FR2868851A1 - Horloge spherique a mouvement lineaire - Google Patents

Abstract

Horloge sphérique à mouvement linéaire. L'invention concerne un dispositif permettant de fournir une indication horaire. L'horloge sphérique a la capacité de pouvoir se déplacer en effectuant un mouvement de rotation. La conception de son mécanisme interne lui permet un repositionnement automatique dans une configuration normale d'utilisation.

Description

2868851 -1-

La présente invention concerne un dispositif permettant de fournir une indication horaire. La lecture de l'heure s'effectue sur différents types de support: montre, horloge de table, horloge sur pieds et horloge murale. De nombreuses variantes peuvent intervenir pour le design de l'objet et le mode de lecture.

On connaît notamment par la demande de brevet US4912586 un dispositif d'horloge ayant la capacité de ce déplacer en fonction de l'indication horaire. Le dispositif utilise un moteur électrique qui a pour fonction de déplacer une masse excentrique fixée au ledit moteur électrique. Le déplacement de cette masse entraîne une modification du centre de gravité de l'objet produisant un mouvement.

Il peut s'avérer difficile avec un tel ensemble de procéder à une lecture aisée de l'heure.

De plus, la conception technique du dispositif ne permet pas un repositionnement automatique de l'horloge dans une position prédéfinie par l'utilisateur. Le système ne possède aucun dispositif de paramétrage du confort d'utilisation.

Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients.

Il comporte en effet selon une première caractéristique une forme sphérique comportant une bande de roulement transparente située sur le périmètre de la sphère. Cette bande de roulement transparente permet d'obtenir un déplacement sur une trajectoire définie par le positionnement initial de la sphère. Le déplacement linéaire de la sphère sur une distance correspondant à la valeur du périmètre (2 x 3.14 x Rayon de la sphère) s'effectue sur une période de temps égale à douze heures.

La répartition des pièces à l'intérieur de la sphère permet d'obtenir une position d'équilibre de la sphère sur sa bande de roulement qui confère à l'objet une position d'indexage permettant dans tous les cas une lecture de l'heure.

Le déplacement de la sphère peut être limité à une zone matérialisée par un cadre. La sphère lors de son déplacement vient en butée sur le cadre, elle se retrouve alors immobilisée. Cependant, son mécanisme interne parfaitement équilibré continue son mouvement jusqu'à opérer une inversion du sens de déplacement de la sphère. Le mécanisme interne permet à la sphère d'effectuer une rotation inverse jusqu'à une nouvelle position d'équilibre.

De plus, la conception du dispositif permet d'accroître le confort de lecture de l'heure en permettant le positionnement du point de lecture (l'aiguille) selon l'utilisation et ce sur l'ensemble du périmètre de la sphère.

Le dispositif utilise un mouvement d'horloge standard qui a pour fonction de mettre en rotation la sphère. Le mouvement d'horloge s'emboîte dans un support qui a pour fonction 2868851 -2- d'indexer le montage du mouvement afin de permettre une répartition optimisée des masses. Le support de mouvement permet aussi la fixation de l'aiguille qui donne le point de lecture.

Le support de mouvement est conçu pour permettre l'utilisation de la molette de réglage 5 présente sur les mouvements d'horloges standard.

Les mouvements d'horloges fournissent trois types d'indications sur trois axes mécaniques distincts: heures, minutes, secondes. Le premier axe effectue un tour en douze heures: c'est l'axe des heures, le deuxième axe effectue un tour en une heure: c'est l'axe des minutes et le troisième axe effectue un tour en une minute: c'est l'axe des secondes. L'axe qui est utilisé dans la présente invention est l'axe des heures. L'utilisation d'un manchon en matière élastomère a permis de résoudre le problème de solidarisation de l'axe des heures à la coque de l'horloge, lié aux variations dimensionnelles des différentes pièces plastiques et de permettre un montage mécanique de type encastrement entre le mouvement d'horloge et la coque de l'horloge, en gardant la possibilité de désolidariser l'ensemble sans opération destructive pour les éléments constituant le dispositif.

