Brevet FR2128039A1 — publié le 19721020

La présente invention concerne un oscillateur mécanique pour la commande d'une roue d'un mécanisme d'horlogerie, et en particulier le système d'entraRnement pas à pas d'une montrebracelet électrique De tout temps, il a ete recherché des mécanismes d'horlogerie donnant l'heure avec précision.Selon l'invention, un oscillateur basculant mécaniquement simple est utilisé pour commander le fonctionnement de la roue agavance de la montre, en particulier d'une montre-bracelet. Ce dispositif possède deux caractéristiques désirables. I1 ne demande quVune faible quantité de courant électrique pour le fonctionnement, car son amplitude d'oscillation est relativement faible, et sa structure et son fonctionnement sont simples, par suite il est peu coûteux et d'un fonctionnement sûr;; L'oscillateur basculant considéré ci-dessus peut n'être précis que nominalement pour la mesure du temps en raison de ltamplitude relativement faible de son oscillateur. Par suite, son fonctionnement est réglé par un système electronique synchronisateur pour que l'ensemble du système chronométrique soit d'une haute précision sans sacrifier de façon appreciable les caracté rlstiques précitées de faible consommation électrique et d'économie Les oscillateurs a balanciers circulaires classiques sont ca ractérisés, pour des raisons de chronométrie, par une amplitude d'oscillation assez elevée, par exe-llple de 5400 pour une oscillation complète. De nombreux aispositifs d'échappement ont été développés et réalisés pour des oscillateurs de ce type. Cependant, ils ne peuvent en général pas fonctionner avec un oscillateur à faible amplitude selon l'invention pour lequel, par exemple, l'oscil- lation complète peut être seulement de 300. L'invention a pour objet un mécanisme d'horlogerie dans lequel la progression de la roue de progression est provoquée par un oscillateur mécanique à mouvement de balancier ayant une amplitude d'oscillation relativement faible. L'invention a aussi pour objet un dispositif d'entraene- ment agissant directement sur la roue des secondes pour la faire tourner en éliminant la nécessité d'une roue et d'un axe intermédiaires. L'inventOon a encore pour objet un dispositif de commande de l'oscillateur par un signal pulsé d'une fréquence d'impulsions faible, la precision d'un mécanisme d'horlogerie étant assurée par la régulation de l'oscillation grâce à un signal de synchronisation d'une fréquence plus élevée produit à partir d'un générateur de signal de base de temps précis. Un mecanisme d'horlogerie selon l'invèntion comporte un oscillateur mécanique à mouvement basculant dutype "tape-cul". L'oscillateur est muni d'une bobine connectée électriquement, par exemple par deux spiraux isolés électriquement à un circuit électronique. Le circuit électronique produit des impulsions de courant de commande pour la bobine sous le contrôle de synchronisation d'un circuit de base de temps haute fréquence. Les signaux de synchronisation sont de préférence établis par un circuit diviseur actif à partiez d'un circuit oscillant à cristal. La bobine coopère avec un Oti plusieurs aimants fixés à un élément de base pour donner des iropulsions à l'oscillateur. L'oscillateur porte à ltextrémlté opposee à celle de la bobine un elément à ressort comportant des chevilles d'entraRne- ment,des chevilles provoquant l'avance pas à pas de la roue des secondes à la cadence voulue, et maintenant la précision du mouvement Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels:: - la figure 1 est le schema général d'un circuit électrique produisant le signal de synchronisation pour l'oscillateur mécanique selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 2 est une vue en plan d'un oscillateur mécanique selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 3 est une vue en élévation de l'oscillateur de la figure 2, et - les figures 4 à 7 représentent schématiquement des phases successives du mouvement de bascule d'un oscillateur selon l'invention. La figure 1 représente un circuit électronique comportant un oscillateur haute fréquence à cristal de quartz 10 fonctionnant, par exemple, à 9 000 Hz qui est couplé å deux roultivibrateurs 11 et 12 commandés en parallèle. Les multivibrateurs 11 et 12 ont des fréquences synchronisées différentes, par exemple 900 et 1000Hz