EP3547041A2 - Garde-temps comportant un oscillateur mecanique - Google Patents

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EP3547041A2
EP3547041A2 EP19165050.6A EP19165050A EP3547041A2 EP 3547041 A2 EP3547041 A2 EP 3547041A2 EP 19165050 A EP19165050 A EP 19165050A EP 3547041 A2 EP3547041 A2 EP 3547041A2
Authority
EP
European Patent Office
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balance
frame
escape wheel
spiral spring
oscillation
Prior art date
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Granted
Application number
EP19165050.6A
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German (de)
English (en)
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EP3547041B1 (fr
EP3547041A3 (fr
Inventor
Fabien Droz-Dit-Busset
Florent Cosandier
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.)
Centre Suisse dElectronique et Microtechnique SA CSEM
Original Assignee
Centre Suisse dElectronique et Microtechnique SA CSEM
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Publication date
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Publication of EP3547041A3 publication Critical patent/EP3547041A3/fr
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    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
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    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • G04B17/063—Balance construction
    • G—PHYSICS
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    • G04B15/00—Escapements
    • G04B15/06—Free escapements
    • G04B15/08—Lever escapements
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    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/20—Compensation of mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/26—Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of variations of the impulses
    • G—PHYSICS
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    • 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
    • G04B17/285—Tourbillons or carrousels

Definitions

  • This invention relates to a sprung-type timepiece with a spiral spring and a balance.
  • the invention is particularly suitable for wristwatches but can also be applied to other time measuring mechanisms such as table clocks, wall clocks and other instruments fulfilling the function of timepieces.
  • CH 709 277 / EP 3,347,725 describe a revolving escapement, to maintain the oscillation of a monolithic oscillator (inertia elasticity).
  • the relaxation is also monolithic.
  • the impulse is given by a direct couple. It is the axis of the balance that receives the engine torque directly.
  • the trigger releases this engine torque. It is a oscillator on flexible pivot whose little amplitude of operation makes it possible to eliminate the risks of gallop (breaks of teeth of the trigger, with the level of the escape wheel) and thus to solve the principal disadvantage relaxing escapements in a watch.
  • EP 1097 408 B1 describes a constant-balance sprung type time indicator with a spiral spring and a balance.
  • An oscillation of the balance is maintained through an escapement mobile by moving an attachment point of the spiral spring at the moment of passage to the pulse point of the oscillator, resulting in a circular movement of the point of attachment of the spiral spring around the axis of the oscillator and causing a rotation of the pendulum-spiral-exhaust assembly.
  • an end of the spiral spring, the inner end is fixed by a fixing bolt to the mobile exhaust.
  • the other end of the spiral spring, the outer end is fixed to the balance.
  • the mounting bolt of the spiral spring being secured to the escape wheel, it transmits to the spiral spring the angular movement of which it has just been animated, storing a potential energy in the spiral spring which will initiate the oscillation of the balance.
  • the object of this invention is to provide a mechanical timepiece of the sprung-balance type, comprising a spiral spring, a rocker and an escapement mechanism connected by a point of attachment to the spiral spring and arranged to maintain an oscillation of the balance. which has minimal perturbation on its reference oscillator and the frequency of the oscillator is more stable and the measurement of time more accurate.
  • the invention thus relates to a mechanical timepiece of the sprung-balance type of the aforementioned type, in whichexhaust mechanism is connected to the point of attachment of the spiral spring by a part hereinafter referred to as a frame, the frame being pivoted around the axis of the balance; an outer end of the spiral spring is attached to this frame and the escapement mechanism is also integral with the frame and acts on the rotated frame to rotate and thereby rotate the attached end of the spiral spring.
  • the balance is mounted on and coaxial with a fixed ring gear, and the frame carries a satellite wheel which engages with said ring gear and which is driven step by step by the escape wheel.
  • the chassis comprises two branches extending on either side of a disk coaxial with the balance and forming a rotating plate whose axis of rotation is coincident (coaxial) with the axis of oscillation of the balance.
  • the exhaust mechanism advantageously comprises an exhaust lever pivoting between a rest position engaging with the escape wheel and a release position of the escape wheel.
  • this exhaust lever has a short inner arm with an engagement tooth that engages with the escape wheel, and a long outer arm located in the path of a pulse element. integral with the balance, which pulse element during the oscillation of the balance comes to move the exhaust lever from its rest position to its release position.
  • the exhaust lever is pivotally mounted to the outer end of an arm that extends, integral and coplanar with the frame, from the axis of the satellite wheel and the escape wheel to the outside and beyond or below the periphery of the pendulum.
  • the outer end of the spiral spring is attached to one end of the frame by a pin which extends vertically between the plane of the crosspiece and the plane of the spiral spring, the plane of the spiral spring being disposed between the plane of the crosspiece, or frame, and the pendulum.
  • the invention also relates to a timepiece, such as a wristwatch, a table clock or a wall clock, comprising a timepiece as described.
  • the invention makes it possible to reduce simultaneously the influence of several sources of disturbances resulting from the counting of the number of oscillations of the balance (by reduction of the number of interactions per cycle), the maintenance of its amplitude as well as the influence of the orientation of the oscillator in the gravitational field.
  • the invention combines the advantages of a detent escapement with the displacement of the point of attachment of the spring of the reference oscillator and the use of a sun gear acting as a vortex.
  • the invention benefits from the principle of the detent escapement.
  • the detent escapement is known to have a reduced influence on the regular running of the timepiece compared to other traditional exhausts.
