Brevet FR2588392A1 — publié le 19870410

ROUE D'ECHAPPEMENT ET DISPOSITIF D'HORLOGERIE A ECHAPPEMENT A ANCRE UTILISABLE DANS UNE FUSEE D'OBUS DE MORTIER ECLAIRANTE L'invention concerne d'une part, une roue d'échappement et d'autre part, le dispositif d'horlogerie du type à échappement à ancre dans lequel elle est montée. Un tel dispositif d'horlogerie peut êtreutilisé dans une fusée d'obus de mortier qui est éclairant. Dans un certain type de fusée éclairante, on éprouve le besoin de déclencher au bout d'un certain temps de vol le dispositif éclairant. A cet effet, on utilise des mouvements d'horlogerie. Ces fusées éclairantes sont soumises, notamment au départ, à des accélérations très importantes, de Pordre de 15000g. Ces mouvements horlogers doivent, mis à part assurer une grande précision, faire preuve d'une très haute résistance mécanique pour résister à ces accélérations. Ces systèmes sont donc tributaires des matériaux utilisés mais aussi de la forme de leurs pièces et de leur conception. Ces deux dernières caractéristiques sont d'autre part très étroite ment liées aux performances du dispositif, notamment en ce qui concerne la précision de la temporisation que l'on appelle tempage. Le mécanisme d'horlogerie est mis en marche au départ du coup et, après un temps de fonctionnement déterminé, libère un percuteur qui, frappant sur une amorce, permet successivement le dépotage (I'ouverture) de l'obus éclairant, I'ouverture du parachute et l'allumage du pain éclairant. Actuellement, le mouvement horloger utilisé dans ce genre de fusée est du type à échappement à ancre. Le fonctionnement du tempage est le suivant. Une masse à inertie dépendante de la fusée vient sous l'influence de l'accéléra- tion au départ du coup se mettre en appui sur un premier ressort, Ce dernier est déplacé et libère un levier qui, sous l'influence d'un ressort de torsion tourne et libère l'ancre d'échappement. Sous l'influence d'un troisième ressort qui est un ressort moteur, et par l'intermédiaire d'un ensemble de pignonnerie, les dents de la roue d'échappement viennent s'appuyer contre les levées de l'ancre d'échappement. Le fonctionnement d'un échappement à ancre est le suivant. En référence à la figure 1, L'ancre 3 est articulée autour d'un axe de rotation 4 autour duquel elle oscille. Des levées d'ancre 8 et 9 sont sollicitées successivement par les dents 7 de la roue 2 et remplissent deux fonctions essentielles: - communiquer l'énergie de la roue d'échappement à l'ensemble de l'ancre 1 afin d'entretenir son mouvement; - relâcher la roue d'échappement dent par dent afin de lui communiquer la fréquence de l'ancre. Un ressort d'ancre 20 assure trois fonctions: - associé à la masse de l'ancre, il compose un système ancre ressort qui possède une fréquence propre; - agissant sur ce ressort, il est possible de modifier la fréquence du système ancre-ressort de l'ancre d'échappement et ainsi de régler la vitesse de déroulement du mouvement horloger; d'une façon courante ce réglage est obtenu par l'intermédiaire d'un écrou de réglage fendu 22 qui coulisse le long du ressort d'ancre par l'intermédiaire de la vis 23 modifiant ainsi la longueur utile du ressort; - l'orientation du ressort d'ancre par rapport aux levées d'ancre permet d'équilibrer ces levées par rapport aux dents de la roue d'échappement. En plus de la stabilité de fréquence, il est nécessaire pour ce type de mouvement d'obtenir un autodémarrage quelle que soit la position de l'ancre à l'arrêt. En principe dans l'application aux fusées éclairantes, L'ancre est arrêtée, ressort d'ancre bandé, et est libéré lorsque l'accélération du départ du coup a cessé. Il existe donc une énergie pour provoquer le démarrage du mouvement. En pratique il apparaît que, si le mouvement n'est pas autodémarrant, le nombre de ratées augmente de façon sensible, les phénomènes vibratoires qui se produisent dans le canon du mortier n'étant pas toujours expliqués. Pour ces deux exigences il existe deux cotes fondamen tales - pour la roue d'échappement il s'agit du diamètre extérieur - pour l'ancre d'échappement il s'agit de la distance entre l'axe de rotation 4 et l'extrémité des levées d'ancre 8 et 9. Lorsque ces deux cotes évoluent vers le minimum, on assiste à une amélioration de l'autodémarrage mais à une dégradation de la stabilité en fréquence. Réciproquement, lorsque ces deux cotes évoluent vers le maximum, il y a une amélioration de la stabilité en fréquence mais une dégradation de l'autodémarrage. L'inconvénient de cet échappement, tel qu'il est réalisé en général, est qu'il n'y a pas une zone de dimension où l'on obtienne de manière systématique un fonctionnement sûr. Pour essayer de minimiser ce défaut, il a été créé des classes de dimension pour la roue et l'ancre d'échappement. Si le résultat n'est pas bon pour l'une ou l'autre des exigences, le mouvernent est démonté et l'on essaye alors une autre combinaison de roue et d'ancre. Le résultat pour chacun des poste de contrôle oscille entre 15 et 50% de rebut. Pour remédier à ce defaut l'invention propose une roue d'échappement dont la forme des dents a été modifiée. Un premier objet de l'invention est une roue d'échappement destinée à être montée dans un dispositif d'horlogerie du type à échappement à ancre, constitué de dents réparties régulièrement autour du diamètre de pied de la roue entre lesquelles viennent s'appuyer en fonctionnement et alternativement les levées d'une ancre d'échappement, lesdites dents possédant une face avant et une face arrière définies par le sens de rotation de la roue, et une extrémite, la