respectivement. Cette combinaison permet un signal haute fréquence de résonance précis et commandé pour un diviseur de fréquence 13. Le diviseur de fréquence 13 fonctionne quand les impulsions sortantes des deux oscillateurs 11 et 12 apparaissent en mêe temps aux entrées du diviseur de fréquence 13.Le diviseur de fréquence réduit le signal entrant de 100 Hz en signal sortant de 25 Hz.Le signal de 25 Hz est utilisé comme signal de synchronisation pour la régulation du mouvement oscillant de l'oscillateur mécanique 15 selon l'invention. L'ocillateur 15 comporte un levier oscillant 16 pouvant pivoter autour d'un axe 17. Une pièce 18 est fixée à une extrémité du levier 16. Une extrémité d'un ressort d'oscillateur préchargé 19 est fixée à la pièce 18 et le ressort s'étend parallèlement au levier 16 vers l'axe 17 en restant séparé du levier. Une pièce en U 20 est fixée à l'autre extrémité du ressort 19. La pièce 20 porte deux chevilles ou deux pierres d'échappement 20, 21 pour la commande de la roue d'avance pas à pas 23. La roue d'avance pas à pas 23 est montée pour tourner sur un axe 24. La roue 23 comporte sur son pourtour des dents 25 et au moins l'une des chevilles 21 et 22 est toujours engagée entre deux dents de façon que la roue 23 tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre à la vitesse voulue, sa rotation accidentelle en sens inverse étant empêchée.La roue 5 est de préférence la roue des secondes du mouvement. L'extrémité de droite du levier 16 comporte de la façon représentée sur la figure 2, une pièce formant un écran magnétique 26 qui supporte un aimant 27 pouvant avoir un mouvement alternatif à l'intérieur de la bobine à enroulement d'entraînement 28 et à enroulement détecteur 29. L'enroulement d'entraînement ou de commande 28 est excité par une source de courant située à l'intérieur de la montre pour provoquer une oscillation à une fréquence de 5 Hz du levier 16 autour de son axe 17. L'enroulement détecteur 29 reçoit le signal de synchronisation du diviseur 14 pour maintenir l'oscillation avec précision à la fréquence de 5Hz. La masse de l'ensemble du levier est répartie convenablement pour former un levier oscillant équilibré 16. Les figures4 à 7 représentent des phases successives du fonctionnement, les flèches 30 à 33 indiquant le sens de pivotement du levier 16 pendant l'intervalle d'entraînement d'un cycle, et les flèches 34 à 37 indiquant le mouvement de retour du levier 16. Le mouvement dans le sens indiqué en considérant les figures 7 à 4 indique les phases du mouvement par lequel le ressort préchargé 15 rappelle le levier 16 à sa position initiale représentée sur la figure 4 pour compléter le cycle. La figure 4 représente la position du levier 16, de ses chevilles 21, 22 et de la roue 23 à l'instant où l'enroulement 28 est sur le point d'être excité pour l'entraînement du levier 16 en sens inverse des aiguilles d'une montre. Au début de ce cycle, le ressortl9 convenablement préchargé maintient la cheville 22 engagee sur la roue 23. Cette disposition empêche la rotation en arrière de la roue. Quand l'enroulement 28 est excité, l'aimant 27 est attiré dans la bobine et le levier 16 pivote en sens inverse des aiguilles d'une montre de sorte que son autre extrémité est entraînée par rapport aux figures 4 et 5 de la façon indiquée par les flèches 30 et 31. La cheville 21 approche de sa position d'engagement entre des dents de la roue 23, mais cependant la cheville 22 n'est pas encore dégagée des dents (figure 5).Quand la cheville 21 est engagée entre des dents de la roue 23, la cheville 22 est dégagée de sorte que la roue 23 avance'd'un demi pas en sens inverse des aiguilles d'une montre, c'est-à-dire dans la direction de la flèche 38 de la figure 6. Le ressort 19 est alors tendu ou chargé de façon supplémentaire en raison des relations entre les éléments. La figure 7 représente la quatrième étape du cycle pendant laquelle l'excitation de l'enroulement 28 cesse, ce qui permet au ressort 19 de ramener le levier 16 à sa position de la figure 4, de la façon représentée par les flèches 34 à 37. Sur la figure 6, la cheville 22 approche de sa position d'engagement entre les dents de la roue, tandis que la cheville 21 est encore engagée. Quand la cheville 22 est engagée entre les dents de la roue 23, (figure 5) la cheville 21 est dégagée de la roue qui