  • the invention introduces a variant of the detent escapement which further reduces its influence by eliminating or at least reducing the need for the impulse shock used to maintain the amplitude of oscillation.
  • the present invention is a particular application of the family of tourbillon timepieces used in other forms as early as the 18th century.
  • the oscillator and the escapement perform a complete rotation in a few tens of seconds in the same plane as the oscillator.
  • the oscillator is minimally disturbed. Indeed, the transfer to the escape mechanism of a portion of the energy of the oscillation system necessary for the release of the teeth of the escape wheel influences the operation of the oscillator only once per cycle, which makes it possible to have a lessened disturbance of the oscillator's progress.
  • the influence of counting the number of oscillations on a traditional mechanism with anchor escapement induces two disturbances per cycle of the oscillator.
  • the displacement of the bolt in place of or in addition to the impetus given by the traditional escapement mechanism ensures a maintenance of the amplitude of oscillation without there being, or at least in reducing the disturbing shock of the operation of the oscillator.
  • a weak point of the detent escapement is the risk of a release of a too long duration of the trigger which can then cause the release of several teeth of the escape wheel (gallop).
  • the mechanism as described in the present invention avoids this problem because the escape wheel is slowed by the inertia of the chassis and the trigger thus has time to resume its position in time and avoid legalop.
  • Another advantage of the present invention is that the oscillator and the escape mechanism make a complete revolution in a few tens of seconds on themselves in the plane of the oscillator thanks to the planetary device, and thus average the negative influences of the imbalance of the pendulum when the plane of oscillation of the pendulum is not perpendicular to the gravitational field.
  • the energy transmitted to the oscillator by the displacement of the point of attachment of the spiral is constant and depends on the distance of the displacement of the peak which is constant.
  • the energy transmitted to the oscillator for maintaining its amplitude by this displacement no longer depends on the force of the barrel as soon as this force is sufficient to ensure the displacement of the bolt.
  • the figure 1 illustrates, by way of example, a mechanical timepiece according to the invention of the sprung-balance type, comprising a spiral spring 10, a rocker 20 and an escapement escapement mechanism 30 connected by a point of attachment to the spring spiral and arranged to maintain an oscillation of the balance.
  • the detent escapement mechanism 30 is connected to the point of attachment 12 of the spiral spring 10 by a frame 40 which pivots about the axis A of the balance.
  • An outer end 12 of the spiral spring 10 is attached to this frame 40 at a location on one side of the balance axis A, the inner end of the spiral spring 10 being fixed towards the center of the balance 20.
  • the mechanism Expansion escapement 30 is located on the other side of the pendulum axis A and acts on the pivoting frame 40 to rotate it about the axis A and thus rotate about the axis A attached end 12 of the spiral spring 10.
  • the rocker 20 is mounted on, and coaxial with, a fixed ring gear 22 having an internal toothing 46, and the frame 40 carries, on the other side of the balance axis A, a satellite gear 42 which engages with said ring gear. 22 and which is driven step-by-step by the escapement escapement mechanism 30.
  • the frame 40 has several branches extending on either side of the axis of rotation of the balance 20 at an angle of about 120 °.
  • the frame 40 forms a turntable whose axis of rotation coincides with the axis of rotation A of the balance 20.
  • the timepiece according to the invention comprises an escape wheel 32 coaxial and integral with the satellite pinion 42.
  • the exhaust escapement mechanism 30 comprises an exhaust body 39 pivoting between a rest position engaging with the escape wheel 32 and a release position of the exhaust wheel 32.
  • This exhaust body rotated 39 comprises a short inner arm with a rest plane 37 which engages with the escape wheel 32, and a stop 38 located in the trajectory of a pulse pin 24 secured in oscillation with the balance 20 , which impulse pin 24 during the oscillation of the rocker 20 moves the exhaust lever 36/37/38/39 from its rest position to its disengaged position.
  • the exhaust body 39 is pivotally mounted at one of the outer ends of the frame 40.
  • the outer end 12 of the spiral spring 10 is attached to one end of the frame 40 by a pin 14 which extends vertically between the plane of the frame 40 and the plane of the spiral spring 10.
  • the figure 1 illustrates the timepiece in its position where the impulse pin 24 advancing (oscillation of the pendulum 20 in the opposite direction of the clockwise in the drawing) leaves the body 'exhaust 39 in its rest position with the plane resting 37 in engagement against the escape wheel 32 to lock it and the planet pinion 42. Then the balance 20 continues its oscillation in this direction, then reverses its direction of oscillation.
  • the pulse pin 24, swinging in the clockwise direction strikes the end of the stop of the flexible blade 38, the exhaust body 39 moves and releases the tooth 37 from engagement with the escape wheel 32 which is free to rotate and the planet pinion 42 rotates with the escape wheel 32 and moves the chassis 40.
  • the pulse pin 24 at the passage in front of the trigger, flexed the flexible expansion blade 36 and passes the end of the stop of the flexible flashing blade 38 without disengage the escape wheel 32, arriving at the illustrated starting position, and so on.
  • the concept described is based on a traditional balance-balance oscillator.
  • the entire mechanism is based on the chassis 40 whose axis of rotation coincides with the axis of rotation of the balance 20.
  • the planet pinion 42 engages with the planetary ring 22.
  • the expansion exhaust 30, the wheel of Exhaust 32, the satellite wheel 42, the bracket 14 of the spring spiral spring 10 are all adjacent to the satellite chassis.
  • the planet pinion 42 and the escape wheel 32 are integral.
