Brevet FR3094804A1 — publié le 20201009

Description Titre de l'invention : « Dispositif de couplage de deux oscillateurs d'horlogerie » Domaine technique [0001] La présente invention se rapporte à un dispositif de couplage de deux oscillateurs d'horlogerie, dans le but d'assurer leur synchronisation. Technique antérieure [0002] Depuis l'observation de Huygens au XVI reine siècle de la synchronisation de deux pendules, de nombreuses tentatives ont été faites pour reproduire et expliquer le phénomène. Si aujourd'hui le phénomène de synchronisation appliqué à des pendules est bien compris, le même phénomène appliqué à des balanciers-spiraux ne l'est pas. [0003] Le principe fondamental des mécanismes d'horlogerie est la régulation du découpage du temps. Pour ce faire, ils sont régulés par des oscillateurs dont on veut qu'ils soient le plus isochrones possibles. [0004] L'isochronisme est la capacité d'un oscillateur à osciller à sa fréquence de résonance quelle que soit son amplitude. [0005] Dans le cas d'un pendule, la fréquence de résonance dépend de la longueur de la tige du balancier. Le pendule est bien isochrone pour des oscillations de petites amplitudes. [0006] En 1675 Huygens permit une réduction en volume et de s'affranchir du pendule en inventant l'oscillateur à balancier-spiral. [0007] Dans le cas d'un oscillateur à balancier-spiral, la fréquence de résonance dépend de l'inertie du balancier, de la raideur du spiral et de la longueur active dudit spiral. En pratique, l'isochronisme du balancier-spiral est très affecté par la position, la température, l'échappement, etc. et nécessite des compensations. [0008] Le but de la mise en synchronisation de deux oscillateurs à balancier-spiral est la compensation de leurs défauts d'isochronisme liés à l'équilibrage dynamique. Si les deux organes oscillent parfaitement symétriquement, il y a compensation par un des oscillateurs de tous les défauts d'équilibrage dynamique symétriques de l'autre oscillateur. Un système comportant deux oscillateurs synchronisés en symétrie aura un meilleur isochronisme que les deux oscillateurs pris séparément. [0009] La première tentative d'obtenir une synchronisation d'oscillateurs à balancier-spiral a été faite en 1810 par Breguet dans sa montre à deux mouvements. Les balanciers étaient côte à côte et extrêmement. rapprochés. Actuellement on ne sait. pas par quel moyen Breguet souhaitait obtenir une synchronisation. [0010] Des développements récents dans des montres bracelets ont consisté à rapprocher les serges des balanciers annulaires pour créer un couplage via la couche d'air située au 2 plus proche des balanciers. [0011] Bien que certains mécanismes plus évolués de montre-bracelet fabriqués ac- tuellement comportent deux oscillateurs destinés à se synchroniser, aucune des solutions proposées n'est réellement efficace pour assurer l'isochronisme et sa stabilisation dans le temps. [0012] BUT DE L'INVENTION [0013] La présente invention a pour but de développer un dispositif d'horlogerie comportant un groupe d'oscillateurs à balancier-spiral couplés deux-à-deux permettant d'atteindre une synchronisation et un meilleur isochronisme. [0014] EXPOSE ET AVANTAGES DE L'INVENTION [0015] A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif d'horlogerie composé de deux oscillateurs à balanciers rotatifs et spiraux, couplé pour leur synchronisation, ce dispositif étant caractérisé en ce que les oscillateurs sont identiques et leurs axes parallèles et les spiraux sont reliés par leur courbe terminale à un piton commun fixé au reste du mouvement d'horlogerie. [0016] Cc dispositif selon l'invention a l'avantage d'appliquer la différence des efforts exercés sur le piton commun fixe. Cette différence s'établit automatiquement par le montage opposé des courbes terminales des spiraux sur le piton commun. Ces