[0001] La présente invention concerne une pièce d'horlogerie ayant un mouvement d'horlogerie
mécanique entraîné par un ressort et pourvu d'un régulateur mécanique qui est associé
par couplage électromagnétique à un régulateur électronique, dans laquelle :
- le régulateur mécanique comporte un spiral associé à un balancier monté de manière
rotative entre une platine et un coq, le balancier ayant une serge pourvue d'au moins
une paire d'aimants permanents dont les directions d'aimantation sont sensiblement
parallèles à l'axe du balancier, mais de sens mutuellement opposés; et
- le régulateur électronique comporte au moins une bobine fixe agencée pour coopérer
avec lesdits aimants par couplage électromagnétique, un redresseur alimenté par ladite
bobine et pourvu d'au moins un condensateur, et un circuit d'asservissement pourvu
d'un oscillateur et agencé pour asservir la fréquence du régulateur mécanique à la
fréquence de l'oscillateur au moyen dudit couplage électromagnétique.
[0002] Le principe d'un mouvement d'horlogerie mécanique mû par un ressort et régulé par
un circuit électronique a été décrit par J.-C. Berney dans le brevet CH 597 636. Dans
une version de base, il est mis en oeuvre en utilisant un générateur électrique dont
le rotor est en prise directe avec le rouage du mouvement mécanique et tournant donc
en continu. La vitesse du rotor est stabilisée à la fréquence de rotation adéquate
pour l'indication de l'heure, au moyen d'un freinage électromagnétique régulé par
le circuit électronique qui asservit cette fréquence à celle d'un oscillateur piloté
par un résonateur à quartz. Des perfectionnements de pièces d'horlogerie ainsi agencées
sont décrits dans les demandes de brevets EP 679 968, EP 762 243, EP 806 710, EP 822
470, EP 848 306, EP 875 807 et EP 935 177 du même demandeur que la présente demande.
[0003] Le même principe fait l'objet de la demande postérieure DE 39 03 706, qui représente
schématiquement divers types de générateurs électriques utilisables dans ce contexte,
y compris en combinaison avec un pendule oscillant.
[0004] La figure 3 du brevet CH 597 636 précité illustre schématiquement une variante qui
correspond au préambule ci-dessus, c'est-à-dire dans laquelle la partie tournante
du générateur électrique entraîné par le ressort du mouvement d'horlogerie est constituée
par le balancier d'un résonateur horloger du type balancier-spiral. Autrement dit,
le rotor du générateur de la version de base est remplacé par un élément oscillant
qui est le balancier. Celui-ci porte deux aimants juxtaposés ayant des polarités mutuellement
inversées et passant en regard d'une bobine d'induction fixe au cours de l'oscillation
du balancier. Toutefois, aucune construction d'un tel générateur à balancier n'est
proposée dans ce brevet ni n'a été réalisée depuis lors, à notre connaissance. Un
problème particulier qui se pose dans un tel générateur à balancier de montre réside
dans la configuration du circuit magnétique assurant le couplage entre la bobine fixe
et les aimants du balancier, en tenant compte des masses métalliques avoisinantes
du mouvement d'horlogerie mécanique.
[0005] Un problème analogue se présente dans les montres électriques du type dans lequel
le mouvement oscillant d'un ensemble balancier-spiral est entretenu non pas par un
ressort moteur, mais par des impulsions électriques appliquées à au moins une bobine
fixe disposée en regard de la trajectoire des aimants, par exemple comme cela est
décrit dans les brevets FR 1 473 362 et US 3 653 199. Pour éviter que le circuit magnétique
fermé passe dans la platine ou d'autres éléments métalliques du mouvement mécanique,
le balancier comporte deux roues parallèles disposées respectivement de part et d'autre
de la bobine fixe. Les aimants sont disposés les uns en face des autres sur les deux
roues. Selon le brevet FR 1 473 362, chaque roue est faite d'un matériau à perméabilité
magnétique, par exemple l'acier doux, afin de fermer le circuit magnétique derrière
les deux aimants qu'elle supporte. Le brevet US 3 670 492 prévoit une autre solution,
consistant à utiliser des roues de balancier en métal non ferreux, comme dans les
mouvements d'horlogerie classiques, et ajouter une culasse en métal magnétique derrière
la paire d'aimants de chaque roue.