  • the planet ring 22 is fixed (does not oscillate, does not rotate). A rotation torque is exerted on the chassis pinion 45 ( figure 2 ). This torque tends to rotate the planet gear 42 and thus the chassis.
  • the planet pinion 42 is retained in its rotation by the blocking of the escape wheel 32 by the expansion mechanism 30.
  • the rotation of the escape wheel 32 is possible only once per oscillation cycle of the balance wheel 20 when it releases the trigger mechanism 30.
  • the planet carrier plate can rotate whose amplitude depends on the ratio of the number of teeth of the different wheels. This rotation will cause a displacement of the peak 14 to ensure or contribute to maintaining the amplitude of oscillation of the balance 29.
  • the trigger mechanism therefore does not necessarily act on the balance 20 to maintain its amplitude of oscillation by an action as in the case of a traditional expansion escapement.
  • the arm comprising the rest plane 37, pushed by the escape wheel 32 can be extended so that the detent mechanism also acts on the impulse pin.
  • the energy transmitted to the balance to maintain its amplitude is then distributed between the displacement of the peak and the pulse of the extended arm of the trigger.
  • the chassis pinion 45 ( figure 2 ) also makes a rotation which counts the number of oscillation cycles performed by the balance 20.
  • the angle of rotation of the planet carrier can be calculated to ensure an optimum amplitude of the rotation angle of the balance 20 in steady state.
  • a wheel train links a cylinder (not shown) which provides the torque on the planet pinion 42 by the chassis pinion 45 and the ratio of the wheel teeth, it is possible to obtain an appropriate rotation speed for each of 'between them to display, for example, hour, minute and second or other measures of time.
  • the figure 3 illustrates another embodiment of a mechanical timepiece according to the invention of the sprung-balance type, comprising a spiral spring 10, a rocker 20 and a trigger escapement mechanism 30 connected by a point of attachment to the spiral spring and arranged to maintain oscillation of the balance.
  • the escapement escapement mechanism 30 is connected to the point of attachment 12 of the spiral spring 10 by a transverse piece 40 which pivots about the axis A of the balance.
  • An outer end 12 of the spiral spring 10 is attached to this crosspiece 40 at a location on one side of the balance axis A, the inner end of the spiral spring 10 being fixed towards the center of the balance 20.
  • the mechanism Exhaust exhaust 30 is located on the other side of the balance axis A and acts on the pivoting crosspiece 40 to rotate it about the axis A and thus rotate about the axis A the attached end 12 of the spiral spring 10.
  • the rocker 20 is mounted on, and coaxial with, a stationary gear 22 having an external toothing, and the transverse piece 40 carries, on the other side of the balance axis A, a satellite gear 42 which engages with said crown. 22 and which is driven step-by-step by the escapement escapement mechanism 30.
  • the crosspiece 40 has two branches extending on either side of a disc 44 coaxial with the balance 20.
  • This disc 44 forms with the transverse part 40 a frame or a turntable whose axis of rotation coincides with the axis of rotation of the balance 20.
  • the timepiece according to the invention comprises an escape wheel 32 which is coaxial and integral with the satellite wheel 42.
  • the detent escapement mobile could be replaced by another exhaust device.
  • the timepiece has two types of impulse.
  • a first type of pulse occurs when the oscillation amplitude of the balance is low. It is a direct impulse of a tooth of the escape wheel 52 which acts on an additional pin 48.
  • the inertia of the mobile escape wheel added to the inertia of the mobile frame as well as the engine torque are chosen such that this type of pulse occurs only when the speed of passage of the balance is relatively low, or when the amplitude of said balance is low.
  • the escape wheel can no longer catch the pendulum during its acceleration phase and no longer comes into contact with the additional dowel 48. thus more shock disrupting the oscillation frequency of the balance.
  • the escape wheel has a clearance plane 50 on its teeth interacting with the short arm of the trigger.
  • This release plan prevents a quick return of the trigger after release. Indeed, during the passage of the rocker in the direction of the release of the trigger, the balance pivots the trigger through his ankle, the spout of the tooth of the escape wheel leaves the rest plane of the trigger it arrives on the inclined plane 54 of the trigger and rotates the latter so as to let the balance.
  • the latter being of much lower inertia than the pendulum, it tends to return to its initial position too quickly with the risk of interacting again with the peg of the pendulum. There is thus a risk of multiple contacts between the long arm of the trigger and the rocker arm which is not desirable.
  • the escape wheel is provided with a disengagement plane 50, provided so that the trigger is maintained in its passing position, the time that the balance is released.
  • the release of the balance is guaranteed by the interaction between a tooth of the escape wheel 52 and the additional peg 48 whose angle it forms with the rocker peg has been established for this purpose.

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Abstract

Un garde-temps mécanique du type balancier-spiral, comporte un ressort spiral (10), un balancier (20) et un mécanisme d'échappement (30) relié par un point d'attache (12) au ressort spiral et agencé pour entretenir une oscillation du balancier. Le mécanisme d'échappement (30) est relié au point d'attache (12) du ressort spiral par un châssis (40) pivoté autour de l'axe (A) du balancier. Une extrémité externe (12) du ressort spiral (10) est attachée à cette pièce transversale (40) à un endroit situé d'un côté de l'axe (A) de balancier. Le châssis (40) comporte deux branches s'étendant de part et d'autre de l'axe du balancier (20) et formant un plateau tournant dont l'axe de rotation est confondu avec l'axe d'oscillation du balancier (20). Le mécanisme d'échappement (30) est situé d'un autre côté de l'axe (A) de balancier et agit sur le châssis pivoté pour libérer sa rotation et ainsi faire tourner l'extrémité attachée (12) du ressort spiral.

