WO2000004425A1 - Indicateur de temps a regulation mecanique - Google Patents

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spiral spring
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Elmar Mock
Bonny Witteveen
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Creaholic S.A.
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    • G04HOROLOGY
    • G04BMECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/20Compensation of mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/28Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of imbalance of the weights, e.g. tourbillon
    • G04B17/285Tourbillons or carrousels

Definitions

  • the present invention describes a time indicator with mechanical regulator according to the definition of the claims.
  • This time indicator is particularly suitable for use in wristwatches. It is of the constant torque spiral balance type, the oscillation of which is maintained through an escapement by the displacement of an attachment point of a spiral spring at the time of passage to point 0 of the oscillator.
  • the present invention belongs to the family of so-called “vortex” time indicators.
  • the classic type of such a time indicator is represented by the “Bréguet tourbillon” from 1795.
  • a balance, its spiral spring and its escapement are assembled inside a rotating cage, the speed of rotation of the cage is 60 sec. per turn.
  • the whole cage revolves around a gear.
  • the present invention aims to compensate for the dynamic and static balancing errors of the balance-spiral-escapement assembly due to geometry, manufacturing problems or due to the asymmetrical beating of the spiral spring.
  • the present invention relates to a time indicator of the balance-spiral balance type with constant torque, the oscillation of which is maintained through an exhaust mobile by the displacement of an attachment point of a spiral spring at the time of passage to point 0 of the oscillator.
  • the attachment point makes a circular movement around the axis of the oscillator, thereby causing the balance-spiral-escapement assembly to rotate over time. Most of the energy is transmitted by the movement of the attachment point.
  • An exhaust anchor rests directly on an exhaust bridge.
  • the invention Compared to a time indicator with a mechanical regulator of the traditional so-called “tourbillon” balance-spiral type, the invention has the following advantages:
  • the time indicator has a construction without a rotating cage and without double bearings, thus allowing a particularly simple and robust construction, requiring fewer elements.
  • the efficiency of the exhaust is greater, so as to allow the use of a weaker barrel spring or the realization of a greater power reserve.
  • - fig. 1 shows a diagram of an indicator with a traditional regulator
  • - fig. 2 shows a diagram of a regulator indicator according to the invention with alternating displacement
  • - fig. 3 shows a diagram of a regulator indicator according to the invention with unidirectional displacement
  • - fig. 4 shows a top view of an exemplary embodiment of a regulator indicator according to the invention
  • FIG. 5 shows a side view in section of an exemplary embodiment of a regulator indicator according to FIG. 4,
  • - fig. 6 shows a side view in section of an enlarged detail of an exemplary embodiment of a regulator indicator according to FIG. 4 and fig. 5.
  • Fig. 1 shows a diagram of an indicator with a regulator of the traditional balance-spiral type.
  • the oscillation of the balance is maintained through the escapement by a pulse force F applied directly to the oscillator G at the time of its passage at point 0.
  • This transmission of a force d he impulse on the balance wheel can be alternated or unidirectional depending on the type of exhaust.
  • the pulse time must be minimal.
  • the quality factor of the oscillator is directly proportional to the frequency of said oscillator. The higher the speed of passage of the oscillator at point 0, the more difficult it is to transmit a constant pulse force to it. The exhaust efficiency is therefore low (around 20%).
  • any variation in the drive torque at the exhaust is directly transmitted to the oscillator and can have an influence on the amplitude of the oscillation.
  • the dynamic and static balancing errors of the balance-spiral-escapement assembly due to geometry, manufacturing or asymmetrical beats of the spiral spring are not compensated. For all these reasons, special care is therefore necessary during the manufacture and assembly of the constituent elements of the time regulator to guarantee reliability.
  • Figs. 2 and 3 show a diagram of an indicator with regulator according to the invention with alternating displacement (fig. 2) and with unidirectional displacement (fig. 3), according to the type of exhaust.