[0006] L'utilisation d'un tel balancier à deux roues dans une montre du type concerné par
la présente invention serait très désavantageuse, principalement parce qu'un tel balancier
serait trop encombrant et aurait un moment d'inertie trop élevé.
[0007] En effet, dans le cas de la présente invention, on vise à utiliser dans toute la
mesure du possible un mouvement d'horlogerie mécanique de construction usuelle, en
ajoutant simplement un régulateur électronique qui coopère avec le balancier du régulateur
mécanique grâce à l'adjonction d'une paire d'aimants sur le balancier. Pour ce faire,
le seul élément devant être nécessairement modifié dans le mouvement mécanique est
le balancier, à cause de l'adjonction des aimants. Il faut évidemment que la fréquence
propre d'oscillation de l'ensemble balancier-spiral après modification soit légèrement
supérieure à celle d'origine, pour que le régulateur électronique puisse la stabiliser
par de brefs freinages du balancier, mais la fréquence ainsi stabilisée doit être
égale à la fréquence d'origine. Un but de l'invention est de conserver autant que
possible les autres éléments du mécanisme, afin d'utiliser un mouvement mécanique
existant ou similaire, pour des raisons de coût de construction et de rationalisation
de la fourniture des pièces.
[0008] Si le balancier traditionnel d'un mouvement mécanique devait être remplacé par un
balancier à deux roues conforme aux brevets précités, la plus grande dimension axiale
de celui-ci nécessiterait un redimensionnement complet du mouvement, qui deviendrait
nettement plus épais.
[0009] Un autre genre de combinaison d'un mouvement d'horlogerie mécanique avec un dispositif
de régulation par voie électromagnétique fait l'objet d'un groupe de demandes de brevet
de Seiko Instruments Inc., notamment les demandes EP 1 093 036 et EP 1 143 307, et
comporte un aimant annulaire multipolaire, monté sur le balancier et coopérant avec
une ou plusieurs bobines d'induction fixes. Celles-ci sont branchées par des fils
conducteurs à un mécanisme de commutation situé sur le coq et fonctionnant par contact
avec le spiral en fonction de l'amplitude d'oscillation du balancier. Ce contact met
les bobines en court-circuit pour freiner le balancier lorsque l'amplitude d'oscillation
dépasse un seuil prédéfini. Ces bobines sont placées sur la platine du mouvement,
vis-à-vis de la serge du balancier. Dans une construction particulière décrite dans
la demande EP 1 143 307, elles sont groupées sur une carte à circuits imprimés pour
former une unité à circuits électriques qui est installée à un emplacement aménagé
à cet effet sur la platine.
[0010] Comme un tel agencement n'a pas pour fonction de produire de l'énergie électrique,
mais seulement de faire perdre de l'énergie au balancier, on n'attache pas grande
importance au rendement de la conversion d'énergie, ni à la configuration du circuit
magnétique. La présence de la platine et d'autres éléments du mouvement d'horlogerie
au voisinage des bobines d'induction n'est pas gênante dans cette application, alors
qu'elle peut l'être lorsqu'il s'agit d'assurer, dans le cas de la présente invention,
l'alimentation d'un oscillateur électronique en consommant le moins possible de l'énergie
mécanique fournie par le ressort.
Résumé de l'invention
[0011] En conséquence, un but de l'invention consiste à réaliser une pièce d'horlogerie
du type indiqué en préambule en agençant le générateur électrique formé par le balancier
et la bobine d'induction d'une manière qui permette d'utiliser un mouvement d'horlogerie
mécanique avec le moins possible de modifications, tout en assurant un couplage électromagnétique
efficace entre la partie fixe et la partie mobile du générateur électrique. Un but
additionnel est d'agencer le générateur électrique à balancier de façon à pouvoir
le combiner avec un mouvement à remontage automatique en modifiant le moins possible
ledit mouvement. Un autre but additionnel est d'agencer le régulateur électronique
sous une forme peu encombrante et permettant si possible de le loger dans une boîte
de même taille qu'une boîte destinée à recevoir seulement le mouvement mécanique.