Description

  • Cette invention concerne un garde-temps de type balancier-spiral avec un ressort spiral et un balancier. L'invention est particulièrement adaptée aux montres bracelets mais peut également s'appliquer à d'autres mécanismes de mesure du temps tels les pendules de table, les pendules murales et d'autres instruments remplissant la fonction de garde-temps.
  • CH 709 277 / EP 3 347 725 décrivent un échappement à détente tournante, pour entretenir l'oscillation d'un oscillateur monolithique (inertie élasticité). La détente est également monolithique. L'impulsion est donnée par un couple direct. C'est l'axe du balancier qui reçoit le couple moteur directement. La détente permet de libérer ce couple moteur. Il s'agit d'un oscillateur sur pivot flexible dont le peu d'amplitude de fonctionnement permet de supprimer les risques de galop (sauts de dents de la détente, au niveau de la roue d'échappement) et donc de résoudre le principal inconvénient des échappements à détente dans une montre.
  • CH 709 279 décrit un dispositif régulateur qui impose un mouvement périodique au moins du point de repos du résonateur avec une fréquence de régulation comprise entre n∗0.9w et n∗1.1w0, avec n entier > ou = 2 et w0 fréquence propre du résonateur principal. Il serait cependant souhaitable d'imposer au piton un mouvement périodique de rotation autour de l'axe du balancier, avec un mouvement périodique dont la fréquence est bien inférieure à la fréquence propre du résonateur balancier spiral.
  • EP 1097 408 B1 décrit un indicateur de temps de type balancier-spiral à couple constant, avec un ressort spiral et un balancier. Une oscillation du balancier est entretenue à travers un mobile d'échappement par déplacement d'un point d'attache du ressort spiral au moment du passage au point d'impulsion de l'oscillateur, résultant dans un mouvement circulaire du point d'attache du ressort spiral autour de l'axe de l'oscillateur et entraînant une rotation de l'ensemble balancier-spiral-échappement. Dans ce dispositif connu, une extrémité du ressort spiral, l'extrémité interne, est fixée par un piton de fixation au mobile d'échappement. L'autre extrémité du ressort spiral, l'extrémité externe, est fixée au balancier. Le piton de fixation du ressort spiral étant solidaire du mobile d'échappement, il transmet au ressort spiral le mouvement angulaire dont il vient d'être animé, emmagasinant une énergie potentielle dans le ressort spiral qui va initier l'oscillation du balancier.
  • Le but de cette invention est de fournir un garde-temps mécanique du type balancier-spiral, comportant un ressort spiral, un balancier et un mécanisme d'échappement relié par un point d'attache au ressort spiral et agencé pour entretenir une oscillation du balancier, lequel a une perturbation minimale sur son oscillateur de référence et la fréquence de l'oscillateur est plus stable et la mesure du temps plus précise.
  • L'invention a ainsi pour objet un garde-temps mécanique du type balancier-spiral du type précité, dans lequelle mécanisme d'échappement est relié au point d'attache du ressort spiral par une pièce ci-après dénommée châssis, le châssis étantpivoté autour de l'axe du balancier ; une extrémité externe du ressort spiral est attachée à ce châssis et le mécanisme d'échappement est également solidaire du châssis et agit sur le châssis pivotée pour le faire tourner et ainsi faire tourner l'extrémité attachée du ressort spiral.
  • Le balancier est monté sur, et coaxiale avec, une couronne dentée fixe, et le châssis porte une roue satellitaire qui s'engage avec ladite couronne dentée et qui est entrainée pas-à-pas par le mobile d'échappement.
  • Typiquement, le châssis comporte deux branches s'étendant de part et d'autre d'un disque coaxial avec le balancier et formant un plateau tournant dont l'axe de rotation est confondu (coaxial) avec l'axe d'oscillation du balancier.
  • Le mécanisme d'échappement comporte avantageusement un levier d'échappement pivotant entre une position de repos s'engageant avec la roue d'échappement et une position de dégagement de la roue d'échappement. Dans une exécution, ce levier d'échappement comporte un bras interne court doté d'une dent d'engagement qui vient s'engager avec la roue d'échappement, et un bras externe long situé dans la trajectoire d'un élément d'impulsion solidaire avec le balancier, lequel élément d'impulsion lors de l'oscillation du balancier vient déplacer le levier d'échappement de sa position de repos vers sa position de dégagement.
  • Dans une exécution, le levier d'échappement est monté pivotant à l'extrémité externe d'un bras qui s'étend, solidaire et coplanaire avec le châssis, depuis l'axe de la roue satellitaire et de la roue d'échappement vers l'extérieur et au-delà ou en deçà de la périphérie du balancier.
  • Usuellement, l'extrémité externe du ressort spiral est attachée à une extrémité du châssis par un piton qui s'étend verticalement entre le plan de la pièce transversale et le plan du ressort spiral, le plan du ressort spiral étant disposé entre le plan de la pièce transversale,ou châssis,et le balancier.
  • L'invention concerne aussi une pièce d'horlogerie, comme une montre-bracelet, une pendule de table ou une pendule murale, comportant un garde-temps tel que décrit.