par suite avance d'un demi-pas de la façon indiquée par la flèche 39. Sur la figure 4, le cycle est terminé et l'enroulement 28 est excité à nouveau. Le cycle décrit ci-dessus correspond à l'avance de la roue 23 d'une dent par cycle. La disposition mécanique de 1'oscillateur 15 est telle qu au moins l'une des chevilles 21 et 22 est constamment en con tact avec une dent 25 de la roue pour empêcher l'entraînement en arrière de la roue 25. Les deux chevilles 21 et 22 sont fixées relativement près l'une part rapport à l'autre sur la pièce en U 20. Cette disposition supprime la nécessité d'un réglage de la distance entre les chevilles 21 et 22 et réduit aussi l'accumulation des tolérances pour le pas. La roue des secondes ou roue de trotteuse 23 est suivie par un train d'engrenages pour les minutes et les heures. non représenté. Comme il a été indiqué ci-dessus, ltoscillateur mécanique 15 est commandé par des impulsions d'une fréquence de 5 Hz appliquées à l'enroulement 28. Cette combinaison permet un oscillateur de base de temps relativement peu coQteux. Du fait de sa construction, I'oscillateur 15 bascule plus vite que la fréquence désirée de 5 Hz. Cependant, pour empêcher un mouvement basculant à une fréquence plus faible, c'est-à-dire inférieure à 5 Hz, l'oscillateur 15 est synchronisé par les impulsions à 25 Hz appliquées à l'enroulement de synchronisation 29 par le diviseur 14. Le rapport entre les fréquences de ces deux signaux. est de 5/1. Pendant un seul cycle de fonctionnement, l'enroulement 28 reçoit une impulsion tandis que l'enroulement 29 reçoit cinq impulsions relativement faibles.Quand l'oscillateur 15 oscille à la fréquence désirée, les cinq impulsions faibles convenablement espacées apparaissent sur l'axe des temps des impulsions d'entraînement pour la bobine 28 de façon à ne pas interférer sur l'oscillation présente du levier 16. Autrement dit, le signal de synchronisation n'influe pas sur le fonctionnement basculant de l'oscillateur mécanique 15 quand celui-ci oscille à la fréquence présente.Par contre, si 1'oscillateur 15 a tendance à ralentir en-dessous de 5 Hz, les impulsions de synchronisation sont décalées dans le temps par rapport à l'impulsion d'entraînement, de sorte qu'elles onttendance à stadditionner à l'impulsion d'entraînement. Tl en résulte une composante des impulsions qui augmente la fréquence à laquelle l'alunant 27 est attiré dans la bobine des enroulements 28, 29. De ce fait, la vitesse d'oscillation du levier 16 augmente jusqu'à ce que l'oscillation soit rétablie à 5Hz. Pendant le fonctionnement, les chevilles (ou pierres) ont un mouvement oscillant par rapport à la roue d'avance pas à pas 23. L'une des chevilles est d'abord entre deux dents de la roue et elle constitue un point d'articulation pour le ressort. Le ressort oscille ensuite et engage la seconde cheville entre des dents,ce qui provoque la rotation de la roue. Quand la seconde cheville se trouve entre deux dents, elle devient à son tour le point d'articulation pour le ressort. Le ressort 19 est de préférence, de la façon représentée sur les figures 2 à 7, le ressort de travail de l'oscillateur qui provoque le retour à la position de repos. Cependant, un spiral auxiliaire (non représenté) peut être utilisé si l'oscillateur porte la bobine,ce spiral auxiliaire formant le conducteur électrique de la bobine. En variante, un second ressort tel qu'un spiral peut être utilisé comme ressort principal de rappel de d'oscillateur, le ressort 19 étant utilisé seulement pour l'avance pas à pas. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. REVENDICATIONS 1. Système d'avance pas à pas pour un instrument d'horlogerie dans lequel un oscillateur à amplitude faible entraîne une roue d'avance pas à pascaractérisé par un ressort plat connecté à une extrémité à l'oscillateur pour dépasser en porte à faux, l'extrémité fixée du ressort oscillant du fait du mouvement d'oscillateur, le ressort ne subissant pas de pivotement sous l'action d'un axe, le ressort portant à une certaine distance de l'extrémité connectée à l'oscillateur un support portant deux chevilles pouvant être des pierres et le ressort fléchissant de façon que l'une des chevilles se trouve toujours entre deux dents de la roue d'avance pas à pas et que le mouvement oscillant des chevilles fasse progresser la roue d'avance pas à pas. 2.Système d'avance pas à pas selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort est le ressort de rappel de lsoscillateur tendant à ramener l'oscillateur à sa position de repos. 