La zone recevant les graduations horaires nommée communément cadran prend dans la présente invention la forme d'une bague amovible. Ce choix technologique permet d'obtenir une pièce manipulable plus facilement et imprimable avec des techniques de marquage comme la sérigraphie sur objet cylindrique nécessitant des zones de dégagements importantes et le montage de la pièce à décorer sur une machine. Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 représente l'horloge sphérique en cours de fonctionnement.

La figure 2 représente une vue éclatée de l'ensemble des dispositifs de l'invention. La figure 3 représente la coque côté aiguille.

La figure 4 représente le support de mouvement vu de l'arrière.

La figure 5 représente le manchon.

La figure 6 représente le mouvement d'horloge.

La figure 7 représente l'aiguille.

En référence à ces dessins, le dispositif peut se diviser en deux ensembles principaux. Un premier ensemble constitué des pièces externes: coque côté aiguille (1), bague de roulement (2), coque côté cadran (9). Un deuxième ensemble constitué des pièces internes: aiguille (3), support de mouvement (4), pile (5), mouvement d'horloge (6), manchon (7), bague cadran (8).

2868851 -3- Les fonctions du premier ensemble sont de deux niveaux: techniques et esthétiques. La forme sphérique de l'horloge sphérique (30) du dispositif lui permet de faciliter le repositionnement automatique en position d'équilibre sur la bague de roulement (2). La forme sphérique (30) apporte un design particulier à l'horloge.

Les fonctions du deuxième ensemble sont de deux niveaux: assurer le positionnement et le déplacement de l'horloge. Permettre le réglage et l'affichage de l'heure.

Le mouvement d'horloge (6) utilisé dans la présente invention est un modèle standard du marché. C'est ce mouvement d'horloge (6) qui va assurer la mise en rotation de l'horloge sphérique (30).

Le mouvement d'horloge (6) de part sa conception ne possède pas un centre de gravité localisé au centre géométrique de l'objet. Il est légèrement excentré de la sortie des axes de fixation des aiguilles (29) du fait de l'utilisation à l'intérieur du mouvement d'horloge (6) d'une bobine électromagnétique d'un poids non négligeable. Le déplacement du centre de gravité par rapport aux axes de fixation des aiguilles (29) est encore accentué dès lors de la mise en place de la pile (5) d'alimentation en énergie électrique.

Le mouvement d'horloge (6) possède une molette de réglage de l'heure (21) permettant d'agir sur les axes des heures et minutes. Dans la présente invention cette fonctionnalité est conservée et permettra d'effectuer le réglage de l'heure.

Le mécanisme d'horloge (6) ayant des caractéristiques dimensionnelles connues et standardisées est monté par clipsage à l'intérieur du support de mouvement (4).

Le support de mouvement (4) est une pièce pouvant être réalisée en matière plastique qui aura comme particularité un niveau d'élasticité lui permettant de pouvoir subir une déformation mécanique de ces ergots (15) (25) afin de permettre le passage du mouvement d'horloge (6). Une fois le mouvement d'horloge (6) installé dans le support de mouvement (4), les ergots (15) (25) sont revenus dans leurs positions initiales permettant ainsi le blocage du dit mouvement d'horloge (6) dans une configuration prédéterminée. Le support de mouvement (4) a donc trois fonctionnalités: La première fonctionnalité est de permettre l'indexage du mouvement d'horloge (6) nécessaire à l'obtention d'un équilibrage global du dispositif de l'horloge sphérique (30) et cela grâce au cône d'indexage (12). La deuxième fonctionnalité du support de mouvement (4) est de permettre le clipsage de l'aiguille (3) et de rendre ainsi l'aiguille (3) solidaire des déplacements en rotation du mouvement d'horloge (6). L'épaulement (13) forme un cercle sur l'ensemble du pourtour du support de mouvement (4) qui permet le clipsage de l'aiguille sur une position pouvant couvrir 360 degrés. La troisième fonctionnalité du support de mouvement 2868851 -4- (4) est de permettre l'accès à la molette de réglage de l'heure (21) du mouvement d'horloge (6).