  • L'invention permet de réduire simultanément l'influence de plusieurs sources de perturbations provenant du comptage du nombre d'oscillationsdu balancier (par réduction du nombre d'interactions par cycle), du maintien de son amplitude ainsi que de l'influence de l'orientation de l'oscillateur dans le champ gravitationnel. L'invention cumuleles avantages d'un échappement à détente avec le déplacement du point d'attache du ressort de l'oscillateur de référence et l'utilisation d'un planétaire faisant office de tourbillon.
  • L'invention tire bénéfice du principe de l'échappement à détente. L'échappement à détente est réputé pour avoir une influence réduite sur la marche régulière du garde-temps par rapport à d'autres échappements traditionnels. L'invention introduit une variante de l'échappement à détente qui permet de réduire encore son influence en éliminant ou tout au moins en réduisant la nécessité du choc d'impulsion utilisé pour le maintien de l'amplitude d'oscillation.
  • Tout ou partie du maintien de l'amplitude d'oscillation de l'oscillateur est obtenu par le déplacement du point de fixation de son organe de rappel (le piton du spiral dans le cas d'un balancier traditionnel).
  • La présente invention est une application particulière de la famille des garde-temps à tourbillons utiliséssous d'autres formes dès le XVIII siècle. L'oscillateur ainsi que l'échappement exécute une rotation complète en quelques dizaines de secondes dans le même plan que l'oscillateur.
  • Grâce à la présente invention, l'oscillateur est perturbé de manière minimale. En effet, le transfert au mécanisme d'échappement d'une partie de l'énergie du système d'oscillation nécessaire au dégagement des dents de la roue d'échappement n'influence la marche de l'oscillateur qu'une fois par cycle, ce qui permet d'avoir une perturbation amoindrie de la marche de l'oscillateur. L'influence du comptage du nombre d'oscillations sur un mécanisme traditionnel avec échappement à ancre induit deux perturbations par cycle de l'oscillateur.
  • Par ailleurs, le déplacement du piton en lieu et place ou en complément avec l'impulsion donnée par le mécanisme d'échappements traditionnels assure un maintien de l'amplitude d'oscillation sans qu'il n'y ait, ou tout au moins en réduisantle choc perturbateur de la marche de l'oscillateur.
  • Un point faible de l'échappement à détente est le risque d'un dégagement d'une durée trop longue de la détente qui peut alors provoquer la libération de plusieurs dents de la roue d'échappement (galop). Le mécanisme tel que décrit dans la présente invention évite ce problème car la roue d'échappement est ralentie par l'inertie du châssis et la détente a ainsi le temps de reprendre sa position à temps et éviter legalop.
  • Un autre avantage de la présente invention est que l'oscillateur et le mécanisme d'échappement font une révolution complète en quelques dizaines de secondes sur eux-mêmes dans le plan de l'oscillateur grâce au dispositif planétaire, et ainsi moyenne les influences négatives du balourd du balancier lorsque le plan d'oscillation du balancier n'est pas perpendiculaire au champ gravitationnel.
  • L'énergie transmise à l'oscillateur par le déplacement du point d'attache du spiral est constante et dépend de la distance du déplacement du piton qui est constante. L'énergie transmise à l'oscillateur pour le maintien de son amplitude par ce déplacement ne dépend plus de la force du barillet dès que cette force est suffisante pour assurer le déplacement du piton.
  • Par ailleurs, avec un choix spécifique du rapport du train d'engrenage du plantaire, il est possible d'assurer une amplitude constante de l'oscillation et ainsi, d'optimiser ses propriétés par le choix de l'amplitude d'oscillation (par exemple 220°).
  • Les caractéristiques de l'invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description de plusieurs formes d'exécution données uniquement à titre d'exemple, nullement limitative en se référant aux figures suivantes dans lesquelles :
    • La figure 1 représente une vue en perspective partielle d'un garde-temps selon la présente invention avec le ressort-spiral partiellement découpé ;
    • La figure 2 représente une vue arrière de la figure 1 ;
    • La figure 3 représente une vue en perspective d'un autre garde-temps selon l'invention ; et
    • Les figures 4 et 5 représentent respectivement une vue en perspective et une vue de dessus d'un garde-temps selon l'invention dont les dents de la roue d'échappement comportent un plan incliné et un plan de dégagement.
  • La figure 1 illustre, à titre d'exemple, un garde-temps mécanique selon l'invention du type balancier-spiral, comportant un ressort spiral 10, un balancier 20 et un mécanisme d'échappement à détente 30 relié par un point d'attache au ressort spiral et agencé pour entretenir une oscillation du balancier.
  • Comme illustré,le mécanisme d'échappement à détente 30 est relié au point d'attache 12 du ressort spiral 10 par un châssis 40 qui pivote autour de l'axe A du balancier. Une extrémité 12 externe du ressort spiral 10 est attachée à ce châssis 40 à un endroit situé d'un côté de l'axe A de balancier, l'extrémité interne du ressort spiral 10 étant fixée vers le centre du balancier 20. Le mécanisme d'échappement à détente 30 est situé de l'autre côté de l'axe A de balancier et agit sur le châssis pivotant 40 pour le faire tourner autour de l'axe A et ainsi faire tourner autour de l'axe A l'extrémité attachée 12 du ressort spiral 10.
  • Le balancier 20 est monté sur, et coaxiale avec, une couronne dentée fixe 22 comportant une denture interne 46, et le châssis 40 porte, audit autre côté de l'axe A de balancier, un pignon satellitaire 42 qui s'engage avec ladite couronne dentée 22 et qui est entrainé pas-à-pas par le mécanisme d'échappement à détente 30.