pitons sont combinés ou associés en une seule pièce pour former le piton commun. Ce piton commun est relié à un point fixe du mouvement. [0017] La différence des efforts exercés sur les deux courbes terminales sur le piton commun peut correspondre à des efforts de traction ou de poussée. Cette différence d'efforts se répercute directement sur le piton qui la répartit à son tour sur les courbes terminales des spiraux. [0018] Cette transmission directe de la différence des efforts a pour effet d'égaliser très ra- pidement la fréquence de chacun des oscillateurs, malgré les perturbations extérieures et de positionnement. [0019] Suivant une autre caractéristique les oscillateurs comportent un spiral plan ou un spiral Breguet. [0020] Suivant une autre caractéristique le piton commun est formé de deux pitons so- lidaires, montés tête-bêche et recevant chacun l'extrémité des courbes terminales des deux spiraux. Cela permet une transmission directe de la différence des efforts ou de pressions exercées par les spiraux pendant leur fonctionnement. [0021] Il n'y a aucune différence fonctionnelle entre deux pitons combinés l'un à l'autre et un piton commun, la fonction étant de réaliser un point fixe qui unit un spiral à l'autre dans le but d'atteindre l'équilibre des efforts et donc la synchronisation des cieux oscillateurs. [0022] Suivant une autre caractéristique avantageuse les oscillateurs sont disposés tels que 3 les plans des balanciers soient parallèles, leurs axes étant dans un plan commun avec l'axe du piton commun. [0023] Suivant une autre caractéristique avantageuse, les deux spiraux se trouvent à l'intérieur de la construction, entre les deux balanciers, de telle sorte à minimiser l'espace entre les spiraux et maximiser l'efficacité du couplage. Les échappements se situent par conséquent à l'extérieur de l'espace compris entre les balanciers. Brève description des dessins [0024] La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : [0025] rfie.1-1 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation d'un dispositif à deux oscillateurs à balancier rotatif et ressort spiral [0026] [fig.2] est une vue de dessous du dispositif de la figure 1 [0027] [fig.3] est une vue en coupe par un plan axial du dispositif de la figure 1 [0028] [fig.4A] est une vue de détail en perspective des deux spiraux du dispositif de la figure 1 fixés à leur piton commun [0029] W8.413_1 est une vue de dessus des spiraux et du piton commun de la figure 4A [0030] [fig.SA] est une vue en perspective de spiraux de Breguet d'un autre mode de réa- lisation du dispositif de la figure 1 [0031] [fig.SBJ est une vue en plan des deux spiraux de Breguet de la figure SA [0032] [fig.6] est une vue en perspective d'un troisième mode de réalisation du dispositif composé de deux oscillateurs coaxiaux, vu en perspective [0033] [fig.7] est une vue en coupe axiale du dispositif de la figure 6 [0034] [fig.8A] est une vue en perspective des deux spiraux plats du dispositif de la figure 6 [0035] W8.813_1 est une vue en plan des deux spiraux de la figure 8A [0036] [fig.9] montre un quatrième mode de réalisation d'un dispositif à deux oscillateurs coaxiaux, vu en perspective [0037] [fig.10J est une vue en coupe axiale du dispositif de la figure 9 [0038] [fig.11A] est une vue en perspective des deux spiraux de Breguet d'un quatrième mode de réalisation du dispositif [0039] [fig.11B] est une vue en plan des deux spiraux de Breguet, coaxiaux de la figure 11A. [0040] DESCRIPTION D'UN MODE DE REALISATION [0041] Les figures 1, 2, 3 montrent un premier mode de réalisation du dispositif d'horlogerie 100. Pour simplifier la présentation du dispositif, étant donné l'identité des formes et les symétries, l'un des oscillateurs et ses composants porteront les références numériques complétées du suffixe (a) et l'autre, du