  • the invention is characterized in that the transmission of energy intended to maintain the oscillation of the pendulum is effected by a displacement X of the point of attachment A of the spring. This movement of the attachment point A of the spring takes place when passing to point 0 of the oscillator G.
  • the efficiency of the exhaust is very high (of the order of 50%). Most of the energy is transmitted by the movement of the attachment point.
  • variations in the drive torque at the exhaust are not transmitted to the oscillator and therefore have no influence on the amplitude of the oscillation.
  • This displacement X induces a potential energy in the spiral spring which will maintain the pendulum swing.
  • This maintenance energy is a function * dependent on several parameters. It depends in particular on the dynamic and geometric characteristics of the spiral balance, on the angular value of the displacement of the attachment point of the spiral spring, on the point of application in the oscillation cycle of said displacement as well as on the time necessary for said point. of attachment to carry out its movement.
  • Figs. 4 to 6 show different views of a detail of an exemplary embodiment of a regulator indicator according to the invention.
  • Fig. 4 shows a top view in section
  • fig. 5 shows a side view in section
  • fig. 6 shows a side view and in section of an enlarged detail.
  • an intermediate wheel 1 is provided for transmitting a driving torque of a barrel spring to an exhaust mobile 2.
  • An exhaust bridge 4 can serve as a bearing for said intermediate wheel 1.
  • the bridge d the exhaust 4 has an exhaust gear 10 of special shape, hollowed out and concentric with a balance 7, serving as support and limitation to a rotation of the exhaust mobile 2. - O -
  • a first end of this spiral spring 6 is fixed by a fixing peg ' 5 to the exhaust mobile 2. Another end of this spiral spring 6 is fixed by a point 11 to the balance 7.
  • the exhaust mobile 2 has a bearing arranged concentrically with the balance 7. This exhaust mobile 2 integrally drives an exhaust anchor
  • the exhaust anchor 3 can tilt around its axis, allowing rotation of the exhaust mobile 2 preferably unidirectional.
  • the escape anchor 3 makes a rocking movement to find its way through the teeth of the escape bridge 4.
  • the escape anchor 3 is for example arranged in a low manner, to pass below the teeth of the exhaust bridge 4.
  • the exhaust anchor 3 serves as a support point for the exhaust anchor 3 and limits the angle of rotation of the exhaust mobile 2 through the exhaust anchor 3.
  • the exhaust anchor 3 rests directly on the exhaust bridge 4 and directly releases the rotary movement of the exhaust mobile 2.
  • the fixing stud 5 of the spiral spring 6 being integral with the exhaust mobile 2. It transmits to the spiral spring 6 the angular movement with which it has just been animated, storing potential energy in the spiral spring 6 which will initiate the oscillation balance 7.
  • a track 8 driving the exhaust anchor 3 is fixed in an integral manner on a plate of the pendulum axis 7.
  • This track 8 is positioned in such a way, which initiates the tilting of the exhaust anchor 3 at the moment the passage of the balance 7 at point 0 of the oscillation.
  • Said tilting of the exhaust anchor 3 releases the support point on said exhaust gear 10 of the exhaust anchor 3 and allows angular rotation of the exhaust mobile 2 limited by a next support point of the exhaust anchor 3 on the exhaust gear 10.
  • the fixing peg -5 of the spiral spring 6 being secured to the exhaust mobile 2.
  • Said fixing peg 5 transmits the angular movement to the spiral spring 6 it has just been driven, storing potential energy in the spiral spring 6 which will maintain the oscillation of the balance 7.
  • the oscillation frequency of the balance can be adjusted by moving at least one adjustment mass 9 being arranged for example in an oval shaped gouge machined in the balance 7. This displacement modifies the moment of inertia of the balance-adjustment mass assembly and thereby the oscillation frequency.
