce clavier. Le système d'activation peut être un cylindre tournant ou un disque tournant, ou similaire.
Jusqu'à présent, la matière du clavier a été choisie principalement sur la base de critères de fabricabilité et de résistance à l'usure et à la fatigue. La raison est que les lames du clavier sont soumises à des efforts élastiques répétés et le frottement entre la surface des lames et les goupilles d'activation peut induire soit l'abrasion soit le matage des surfaces. En même temps, jusqu'à présent, les fabricants de montres à sonnerie ou de boîtes à musique ont toujours essayé d'augmenter le plus possible l'énergie d'activation des lames, ce qui nécessite des efforts élastiques très importants, notamment pour les lames les plus courtes, correspondant aux sons les plus aigus.
Le document EP 2 482 275 A1 au nom de MONTRES BREGUET SA décrit un clavier pour boîte à musique sous forme de montre, composé d'un ensemble de paires de lames parallèles, reliées à une de leurs extrémités à un talon, chaque paire de lames formant un diapason, où une des lames de la paire peut être mise en vibration par une goupille d'un mouvement musical, avec une propagation de la vibration à l'autre lame de la paire par une onde longitudinale. Dans une variante particulière, ce clavier est en métal précieux, ou or, ou verre métallique.
Résumé de l'invention
La présente invention propose l'introduction d'un clavier de sonnerie optimisé, dans un matériau ayant des propriétés élastiques particulières, spécifiques pour assurer un rayonnement optimal du son émis par l'habillage, et avec une géométrie spécifique permettant de stocker le maximum d'énergie dans le plus petit encombrement.
L'étude énergétique d'un clavier de sonnerie, entreprise pour résoudre ce problème d'optimisation du rayonnement, met en évidence le fait que l'énergie d'activation doit dépasser un seuil défini (environ 20 microwatt), légèrement dépendant de l'habillage de la montre, pour permettre un rayonnement efficace et obtenir une forte amélioration du niveau sonore (amélioration de plus de 10 dB autour de ce seuil), mais qu'il n'y a pas un avantage conséquent à augmenter davantage l'énergie d'activation au-delà de ce seuil. En effet, au-delà de ce seuil, l'amélioration devient linéaire, ce qui signifie qu'il faut doubler l'énergie disponible pour augmenter de seulement 3 dB le niveau du son produit.
En même temps, les techniques de revêtement et durcissement des matériaux permettent aujourd'hui de réduire le risque d'usure et de fatigue des composants horlogers, et rendent possible l'utilisation de matériaux relativement souples pour la fonction de clavier de sonnerie.
Ceci permet de choisir le matériau du clavier sur la base d'un critère énergétique (toutes les lames doivent avoir une énergie d'activation supérieure à 20 microwatt) et d'un critère d'encombrement du composant.
L'invention en vient ainsi à proposer une solution inhabituelle, et passablement contraire aux usages de la profession, en définissant un clavier de sonnerie optimisé ayant à la fois un module d'élasticité plus faible que les claviers en acier traditionnellement utilisés et une densité plus élevée: l'exemple principal de cette famille de claviers optimisés selon l'invention est le clavier en or ou alliage d'or.
Grâce à l'utilisation de ce matériau, ou d'autres matériaux remplissant les mêmes conditions physiques, il est possible d'uniformiser le niveau acoustique des notes jouées, tout en restant dans un encombrement réduit: pour obtenir ce système optimal il faut utiliser une géométrie bien définie et adaptée, détaillée dans la description qui va suivre.