suffixe (b). La représentation est limitée aux oscillateurs la,b, à leur ancre 14a,b et à leur roue d'échappement 15a,b elle-même reliée à un train de rouage et ressort moteur non représentés. Les deux oscillateurs la,b du dispositif 100 sont identiques. [0042] Chaque oscillateur la,b se compose d'un balancier lla,b à serge 111a,b et spiral plat 12a,b dont l'extrémité intérieure est solidaire d'une virole 121a,b montée sur l'axe 10a,b du balancier 11a,b ; sa courbe terminale 122a,b (c'est-à-dire son autre extrémité) est reliée à un piton commun 13 solidaire d'un porte piton 132 non détaillé, lui-même fixé au mouvement. [0043] La portion conique de l'axe de balancier 10a,b qui correspond à l'axe ZZa,h du balancier lla,b porte un double plateau 112a,b dont l'ellipse est en relation avec l'ancre 14a,b coopérant avec la roue d'échappement 15a,b. Cette partie connue du mécanisme d'échappement entraînant l'oscillateur la,b ne sera pas décrite de façon plus détaillée. [0044] Les deux oscillateurs la,b sont chiraux, c'est-à-dire que le balancier 11 a et le spiral 12a et tous leurs composants sont identiques au balancier 11 b et au spiral 12h et tous leurs composants, à une symétrie planaire près. [0045] Les axes (axes géométriques) ZZa,h des deux oscillateurs la,b sont parallèles. Les deux oscillateurs la,b sont montés de façon à tourner dans le même sens autour de leur axe ZZa,h respectif. Cela signifie que par rapport à la même direction des axes ZZa,h, les deux oscillateurs tournent dans le même sens, de façon quasi simultanée. Lorsque les oscillateurs la,b sont synchronisés, ils tournent exactement simultanément dans le même sens au même moment. [0046] La rotation d'un oscillateur la,b est le mouvement alterné de son balancier Ila,b impulsé par l'ancre 14a,b clans un sens et dans l'autre, comprimant puis laissant se détendre le spiral 12a,b. [0047] Les pitons 131a,b auxquels sont reliés les courbes terminales 122a,b sont solidaires tête-bêche et par exemple réunis en une pièce unique appelée piton commun 13. La réunion des courbes terminales 122a,b au piton commun 13 est faite dans la même direction mais en sens opposé de sorte que les efforts exercés par les spiraux 12a,b sur le piton commun 13 sont opposés, c'est-à-dire que les efforts sont alignés dans la même direction mais orientés en sens opposé. Du fait de la symétrie de ce mécanisme, la direction de fixation des extrémités des courbes terminales 122a,b à leur piton 131a,b est dans le plan non représenté, perpendiculaire au plan contenant les axes ZZa,b et équidistant de ceux-ci. [0048] Les oscillateurs la,b sont par principe presque synchrones de sorte que les efforts de sens opposé qui s'exercent sur le piton commun 13 sont d'amplitude voisine et de sens opposé. La différence d'amplitude des efforts due à leur défaut de synchronisme se répercute directement d'une courbe terminale 122a,b sur l'autre 122b,a par l'intermédiaire du piton commun 13 de sorte que cette différence diminue progres- sivement jusqu'à la synchronisation des oscillateurs la,b. [0049] Les différents paramètres de l'ensemble du mécanisme et les influences extérieures telles que la gravité, les mouvements imprimés au mécanisme et autres, peuvent perturber les oscillateurs qui ensuite se resynchronisent comme cela a été décrit. [0050] La précision moyenne d'un mécanisme d'horlogerie à balanciers couplés sur une certaine durée est d'autant meilleure que la synchronisation ou resynchronisation est efficace et rapide. [0051] De façon plus détaillée, le premier mode de réalisation du dispositif des figures 1 à 3 se compose de deux oscillateurs 1 a,h dans des plans parallèles mais décalés dans la direction des axes ZZa,h de façon à minimiser la distance entre les courbes terminales des deux spiraux. Dans cc montage, selon l'invention, les oscillateurs la,b