[0012] A cet effet, une caractéristique de base d'une pièce d'horlogerie selon l'invention
réside dans le fait que la bobine est disposée sensiblement à côté du spiral, du côté
du coq par rapport à la serge du balancier, la paire d'aimants étant couverte par
une plaque de shunt en métal magnétique du côté de la platine.
[0013] En d'autres termes, la bobine se trouve du côté opposé à la platine par rapport au
balancier, de préférence près de la périphérie du mouvement mécanique, c'est-à-dire
dans une région qui est généralement libre dans un mouvement classique. Ainsi, il
n'est pas nécessaire de fermer le circuit magnétique par une culasse magnétique du
côté de la bobine opposé au balancier. Par contre, du côté de la platine, le circuit
magnétique est fermé au dos des aimants par une plaque de métal magnétique et il y
a donc très peu de dispersion du champ vers les régions où des pièces en acier telles
que des vis doivent être associées à la platine.
[0014] Un autre aspect avantageux de la position précitée de la bobine est qu'elle est située
sensiblement au même niveau que le spiral. Autrement dit, le spiral et la bobine s'étendent
sensiblement dans un plan commun, perpendiculaire à l'axe du balancier. Cela signifie
que l'encombrement de la bobine en hauteur, c'est-à-dire parallèlement à l'axe du
balancier, n'ajoute rien à l'épaisseur totale du mouvement mécanique.
[0015] Dans une forme de réalisation préférée, le régulateur électronique comporte une carte
à circuits imprimés portant au moins le redresseur, un résonateur à quartz et le circuit
d'asservissement, et de préférence également la bobine. Ainsi, le régulateur électronique
est un module structurel autonome et entièrement séparé du mouvement mécanique, dont
la totalité sauf la bobine peut se trouver à l'extérieur du mouvement mécanique. Par
exemple, ce module peut être fixé à un cercle d'emboîtage qui entoure le mouvement
mécanique. Ceci permet de monter aisément le module électronique dans une boîte de
montre après l'emboîtage du mouvement mécanique.
[0016] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront ci-dessous
dans la description détaillée de deux modes de réalisation, présentés à titre d'exemples
non limitatifs en référence aux dessins annexés.
Description sommaire des dessins
[0017]
La figure 1 représente la disposition d'un mouvement d'horlogerie mécanique associé
à un module régulateur électronique dans une montre selon les principes de la présente
invention dans un premier mode de réalisation, l'ensemble étant vu du côté opposé
à la platine du mouvement mécanique.
La figure 2 montre plus en détail le balancier du mouvement mécanique.
La figure 3 montre plus en détail le module régulateur électronique.
La figure 4 est une vue en coupe verticale schématique d'une montre à remontage automatique
comportant les éléments représentés en figure 1.
La figure 5 est une vue de dessous montrant la masse oscillante de la montre de la
figure 4.
La figure 6 est un schéma fonctionnel de la montre de la figure 4.
La figure 7 représente des chronogrammes de certains signaux mentionnés dans la figure
6.
La figure 8 est une vue analogue à la figure 1, représentant un second mode de réalisation.
La figure 9 est une vue en coupe verticale schématique d'une montre à remontage automatique
comportant les éléments représentés en figure 8.
La figure 10 est une vue de dessous montrant la masse oscillante de la montre de la
figure 8.
Description détaillée de l'invention
[0018] On se référera tout d'abord aux figures 1 à 5 qui représentent schématiquement les
principaux éléments d'une montre-bracelet selon l'invention, dans un premier mode
de réalisation. La montre comporte un mouvement d'horlogerie mécanique 10 à remontage
automatique, d'un type courant tel que le calibre Eta 2824, et un régulateur électronique
réalisé sous la forme d'un module électronique 11 comportant une bobine 12 qui coopère
par couplage électromagnétique avec le balancier 13 du mouvement mécanique 10, ce
balancier étant la seule pièce modifiée par rapport au mouvement d'origine.