A cet effet, l'invention concerne un mécanisme de sonnerie de montre ou de boîte à musique comportant au moins un clavier à énergie d'activation optimisée comportant une pluralité de lames en porte-à-faux, caractérisé en ce que lesdites lames sont chacune réal dans un matériau de module d'Young E et de densité p satisfaisant l'inégalité < 0.25— . ,
et en ce que toutes lesdites lames satisfont chacune la relation :
où b est la largeur de ladite lame, L est la longueur de ladite lame, où δ est la levée de la lame, et f est la fréquence de ladite lame, et où U est l'énergie d'activation de ladite lame et qui est égale ou supérieure à 20 microwatt, et en ce que lesdites lames sont agencées pour vibrer entre 800 Hz et 4000 Hz.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'encombrement dudit clavier est limité à une longueur active dudit clavier de 12 mm, une largeur dudit clavier de 7 mm, et une hauteur verticale dudit clavier de 1 .5 mm.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, lesdites lames sont chacune dans un matériau de module d'Young compris entre 70 GPa et 120
GPa, ou lesdites lames sont chacune de densité comprise entre 14 et 22.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, lesdites lames sont chacune dans un matériau de module d'Young compris entre 70 GPa et 120 GPa, et lesdites lames sont chacune de densité comprise entre 14 et 22.
Plus particulièrement, ledit clavier est dans un matériau de module d'Young compris entre 70 GPa et 120 GPa, et ledit clavier est de densité comprise entre 14 et 22.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, au moins une desdites lames est en alliage comportant de l'or.
L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie constituée par une montre ou une boîte à musique comportant au moins un tel mécanisme . Description sommaire des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés, où :
- la figure 1 représente, de façon schématisée, la répartition de l'énergie d'activation (en microwatt) d'une lame ayant un mode fondamental de flexion à 800 Hz, pour un clavier en or 750 selon l'invention (E = 1 10 GPa, p = 15100 kg/m3), en fonction de la longueur de la lame en abscisse, et de la levée de cette lame en ordonnée, pour une largeur de la lame de 0.4 mm ;
- la figure 2 représente, de façon schématisée, pour un clavier de l'art antérieur en acier, un diagramme, avec en abscisse la longueur de la lame, et en ordonnée l'encombrement vertical total de cette lame, c'est-à-dire le total de sa hauteur, et du double de son débattement appelé levée, cette levée étant évaluée de façon à obtenir une énergie d'activation de 20 microwatt, et ce diagramme représentant la réponse de ce clavier à certaines fréquences (en partie gauche pour une lame à 4000 Hz et en partie droite pour une lame à 800 Hz), chaque courbe en trait plein correspondant à la réponse avec l'encombrement vertical total, et chaque courbe en trait interrompu correspondant à la seule levée, et où l'encombrement maximal en longueur de lame et encombrement vertical total, caractéristique des limites de fonctionnement, est représenté par la région grisée ;
- la figure 3 représente, de façon analogue à la figure 2, le diagramme correspondant à un clavier selon l'invention en un premier alliage d'or 750 avec un module d'Young de 1 10 GPa et une densité de 15.1 ;
- la figure 4 représente, de façon analogue à la figure 2, le diagramme correspondant à un clavier selon l'invention en un deuxième alliage d'or avec un module d'Young de 120 GPa et une densité de 14.0 ;
- la figure 5 est une représentations schématisée et en perspective d'un clavier selon l'invention.. Description détaillée des modes de réalisation préférés
L'invention concerne le domaine des pièces d'horlogerie comportant un mécanisme de sonnerie, notamment les montres et les boîtes à musique. Plus particulièrement, l'invention concerne un clavier 1 de sonnerie de montre 100 ou de boîte à musique 200, à énergie d'activation optimisée , comportant une pluralité de lames 2 en porte-à-faux.
Chacune de ces lames 2 est dimensionnée pour vibrer à une fréquence déterminée. L'ensemble du clavier 1 est conçu pour assurer la génération de vibrations à rayonner dans une plage de fréquences particulières du domaine audible. Plus particulièrement et non limitativement, cette plage concerne les fréquences de 800 Hz à 4000 Hz, le raisonnement conceptuel exposé ci-après s'appliquant à toutes autres valeurs limites de cette plage de fréquences.
Avantageusement, selon la présent invention, chaque lame 2 du clavier 1 est fabriquée dans un matériau pour lequel < 0.25 m/s.
Dans une variante de l'invention, ces lames 2 sont chacune dans un matériau M de module d'Young compris entre 70 GPa et 120 GPa.
Dans une autre variante, au moins une lame 2 est en platine ou alliage de platine, et a alors un module d'Young supérieur à 120 GPa.