3. Système d'avance pas à pas selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support est un élément en forme de fourche dont le côté ouvert fait race à la roue d'avance pas à pas. 4. Système d'avance pas à pas selon la revendication 1, caractérisé en ce que la roue d'avance pas à pas est la roue des secondes du mouvement. 5. Système d'avance pas à pas selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oscillateur comporte un levier fixé sur un axe pivotant. 6. Système d'avance pas à pas selon la revendication 5, caractérisé en ce que le levier porte un aimant coopérant avec un enroulement fixé sur l'élément fixe du mouvement et en ce que l'oscillateur reçoit des impulsions de l'enroulement. 7. Système d'avance pas à pas selon la revendication 6,carac- térisé en ce que l'aimant est situé près de l'extrémité du levier et le ressort connecté près de l'extrémité opposée du levier. 8. Système d'avance pas à pas selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oscillateur est entraîné électroniquement par un circuit de commande électronique synchronisé par un circuit de base temps haute fréquence. 9. Système d'avance pas à pas selon la revendication 8, caractérisé en ce que le circuit de base de temps haute fréquence est un oscillateur à cristal. 10. Système d'avance pas à pas selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie active soit des pierres soit des dents a une forme triangulalre quand elle est vue dans la direction de l'axe de la roue d'avance pas à pas. ll.Oscillateur mécanique pour faire tourner une roue d'avance pas à pas d'un mécanisme d'horlogerie caractérisé par un oscillateur basculant monté pour pivoter entre ses extrémités, un dispositif sur un côté du pivot de l'oscillateur pour entraîner périodiquement 1'oscillateur, un ressort supporté en porte à faux par le levier oscillateur sur l'autre côté par rapport au pivot, deux chevilles d'avance pas à pas étroitement espacées supportées à l'extrémité libre du ressort en porte à faux et une roue d'avance pas à pas pouvant tourner, au moins l'une des chevilles étant toujours engagée entre des dents de la roue, le levier étant basculé dans un sens par le dispositif d'entraînement de façon que la cheville non engagée soit engagée entre des dents de la roue pour faire avanceer la roue quand l'autre cheville est dégagée de la roue, le mouvement du levier chargeant aussi le ressort avec une force convenable pour le rappel basculant du levier à son dtat initial au relâchement par le dispositif d'entraînement et le ressort chargé pouvant basculer les leviers dans le sens de retour afin que la cheville non engagée soit engagée entre les dents de la roue et fasse avancer la roue quand l'autre cheville est dégagée de la roue. 12. Oscillateur mécanique selon la revendication ll,carac- térisé en ce que le ressort porte un élément en U s'étendant devant l'axe de pivotement du levier, les chevilles étant respectivement fixées sur les branches opposées de l'élément en forme de U. 13. Oscillateur mécanique selon la revendication 11, caractérisé par un premier élément comportant un enroulement pour le passage du courant et un second élément constitué par un aimant, le dispositif d'entraînement comprenant l'un de ces deux éléments, et l'autre élément étant supporté à cEté de ce dernier élément, de façon que l'aimant et l'enroulement subissent un mouvement relatif l'un par rapport à l'autre en réponse à un changement de l'excitation électrique de l'enroulement. 14. Oscillateur mécanique selon la revendication 11, caractérisé par une bobine comportant une âme creuse,un dispositif pour appliquer à la bobine un signal en impulsions pour faire basculer l'oscillateur dans un sens, un dispositif pour appliquer à la bobine un signal de synchronisation en impulsions pour la régulation de la fréquence d'oscillation du levier et le dispositif d'entraînement comportant un aimant supporté par l'oscillateur pour des mouvements alternatifs à l'intérieur de la bobine. 15. Oscillateur mécanique selon la revendication 11, caractérisé en ce que le ressort s'étend longitudinalement à partir de son point de fixation au levier.