EP3299908B1 - Montre à remontage automatique - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to the technical field of automatic winding devices. More specifically, the invention relates to a device for raising a mainspring, for example a timepiece, by means of the ambient light energy by means of a photovoltaic cell.
- Watch movements require motor means to provide energy to a set of mechanisms for providing at least one time indication.
- the invention relates to self-winding watch movements using an oscillating mass.
- the oscillating mass may, depending on the mechanism with which it is associated, either arm the spring using energy that the mass produces only in one direction of rotation, or in both directions of rotation.
- the oscillating mass is rotatably mounted on an axis with an unbalance.
- this oscillating mass moves in a first direction of rotation, said arming direction, it drives a gear train that arms a barrel spring.
- this oscillating mass no longer acts on the transmission train of the spring, it is free in rotation.
- the mass returns to its equilibrium point thanks to the unbalance after several oscillations which allowed him to arm the spring each time it moved in the direction of the arming.
- the movement of the arm of the watch wearer can cause rotation in one or the other direction of rotation of the mass so as to recover the energy.
- the invention particularly aims to overcome the various disadvantages of these known techniques.
- an object of the invention is to provide an automatic winding device that reduces the torque required to raise the mainspring.
- Another object of the invention is to wind the watch when it is not worn and thus keep it in operation, as well as to maintain the function of the oscillating mass when it is worn.
- Yet another object of the invention is to provide a "plug-and-play" device, the invention making it possible to replace the oscillating mass of an existing movement without major changes.
- the electrical energy storage unit, the control circuit and the drive means are preferably integrated in the oscillating mass.
- the invention also relates and in particular all timepieces according to the invention.
- FIG. figure 1 An exemplary embodiment of a watch according to the invention will be described in the context of a particularly advantageous application shown in FIG. figure 1 .
- the winding device 1 is associated with a conventional mechanical watch movement, the assembly forming an automatic watch in which the winding energy, instead of or in addition to being produced by the movements of the wearer's arm, is provided by the ambient light.
- the watch will be reassembled, when worn or not, as long as it receives light energy.
- the winding device 1 uses, for transforming the energy of the natural or artificial ambient light into electrical energy, a photovoltaic cell 3, the cell being able to be placed on the oscillating mass 2 of the watch so as to receive light when the watch is not worn or dial side when worn, the skilled person could also consider a combination of both.
- the photovoltaic cell 3 may comprise a plurality of elementary cells, for example of the heterojunction type, connected in series and / or in parallel to supply current. This current is likely to vary in large proportions, depending on whether the watch is in dim light or in direct sunlight.
- An electrical energy storage unit 4 is connected to the photovoltaic cell 3 in order to store the energy produced by this cell.
- the electrical energy storage unit 4 may be in the form of a rechargeable battery, a supercapacitor, or in the form of a simple ceramic capacitor or an inductor.
- the photovoltaic cell 3 and the electrical energy storage unit 4 are then connected to the control circuit 5, which supplies drive pulses to drive means 6 at its output.
- the drive means 6 comprise a brushless micromotor, or a Lavet stepper motor well known in the watch industry, or an axial flow motor for example, or an engine. of piezoelectric type, the micromotor comprising a transmission shaft at the end of which is mounted a pinion 61 arranged to cooperate with a toothed ring 60, or a toothed sector, formed in the watch or assembled on the latter.
- the micromotor when the micromotor is active, it moves the oscillating mass 2 about the axis A, which has the effect of raising the mainspring by means of a gear train 7 commonly used in mechanical watches with automatic winding.
- a gear train 7 commonly used in mechanical watches with automatic winding.
- the drive means 6 comprise a magnetic coupling between a wheel 62, composed of magnets or a monobloc magnet, driven by the micromotor and a ferromagnetic wheel 63 secured to the watch, the magnets of the wheel 62 being attracted by the notches of the toothed wheel 63 which causes the oscillating mass 2 without contact.
- the force of the magnetic coupling is chosen so as to drive the oscillating mass 2 to a certain torque lower than the maximum torque of the mainspring. This avoids stressing the spring, and let the oscillating mass 2 do its work of reassembly to the worn. In addition, the absence of contact avoids significant stress on the gear teeth in case of shock due to the high inertia of the oscillating mass 2.