Dans une variante de l'invention, ces lames 2 sont chacune de densité supérieure à 14, et notamment comprise entre 14 et 22.
Plus particulièrement, les lames 2 sont chacune dans un matériau de module d'Young compris entre 70 GPa et 120 GPa, ou ces lames 2sont chacune de densité comprise entre 14 et 22.
Plus particulièrement, les lames 2 sont chacune dans un matériau de module d'Young compris entre 70 GPa et 120 GPa, et ces lames 2 sont chacune de densité comprise entre 14 et 22.
Plus particulièrement, le clavier est dans un matériau de module d'Young compris entre 70 GPa et 120 GPa, ou le clavier est de densité comprise entre 14 et 22.
Plus particulièrement, le clavier est dans un matériau de module d'Young compris entre 70 GPa et 120 GPa, et le clavier est de densité comprise entre 14 et 22.
Notons qu'on appelle ici « densité » la densité relative par rapport à l'eau ; ainsi, une densité de valeur « λ » correspond à une masse volumique de λ.103 kg/m3. Les différentes nuances d'or et d'alliages d'or usuels, notamment l'or dit « 750 » à 18 carats, satisfont ce critère. Dans une variante de l'invention, au moins une lame 2 est fabriquée en alliage comportant de l'or.
Dans une variante de l'invention, au moins une lame 2 est en or « 750 » comportant au moins 75% d'or.
D'autres matériaux obéissent aux conditions requises, et peuvent être envisagés pour la fabrication d'un clavier selon l'invention, utilisés seuls, ou en combinaison avec de l'or, ou en combinaison avec au moins de l'or, ou en combinaison entre eux, ou en combinaison entre aux moins deux d'entre eux.
Ainsi, dans une variante, le clavier 1 comporte au moins un élément du groupe constitué par :
• Tungstène
• Iridium
• Platine
• Palladium
· Argent
• Cuivre
• Bronze
• Certaines fontes
• Verre
· Cristal
• Béryllium
• Chrome
• Manganèse
• Molybdène
· « Invar ®», « Inconels®», « Hastalloys ®» et similaires
• Différents carbures
• Oxyde de zirconium
• Saphir,
cet au moins un élément étant utilisé seul, ou en combinaison avec de l'or, ou en combinaison avec au moins de l'or, ou en combinaison avec un autre élément du groupe, ou en combinaison entre aux moins deux éléments du groupe.
Tout particulièrement, le tungstène, l'iridium, le platine, le palladium et l'argent peuvent être utilisés seuls. Il convient de vérifier à chaque fois que les valeurs de E et p respectent les différents critères définis pour l'invention.
Dans une réalisation particulière, tel que visible sur la figure 5, toutes les lames 2 qui composent le clavier 1 forment un ensemble monobloc avec une table 3 par laquelle se fait la fixation du clavier 1 . Cette table 3 constitue le talon d'encastrement de chaque lame 2, assimilée à une poutre vibrante encastrée à une extrémité et montée en porte-à-faux. Dans d'autres variantes non illustrées, on peut constituer le clavier 1 avec des lames 2 obéissant chacune aux plages de valeurs de module d'Young et de densité selon l'invention, et chacune encastrée dans une table 3 laquelle obéit elle-même, de préférence, à ces mêmes plages de valeurs.
Dans le présent exposé, dans un but de simplification, chaque lame 2 est un prisme parallélépipédique plein. Dans la pratique, le même raisonnement est applicable à des lames 2 de formes et sections différentes, pleines ou creuses.
Dans cet exemple particulier, pour chaque matériau M spécifique, de module d'Young E et de densité p, la géométrie des lames 2 (définie par la longueur minimale, la longueur maximale, la hauteur h et la largeur b des lames) appropriée est obtenue mathématiquement en utilisant les deux équations définissant respectivement la fréquence et l'énergie de flexion d'une lame de clavier (modélisée comme une poutre mince encastrée à une extrémité) :
f _ 3.515 h ΠΓ , ..