sont le symétrique planaire l'un de l'autre. Si l'on observe le mécanisme selon les axes ZZa,h les spiraux 12a,b ont le même enroulement, de sorte que les spiraux fonctionnent dans le même sens par conséquent les balanciers 11a,b tournent dans le même sens en même temps. Il en est de même en amont pour les roues d'échappements 15a,b et les ancres 14a,b. [0052] La figure 2 montre par sa vue en plan de dessous, l'imbrication des volumes des deux oscillateurs la,b par les serges 111a,b des balanciers. Les serges 111a,b sont représentées en partie coupées pour ne pas compliquer le dessin et laisser mieux voir le piton commun 13 et les fixations opposées des courbes terminales 122a,b. [0053] Comme les deux oscillateurs la,b sont dans des plans distincts l'un au-dessus de l'autre, les serges 122a,b se chevauchent en projection mais ne se gênent pas dans leur mouvement. [0054] La figure 3 est une vue en coupe simplifiée sans hachures, du dispositif des figures 1 et 2 mettant en évidence la superposition des deux oscillateurs la,b et la disposition intermédiaire du piton commun 13. L'axe ZZc du piton commun 13 est dans la plan des deux axes ZZa,b des oscillateurs la,b, parallèle et équidistant des deux axes 77,a,b. [0055] Les figures 4A,B montrent les spiraux 12a,b des deux oscillateurs la,b et leur piton commun 13 ainsi que les viroles 121a,b. [0056] Les figures 5A,B montrent un autre mode de réalisation 200 du mécanisme avec un dispositif à deux oscillateurs 2a,b comme ceux la,b de la figure 1 mais avec deux spiraux Breguet 22a,b. Ces spiraux 22a,b diffèrent des spiraux plats 12a,b du premier mode de réalisation en ce que leur courbe terminale 222a,b n'est pas dans le plan du spiral mais dans un plan parallèle au-dessus de ce plan pour rejoindre le piton commun 23. La courbe terminale 222a,b rejoint ce plan auxiliaire par un segment de transition 223a,b incliné. [0057] Le fonctionnement de principe de ce dispositif est le même que celui du dispositif 100. Tous les composants identiques aux précédents ne sont ni représentés ni redécrits. 6 [0058] Les spiraux 22a,h fonctionnent dans le même sens en étant, comme dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, pivotés l'un par rapport à l'autre de 180° dans leur plan, si l'on observe selon les axes ZZa,h ; les courbes terminales 222a,h passent respectivement au-dessous et en dessous du plan de leur spiral 12a,b pour arriver dans leur plan auxiliaire et rejoindre le piton commun 23, dans une position médiane entre les deux plans. Cela ne modifie pas l'identité fonctionnelle des deux spiraux 22a,h et celle des oscillateurs la,h : les serges des balanciers tournent dans le même sens en même temps, tout comme les spiraux 22a,h se contractent et se dilatent en même temps. [0059] Les spiraux Breguet 22a,h sont rapprochés par comparaison avec les spiraux plats ; le piton commun 23 est ainsi par projection plane, chevauché par les deux spiraux 22a,h. [0060] Les figures 6, 7, 8 A,B montrent un troisième mode de réalisation du dispositif 300 dans lequel les différents composants du dispositif 300, identiques à ceux des modes de réalisations précédents portent les mêmes références qu'aux figures 1 à 3 dont le premier chiffre (3) remplace le chiffre (1). [0061] Les deux oscillateurs 3a,b sont coaxiaux d'axe ZZ Ils sont composés d'un balancier 31a,b, à serge 311a,b et spiral plat 32a,b dont l'extrémité intérieure est solidaire d'une virole 321a,h montée sur le moyeu 30a,h du balancier 31a,b. Les deux oscillateurs et leurs échappements sont géométriquement identiques. [0062] Chaque courbe terminale 322a,b est reliée à un piton 331a,b. Les deux pitons sont tête-bêche et forment un piton commun 33 relié à un porte-piton 332a,b. Le porte-piton 332a,b est fixé au reste du mouvement d'horlogerie. [0063] Les deux oscillateurs sont disposés