  • the speed of rotation of the balance-spiral-escapement assembly 2,6,7 is very fast and takes 2 to 3 seconds per revolution. Those skilled in the art, knowing the present invention, can of course make other balance-spiral-escapement assemblies having higher rotational speeds, for example 1 to 2 seconds per revolution, or lower, for example 3 to 10 seconds per revolution.
  • the value of the angle of rotation of the exhaust mobile 2 depends on the direction of passage of the track 8 of the exhaust anchor 3, the geometry of the exhaust anchor 3, the gear of exhaust 10 and the angle of freedom of the exhaust anchor 3 on the exhaust mobile 2. It can be variable depending on the direction of passage of the balance 7 and allows alternating movement (symmetrical or asymmetrical) or displacement unidirectional of the exhaust mobile 2 according to the pendulum oscillation period

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Abstract

L'invention concerne un indicateur de temps de type balancier-spirale à couple constant, avec un ressort spirale et un balancier, avec une oscillation du balancier (7) entretenue à travers un mobile d'échappement (2) par déplacement d'un point d'attache du ressort spirale (6) au moment du passage au point 0 de l'oscillateur, résultant dans un mouvement circulaire dudit point d'attache du ressort spirale (6) autour de l'axe de l'oscillateur et entraînant par la même une rotation dans le temps de l'ensemble balancier-spirale-échappement (2, 6, 7).

Description

INDICATEUR DE TEMPS À RÉGULATION MÉCANIQUE
La présente invention décrit un indicateur de temps à régulateur mécanique selon la définition des revendications. Cet indicateur de temps est particulièrement adapté pour l'utilisation dans des montres-bracelets. Il est de type balancier-spirale à couple constant, dont l'oscillation est entretenue à travers un échappement par le déplacement d'un point d'attache d'un ressort spirale au moment du passage au point 0 de l'oscillateur.
La présente invention se situe dans la famille des indicateurs de temps dits à «tourbillon». Le type classique d'un tel indicateur de temps est représenté par le «tourbillon Bréguet» de 1795. Dans ce dispositif, un balancier, son ressort spirale et son échappement sont assemblés à l'intérieur d'une cage tournante, la vitesse de rotation de la cage est de 60 sec. par tour. Toute la cage tourne autour d'un engrenage.
La présente invention a comme objectif de compenser les erreurs d'équilibrage dynamique et statique de l'ensemble balanciers-spirale-échappement dues aux problèmes de géométrie, de fabrication ou dues au battements asymétrique du ressort spirale.
Cet objectif est atteint par l'invention définie par les revendications. La présente invention se réfère à un indicateur de temps de type balancier-spirale à couple constant, dont l'oscillation est entretenue à travers un mobile d'échappement par le déplacement d'un point d'attache d'un ressort spirale au moment du passage au point 0 de l'oscillateur. Le point d'attache effectue un mouvement circulaire autour de l'axe de l'oscillateur, entraînant par la même une rotation dans le temps de l'ensemble balancier- spirale-échappement. L'essentiel de l'énergie est transmis par le mouvement du point d'attache. Une ancre d'échappement s'appuie directement sur un pont d'échappement.
En comparaison à un indicateur de temps à régulateur mécanique de type balancier- spirale traditionnel dit à «tourbillon», l'invention présente les avantages suivants:
L'indicateur de temps est muni d'une construction sans cage tournante et sans double palier, permettant ainsi une construction particulièrement simple et robuste, nécessitant moins d'éléments.
Ceci permet une construction mince, facile à obtenir et particulièrement esthétique. A la différence d'un «tourbillon» classique qui possède une cage visible, une construction mince est difficile à faire.
Il en découle une réduction de la hauteur, de la masse et de l'inertie de l'indicateur de temps. Cette construction est adaptée pour grands et petits calibres.
La rotation du « tourbillon » sur lui-même est plus rapide ( 2 à 3 secondes par tour).
Le rendement de l'échappement est plus grand, de façon à permettre l'utilisation d'un ressort de barillet plus faible ou la réalisation d'une réserve de marche plus importante.