> ~ 4nL2 ^ ' ^ '
Pour un matériau et une fréquence données, la hauteur h de la lame 2 est déterminée par sa longueur L:
En introduisant la relation (3) en (2), il est possible d'obtenir l'énergie d'activation de chaque lame 2 (ayant le mode fondamental de flexion f) en fonction de sa longueur L et sa levée δ (pour une largeur b fixe) :
La figure 1 illustre l'énergie d'activation (en microwatt) d'une lame ayant le mode fondamental de flexion à 800 Hz pour un clavier en or 750 (E = 1 10 GPa, p =15100 kg/m3) en fonction de la longueur L de la lame et de sa levée δ, pour une largeur de la lame b = 0.4 mm. Pour un matériau, une fréquence, une largeur de lame et une énergie d'activation données, la flèche nécessaire pour obtenir l'énergie d'activation U = 20 microwatt, est d longueur L de la lame :
Si l'encombrement maximal en z est déterminé par 28 + h < Hmax et l'encombrement maximal des lames dans la direction définie par leur axe principal est déterminé par L < Lmax, l'équation (4) permet de déterminer la configuration optimale de façon univoque.
Pour l'application numérique, on utilise une largeur des lames b = 0.4 mm, et on considère les fréquences extrêmes typiques d'un clavier de sonnerie : fmin = 800 Hz et fmax = 4000 Hz.
Pour un clavier réalisé dans un acier avec E = 185 GPa et densité 8000 kg/m3, l'équation (4) produit les courbes représentées en figure 2, qui illustre la levée δ nécessaire pour obtenir une énergie d'activation U = 20 microwatt, et l'encombrement vertical total (défini par la somme de la hauteur de la lame plus deux fois la levée : h + 2 δ) pour une lame à 800 Hz et une lame à 4000 Hz, en fonction de la longueur de la lame. L'encombrement maximal en longueur de lame et encombrement vertical total est représenté par la région grisée. Les graphes C1 et C2 correspondent à la fréquence de 4000 Hz, respectivement selon l'encombrement vertical total h+ 2δ ou selon la seule levée δ, les graphes C3 et C4 sont les pendants pour la fréquence de 800 Hz.
La figure 2 est une représentation avec une levée évaluée de façon à obtenir une énergie d'activation de 20 microwatt, et montre la réponse du clavier à certaines fréquences (en partie gauche pour une lame à 4000 Hz et en partie droite pour une lame à 800 Hz), chaque courbe en trait plein correspondant à la réponse avec l'encombrement vertical total, et chaque courbe en trait interrompu correspondant à la seule levée. L'encombrement maximal en longueur de lame et l'encombrement vertical total, caractéristiques des limites de fonctionnement, sont représentés par la région grisée. En dehors de cette région, le clavier ne peut être intégré dans une montre à poignet traditionnelle.
Cette figure 2 montre ainsi que, dans l'encombrement maximal admis (ici L inférieur ou égal à 12 mm, et encombrement maximal total inférieur ou égal à 1 .5 mm), il est possible d'activer la lame à 4000 Hz avec l'énergie requise (ou supérieure): plusieurs géométries de lames permettent ce résultat, par exemple une lame de longueur L = 7.5 mm et hauteur h = 0.25 mm activée avec une levée δ = 0.2 mm, correspondant au point A du graphe C1 en trait plein de la fréquence 4000 Hz. Par contre, il est impossible, pour ce matériau de clavier d'activer une lame à 800 Hz avec l'énergie minimale requise dans l'encombrement admis, puisque la courbe C3 correspondant à la fréquence 800 Hz avec l'encombrement maximal (courbe continue) ne traverse pas la région propre à l'encombrement maximal du clavier, on voit qu'une lame vibrant à 800 Hz et de même encombrement vertical total, c'est-à-dire selon le point B du graphe C3, nécessiterait une longueur L de 17.4 mm.
En conclusion, dans un encombrement horloger traditionnel, un clavier en acier ne permet donc pas d'activer une lame avec suffisamment d'énergie pour obtenir un rayonnement acoustique optimal à toutes les fréquences.
