Brevet FR2347714A1 — publié le 19771104

L'invention concerne un dispositif électromécanique à bobine oscillante pour l'entraînement intermittent du rouage d'une montre, comprenant une bobine oscillante excitée périodiquement par un générateur d'impulsions électriques et montée rotativement autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de la bobine et passant au moins approximativement par le centre de gravité de la bobine, un aimant permanent fixe et au moins un cliquet d'entralnement solidaire de la bobine oscillante. On connaît déjà un tel dispositif, utilisé notamment comme transducteur électromécanique dans une montre à quartz. Ce dispositif est conçu de telle manière que la bobine soumise à l'effet d'un ressort de rappel se déplace devant une succession de plusieurs pôles de polarités alternées d'un aimant permanent, en présence d'une suite d'impulsions, deux cliquets cinématiquement solidaires de la bobine entraînant pas à pas une roue à cliquet. A cet effet, il est nécessaire que chaque impulsion de courant moteur soit constituée d'une suite d'impulsions de polarité alternante, dont le nombre correspond au nombre de pôles balayés par la bobine lors d'une oscillation. Ce train d'impulsions est, par exemple, dérivé des impulsions d'entraînement délivrées chaque seconde par un diviseur de fréquence. Afin que la bobine oscille dans un entrefer aussi étroit que possible, il est prévu des culasses en fer doux de chaque côté, le long de la trajectoire de la bobine. Ce dispositif -à bobine oscillante au moyen duquel, comparativement aux solutions conventionnelles, on obtient un effet d'induction plus élevé pour une même puissance électrique, est cependant d'une construction relativement compliquée, car il nécessite, d'une part, l'utilisation d'aimants permanents multipolaires et, d'autre part, des culasses additionnelles en fer doux pour réduire la dispersion. Ceci a pour conséquence une augmentation du coût de-fabrication et de l'encombrement. En outre, le montage est rendu plus difficile. D'autre part, les impulsions délivrées par un générateur d'impulsions habituel, en particulier un circuit intégré piloté par un quartz, respectivement un diviseur à quartz, doivent étire soumises à une mise en forme particu lière. L'invention a pour but un dispositif électromécanique à bobine oscillante du type décrit plus haut, à effet d'induction élevé, de construction extremement simple et robuste, présentant un encombrement réduit, d'un prix de revient relativement très bas et autorisant une amplitude d'oscillations de la bobine relativement grande pour une consommation d'énergie minimale. A cet effet, le dispositif électromécanique à bobine oscillante selon l'invention est caractérisé en ce que la longueur de la bobine oscillante, mesurée selon son axe, est au moins approximativement aussi grande que sa plus grande dimension transversale, et que l'aimant permanent est un aimant bipolaire en forme de barre traversant avec jeu la bobine et dont l'axe longitudinal coricide avec l'axe de la bobine en position médiane de celle-ci, cet aimant étant magnétisé selon une direction transversale à son axe longitudinal de telle manière que son axe magnétique s'étend au moins approximativement parallèlement au plan d'oscillation de la bobine. Il s'est avéré, de façon surprenante, qu'une telle disposition, avec un barreau aimanté transversalement, par exemple un aimant au samarium-cobalt, délivre un couple étonnamment élevé avec une amplitude d'oscillations de la bobine également très grande, par exemple environ 40 degrés, avec une très faible consommation d'énergie, sans qu'il soit nécessaire de prévoir des culasses en fer doux pour favoriser la fermeture du circuit magnétique La bobine et l'aimant permanent présentent de préférence une section rectangulaire, dont les grands côtés sont parallèles au plan d'oscillations de la bobine, de telle sorte que les pôles de l'aimant permanent se trouvent sur les petits côtés opposés. Selon une forme d'exécution particulièrement avantageuse, les faces extérieures de la bobine perpendiculaires à l'axe d'oscillations sont munies chacune d'un pivot fixé par collage, l'un de ces pivots portant le cliquet d'entraînement qui se présente