- the current supplied by the photovoltaic cell 3 has the effect of charging the electrical storage unit 4 and increasing its voltage or current.
- the circuit 5 behaves like a switch, connecting the terminals of the storage unit 4 at the terminals of the drive means 6 during a predetermined time interval.
- the storage unit 4 then provides a well defined drive pulse to the drive means 6 to advance one or more steps.
- the transmission can be controlled according to the position of the watch.
- the effect of the gravity is negligible and the oscillating weight 2 is rotated continuously.
- the oscillating mass 2 is raised by a certain angle, for example at 90 °, before being released so that the mass 2 oscillates under the effect of gravity until it returns to equilibrium. Once the equilibrium position is reached, the cycle starts again.
- the micromotor can perform about twenty-five steps per second.
- the watch has deliberately shaded areas so as to deprive the photovoltaic cell 3 of light periodically, and thus generate pulses necessary for feeding the training means 6.
- Such variant would for example make it possible to overcome the electronic circuit 5.
- the electronic circuit 5 comprises means for measuring the quantity of energy supplied and / or the current profile necessary to supply the motor and / or the number of steps taken, in order to detect the moment or the barrel is completely reassembled. This moment detected, the electronic circuit 5 stops sending pulses to the micromotor so as not to wear the mainspring.
- the watch movement which is associated with the winding device 1 comprises, for its part, a mainspring, a gear driven by the spring, an oscillator oscillated by the gear train to stabilize the rotation of the different moving parts, and a display of the time controlled by this wheel.
- the barrel spring is finally coupled to the gear train 7 to be armed at each step performed by the drive means 6.
- the movement and the winding device thus constitute the heart of an autonomous automatic watch not requiring for operate only a sufficient ambient light, typically about 150/200 Lux.
- the oscillating mass 2 comprises coils for forming itself the rotor of an engine.
- the stator is formed by a ring comprising several magnets, which allows the oscillating mass 2 to move itself without a motor, the electronic circuit 5 feeding the coils to create a magnetic field.
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Description
- La présente invention concerne le domaine technique des dispositifs de remontage automatique. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif permettant de remonter un ressort de barillet, par exemple d'une pièce d'horlogerie, au moyen de l'énergie lumineuse ambiante par le biais d'une cellule photovoltaïque.
- Les mouvements de montre nécessitent des moyens moteurs pour fournir l'énergie à un ensemble de mécanismes servant à donner au moins une indication temporelle.
- Pour les montres mécaniques, il s'agit d'un ressort moteur ou ressort de barillet qui s'arme sous l'action d'un remontoir actionné manuellement ou grâce aux mouvements du porteur qui sont transmis au ressort de barillet via une masse oscillante reliée à un rouage de démultiplication. L'invention se rapporte aux mouvements horlogers à remontage automatique mettant en oeuvre une masse oscillante.
- La masse oscillante peut, selon le mécanisme auquel elle est associée, soit armer le ressort en utilisant l'énergie que la masse produit uniquement dans un seul sens de rotation, soit dans les deux sens de rotation.
- Généralement, la masse oscillante est montée guidée en rotation sur un axe avec un balourd. Lorsque cette masse oscillante se déplace dans un premier sens de rotation, dit sens d'armage, elle entraine un train de rouage de transmission qui arme un ressort du barillet. Lorsque le déplacement de la masse se fait dans l'autre sens dit sens libre, cette masse oscillante n'agit plus sur le rouage de transmission du ressort, elle est libre en rotation. En l'absence de mouvement du porteur, la masse retourne à son point d'équilibre grâce au balourd après plusieurs oscillations lui ayant permis d'armer le ressort à chaque fois qu'elle se déplaçait dans le sens de l'armage.
- Le mouvement du bras du porteur de la montre peut engendrer une rotation dans l'un ou l'autre des sens de rotation de la masse de manière à récupérer l'énergie.
- On connait également des dispositifs de remontage automatique comprenant un moteur destiné à déplacer la masse oscillante et permettant de remonter le ressort de barillet. Un tel dispositif est décrit dans le document
EP 0 320 754 . Cependant le couple requis pour le remontage du ressort est assez élevé ce qui implique un moteur puissant, donc plus encombrant, ou un grand rapport d'engrenage également encombrant. - L'invention a notamment pour objectif de pallier aux différents inconvénients de ces techniques connues.
- Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir un dispositif de remontage automatique qui permet de réduire le couple requis pour remonter le ressort de barillet.
- Un autre objectif de l'invention est de remonter la montre lorsqu'elle n'est pas portée et ainsi la garder en fonctionnement, ainsi que de conserver la fonction de la masse oscillante lorsqu'elle est portée.
- Encore un autre objectif de l'invention est de fournir un dispositif « plug-and-play », l'invention permettant de remplacer la masse oscillante d'un mouvement existant sans changements majeurs.
- Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront plus clairement par la suite, sont atteints selon l'invention à l'aide d'une montre à remontage automatique comprenant un mouvement associé à dispositif de remontage d'un ressort de barillet comprenant :
- une masse oscillante pivotant autour d'un axe;
- un rouage démultiplicatif coopérant avec la masse oscillante pour transmettre le couple au barillet ;
- une unité de stockage d'énergie électrique;
- une cellule photovoltaïque agencée pour recevoir la lumière ambiante et charger l'unité de stockage d'énergie électrique;
- un circuit de commande connecté aux bornes de ladite unité de stockage d'énergie électrique; et
- des moyens d'entrainement connectés au circuit et couplé à la masse oscillante pour la déplacer.
- Selon l'invention, l'unité de stockage d'énergie électrique, le circuit de commande et les moyens d'entrainement sont préférablement intégrés dans la masse oscillante.
- Conformément à d'autres variantes avantageuses de l'invention :
- les moyens d'entrainement comprennent au moins un micromoteur agencé pour coopérer avec la montre de manière à déplacer la masse oscillante autour de l'axe ;
- les moyens d'entrainement comprennent un anneau denté, solidaire de la montre, et coopérant avec les moyens d'entrainement ;
- les moyens d'entrainement comprennent un axe de transmission supportant un pignon engrenant avec ledit anneau denté ;
- l'anneau denté a un diamètre identique ou légèrement supérieur au diamètre du mouvement ;
- les moyens d'entrainement comprennent une roue multipolaire agencée pour coopérer avec la montre de manière à déplacer la masse oscillante autour de l'axe ;
- les moyens d'entrainement comprennent un anneau denté en matériau ferromagnétique, solidaire de la montre, et coopérant avec ladite roue multipolaire ;
- l'unité de stockage de l'énergie comprend un supercondensateur, un condensateur, une inductance ou une batterie ;
- la cellule photovoltaïque est montée préférentiellement sur la face visible de la masse oscillante, mais peut aussi être montée sur l'autre face pour un mouvement squelette, par exemple ;
- la cellule solaire est assemblée sur la montre.
- L'invention concerne aussi et notamment toutes pièces d'horlogerie conformément à l'invention.
- D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des figures annexées, parmi lesquelles :
- la
figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de remontage équipant une montre conforme à l'invention selon un premier mode de réalisation ; - la
figure 2 est une vue schématique d'un dispositif de remontage équipant une montre conforme à l'invention selon un deuxième mode de réalisation. - Un exemple de réalisation d'une montre selon l'invention sera décrit dans le cadre d'une application particulièrement avantageuse représentée sur la
figure 1 . Le dispositif de remontage 1 est associé à un mouvement de montre mécanique conventionnel, l'ensemble formant une montre automatique dans laquelle l'énergie de remontage, au lieu ou en plus d'être produite par les mouvements du bras du porteur de la montre, est fournie par la lumière ambiante. La montre sera donc remontée, lorsqu'elle est portée ou non, aussi longtemps qu'elle recevra de l'énergie lumineuse. - Le dispositif de remontage 1 utilise, pour transformer l'énergie de la lumière ambiante naturelle ou artificielle en énergie électrique, une cellule photovoltaïque 3, la cellule pouvant être disposée sur la masse oscillante 2 de la montre de manière à recevoir de la lumière lorsque la montre n'est pas portée ou bien côté cadran lorsqu'elle est portée, l'homme du métier pourrait également envisager une combinaison des deux. La cellule photovoltaïque 3 peut comporter plusieurs cellules élémentaires, par exemple de type à hétérojonction, connectées en série et/ou en parallèle pour fournir du courant. Ce courant est susceptible de varier dans de fortes proportions, suivant que la montre se trouve dans la pénombre ou en plein soleil.