Pour un clavier selon l'invention, et notamment en or 750, (avec E = 1 10 GPa, et p = 15100 kg/m3), l'équation (4) produit les courbes représentées en figure 3, laquelle concerne un clavier 1 selon l'invention en or 750, avec des graphes similaires à ceux de la figure 2. On voit que, dans ce cas, il est possible d'activer aussi la lame à 800 Hz avec l'énergie suffisante en restant dans les limites d'encombrement souhaitées. Il est donc possible d'activer toutes les lames avec la même énergie : dans une des configurations possibles, correspondant au point C du graphe C3, la lame à 800 Hz a une longueur L = 12 mm et une hauteur h = 0.3 mm étant activée avec une levée δ = 0.5 mm, soit un encombrement maximal total de 1 .3mm, tandis que, au point D du graphe C1 correspondant à la fréquence de 4000 Hz, la lame 2 correspondante a une longueur L = 6 mm et une hauteur h = 0.35 mm activée avec une levée δ = 0.15 mm, soit un encombrement maximal total de 0.65 mm .
Un clavier 1 de 15 lames 2, séparées deux à deux par un jour d'environ 0.07 mm, ayant les caractéristiques physiques définies selon l'invention (E compris entre 70 GPa et 120 GPa, et densité comprise entre 14000 kg/m3 et 20000 kg/m3), permet toujours d'activer toutes les lames 2 avec une énergie supérieure à 20 microwatt dans un encombrement (longueur active du clavier x largeur du clavier x hauteur verticale) limité à (12 mm x 7 mm x 1 .5 mm).
La figure 4 montre les courbes de définition de la levée et de l'encombrement vertical pour des valeurs extrêmes (et donc les plus critiques) des paramètres mécaniques (E = 120 GPa, p = 14000 kg/m3). Même dans ce cas, le dimensionnement optimal du clavier est possible : le graphe C3 traverse la région grisée, et, au point E du graphe C3, une lame de longueur L= 1 1 .5mm, et d'encombrement en hauteur maximal de 1 .45 mm, convient pour la fréquence de 800 Hz, tandis qu'il n'y a aucun problème pour assurer le rayonnement du son à la fréquence de 4000 Hz..
En somme, l'amélioration par rapport à un clavier en acier est rendue possible par le fait que la fréquence et l'énergie d'activation de la lame 2 selon l'invention ont une dépendance fonctionnelle différente en fonction des paramètres
où c=c(b, f) est une fonction qui dépend uniquement de la largeur et de la fréquence de la lame, et ne dépend pas de la longueu ni de la levée de la lame 2.
Plus particulièrement, S2L3 est proportionnel à
Pour une densité supérieure et/ou un module d'élasticité inférieur à celui de l'acier, il est donc possible de réduire, soit la levée δ requise, soit la longueur L des lames 2, soit les deux dimensions simultanément.
Dans une variante de l'invention, au moins une lame 2 comporte un revêtement de surface.
Dans une variante de l'invention, au moins une lame 2 comporte une surface durcie par rapport à son cœur.
Les avantages que procure la mise en œuvre de l'invention sont conséquents :
- augmentation du niveau acoustique du son rayonné par une montre ou une boîte à musique dans la bande de fréquences comprises entre 1 kHz et 4 kHz ;
- amélioration de l'uniformité du niveau acoustique perçu au cours de la mélodie ;
- diminution de l'encombrement des composants de génération du son (clavier et disque).
L'invention concerne encore un mécanisme de sonnerie 50 de montre 100 ou de boîte à musique 200 comportant au moins un tel clavier 1 . L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie 500, constituée par une montre 100 ou une boîte à musique 200 comportant au moins un tel mécanisme 50 ou/et au moins un tel clavier 1 .