simplement sous la forme d'un doigt rectangulaire, et l'axe d'oscillation de la bobine se trouve dans le plan tangentiel commun de deux roues à cliquets engrenant l'une dans l'autre, de telle sorte que le cliquet entraine alternativement l'une et l'autre des roues à cliquet lors de l'oscillation de la bobine sous l'effet d'impulsions de polarités alternées. Etant donné que les deux roues à cliquet engrènent l'une avec l'autre, la roue à cliquet qui n'est pas entraînée directement par le cliquet, l'est par contre indirectement.Si les roues à cliquet sont des roues dentées présentant chacune trente dents et que chaque action du cliquet sur l'une d'entre elles les fait avancer d'une demi dent et six'autre part on applique à la bobine oscillante une impulsion motrice par seconde, les roues dentées exécutent alors un tour complet par minute, de telle sorte que l'une de ces roues, ou une autre roue dentée de même module, peut constituer la roue de seconde. Pour maintenir de façon définie la bobine oscillante dans ses positions extrêmes d'oscillation pendant les intervalles séparant deux impulsions successives, il est avantageux de prévoir sur les faces extérieures de la bobine, laquelle est de préférence auto-porteuse, deux pastilles en fer doux dont l'interaction avec l'aimant permanent assure une retenue magnétique de la bobine dans l'une et l'autre de ses positions extrêmes. De cette manière, et en particulier sans utiliser de ressort de rappel, on obtient un dispositif très peu sensible aux chocs extérieurs. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'invention. La figure 1 en représente une vue en plan, la bobine oscillante étant représentée dans l'une de ses positions extrêmes d'oscillation. La figure 2 en représente une vue en coupe selon l'axe de la bobine et parallèlement au plan de la figure l, la bobine étant représentée dans sa position médiane. La figure 3 en représente une vue en élévation selon la direction indiquée par la flèche III à la figure 2, et à une échelle plus grande. Le dispositif représenté comprend une bobine oscillante 5, de section rectangulaire et dont la longueur est un peu plus grande que la largeur de cette section, cette bobine étant montée rotativement autour d'un axe 6 entre une platine 1 et un pont 2 au moyen de deux pivots 6a et 6b. Le pont 2 est fixé à la platine l au moyen d'une entretoise 3, située derrière la bobine à la figure 3, et de deux pieds 3a et 3b et de vis 4. Un aimant permanent bipolaire fixe 7, en forme de barreau de section rectangulaire, dont la longueur est supérieure à la longueur axiale de la bobine, traverse avec jeu la bobine 5, l'axe longitudinal de l'aimant 7 coïncidant avec l'axe de la bobine lorsque celle-ci occupe une position médiane (fig. 2 et 3). Le barreau constituant l'aimant\7 est fixé, à force ou par collage, par l'une de ses extrémités dans une fraisure de l'entretoise 3. L'aimant 7 est magnétisé transversalement et disposé relativement à la bobine 5 de telle manière que ses deux pôles N et S sont situés sur ses faces opposées les plus étroites, de part et d'autre de son axe longitudinal, ces faces étant ainsi orientées perpendiculairement au plan d'oscillation de la bobine 5. En d'autres termes, la direction de magnétisation de l'aimant 7 s'étend parallèlement au plan d'oscillation de la bobine 5 et perpendiculairement à l'axe de cette bobine, lorsque celle-ci occupe une position médiane. Les deux pivots 6a et 6b sont fixés au centre des grandes faces extérieures opposées de la bobine 5, de préférence simplement par collage, de telle sorte que l'axe de rotation 6 de la bobine 5, de préférence autoporteuse, passe par le centre de gravité de la bobine. Le pivot 6a traverse le pont 2 et porte, à son extrémité, un cliquet d'entraînement 8 ayant la forme d'un doigt sensiblement rectangulaire (fig. 1). L'axe de rotation 6 de la bobine 5, et par conséquent l'axe du pivot 6a, est situé dans le plan tangent aux deux cercles primitifs de deux roUes dentées 9 et 10 engrenant l'une dans l'autre. Ces roues dentées 9 et 10 pivotées sur le pont 2, ainsi que le cliquet d'entraînement 8 coopérant avec ces deux roues dentées, sont disposés de telle manière que le cliquet d'entraînement 8 entraine