WO2001059529A1 - Indicateur de temps a regulation mecanique - Google Patents

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Bonny Witteveen
Elmar Mock
Begoña GUERRY
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • 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

  • 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.
  • 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 refers to a time indicator of the balance-spiral type, with an oscillation of the balance maintained through an exhaust mobile and with an exhaust anchor resting on an exhaust bridge, characterized by a mobile exhaust partially carrying the balance and the spiral spring, by an axis of the oscillator mounted on a movable lower bearing arranged integrally with the exhaust movable and mounted on a fixed upper bearing. Most of the energy is transmitted by an escape anchor. This exhaust anchor is supported indirectly 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 sectional view of a time indicator with a regulator known as a “tourbillon”,
  • - fig. 2 shows a top view of an exemplary embodiment of a time indicator with regulator according to the invention
  • FIG. 3 shows a side view in section of a detail of an exemplary embodiment of a time indicator with regulator according to FIG. 2.
  • Fig. 1 shows a sectional view of a so-called “tourbillon” regulator time indicator with spiral balance.
  • a balance, its spiral spring and its exhaust are assembled inside a rotating cage, the rotation speed of the cage is 60 sec. per turn.
  • the whole cage revolves around a gear.
  • the oscillation of the balance is maintained through the escapement by a pulse force applied directly to the oscillator at the time of its passage at point 0.
  • This transmission of a pulse force to the balance can be done alternately or unidirectional depending on the type of exhaust. It should be noted that to reduce the disturbances of the oscillator, the pulse time must be minimal.
  • the quality factor of the oscillator is directly proportional to the frequency of said oscillator.
  • Figs. 2 and 3 show different detail views of an exemplary embodiment of a regulator time indicator according to the invention.
  • Fig. 2 shows a top view and fig. 3 shows a sectional side view.
  • an intermediate wheel 1 is provided for transmitting a driving torque of a barrel spring to an exhaust mobile 2.
  • the exhaust bridge 4 is of special shape, hollowed out and concentric with a pendulum 7 With an escape anchor 3, an escape wheel 12 and an escape pinion 13, this escape bridge 4 serves as support and limitation to a rotation of the exhaust mobile 2.
  • 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 to the balance 7.
  • the exhaust mobile 2 has a lower bearing and an upper bearing arranged concentrically with the balance 7.
  • the lower bearing is movable and integral with the exhaust mobile 2.
  • the upper bearing is fixed. This exhaust mobile 2 integrally drives an exhaust anchor 3 and the fixing stud 5 of the spiral spring 6.
  • the exhaust anchor 3 can tilt around its axis, allowing rotation of the exhaust mobile 2.
  • the escape wheel 12 is integral with the exhaust pinion 13 which engages on the bridge of exhaust 4, thereby limiting the angle of rotation of the exhaust mobile 2 preferably unidirectional through the exhaust anchor 3.
  • the exhaust pinion 13 makes a continuous movement relative to the exhaust bridge 4
  • the exhaust anchor 3 bears indirectly on the exhaust bridge 4 and indirectly releases the rotary movement of the exhaust mobile 2. Bare from this construction, most of the energy is transmitted by the escape anchor 3. By comparing the present invention, it can be seen 01/59529 - 5 -
  • the fixing stud 5 of the spiral spring 6 being integral with the exhaust mobile 2. D transmits to the spiral spring 6 the angular movement 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 escape anchor 3 is integral with the balance 7.
  • This track 8 is positioned in such a way, which initiates the tilting of the escape anchor 3 when the balance 7 passes at point 0 of the 'oscillation.
  • Said tilting of the exhaust anchor 3 releases the fulcrum of the exhaust anchor 3 on the pinion 13 which is integral with the escape wheel 12 and allows limited angular rotation of the exhaust mobile 2 by a next point of support of the escape anchor 3 on this escape wheel 12.
  • the fixing peg 5 of the spiral spring 6 being integral with the exhaust mobile 2. Said fixing peg 5 transmits to the spiral spring 6 the angular movement which it has just been animated, storing potential energy in the spiral spring 6 which will maintain the oscillation of the balance 7.
  • the time regulator has only a limited influence to guarantee its reliability.
  • 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 assembly- adjustment mass and thereby the frequency of oscillation.
  • the speed of rotation of the balance-spiral-exhaust assembly 2,6,7 even is fast and makes 20 to 60 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 10 to 20 seconds per revolution, or lower, for example 60 to 80 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 escape anchor 3, the geometry of the escape anchor 3, the escape wheel 12, the exhaust pinion 13 and the angle of freedom of the exhaust anchor 3 on the exhaust mobile 2.
  • -Q can be variable depending on the direction of passage of the balance 7 and allows alternating movement ( symmetrical or asymmetrical) or a unidirectional movement of the exhaust mobile 2 according to the period of oscillation of the balance 7.

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Abstract

L'invention concerne un indicateur de temps de type balancier-spirale, avec une oscillation du balancier entretenue à travers un mobile d'échappement (2) avec une ancre d'échappement (3) s'appuyant sur un pont d'échappement (4), avec un mobile d'échappement (2) portant partiellement le balancier (7) et le ressort spiral (6) et avec un axe de l'oscillateur monté sur un palier inférieur mobile agencé de manière solidaire du mobile d'échappement (2) et monté sur un palier supérieur fixe.