  • Le châssis 40 comporte plusieurs branches s'étendant de part et d'autre de l'axe de rotation du balancier 20 à un angle d'environ 120°. Le châssis 40 forme un plateau tournant dont l'axe de rotation est confondu avec l'axe de rotation A du balancier 20.
  • Le garde-temps selon l'invention comporte une roue d'échappement 32 coaxiale et solidaire avec le pignon satellitaire 42.
  • Le mécanisme d'échappement à détente 30 comporte un corps d'échappement 39 pivotant entre une position de repos s'engageant avec la roue d'échappement 32 et une position de dégagement de la roue d'échappement 32. Ce corps d'échappement pivoté 39 comporte un bras interne court doté d'un plan de repos 37 qui vient s'engager avec la roue d'échappement 32, et une butée 38 situé dans la trajectoire d'une cheville d'impulsion 24 solidaire en oscillation avec le balancier 20, laquelle cheville d'impulsion 24 lors de l'oscillation du balancier 20 vient déplacer le levier d'échappement 36/37/38/39 de sa position de repos vers sa position de dégagement.
  • Le corps d'échappement 39 est monté pivotant à l'une des extrémités externes du châssis40.
  • Comme illustré, l'extrémité externe 12 du ressort spiral 10 est attachée à une extrémité du châssis 40 par un piton 14 qui s'étend verticalement entre le plan du châssis 40 et le plan du ressort spiral 10.
  • La figure 1 illustre le garde-temps dans sa position où la cheville d'impulsion 24 en avançant (oscillation du balancier 20 selon le sens opposé des aiguilles d'une montre dans le dessin) laisse le corps 'échappement 39 dans sa position de repos avec le plan de repos 37 en engagement contre la roue d'échappement 32 afin de bloquer celle-ci et le pignon satellite 42. Ensuite le balancier 20 continue son oscillation dans ce sens, puis inverse sa direction d'oscillation. Lorsque la cheville d'impulsion 24, oscillant dans le sens des aiguilles d'une montre, vient frapper l'extrémité de la butée de la lame flexible 38 le corps d'échappement 39 se déplace et libère la dent 37 de son engagement avec la roue d'échappement 32 qui est donc libre de tourner et le pignon satellite 42 tourne avec la roue d'échappement 32 et déplace le châssis 40. Lors d'un nouveau changement de la direction d'oscillation, la cheville d'impulsion 24, au passage en face de la détente, fléchie la lame flexible de détente 36 et passe l'extrémité de la butée de la lame flexible de détente 38 sans dégager la roue d'échappement 32, arrivant à la position de départ illustrée, et ainsi de suite.
  • Le concept décrit se base sur un oscillateur balancier-spiral traditionnel. L'ensemble du mécanisme repose sur le châssis 40 dont l'axe de rotation est confondu avec l'axe de rotation du balancier 20. Le pignon satellite 42 engraine avec la couronne planétaire 22. L'échappement à détente 30, la roue d'échappement 32, la roue satellite 42, le support du piton 14 du ressort spiral 10 sont tous attenants au châssis satellitaire. Le pignon satellite 42 et la roue d'échappement 32 sont solidaires.
  • La couronne planétaire 22 est fixe (n'oscille pas, ne tourne pas). Un couple de rotation est exercé sur le pignon de châssis 45 (figure 2). Ce couple tend à faire tourner le pignon satellite 42 et ainsi, le châssis. Le pignon satellite 42 est retenu dans sa rotation par le blocage de la roue d'échappement 32 par le mécanisme à détente 30. La rotation de la roue d'échappement 32 n'est possible qu'une fois par cycle d'oscillation du balancier 20 lorsqu'il libère le mécanisme de détente 30. Ainsi, une fois par cycle d'oscillation du balancier 20, le plateau porte-satellite pourra faire une rotation dont l'amplitude dépend du rapport des nombres de dents des différentes roues. Cette rotation va entrainer un déplacement du piton 14 pour assurer ou contribuer au maintien de l'amplitude d'oscillation du balancier 29. Le mécanisme de détente n'agit donc pas nécessairement sur le balancier 20 pour maintenir son amplitude d'oscillation par une action directe comme dans le cas d'un échappement à détente traditionnel. Dans une variante, le bras comprenant le plan de repos 37, poussé par la roue d'échappement 32, peut être prolongé de manière à ce que le mécanisme de détente agisse également sur la cheville d'impulsion. Dans cette variante, l'énergie transmise au balancier pour maintenir son amplitude est alors distribuée entre le déplacement du piton et l'impulsion du bras prolongé de la détente. Dans les deux variantes, le pignon de châssis 45 (figure 2) fait également une rotation qui assure le comptage du nombre de cycles d'oscillations effectuées par le balancier 20.
  • L'angle de rotation du plateau porte-satellite peut être calculé pour assurer une amplitude optimum de l'angle de rotation du balancier 20 en régime régulier.
  • Un train de roues lie un barillet (non illustré) qui assure le couple sur le pignon satellite 42 par le pignon de châssis 45 et de par le rapport des dents des roues, il est possible d'obtenir une vitesse de rotation adéquate pour chacune d'entre-elles afin d'afficher, par exemple, heure, minute et seconde ou d'autres mesures du temps.
  • La figure 3 illustre une autre forme d'exécution d'un garde-temps mécanique selon l'invention du type balancier-spiral, comportant un ressort spiral 10, un balancier 20 et un mécanisme d'échappement à détente 30 relié par un point d'attache au ressort spiral et agencé pour entretenir une oscillation du balancier.