Claims

R EVE N D I CATI ON S
11 .. MMééccaanniissmmee ddee ssoonnnneerriiee ((5500)) ddee mmoonnttrree ((110000)) oouu ddee bbooîîttee àà mmuussiiqquuee ((220000)) ccoommppoorrttaanntt aauu mmooiinnss uunn ccllaavviieerr ((11 )) àà éénneerrggiiee dd''aaccttiivvaattiioonn ooppttiimmiissééee ccoommppoorrttaanntt uunnee pplluurraalliittéé ddee llaammeess ((22)) eenn ppoorrttee--àà--ffaauuxx,, ccaarraaccttéérriisséé eenn ccee qquuee lleessddiitteess llaammeess ((22)) ssoonntt cchhaaccuunnee uunn mmaattéérriiaauu ddee mmoodduullee dd''YYoouunngg EE eett ddee ddeennssiittéé pp ssaattiissffaaiissaanntt ll''iinnééggaalliittéé 00..2255 mm//ss ,, eett eenn ccee qquuee ttoouutteess lleessddiitteess
lames (2) satisfont chacune la relation
1 3 1
/ 8aUu \2 /3..5b1i5b \ \2 4 3
L 2
■f (3p)3
où b est la largeur de ladite lame (2), L est la longueur de ladite lame (2), où δ est la levée de la lame, et f est la fréquence de ladite lame (2), et où U est l'énergie d'activation de ladite lame (2) et qui est égale ou supérieure à 20 microwatt, et en ce que lesdites lames (2) sont agencées pour vibrer entre 800 Hz et 4000 Hz.
2. Mécanisme de sonnerie (50) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'encombrement dudit clavier (1 ) est limité à une longueur active dudit clavier (1 ) de 12 mm, une largeur dudit clavier (1 ) de 7 mm, et une hauteur verticale dudit clavier (1 ) de 1 .5 mm.
3. Mécanisme de sonnerie (50) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdites lames (2) sont chacune dans un matériau de module d'Young compris entre 70 GPa et 120 GPa, ou en ce que lesdites lames (2) sont chacune de densité comprise entre 14 et 22.
4. Mécanisme de sonnerie (50) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdites lames (2) sont chacune dans un matériau de module d'Young compris entre 70 GPa et 120 GPa, et en ce que lesdites lames (2) sont chacune de densité comprise entre 14 et 22.
5. Mécanisme de sonnerie (50) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit clavier (1 ) est dans un matériau de module d'Young compris entre 70 GPa et 120 GPa, et en ce que ledit clavier (1 ) est de densité comprise entre 14 et 22.
6. Mécanisme de sonnerie (50) selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit clavier (1 ) est dans un matériau de module d'Young compris entre 70 GPa et 120 GPa, ou en ce que ledit clavier (1 ) est de densité comprise entre 14 et 22.
7. Mécanisme de sonnerie (50) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une desdites lames (2) est en alliage comportant de l'or.
8. Mécanisme de sonnerie (50) selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque lame (2) dudit clavier (1 ) est en alliage comportant de l'or.
9. Mécanisme de sonnerie (50) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit clavier (1 ) est réalisé dans un matériau comportant du platine, ou seul, ou en combinaison avec au moins de l'or.
10. Mécanisme de sonnerie (50) selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit clavier (1 ) est réalisé dans un matériau comportant du palladium, ou seul, ou en combinaison avec au moins de l'or.
11 . Mécanisme de sonnerie (50) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites lames (2) ont une hauteur de 0.25 mm activée avec une levée de 0.2 mm.
12. Mécanisme de sonnerie (50) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que lesdites lames (2) ont une hauteur de 0.35 mm activée avec une levée de 0.15 mm.
13. Mécanisme de sonnerie (50) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites lames (2) sont séparées deux à deux par un jour de 0.07 mm.
14. Mécanisme de sonnerie (50) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites lames (2) ont une largeur de 0.4 mm.
15. Mécanisme de sonnerie (50) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une dite lame (2) comporte un revêtement de surface.
16. Mécanisme de sonnerie (50) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une dite lame (2) comporte une surface durcie par rapport à son cœur.
17. Mécanisme de sonnerie (50) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en qu'au moins une dite lame (2) est creuse.
18. Mécanisme de sonnerie (50) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que toutes les lames (2) qui composent ledit clavier (1 ) forment un ensemble monobloc avec une table (3) dudit clavier (1 ).
19. Montre (100) comportant au moins un mécanisme de sonnerie (50) selon l'une des revendications 1 à 18.
20. Boîte à musique (200) comportant au moins un mécanisme de sonnerie (50) selon l'une des revendications 1 à 18.
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