alternativement l'une et l'autre des roues 9 et 10 lorsque la bobine 5 oscille autour de son axe de pivotement comme indiqué par la double flèche à la figure 1. Etant donné que les deux roues dentées 9 et 10 engrènent l'une avec l'autre, la roue dentée qui n'est pas directement entraînée par le cliquet d'entraînement l'est par contre indirectement, les deux roues dentées tournant simultanément dans les sens indiqués par les flèches à la figure l. Le dispositif est en outre agence de telle sorte qu'à chaque action du cliquet 8 sur l'une des roues dentées 9 et 10, chacune de ces roues est entraînée de la valeur d'une demi dent. L'entraînement des roues dentées par le cliquet est assuré par chacune des arêtes frontales de l'extrémité de ce cliquet contre le flanc d'une dent de l'une ou l'autre des roues 9 et 10. Pour assurer l'oscillation de la bobine 5 dans le sens de la double flèche représentée à la figure 1, on applique à cette bobine des impulsions de polarité alternée, discrètes, de préférence de forme rectangulaire, délivrées par un générateur d'impulsions électronique, alimenté par une batterie, non représenté. Lors -de l'arrivée d'une impulsion d'excitation d'une certaine polarité, la bobine pivote dans un sens, en s'écartant de sa position médiane, tandis qu'elle pivote dans le sens opposé lors de l'apparition d'une impulsion de polarité opposée, et ainsi de suite.Sur les faces extérieures étroites de la bobine 5, sont fixées, de préférence par collage, des pastilles ll et 12 en fer doux à proximité de l'èxtrémité antérieure de la bobine sur le dessin. Lorsque la bobine 5 est dans l'une ou l'autre de ses positions extrêmes d'oscillation, l'une ou l'autre des pastilles ll et 12 se trouve plus fortement attirée par l'aimant permanent 7, ce qui a pour effet de maintenir la bobine dans chacune de-ses positions extrêmes d'oscillation entre deux impulsions d'excitation successives, le cliquet d'entraînement 8 étant ainsi maintenu en prise avec l'une ou l'autre des roues dentées 9 et 10. De cette manière, on évite un mouvement incontrôlé des roues dentées, en particulier sous l'effet de chocs extérieurs et l'on définit une position stable de la bobine 5 dans chacune de ses positions extrêmes d'oscillation. Le générateur d'impulsions, constitué par exemple par un circuit intégré piloté par un quartz, respectivement par un diviseur à quartz, délivre une impulsion d'entraînement par seconde et les roues dentées 9 et 10 présentent chacune 30 dents. Par conséquent, les roues dentées 9 et 10, qui sont entraînées pas à pas à raison d'une demi dent par pas, exécutent un tour complet en une minute, de telle sorte que l'une des deux roues dentées 9 et 10 peut être utilisée directement comme roue de seconde. I1 est bien entendu possible de prévoir une troisième roue de même module que les roues 9 et 10 et entraînée par l'une de ces roues, comme roue de seconde. Dans l'exemple décrit les parties essentielles du dispositif peuvent avoir approximativement les dimensions suivantes longueur axiale de la bobine oscillante 5 : 4,8 mm dimensions extérieures de la section transversale de la bobine : 4,2 mm sur 2,2 mm dimension de l'ouverture intérieure de la bobine : 2,9 mm sur 0,9 mm aimant permanent 7 au samarium-cobalt : 8 mm de longueur ; section de l,5 sur 0,5 mm ; longueur du cliquet 8 : environ 0,5 mm de long sur 0,2 mm de large diamètre des roues 9 et 10 : 3,5 mm. La bobine 5 est en fil de cuivre d'un diamètre de 0,015 mm et présente une résistance de 2 kilo-ohm. Fréquence du générateur d'impulsions : 1Hz. Largeur des impulsions rectangulaires de polarité alternée environ 20 ms. Tension des impulsions : 1,35 V. Consommation de courant : quelques A. Amplitude d'oscillations de la bobine 5 : environ 400. Le dispositif selon l'invention se caractérise par une construction simple et compacte. il travaille avec un aimant permanent et une bobine simples et peu coûteux, de telle sorte que le prix de revient d'un tel dispositif ne représente qu'une fraction du prix de revient des dispositifs connus. Il ne nécessite pas de culasse extérieure en fer doux et l'alimention de la bobine au moyen d'une suite d'impulsions bipolaires permet de se passer de ressort de rappel, ce qui permet