roue étant caractérisée en ce que la face avant de chaque dent fait un angle aigu avec le diamètre de pied, dégageant ainsi la dent afin de laisser les levées de l'ancre poursuivre leur mouvement vers le pied de la dent, lesdites levées s'appuyant contre la dent sur la zone supérieure de la face avant faisant jonction avec l'extrémité de la dent. Un autre objet de l'invention est un dispositif d'horlogerie utilisant une roue telle qu'elle est définie dans le paragraphe précédent et étant utilisée dans une fusée d'obus de mortier éclairant. L'invention et ses caractéristiques seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit annexée des figures qui représen tent - Figure 1, une roue à échappement en fonctionnement dans un dispositif d'horlogerie du type à échappement à ancre selon l'art antérieur - Figure 2, la forme d'une dent d'une roue d'échappement selon l'invention. Sur la figure 1, une roue d'échappement selon l'art antérieur 2 est représentée ainsi que son sens de rotation autour de l'axe 1. L'ancre 3 pivote autour d'un axe de rotation 4, pour permettre à la levée avant 8 et à la levée arrière 9 de pénétrer alternativement entre les dents. L'ancre est représentée à l'instant où la roue d'échappement vient s'arrêter sur la levée d'ancre arrière 9. Les levées ont un profil tel que l'échappement des dents peut avoir lieu, et que la face d'appui d'une levée donne une impulsion à l'ancre. L'ancre est, au moment représenté en trait fort, animée d'une certaine vitesse et continue sa course. Ce faisant, elle fait reculer légèrement la roue d'échappement. Ce phénomène n'existe que sur la levée d'ancre arrière 9. Ce phénomène provoque une collision entre la levée arrière et la dent, et impose à la roue d'échappement de repartir légèrement en arrière. Il se produit donc des rebondissements d'autant plus importants que la levée d'ancre aborde la dent de la roue dans le rayon du sommet de la roue d'échappement, c'està-dire très proche de l'extrémité supérieure de la dent. Ces rebondissements absorbent une partie de l'énergie cénétique de l'ancre d'échappement. Sa vitesse se trouve ainsi réduite et elle aborde les dents de la roue d'échappement un peu plus tard, donc un peu plus sur le rayon, accentuant ainsi le phénomène.Ces variations jointes à l'excentricité de la roue expliquent les instabilités de fréquence constatées sur ce genre de matériel d'horlogerie. Ceci rejoint la remarque faite précédemment ; en effet, lorsque les deux cotes évoquées précédemment (le diamètre extérieur de la roue, et la distance séparant l'axe de rotation à l'extrémité des levées d'ancre) évoluent vers le minimum, L'ancre d'échappement aborde d'autant plus tard le rayon du sommet de la dent de la roue et l'instabilité augmente. Comme le montre la figure 2, et selon l'invention, la dent a été dégagée sur sa face ayant, afin de laisser l'ancre développer son mouvement sur sa face avant. La levée d'ancre arrière est en appui sur une première surface incurvée 11, comprise entre les points A et B, et qui est tangente à la face avant 12 de la dent. Une deuxième surface incurvée 10 prolonge la première, constitue l'extrémité même de la dent et rejoint la face arrière 13 de la dent par l'intermédiaire d'une arête 14. L'énergie nécessaire à l'entretien du battement de l'ancre est obtenue lorsque l'extrémité de la levée d'ancre ressort de la roue en passant sur la partie courbe de la dent, comprise entre le point A et l'arête 14. Avec cette conception de dent, les levées d'ancre continuent leur mouvement vers le pied de la dent en glissant le long des faces avant des dents. Pratiquement aucune collision n'a lieu, ceci se traduit par une augmentation sensible de la période de battement de l'ancre. Ceci a pour conséquence que la masse de l'ancre doit être diminuée. Une telle roue peut être montée dans un dispositif d'horlogerie utilisé dans une fusée d'obus de mortier éclairant. Le mécanisme de tempage est mis en route au départ grâce aux forces dues à l'accélération. La fin du tempage déclenche les opérations fonctionnelles de la fusée éclairante. R E ' E N D 1 C A T 1 O N S 1. Roue d'échappement destinée à être montée dans un dispositif d'horlogerie du type à échappement à ancre, constitué de dents (7) réparties régulièrement autour du diamètre de pied (15) de la roue (2) entre lesquelles viennent s'appuyer en fonctionnement et alternativement les levées (8 et 9) d'une ancre d'échappement (3), lesdites dents prossédant une face avant (12) et une face arrière (13) définies par le sens de rotation de la roue, et une extrémité, caractérisée en ce que la face avant de chacune des dents fait un angle aigü avec le diamètre de pied dégageant ainsi la dent afin de laisser les levées de l'ancre poursuivre leur mouvement vers le pied de la dent, lesdites levées s'appuyant contre la dent sur la zone supérieure (11) de la face avant faisant jonction avec l'extrémité de la dent. 2. Roue selon la revendication 1, caractérisée en ce que la zone supérieure (10 et 11) de chacune des dents (7) sur laquelle s'appuient les levées (8 et 9) de l'ancre d'échappement (3) est constituée d'une première surface incurvée (11) qui est tangente à la face avant (12), de la dent, et d'une deuxième surface incurvée (10) qui prolonge la première surface courbe, constitue l'extrémité (10) de la dent, en jonction par une arête (14) avec la face arrière (13) de la dent. 3. Dispositif d'horlogerie utilisant une roue d'échappement selon l'une des deux revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est utilisé dans une fusée d'obus de mortier éclairante.