La bague cadran (8) a pour fonction de fournir les indications horaires nécessaires à la lecture de l'heure pouvant prendre la forme par exemple d'un chiffrage de 1 à 12. Le marquage pourra être réalisé par exemple avec le procédé de sérigraphie sur objet cylindrique ou bien par collage d'un adhésif préalablement imprimé. La définition technique du cadran permet grâce à son alésage central (16) un indexage qui sera utilisé pour le montage sur une machine d'impression permettant l'automatisation des opérations de marquage. La bague cadran (8) une fois décorée peut être montée sur la coque côté cadran (9). La bague cadran (8) grâce à son alésage (16) va pouvoir s'emboîter sur le tube cylindrique de la coque côté cadran (19). Les tolérances dimensionnelles définies entre l'alésage central (16) de la bague cadran (8) et le tube cylindrique de la coque côté cadran (19) permettent d'obtenir un montage légèrement serré. La mise en référence de la position de montage est obtenue grâce à l'épaulement de la bague cadran (17) qui va venir en butée sur le côté de la partie supérieure du tube cylindrique de la coque côté cadran (19).

Le manchon (7) a une conception et des caractéristiques mécaniques particulières. Le manchon (7) peut être réalisé en élastomère, ce qui lui confère une aptitude à avoir une déformation constante sous charge fixe. Il est constitué d'un cylindre au bout duquel se trouve l'épaulement du manchon (26). Le cylindre possède en son centre un alésage traversant. Cet alésage à la particularité de recevoir à son extrémité côté épaulement du manchon (26) sur sa surface interne des cannelures (27).

Le manchon (7) va pouvoir être introduit dans l'alésage du tube cylindrique de la coque côté cadran (18). Le manchon (7) en élastomère grâce à ses caractéristiques mécaniques peut subir une légère déformation lors de son montage. La mise en position de référence du montage correcte du manchon (7) s'effectue lorsque l'épaulement du manchon (26) vient en butée sur l'épaulement de la bague cadran (17). Le montage ainsi réalisé permet d'obtenir une liaison de type encastrement entre les pièces manchon (7), bague cadran (8) et coque côté cadran (9).

Le sous-ensemble constitué du support de mouvement (4) et du mouvement d'horloge (6) va pouvoir être solidarisé au sous-ensemble constitué du manchon (7) de la bague cadran (8) et de la coque côté cadran (9). Cette opération de solidarisation s'effectue entre l'axe des heures (28) du mouvement d'horloge (6) et l'insertion de celui-ci dans l'alésage du manchon (7). L'insertion de l'axe des heures (28) du mouvement d'horloge (6) à l'intérieur de l'alésage du manchon (7) entraîne une déformation variable des cannelures (27). Cette 2868851 -5- déformation variable de cannelures (27) permet alors l'introduction de la longueur complète de l'axe des heures (28). La déformation des cannelures (27) permet à celles-ci d'emmagasiner des contraintes mécaniques qui sont restituées sur l'axe des heures (28) du mouvement d'horloge (6), permettant ainsi d'obtenir une liaison de type encastrement. De plus, la déformation variable des cannelures (27) permet de tolérer une variation dimensionnelle importante de l'axe des heures (28) du mouvement d'horloge. La bague de roulement transparente (2) est assemblée de manière définitive sur la coque côté cadran (9). Le montage définitif de la bague de roulement (2) est réalisé par exemple: par collage ou par soudure à ultrasons. L'épaulement du côté de la coque côté cadran (11) de la bague de roulement transparente (2) est emboîté à l'intérieur de l'alésage de la coque côté cadran (20), permettant ainsi un centrage et un positionnement parfait des deux pièces.

L'aiguille (3) a la particularité d'être amovible. L'aiguille (3) est constituée d'une zone de préhension (32) qui facilite sa saisie lors des opérations de réglage du confort d'utilisation.

La zone de pincement (31) permet d'obtenir le clipsage de l'aiguille sur l'épaulement (13) du support de mouvement (4). Ce choix technologique permet d'opérer très facilement et sans outil, le réglage de la position de lecture.