  • Comme illustré à la figure 3, le mécanisme d'échappement à détente 30 est relié au point d'attache 12 du ressort spiral 10 par une pièce transversale 40 qui pivote autour de l'axe A du balancier. Une extrémité 12 externe du ressort spiral 10 est attachée à cette pièce transversale 40 à un endroit situé d'un côté de l'axe A de balancier, l'extrémité interne du ressort spiral 10 étant fixée vers le centre du balancier 20. Le mécanisme d'échappement à détente 30 est situé de l'autre côté de l'axe A de balancier et agit sur la pièce transversale 40 pivotant pour la faire tourner autour de l'axe A et ainsi faire tourner autour de l'axe A l'extrémité attachée 12 du ressort spiral 10.
  • Le balancier 20 est monté sur, et coaxiale avec, une roue dentée fixe 22 comportant une denture externe, et la pièce transversale 40 porte, audit autre côté de l'axe A de balancier, un pignon satellitaire 42 qui s'engage avec ladite couronne dentée 22 et qui est entrainé pas-à-pas par le mécanisme d'échappement à détente 30.
  • La pièce transversale 40 comporte deux branches s'étendant de part et d'autre d'un disque 44 coaxiale avec le balancier 20. Ce disque 44 forme avec la pièce transversale 40 un châssis ou un plateau tournant dont l'axe de rotation est confondu avec l'axe de rotation du balancier 20.
  • Le garde-temps selon l'invention comporte une roue d'échappement 32 coaxiale et solidaire avec la roue satellitaire 42. Dans une variante, le mobile d'échappement à détente pourrait être remplacé par un autre dispositif d'échappement.
  • Dans le mode de réalisation illustré aux figures 4 et 5, le garde-temps comporte deux types d'impulsion. Un premier type d'impulsion se produit lorsque l'amplitude d'oscillation du balancier est faible. Il s'agit d'une impulsion directe d'une dent de la roue d'échappement 52 qui agit sur une cheville additionnelle 48. L'inertie du mobile roue d'échappement additionnée à l'inertie du mobile châssis ainsi que le couple moteur sont choisis de telle sorte que ce type d'impulsion ne se produise que lorsque la vitesse de passage du balancier est relativement faible, soit lorsque l'amplitude dudit balancier est faible. Une fois passé un seuil d'amplitude d'oscillation du balancier, la roue d'échappement ne parvient plus à rattraper le balancier lors de sa phase d'accélération et n'entre plus en contact avec la cheville additionnelle 48. Il n'y a ainsi plus de choc perturbant la fréquence d'oscillation du balancier.
  • Dans une deuxième phase, où les impulsions directes n'ont plus lieu, seules les impulsions par déplacement du point d'attache du piton au châssis ont lieu. Ce type d'impulsion se produit quelle que soit l'amplitude des oscillations du balancier. Potentiellement, ce type d'impulsion perturbe nettement moins la fréquence d'oscillation du balancier que le choc direct.
  • De plus, la roue d'échappement possède un plan de dégagement 50 sur ses dents interagissant avec le bras court de la détente. Ce plan de dégagement empêche un retour trop rapide de la détente après sa libération. En effet, lors du passage du balancier dans le sens du dégagement de la détente, le balancier fait pivoter la détente par l'entremise de sa cheville, le bec de la dent de la roue d'échappement quitte le plan de repos de la détente, il arrive sur le plan incliné 54 de la détente et fait pivoter celle-ci de manière à laisser passer le balancier. Cependant, cette dernière étant d'une inertie beaucoup plus faible que le balancier, elle tend à revenir à sa position initiale trop vite avec le risque d'interagir à nouveau avec la cheville du balancier. Il y a ainsi un risque de contacts multiples entre le bras long de la détente et la cheville du balancier ce qui n'est pas souhaitable.
  • Ainsi, afin de prévenir des contacts multiples, la roue d'échappement est pourvue d'un plan de dégagement 50, prévu afin que la détente soit maintenue dans sa position passante, le temps que le balancier soit dégagé. Le dégagement du balancier est garanti par l'interaction entre une dent de la roue d'échappement 52 et la cheville additionnelle 48 dont l'angle qu'elle forme avec la cheville de balancier a été établi à cette fin.
  • Légende
    • 10
    ressort spiral
    12
    point d'attache / extrémité externe du ressort spiral
    14
    piton
    20
    balancier
    22
    couronne ou roue dentée fixe
    24
    chevilled'impulsion
    30
    mécanisme d'échappement
    32
    roue d'échappement
    36
    lame flexible de détente
    37
    plan de repos de la détente
    38
    butée de la lame flexible de détente
    39
    corps de détente
    40
    pièce transversale dénommée châssis
    42
    pignon satellite
    44
    disque
    45
    pignon de châssis
    46
    denture interne
    48
    cheville additionnelle
    50
    plan de dégagement
    52
    dent de la roue d'échappement
    54
    plan incliné

Claims (13)

  1. Garde-temps mécanique du type balancier-spiral, comportant un ressort spiral (10), un balancier (20) et un mécanisme d'échappement (30) relié par un point d'attache (12) au ressort spiral et agencé pour entretenir une oscillation du balancier, où le mécanisme d'échappement (30) est relié au point d'attache (12) du ressort spiral par une pièce ci-après dénommée châssis (40) pivotée autour de l'axe (A) du balancier, une extrémité externe (12) du ressort spiral (10) est attachée à ce châssis (40) à un endroit situé d'un côté de l'axe (A) de balancier, et
    le mécanisme d'échappement (30) est situé de l'autre côté de l'axe (A) du balancier et agit sur le châssis (40) pivoté pour le faire tourner et ainsi faire tourner l'extrémité attachée (12) du ressort spiral,
    dans lequel le balancier (20) est monté sur, et coaxial avec, une couronne dentée fixe (22), et le châssis (40) porte, au dit autre côté de l'axe (A) de balancier, une roue satellitaire (42) qui s'engage avec ladite couronne dentée (22) et qui est entrainé pas-à-pas par le mécanisme d'échappement (30),
    le garde-temps comportant une roue d'échappement (32) coaxiale et solidaire avec la roue satellitaire (42), et un levier d'échappement (36, 37, 38, 39) à détente pivotant entre une position de repos s'engageant avec la roue d'échappement (32) et une position de dégagement de la roue d'échappement (32), et
    dans lequel l'extrémité externe (12) du ressort spiral est attachée au châssis (40) par un piton (14) qui s'étend verticalement entre le plan du châssis (40) et le plan du ressort spiral (10), le plan du ressort spiral (10) étant disposé entre le plan du châssis (40) et le balancier (20).