tête-bêche. Si l'on observe le système selon l'axe ZZ, les cieux spiraux enroulent dans des sens opposés. [0064] En d'autres termes, les oscillateurs 3a,b ne sont pas symétriques par rapport au plan médian de montage mais antisymétriques puisqu'ils tournent/oscillent en sens opposé. [0065] Les courbes terminales 322a,b sont reliées à leur piton 331a,b dans la même direction mais en sens opposé. [0066] Les cieux pitons 331a,b forment un piton commun 33 relié à un porte piton 332 dont la liaison avec le reste du mécanisme n'est pas représentée. [0067] Dans ce montage, comme dans les deux montages précédents, les efforts de com- pression et de traction engendrés par les phases successives de compression et de détente des spiraux 32a,b sont de même direction mais opposés en sens. La différence des amplitudes des efforts appliqués au piton commun 33 est transmise d'un spiral à l'autre de manière à compenser progressivement cette différence d'amplitude et aboutir à la synchronisation du couple d'oscillateurs. [0068] La vue en coupe de la figure 7 est faite dans le plan commun contenant les axes (ZZ), (Z1,Z1) et l'axe (Z2,Z2) du piton commun 33. [0069] Cette vue montre la disposition en opposition des deux oscillateurs par rapport au 7 plan médian perpendiculaire à l'axe (ZZ) (ce plan n'est pas figuré). La courbe terminale 322h située devant le plan de coupe n'apparaît pas. [0070] L'encombrement de ce dispositif 300 en projection dans la direction de l'axe (ZZ) est réduit puisque les roues d'échappement 35a,h sont coaxiales et leur axe commun (ZIZI) est parallèle à l'axe (ZZ). [0071] Le piton commun 33 a son axe (Z2Z2) situé dans le plan défini par les axes (Zizi), (ZZ). [0072] Les figures RA, 8B montrent en perspective et en vue en plan les deux spiraux plats 32a,h et les courbes terminales 322aW reliées au piton commun 33 lui-même fixé au reste du mouvement. Ces figures mettent clairement en évidence le fonctionnement en sens opposé des deux spiraux coaxiaux 32a,h. [0073] Les figures 9, 10, 11A, 11B montrent un autre mode de réalisation du dispositif 400. Il diffère de celui de la figure 6 en cc que les spiraux 42a,b sont des spiraux Breguet et non des spiraux plats. Les autres composants sont les mêmes que précédemment et leur organisation d'ensemble est identique de sorte que tous les éléments identiques ou analogues à ceux par exemple du premier mode de réalisation selon les figures 1 à 3 portent les mêmes références dont le premier chiffre (1) est remplacé par le chiffre (4). La description suivante se limite aux différences liées aux spiraux Breguet 42a,b. [0074] La disposition coaxiale antisymétrique des oscillateurs 4a,b et celle des roues d'échappement 45a,h est conservée. [0075] Si l'on observe selon l'axe ZZ, les oscillateurs 4a,b avec leur balancier 41a,b et leur spiral 42a,b tournent en sens opposé engendrant des efforts de même direction mais de sens opposé appliqués au piton commun 43. La différence d'amplitude des efforts est ainsi répercutée directement d'un spiral à l'autre par le piton commun 43 pour réaliser progressivement la synchronisation. [0076] Les courbes terminales 422a,b des spiraux Breguet 42a,b sortent du plan de leur spiral pour rejoindre un autre plan (plan auxiliaire) parallèle au plan de leur spiral. La figure 10 vue en coupe, montre plus particulièrement la courbe terminale 422a,b dans le plan auxiliaire situé au-dessus et celui au-dessous du corps du spiral pour rejoindre le piton 431a,b respectif (Figure 10). [0077] Cette disposition apparaît clairement aux figures 11A, 11B qui montrent les spiraux seuls reliés au piton commun 43. [0078] Ainsi le dispositif d'horlogerie selon l'invention est composé de deux oscillateurs (la,b) à balanciers (liai)) rotatifs et spiraux (12a,b), couplés pour leur synchronisation dont les oscillateurs (1a,b) sont