- Il en découle une réduction de l'ensemble des efforts et des usures mécaniques. L'invention va être décrit plus en détail à l'aide des figures suivantes dans lesquelles:
- fig. 1 montre un schéma d'un indicateur à régulateur traditionnel,
- fig. 2 montre un schéma d'un indicateur à régulateur selon l'invention avec déplacement en alterné,
- fig. 3 montre un schéma d'un indicateur à régulateur selon l'invention avec déplacement unidirectionnel,
- fig. 4 montre une vue de dessus d'une réalisation exemple d'un indicateur à régulateur selon l'invention,
- fig. 5 montre une vue de côté en coupe d'une réalisation exemple d'un indicateur à régulateur selon la fig. 4,
- fig. 6 montre une vue de côté en coupe d'un détail agrandi d'une réalisation exemple d'un indicateur à régulateur selon la fig. 4 et la fig. 5.
Fig. 1 montre un schéma d'un indicateur à régulateur de type balancier-spirale traditionnel. Dans de tels indicateurs de temps à régulateur l'oscillation du balancier est entretenue à travers l'échappement par une force d'impulsion F appliquées directement sur l'oscillateur G au moment de son passage au point 0. Cette transmission d'une force d'impulsion au balancier peut se faire en alterné ou unidirectionnel selon le type d'échappement.
II est à remarquer que pour réduire les perturbations de l'oscillateur, le temps d'impulsion doit être minimal. Le facteur de qualité de l'oscillateur est directement proportionnel à la fréquence dudit oscillateur. Plus la vitesse de passage de l'oscillateur est élevée au point 0, plus il est difficile de lui transmettre une force d'impulsion constante. Le rendement de l'échappement est donc faible (de l'ordre de 20%) . De plus, toute variation du couple d'entraînement au niveau de l'échappement est directement transmise à l'oscillateur et peut avoir une influence sur l'amplitude de l'oscillation. Les erreurs d'équilibrage dynamique et statique de l'ensemble balancier-spirale-échappement dues aux problèmes de géométrie, de fabrication ou au battements asymétrique du ressort spirale ne sont pas compensées. Pour toutes ces raisons, un soin particulier est donc nécessaire lors de la fabrication et de l'assemblage des élément constitutif du régulateur de temps pour en garantir la fiabilité.
Les figs. 2 et 3 montrent un schéma d'un indicateur à régulateur selon l'invention avec déplacement en alterné (fig. 2) et avec déplacement unidirectionnel (fig. 3), selon le type d'échappement. L'invention se caractérise par le fait que la transmission d'énergie destinée à entretenir l'oscillation du balancier se fait par un déplacement X du point d'attache A du ressort. Ce déplacement du point d'attache A du ressort se fait au moment du passage au point 0 de l'oscillateur G. Le rendement de l'échappement est très élevé (de l'ordre de 50%) . L'essentiel de l'énergie est transmis par le mouvement du point d'attache. En plus, les variations du couple d'entraînement au niveau de l'échappement ne sont pas transmises à l'oscillateur et n'ont donc pas d'influence sur l'amplitude de l'oscillation. Les erreurs d'équilibrage dynamique et statique de l'ensemble balanciers-spirale-échappement dues aux problèmes de géométrie, de fabrication ou au battements asymétrique du ressort spirale sont compensées ( par le principe tourbillon). Pour toute ces raisons le soin apporté lors de la fabrication et de l'assemblage des éléments constitutifs du régulateur de temps n'a qu'une influence limitée pour en garantir la fiabilité.
La transmission d'énergie se fait en déplaçant le point d'attache du ressort spirale. Ce déplacement X induit une énergie potentielle dans le ressort spirale qui va entretenir l'oscillation du balancier. Cette énergie d'entretien est une fonction dépendante* de plusieurs paramètres. Elle dépend en particulier des caractéristiques dynamiques et géométriques du balancier-spirale, de la valeur angulaire du déplacement du point d'attache du ressort spirale, du point d'application dans le cycle de l'oscillation dudit déplacement ainsi que du temps nécessaire audit point d'attache pour effectuer son déplacement.