Le positionnement de l'aiguille (3) sur l'épaulement (13) du support de mouvement (4) permet de définir la position de lecture de l'heure. En sachant que 0 degré correspond au point de contact de l'horloge sphérique (30) avec le sol et que un tour complet de la sphère vaut 360 degrés, pour une utilisation sur un bureau, il est préférable de positionner l'aiguille (3) à 90 degrés. Pour une utilisation sur une table avec une lecture qui s'effectue plus souvent au dessus de l'horloge sphérique (30), il est préférable de positionner l'aiguille (3) à 180 degrés.

Une fois le dispositif assemblé, la pile (5) d'alimentation électrique peut être mise en place dans le mouvement d'horloge (6). Le réglage du positionnement de l'aiguille (3) effectué, l'utilisateur peut à partir de cette étape procéder au réglage de l'heure. Pour réaliser cette opération, il suffit de tenir dans une main la coque côté cadran (9) puis avec l'autre main d'actionner en rotation la molette de réglage de l'heure (21) . Immédiatement l'utilisateur remarque que l'aiguille (3) se déplace par rapport à la bague cadran (8). Il doit aligner l'index de pointage (33) de l'aiguille (3) avec le marquage horaire de la bague cadran (8) correspondant à l'heure de référence. Ensuite, l'utilisateur peut procéder à la mise en place de la coque côté aiguille (1), qui vient s'emboîter sur la bague de roulement transparente (2) grâce à l'épaulement du côté de la coque côté aiguille (10) qui a pour fonction dans un 2868851 -6- premier temps d'assurer la concentricité du montage et dans un deuxième temps de réaliser une liaison mécanique de type encastrement. Après cette dernière opération l'horloge sphérique (30) est prête à être utilisée.

La définition technique des pièces et la définition du positionnement spatial des pièces permet d'obtenir une situation d'équilibre sur une zone de référence souhaitée: la bague de roulement (2). L'obtention de ce résultat passe par une première étape utilisant le calcul théorique de la répartition des centres de gravité, puis par une seconde étape lors de l'assemblage utilisant des ajustements et guidages mécaniques nécessaires à la mise en position de référence de l'ensemble des pièces constituant l'horloge sphérique (30).

L'assemblage du sous ensemble constitué des pièces (9) (8) (7) (5) (4) (2) avec la coque côté aiguille (1) est réalisé grâce à l'indexage de l'épaulement du côté de la coque côté aiguille (10) et de l'alésage de la coque côté aiguille (22). Le positionnement précis des composants internes est obtenu grâce au cône d'indexage (12) du support de mouvement (4) qui vient lors de l'opération de clipsage de la coque côté aiguille (1) sur la bague de roulement (2) s'indexer à l'intérieur de l'alésage du tube cylindrique de la coque côté aiguille (23).

Pour utiliser l'horloge sphérique (30), il suffit de la déposer sur une surface plane, elle opère immédiatement un mouvement de rotation qui lui permet de trouver sa position d'équilibre. Dans cette position d'équilibre, on peut effectuer une lecture aisée de l'heure puisque la position de l'aiguille (3) correspond au réglage effectuer précédemment. La bague de roulement (2) qui est transparente permet de visualiser la position de l'aiguille (3) et le marquage correspondant à l'heure indiqué sur la bague cadran (8). Pour effectuer une lecture de l'heure, il reste donc à visualiser le chiffre inscrit sur la bague cadran (8) qui se situe sous l'aiguille (3). Avec l'avancement du temps horaire, l'utilisateur remarquera que l'horloge sphérique s'est déplacée d'une certaine distance. On peut calculer la distance de déplacement de l'horloge grâce à la formule mathématique suivante: d=tx [(r x PI x 2) / 720] d: distance effectuée en centimètres en fonction du temps écoulé en minutes. t: temps écoulé en minutes.

r: rayon de l'horloge sphérique.