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.
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 , avec une oscillation du balancier entretenue à travers un mobile d'échappement et avec un ancre d'échappement s'appuyant sur un pont d'échappement, caractérisé par un mobile d'échappement portant partiellement le balancier et le ressort spirale, par un axe de l'oscillateur monté sur un palier inférieur mobile agencé de manière solidaire du mobile d'échappement et monté sur un palier supérieur fixe. L'essentiel de l'énergie est transmis par une ancre d'échappement. Cette ancre d'échappement s'appuie de manière indirecte 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.
H 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 rapide ( 20 à 60 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.
- D en découle une réduction de l'ensemble des efforts et des usures mécaniques. 01/59529 . 3 .
L'invention va être décrit plus en détail à l'aide des figures suivantes dans lesquelles:
- fig. 1 montre une vue en coupe d'un indicateur de temps à régulateur dit à «tourbillon»,
- fig. 2 montre une vue de dessus d'une réalisation exemple d'un indicateur de temps à régulateur selon l'invention,
- fig. 3 montre une vue de côté en coupe d'un détail d'une réalisation exemple d'un indicateur de temps à régulateur selon la fig. 2.
Fig. 1 montre une vue en coupe d'un indicateur de temps à régulateur dit à «tourbillon» avec balancier-spirale. 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. L'oscillation du balancier est entretenue à travers l'échappement par une force d'impulsion appliquées directement sur l'oscillateur 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. H 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 des différents vues de détails d'une réalisation exemple d'un indicateur de temps à régulateur selon l'invention. Fig. 2 montre une vue de dessus et fig. 3 montre une vue de côté en coupe.
Selon cette réalisation exemple, une roue intermédiaire 1 est prévue pour transmettre un couple d'entraînement d'un ressort de barillet à un mobile d'échappement 2. Le pont d'échappement 4 est de forme spéciale, évidée et concentrique à un balancier 7. Avec une ancre d'échappement 3, une roue d'échappement 12 et un pignon d'échappement 13, ce pont d'échappement 4 sert d'appui et de limitation à une rotation du mobile d'échappement 2.
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 au balancier 7.
Le mobile d'échappement 2 possède un palier inférieur et un palier supérieur agencés de manière concentriques au balancier 7. Le palier inférieur est mobile et solidaire du mobile d'échappement 2. Le palier supérieur est fixe. 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. En particulier, la roue d'échappement 12 est solidaire au pignon d'échappement 13 qui s'engreine sur le pont d'échappement 4, pour ainsi limiter l'angle de rotation du mobile d'échappement 2 de préférence unidirectionnelle à travers de l'ancre d'échappement 3. Le pignon d'échappement 13 fait un mouvement en continu par rapport au pont d'échappement 4. L'ancre d'échappement 3 s'appuie de manière indirecte sur le pont d'échappement 4 et libère de manière indirecte le mouvement rotatif du mobile d'échappement 2. Nue de cette construction, l'essentiel de l'énergie est transmis par l'ancre d'échappement 3. En comparant la présente invention, on constate 01/59529 - 5 -
une inversion de la fixation du ressort spirale 6 par rapport à un indicateur de temps à régulateur de temps dit à «tourbillon».
Le piton de fixation 5 du ressort spirale 6 étant solidaire du mobile d'échappement 2. D 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 solidaire 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'appui de l'ancre d'échappement 3 sur le pignon 13 qui est solidaire de la roue d'échappement 12 et permet une rotation angulaire du mobile d'échappement 2 limitée par un prochain point d'appuis de l'ancre d'échappement 3 sur cette roue d'échappement 12. 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. Par le fait que la transmission d'énergie destinée à entretenir l'oscillation du balancier se fait par un déplacement du point d'attache du ressort. Ce déplacement du point d'attache A du ressort se fait au moment du passage au point 0 de l'oscillateur. Le rendement de l'échappement est très élevé (de l'ordre de 80%) . 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 dit à «tourbillon»). Pour toute ces raisons le soin porté lors de la fabrication et de l'assemblage des éléments 01/59529 . 5 .
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 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 dudit point d'attache. L'influence sur l'énergie d'entretien des variations dudit couple d'entraînement peut être considérée comme négligeable.
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 même est rapide et fait 20 à 60 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 10 à 20 secondes par tour, ou moins élevées, par exemple 60 à 80 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 la roue d'échappement 12, du pignon d'échappement 13 et de l'angle de liberté de l'ancre d'échappement 3 sur le mobile d'échappement 2. -Q 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 7.

Claims

REVENDICATIONS
1. Un indicateur de temps de type balancier-spirale, avec un ressort spirale (6) et un balancier (7), avec une oscillation du balancier entretenue à travers un mobile d'échappement (2) et avec une ancre d'échappement (3) s'appuyant sur un pont d'échappement (4), caractérisé par un mobile d'échappement (2) portant partiellement le balancier (7) et le ressort spirale (6), par un axe de l'oscillateur monté sur un palier inférieur mobile agencé de manière solidaire du mobile d'échappement (2) et monté sur un palier supérieur fixe.
2. Indicateur de temps selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'essentiel de l'énergie est transmis par l'ancre d'échappement (3).
3. Indicateur de temps selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par un déplacement d'un point d'attache du ressort spirale (6) au moment du passage au point 0 de l'oscillateur.
4. Indicateur de temps selon la revendication 3, caractérisé par un mouvement circulaire unidirectionnelle du point d'attache du ressort spirale (6) autour de l'axe de l'oscillateur.
5. Indicateur de temps selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par un point d'attache du ressort spirale (6) étant solidairement entraîné par le mobile 01/59529 . 9 .
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).
6. Indicateur de temps selon une des revendications 1 à 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), que l'ancre d'échappement (3) s'appuie sur une roue d'échappement (12), que cette roue d'échappement (12) agit à travers un pignon d'échappement (13) sur le pont d'échappement (4) pour limiter l'angle de rotation dudit mobile d'échappement (2).
7. Indicateur de temps selon la revendication 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 20 à 60 secondes par tour.
9. Indicateur de temps selon une des revendications 1 à 8, caractérisé par au moms 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 ce dernier.
10. 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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