Remarquons qu' un couple d'entraînement est appliqué au point d'attache afin d'effectuer un déplacement au dessus d'une valeur minimale du déplacement dudit point d'attache. L'influence sur l'énergie d'entretien des variations dudit couple d'entraînement peut être considérée comme négligeable. C'est la raison pour laquelle l'entretien de l'oscillation de ce régulateur est à couple constant.
Les figs. 4 à 6 montrent des différentes vues d'un détail d'une réalisation exemplaire d'un indicateur à régulateur selon l'invention. Fig. 4 montre une vue de dessus en coupe, fig. 5 montre une vue de côté et en coupe et fig. 6 montre une vue de côté et en coupe d'un détail agrandi.
Selon cette réalisation, une roue intermédiaire 1 est prévue pour transmettre un couple d'entraînement d'un ressort de barillet à un mobile d'échappement 2. Un pont d'échappement 4 peut servir de palier à ladite roue intermédiaire 1. Le pont d'échappement 4 possède un engrenage d'échappement 10 de forme spéciale, évidée et concentrique à un balancier 7, servant d'appui et de limitation à une rotation du mobile d'échappement 2. - O -
Une première extrémité de ce ressort spirale 6 est fixée par un piton de fixation' 5 au mobile d'échappement 2. Une autre extrémité de ce ressort spirale 6 est fixée par un point 11 au balancier 7.
Le mobile d'échappement 2 possède un palier agencé de manière concentrique au balancier 7. Ce mobile d'échappement 2 entraîne solidairement une ancre d'échappement
3 et le piton de fixation 5 du ressort spirale 6. L'ancre d'échappement 3 peut basculer autour de son axe, permettant une rotation du mobile d'échappement 2 de préférence unidirectionnelle. De préférence, l'ancre d'échappement 3 fait un mouvement de bascule pour trouver son chemin à travers des dents du pont d'échappement 4. L'ancre d'échappement 3 est par exemple agencé de manière bas, pour passer en dessous des dents du pont d'échappement 4. L'engrenage d'échappement 10 du pont d'échappement
4 sert de point d'appuis à l'ancre d'échappement 3 et limite l'angle de rotation du mobile d'échappement 2 à travers l'ancre d'échappement 3. L'ancre d'échappement 3 s'appuie directement sur le pont d'échappement 4 et libère de manière directe le mouvement rotatif du mobile d'échappement 2.
Le piton de fixation 5 du ressort spirale 6 étant solidaire du mobile d'échappement 2. Il transmet au ressort spirale 6 le mouvement angulaire dont il vient d'être animé, emmagasinant une énergie potentielle dans le ressort spirale 6 qui va initier l'oscillation du balancier 7.
Une chenille 8 entraînant l'ancre d'échappement 3 est fixée de manière solidaire sur un plateau de l'axe du balancier 7. Cette chenille 8 est positionnée de telle façon, quelle initie le basculement de l'ancre d'échappement 3 au moment du passage du balancier 7 au point 0 de l'oscillation. Ledit basculement de l'ancre d'échappement 3 libère le point d'appuis sur ledit engrenage d'échappement 10 de l'ancre d'échappement 3 et permet une rotation angulaire du mobile d'échappement 2 limitée par un prochain point d'appuis de l'ancre d'échappement 3 sur l'engrenage d'échappement 10. Le piton de fixation -5 du ressort spirale 6 étant solidaire du mobile d'échappement 2. Ledit piton de fixation 5 transmet au ressort spirale 6 le mouvement angulaire dont il vient d'être animé, emmagasinant une énergie potentielle dans le ressort spirale 6 qui va entretenir l'oscillation du balancier 7. La fréquence d'oscillation du balancier peut être réglée en déplaçant au moins une masse d'ajustement 9 étant agencé par exemple dans une gouge de forme ovale usinée dans le balancier 7. Ce déplacement modifie le moment d'inertie de l'ensemble balancier-masse d'ajustement et par là la fréquence d'oscillation. La vitesse de rotation de l'ensemble balancier-spirale-échappement 2,6,7 est très rapide et fait 2 à 3 secondes par tour. L'homme du métier, en connaissant la présente invention, peut bien sûr réaliser d'autres ensembles balancier-spirale-échappement ayant des vitesses de rotations plus élevées, par exemple 1 à 2 secondes par tour, ou moins élevées, par exemple 3 à 10 secondes par tour.