- Une unité de stockage d'énergie électrique 4 est connectée à la cellule photovoltaïque 3 afin de stocker l'énergie produite par cette cellule. L'unité de stockage d'énergie électrique 4 peut se présenter sous la forme d'une batterie rechargeable, d'un supercondensateur, ou encore sous la forme d'un simple condensateur céramique ou d'une inductance. La cellule photovoltaïque 3 et l'unité de stockage d'énergie électrique 4 sont ensuite connectées au circuit de commande 5 qui fournit à sa sortie des impulsions motrices à des moyens d'entrainement 6.
- Selon un premier mode de réalisation, les moyens d'entrainement 6 comprennent un micromoteur de type brushless, ou un moteur pas à pas de type Lavet bien connu dans l'industrie horlogère, ou un moteur à flux axial par exemple, ou encore un moteur de type piézoélectrique, le micromoteur comprenant un arbre de transmission au bout duquel est monté un pignon 61 agencé pour coopérer avec un anneau denté 60, ou encore un secteur denté, formé dans la montre ou assemblé sur cette dernière. De cette manière, lorsque le micromoteur est actif, il déplace la masse oscillante 2 autour de l'axe A, ce qui a pour effet de remonter le ressort de barillet par le biais d'un rouage démultiplicatif 7 communément utilisé dans les montres mécaniques à remontage automatique. Une telle solution a pour avantage de nécessiter un couple bien moins important que les dispositifs connus grâce à la démultiplication qu'offre le rouage 7.
- Selon un deuxième mode de réalisation présenté en
figure 2 , les moyens d'entrainement 6 comprennent un couplage magnétique entre une roue 62, composée d'aimants ou d'un aimant monobloc, entrainée par le micromoteur et une roue crantée 63 ferromagnétique solidaire de la montre, les aimants de la roue 62 étant attirés par les crans de la roue crantée 63 ce qui entraine la masse oscillante 2 sans qu'il y ait de contact. - La force du couplage magnétique est choisie de sorte à entraîner la masse oscillante 2 jusqu'à un certain couple inférieur au couple maximal du ressort de barillet. Ceci évite de stresser le ressort, et laisse la masse oscillante 2 faire son travail de remontage au porté. De plus, l'absence de contact permet d'éviter des contraintes importantes sur les dents des engrenages en cas de choc dues à la grande inertie de la masse oscillante 2.
- En supposant la cellule photovoltaïque 3 éclairée et l'unité de stockage d'énergie électrique 4 initialement déchargée, le courant fourni par la cellule photovoltaïque 3 a pour effet de charger l'unité de stockage électrique 4 et faire croître sa tension ou son courant. Au bout d'un certain temps, la tension ou le courant aux bornes de l'unité de stockage 4 atteignant la valeur correspondant à une valeur de référence, le circuit 5 se comporte comme un interrupteur, connectant les bornes de l'unité de stockage 4 aux bornes des moyens d'entrainement 6 durant un intervalle de temps prédéterminé. L'unité de stockage 4 fournit alors une impulsion motrice bien définie aux moyens d'entrainement 6 pour les faire avancer d'un ou plusieurs pas.
- De manière avantageuse, la transmission peut être contrôlée en fonction de la position de la montre. Dans le cas où la montre est en position horizontale ou à plat, l'effet de la gravité est négligeable et la masse oscillante 2 est mise en rotation de manière continue. Et dans le cas où la montre est en position verticale ou sur la tranche, la masse oscillante 2 est remontée d'un certain angle, par exemple à 90°, avant d'être relâchée de manière à ce que la masse 2 oscille sous l'effet de la gravité jusqu'à son retour en position d'équilibre. Une fois que la position d'équilibre est atteinte, le cycle recommence. A titre d'exemple, dans des conditions d'éclairage normal, le micromoteur peut effectuer environ vingt-cinq pas par seconde. Généralement, cinq tours de barillet suffisent pour remonter le ressort, ce qui correspond à cinq cent tours de la masse oscillante, soit deux cent cinquante milles pas du micromoteur, ou encore 500 pas par tour de la masse oscillante. Il suffirait donc d'environ trois heures pour remonter le ressort de barillet.
- Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, la montre présente des zones volontairement ombragées de manière à priver la cellule photovoltaïque 3 de lumière périodiquement, et ainsi générer des impulsions nécessaires à l'alimentation des moyens d'entrainement 6. Une telle variante permettrait par exemple de s'affranchir du circuit électronique 5.