PI: nombre PI (3.14) Le principe de fonctionnement de l'horloge sphérique (30) est basé sur le déplacement et donc la modification du centre de gravité de la sphère. Le déplacement du centre de gravité est obtenu grâce à la mise en rotation du mouvement d'horloge (6). L'axe des heures (28) 2868851 -7- du mouvement d'horloge (6) est relié par une liaison de type encastrement au manchon (7) qui est lui-même relié par une liaison de type encastrement à la bague cadran (8) et la coque côté cadran (9). La bague de roulement transparente (2) est reliée par une liaison de type encastrement avec la coque côté cadran (9).C'est sur cette même bague de roulement (2) que viendra se fixer la coque côté aiguille (1) constituant à nouveau une liaison de type encastrement. Cet ensemble est en contact avec une surface plane (par exemple une table) par l'intermédiaire de la bague de roulement (2). Le mouvement d'horloge (6), le support de mouvement (4), la pile (5) et l'aiguille (3) sont mécaniquement liés par une liaison de type encastrement. Habituellement dans les horloges standard le mécanisme d'horloge est fixe et se sont les aiguilles qui bougent. Dans le dispositif présenté ici, c'est l'inverse qui se produit. L'axe des heures (28) du mouvement d'horloge (6) réalise en permanence un mouvement de rotation. Du fait du schéma cinématique l'axe ne peut tourner et c'est donc le mouvement d'horloge (6), le support de mouvement (4), la pile (5) et l'aiguille (3) qui effectuent un mouvement de rotation. Une fois ce mouvement de rotation effectué, le centre de gravité se trouve déplacé, l'horloge sphérique (30) n'est plus dans une position d'équilibre. L'horloge sphérique (30) procède alors à une correction engendrant un mouvement de rotation sur la bague de roulement (2) nécessaire au rétablissement de l'équilibre. C'est ce déséquilibre perpétuel qui génère le déplacement de l'horloge sphérique (30).

La conception de l'horloge sphérique (30) lui permet lors de la rencontre d'un obstacle sur sa trajectoire de déplacement de se retrouver immobilisée en position d'équilibre. Au bout d'un certain temps, l'horloge va opérer une rotation dans le sens inverse de déplacement habituel permettant ainsi à l'horloge sphérique (30) de retrouver une nouvelle position d'équilibre et la possibilité d'opérer à nouveau une action de rotation.

A titre d'exemple non limitatif, l'horloge sphérique (30) aura un diamètre extérieur de 9 centimètres.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art sur la forme de l'objet qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (10)

-8-REVENDICATIONS

1) Dispositif permettant de fournir une indication horaire caractérisé en ce qu'il comporte un assemblage de son mécanisme interne présentant une partie mobile composée du support de mouvement (4), du mouvement d'horloge (6), de la pile (5) et de l'aiguille (3) monté grâce au cône d'indexage (12) et au manchon (7) de manière très précise entre les tubes cylindriques (19) (23) des coques assurant ainsi à l'horloge sphérique (30) un repositionnement automatique sur sa bague de roulement (2) dans une position d'équilibre déterminant une configuration normale d'utilisation, permettant le déplacement en rotation sur un axe linéaire.

2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le support de mouvement (4), le mouvement d'horloge (6), la pile (5) et l'aiguille (3), ont la possibilité lors d'une immobilisation de l'horloge sphérique (30) contre un obstacle de continuer leur mouvement de rotation jusqu'à la modification du centre gravité engendrant l'inversion du sens de rotation.

3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le manchon (7) a une 15 aptitude à avoir une déformation constante sous charge fixe.

4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le manchon (7) possède des cannelures (27).

5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce le mouvement d'horloge (6) est équipé d'une molette de réglage (21) accessible grâce à la zone d'accès (14) du support 20 de mouvement (4).

6) Dispositif permettant de fournir une indication horaire selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une bague cadran (8) amovible et présentant en son centre un alésage permettant son montage sur la coque côté cadran (9) et son montage sur une machine de marquage.

7) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'aiguille (3) est amovible.

8) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la bague de roulement (2) est transparente.

9) Dispositif selon la revendication 8 caractérisée en ce que la bague de roulement 30 (2) assure la zone de contact entre l'horloge sphérique (30) et la surface plane.

10) Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que la bague de roulement (2) assure le guidage en rotation de l'horloge sphérique (30).