  2. Garde-temps selon la revendication 1, dans lequel le châssis comporte plusieurs branches s'étendant de part et d'autre d'un disque (44) coaxial avec le balancier (20) et formant avec le châssis (40) un plateau tournant dont l'axe de rotation est confondu avec l'axe d'oscillation du balancier (20).
  3. Garde-temps selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le levier d'échappement (36, 37, 38, 39) comporte un bras interne court (36) doté d'une dent d'engagement (37) qui vient s'engager avec la roue d'échappement (32), et un bras externe long (38) situé dans la trajectoire d'un élément d'impulsion (24) solidaire en oscillation avec le balancier (20), lequel élément d'impulsion (24) lors de l'oscillation du balancier (20) vient déplacer le levier d'échappement (36, 37, 38, 39) de sa position de repos vers sa position de dégagement.
  4. Garde-temps selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le levier d'échappement (36, 37, 38, 39) est monté pivotant à l'extrémité externe d'un bras (39) qui s'étend, coplanaire avec le châssis (40), depuis l'axe de la roue satellitaire et de la roue d'échappement vers l'extérieur.
  5. Garde-temps selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le pignon satellite (42) et le châssis (40) sont agencés pour être entrainés en rotation par un pignon de châssis (45), ledit pignon satellite (42) étant retenu dans sa rotation par le blocage de la roue d'échappement (32) par le mécanisme d'échappement (30), la rotation de la roue d'échappement (32) s'effectuant une fois par cycle d'oscillation du balancier (20), lorsque le balancier (20) libère le mécanisme de détente (30), de manière à ce que le plateau tournant fait une rotation, dont l'amplitude dépend du rapport du nombre de dents des différentes roues du garde-temps, la rotation du plateau tournant entrainant un déplacement du piton (14) pour assurer ou contribuer au maintien de l'amplitude d'oscillation du balancier (20).
  6. Garde-temps selon la revendication 5, dans lequel le bras comprenant le levier d'échappement (37), poussé par la roue d'échappement (32), est prolongé de manière à ce que le mécanisme de détente (30) agisse également sur la cheville d'impulsion (24), l'énergie transmise au balancier (20) pour maintenir son amplitude étant alors distribuée entre le déplacement du piton (14) et l'impulsion du bras prolongé de la détente.
  7. Garde-temps selon la revendication 5, dans lequel le pignon de châssis (45) est agencé pour effectuer une rotation assurant le comptage du nombre de cycles d'oscillations effectuées par le balancier (20).
  8. Garde-temps selon la revendication 1, dans lequel, la somme de l'inertie de la roue d'échappement (32) additionnée à l'inertie du châssis (40) est agencée de manière à ce qu'une d'impulsion directe d'une dent (52) de la roue d'échappement (32) sur une cheville additionnelle (48) se produise lorsque la vitesse de passage du balancier (20) est faible, soit lorsque l'amplitude d'oscillation du balancier (20) est faible.
  9. Garde-temps selon la revendication 8, dans lequel lorsque lesdites impulsions directes n'ont plus lieu, des impulsions par déplacement du point d'attache du piton (14) au châssis (40) ont lieu quelle que soit l'amplitude des oscillations du balancier (20).
  10. Garde-temps selon la revendication 1, 8 ou 9, dans lequel la roue d'échappement (32) possède un plan de dégagement (50) sur ses dents (52) interagissant avec le bras court (36) du mécanisme à détente (30), ledit plan de dégagement (50) empêchant un retour trop rapide de la détente après sa libération.
  11. Garde-temps selon l'une des revendications 8à 10, dans lequel la roue d'échappement (32) est pourvue d'un plan de dégagement (50), prévu afin que la détente soit maintenue dans sa position passante, le temps que le balancier (20) soit dégagé, le dégagement du balancier (20) étant garanti par l'interaction entre une dent de la roue d'échappement (52) et la cheville additionnelle (48).
  12. Garde-temps selon la revendication 11, dans lequel lors du passage du balancier (20) dans le sens du dégagement de la détente, le balancier (20) fait pivoter le mécanisme à détente (30) par l'entremise de sa cheville, le bec de la dent de la roue d'échappement quittant le plan de repos de la détente pour arriver sur un plan incliné (54) de la détente et faire pivoter celle-ci de manière à laisser passer le balancier.
  13. Pièce d'horlogerie, parmi une montre-bracelet, une pendule de table ou une pendule murale, comportant un garde-temps selon l'une des revendications précédentes.
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