de diminuer l'encombrement. Le bon rendement et le couple élevé susceptibles d'être atteints par une grande amplitude d'oscillations de la bobine, qui peut être de l'ordre de 30 à 600, sont de toute évidence à considérer comme une conséquence de la forme et de la disposition de la bobine et de l'aimant permanent, disposition qui réduit les pertes par dispersion dans une grande mesure en raison du fait que la longueur axiale de la bobine est au moins approximativement aussi grande que sa plus grande dimension transversale. Des résultats particulièrement bons sont obtenus au moyen d'une bobine de section rectangulaire dont la longueur est égale à environ 1,5 à 3 fois la largeur et avec un aimant permanent dont la section présente les mêmes proportions. L'invention n'est pas limitée à la forme d'exécution décrite, mais elle est susceptible de nombreuses variantes. Il est notamment possible d'utiliser un cliquet et un rouage de forme différente et disposés différamment. Il est possible d'utiliser des impulsions d'une seule polarité entraînant la bobine dans un seul sens, la rotation dans l'autre sens étant assurée par un moyen de rappel, par exemple un ressort. REVENDICATIONS 1. Dispositif électromécanique à bobine oscillante pour l'entraînement intermittent du rouage d'une montre, comprenant une bobine oscillante excitée périodiquement par un générateur d'impulsions électriques et montée rotativement autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de la bobine et passant au moins approximativement par le centre de gravité de la bobine, un aimant permanent fixe et au moins un cliquet d'entraînement solidaire de la bobine oscillante, caractérisé en ce que la longueur de la bobine oscillante, mesurée selon son axe, est au moins approximativement aussi grande que sa plus grande dimension transversale, et que l'aimant permanent est un aimant bipolaire en forme de barre traversant avec jeu la bobine et dont l'axe longitudinal coïncide avec l'axe de la bobine en position médiane de celle-ci, cet aimant étant magnétisé selon une direction transversale à son axe longitudinal de telle manière que son axe magnétique s'étend au moins approximativement parallèlement au plan d'oscillation de la bobine. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bobine oscillante et l'aimant présentent une section rectangulaire et que leurs grandes faces sont parallèles au plan d'oscillation de la bobine, les pôles de l'aimant se trouvant sur ses faces latérales étroites opposées. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la longueur de la section rectangulaire est environ égale à 1,5 à 3 fois la largeur. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revengications 1 à 3, caractérisé en ce que la bobine oscillante est alimentée par une succession d'impulsions motrices de polarité alternée. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bobine oscillante est munie de deux pivots, que l'un de ces pivots porte un cliquet d'entraînement, et que l'axe de rotation de la bobine, et par conséquent l'axe du pivot portant le cliquet d'entraînement, èst situé dans le plan tangent aux deux cercles primitifs de deux roues dentées engrenant l'une avec l'autre, et le cliquet d'entraînement entraîne alternativement l'une et l'autre des deux roues dentées. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le cliquet d'entraînement est constitué par un doigt radial de forme sensiblement rectangulaire. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est agencé de telle manière que les roues dentées sont entraînées alternativement et pas à pas de la valeur d'une demi dent et que chacune des roues dentées présente de préférence trente dents. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les faces extérieures de la bobine située en face des pôles de l'aimant portent chacune au moins une pièce en fer doux d'un côté au moins des axes de symétrie de ses faces perpendiculaires au plan d'oscillation. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'amplitude d'oscillation de la bobine est comprise entre environ 300 et 600. 10. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la bobine oscillante est autoporteuse et que lesdits pivots sont collés sur la bobine.