identiques ou identiques à une symétrie planaire près, les axes (22a,b) des oscillateurs la,b sont parallèles, les spiraux (12a,b) sont reliés parleur courbe terminale (122a,b) à un piton commun 13 par une liaison de même direction mais de sens opposé et le piton commun (13) est fixé au reste du mouvement 8 d'horlogerie. [0079] Dans ce dispositif d'horlogerie les oscillateurs la,b comportent un spiral plan 11a,b ou un spiral Breguet (21a,b). [0080] Le piton commun (13) est formé de deux pitons (131a,b) solidaires, montés tête- bêche et recevant chacun l'extrémité de la courbe terminale (122a,h) d'un spiral (12a,h). [0081] Les oscillateurs (la,h, 2a,11) sont alignés dans des plans parallèles, leurs axes (ZZa b) étant dans un plan commun avec l'axe (ZZc) du piton commun (13), les roues d'échappement (15a,b) et les ancres (14a,h) étant respectivement au-dessus et en dessous d'un oscillateur (1a,b). [0082] Dans ce dispositif d'horlogerie les oscillateurs (3a,h, 4a,h) sont superposés dans deux plans parallèles et les roues d'échappement (15a,b, 35a,b, 45a,h) sont dans des plans parallèles à ceux des oscillateurs (3a,h, 4a,b), [0083] les axes des roues d'échappement( 15a,b, 35a,h, 45a,h) étant coaxiaux et le piton commun (33, 43) étant situés entre les deux oscillateurs en position médiane. [0084] NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX [0085] sans les suffixes a et h [0086] 400 300 100 Dispositif d'horlogerie [0087] 4 3 21 Oscillateur [0088] 40 30 10 Tigeron de balancier [0089] 41 31 11 Balancier [0090] 411 311 II 1 Serge [0091] 412 312 112 Double plateau [0092] 42 32 22 12 Spiral [0093] 421 321 221 121 Virole [0094] 422 322 222 122 Courbe terminale [0095] 43 33 23 13 Piton commun / ancre [0096] 431 331 131 Piton [0097] 432 332 132 Porte-piton [0098] 44 34 14 Ancre [0099] 45 35 15 Roue d'échappement [0100] Pour simplifier la présentation des revendications, toutes les références similaires ne sont pas systématiquement reprises dans les revendications. Elles ne le sont que si cela est nécessaire pour la compréhension. 9 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] REVENDICATIONSDispositif d'horlogerie composé de deux oscillateurs (1a,b) à balanciers (l la,b) rotatifs et spiraux (12a,b), couplés pour leur synchronisation, mécanisme caractérisé en cc que - les oscillateurs (1 a,b) sont identiques ou identiques à une symétrie planaire près - les axes (22a,h) des oscillateurs l a,b sont parallèles - les spiraux (12a,b) sont reliés par leur courbe terminale (122a,b) à un piton commun 13 par une liaison de même direction mais de sens opposé - le piton commun (13) est fixé au reste du mouvement d'horlogerie. Dispositif d'horlogerie selon la revendication 1, caractérisé en ce que les oscillateurs la,b comportent un spiral plan 11a,b ou un spiral Breguet (21a,b). Dispositif d'horlogerie selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piton commun (13) est formé de deux pitons (131a,b) solidaires, montés tête-bêche et recevant chacun l'extrémité de la courbe terminale (122a,b) d'un spiral (12a,b). Dispositif d'horlogerie selon la revendication 1, caractérisé en ce que les oscillateurs (1a,b, 2a,b) sont alignés dans des plans parallèles, leurs axes (ZZa,b) étant dans un plan commun avec l'axe (ZZc) du piton commun (13), les roues d'échappement (15a,b) et les ancres (14a,b) étant respectivement au-dessus et en dessous d'un oscillateur (1a,b). Dispositif d'horlogerie selon la revendication 1, caractérisé en ce que les oscillateurs (3a,b, 4a,b) sont superposés dans deux plans parallèles et les roues d'échappement (15a,b, 35a,b, 45a,b) sont dans des plans parallèles à ceux des oscillateurs (3a,b, 4a,b), les axes des roues d'échappement (15a,b, 35a,b, 45a,b) étant coaxiaux et le piton commun (33, 43) étant situés entre les deux oscillateurs en position médiane.