La valeur de l'angle de rotation du mobile d'échappement 2 dépend du sens de passage de la chenille 8 de l'ancre d'échappement 3, de la géométrie de l'ancre d'échappement 3, de l'engrenage d'échappement 10 et de l'angle de liberté de l'ancre d'échappement 3 sur le mobile d'échappement 2. Il peut être variable selon le sens de passage du balancier 7 et permet un déplacement alterné (symétrique ou asymétrique) ou un déplacement unidirectionnelle du mobile d'échappement 2 selon la période d'oscillation du balancier

Claims

- o -REVENDICATIONS
1. Un indicateur de temps de type balancier-spirale à couple constant, avec un ressort spirale et un balancier, caractérisé par une oscillation du balancier (7) entretenue à travers un mobile d'échappement (2) par déplacement d'un point d'attache du ressort spirale (6) au moment du passage au point 0 de, résultant dans un mouvement circulaire dudit point d'attache du ressort spirale (6) autour de l'axe de l'oscillateur et entraînant par la même une rotation dans le temps de l'ensemble balancier-spirale-échappement (2,6,7).
2. Indicateur de temps selon la revendication 1, caractérisé par un mouvement circulaire unidirectionelle du point d'attache du ressort spirale (6) autour de l'axe de l'oscillateur.
3. Indicateur de temps selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par un point d'attache du ressort spirale (6) étant solidairement entraîné par le mobile d'échappement (2) de façon à transmettre au ressort spirale (6) un mouvement angulaire, emmagasinant ainsi une énergie potentielle dans le ressort spirale (6) permettant d'entretenir l'oscillation du balancier (7).
4. Indicateur de temps selon une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait-que l'essentiel de l'énergie est transmis par le mouvement du point d'attache.
5. Indicateur de temps selon la revendication 1, caractérisé par une ancre d'échappement (3) s'appuyant directement sur un pont d'échappement (4).
6. Indicateur de temps selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'ancre d'échappement (3) bascule autour de son axe pour libérer une rotation du mobile d'échappement (2) et que l'ancre d'échappement (3) s'appuie directement sur un engrenage d'échappement (10) du pont d'échappement (4) pour limiter l'angle de rotation dudit mobile d'échappement (2).
Indicateur de temps selon la revendication 5 ou 6, caractérisé par une chenille (8) de l'ancre d'échappement (3) étant solidaire au balancier (7) et positionnée de telle façon, quelle initie le basculement de l'ancre d'échappement (3) au moment du passage du balancier (7) au point 0 de l'oscillation.
8. Indicateur de temps selon une des revendications 1 à 7, caractérisé par une vitesse de rotation de l'ensemble balancier-spirale-échappement (2,6,7) de 2 à 3 secondes par tour.
9. Indicateur de temps selon une des revendications 1 à 8, caractérisé par au moins une masse d'ajustement (9) en forme de gouge ovale usinée dans le balancier (7) permettant de régler la fréquence d'oscillation du balancier (7) en les déplaçant sur le dernier.
0. Utilisation d'un indicateur de temps selon la revendication 1 comme indicateur de temps à régulateur mécanique dans une montre bracelet.
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