- Selon une variante de l'invention, le circuit électronique 5 comprend des moyens de mesure de la quantité d'énergie fournie et/ou le profil de courant nécessaire pour alimenter le moteur et /ou le nombre de pas effectués, afin de détecter le moment ou le barillet est entièrement remonté. Ce moment détecté, le circuit électronique 5 cesse d'envoyer des impulsions au micromoteur de manière à ne pas user le ressort de barillet.
- Le mouvement de montre qui est associé au dispositif de remontage 1 comporte, de son côté, un ressort de barillet, un rouage entraîné par le ressort, un oscillateur mis en oscillation par le rouage pour stabiliser la rotation des différents mobiles du mouvement, et un affichage de l'heure commandé par ce rouage. Le ressort de barillet est enfin couplé au train d'engrenages 7 pour être armé à chaque pas effectué par les moyens d'entrainement 6. Le mouvement et le dispositif de remontage constituent ainsi le coeur d'une montre automatique autonome ne nécessitant pour fonctionner qu'une lumière ambiante suffisante, typiquement d'environ 150/200 Lux.
- Selon une autre variante de l'invention, la masse oscillante 2 comprend des bobines pour former elle-même le rotor d'un moteur. Le stator est formé par un anneau comprenant plusieurs aimants, ce qui permet à la masse oscillante 2 de se déplacer d'elle-même sans moteur, le circuit électronique 5 alimentant les bobines pour créer un champ magnétique.
- Grâce à ces différents aspects de l'invention, on dispose d'une montre automatique autonome du point de vue énergétique, indiquant l'heure en permanence, et qui ne nécessite pas une action particulière pour le remontage du ressort de barillet, même lorsque la montre n'est pas portée.
- Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l'exemple illustré et est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art.
Claims (10)
- Montre à remontage automatique comprenant un mouvement associé à dispositif de remontage (1) d'un ressort de barillet comprenant :- une masse oscillante (2) pivotant autour d'un axe A ;- un rouage démultiplicatif (7) coopérant avec la masse oscillante (2) pour transmettre le couple au barillet ;- au moins une unité de stockage d'énergie électrique (4) ;- au moins une cellule photovoltaïque (3) agencée pour recevoir la lumière ambiante et charger l'unité de stockage d'énergie (4) ;- un circuit de commande (5) connecté aux bornes de l'unité de stockage (4) ; et- des moyens d'entrainement (6) connectés au circuit de commande (5) et couplés à la masse oscillante (2) pour la déplacer,caractérisée en ce que l'unité de stockage d'énergie (4), le circuit de commande (5) et les moyens d'entrainement (6) sont intégrés à la masse oscillante (2).
- Montre selon la revendication 1, dans laquelle les moyens d'entrainement (6) comprennent au moins un micromoteur agencé pour coopérer avec la montre de manière à déplacer la masse oscillante (2) autour de l'axe A.
- Montre selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle les moyens d'entrainement (6) comprennent un anneau denté (60), solidaire de la montre, et coopérant avec ledit au moins un micromoteur.
- Montre selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle ledit au moins micromoteur comprend un axe de transmission supportant un pignon (61) engrenant avec ledit anneau denté (60).
- Montre selon la revendication 3 ou 4, dans laquelle ledit anneau denté (60) a un diamètre identique ou légèrement supérieur au diamètre du mouvement.
- Montre selon la revendication 1, dans laquelle les moyens d'entrainement (6) comprennent une roue multipolaire (62) agencée pour coopérer avec la montre de manière à déplacer la masse oscillante (2) autour de l'axe A.
- Montre selon la revendication 6, dans laquelle les moyens d'entrainement (6) comprennent un anneau denté (63) en matériau ferromagnétique, solidaire de la montre, et coopérant avec ladite roue multipolaire (62).
- Montre selon l'une quelconques des revendications 1 à 7, dans laquelle l'unité de stockage de l'énergie (4) comprend un supercondensateur, un condensateur, une inductance ou une batterie.
- Montre selon l'une quelconques des revendications 1 à 8, dans laquelle la cellule photovoltaïque (3) est montée sur la masse oscillante (2).
- Montre selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle la cellule solaire (3) est assemblée sur la montre.
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