[0019] Comme le mouvement 10 est bien connu, on n'a représenté que quelques-uns de ses composants
dans les dessins, notamment un barillet 14 à ressort qui entraîne une roue d'échappement
15 par l'intermédiaire d'un rouage 16 comprenant une roue de seconde centrale 17,
d'où est dérivé l'entraînement des aiguilles 18 de la montre. L'échappement comporte
une ancre 19 donnant des impulsions au régulateur mécanique 20 qui comprend le balancier
13 et un ressort spiral 21, le régulateur étant monté de manière rotative entre la
platine 22 du mouvement 10 et un coq 23 fixé à la platine. Dans la figure 1, le coq
23 est représenté transparent pour clarifier le dessin. Comme d'habitude, la platine
22 (figure 4) du mouvement 10 est située dans la boîte de montre du côté du cadran
24 et elle est fixée par des brides 25 à un cercle d'emboîtage 26 qui entoure le mouvement
10 et qui est monté lui-même à l'intérieur de la carrure 27 de la boîte de montre.
Ainsi, le coq 23 et les autres ponts du mouvement 10, ainsi que la masse oscillante
28 du remontage automatique, se trouvent du côté du fond amovible 29 de la boîte de
montre. Le dessus de la boîte est formé par une glace 30 montée sur la carrure 27,
soit directement, soit par l'intermédiaire d'une lunette.
[0020] Le mouvement 10 est conçu pour fonctionner avec une fréquence usuelle d'oscillation
du régulateur 20, les fréquences usuelles étant généralement comprises entre 2,5 Hz
et 5 Hz, et de préférence égales à 3 Hz ou 4 Hz. Dans les exemples décrits ici, la
fréquence théorique d'oscillation du régulateur 20 est de 4 Hz.
[0021] La figure 2 représente plus en détail le balancier 13, vu du côté du coq 23. Le balancier
comporte un axe 32, dont les extrémités sont montées dans des paliers portés par la
platine 22 et le coq 23, et une roue plate ayant une serge 34 pourvue de deux parties
élargies 35 et 36 centrées chacune sur un axe diamétral 37 de la roue de balancier.
La partie 35 porte deux aimants 38 et 39, tandis que la partie 36 constitue un contrepoids
de façon que le centre de gravité du balancier se trouve au centre de son axe 32.
Chacun des aimants 38 et 39 est formé par une petite pastille cylindrique aimantée
parallèlement à l'axe 32 du balancier, mais avec des polarités inverses d'un aimant
à l'autre afin de créer des lignes de champ qui passent à travers les deux aimants.
Les aimants sont fixés sur la partie 35 de la serge, par exemple par collage, du côté
opposé à la platine 22. La serge 34 du balancier est faite d'un métal magnétique tel
que le fer-nickel, de sorte que sa partie 35 forme un shunt magnétique qui ferme le
circuit du champ magnétique créé des aimants 38 et 39 du côté de la platine 22.
[0022] Par rapport au balancier du mouvement d'origine, le balancier 13 peut avoir approximativement
les mêmes dimensions extérieures et la même masse. Par exemple, l'épaisseur de la
serge 34 peut être de 0,15 mm et celle des aimants de 0.25 mm, de sorte que l'épaisseur
totale de 0,4 mm est la même que celle de la serge du balancier du mouvement d'origine.
Le régulateur mécanique 20 est agencé pour avoir une fréquence propre d'oscillation
légèrement plus élevée (par exemple d'environ 1 %) que la fréquence théorique de 4
Hz sur toute la plage utile de l'armage du ressort 54, afin que la stabilisation de
sa fréquence réelle par le circuit d'asservissement puisse se faire uniquement par
de petites impulsions de freinage. A cet effet, une solution simple consiste à utiliser
un spiral identique à celui du mouvement d'origine et à donner au balancier un moment
d'inertie légèrement inférieur. On peut également régler l'avance du régulateur mécanique
de la manière classique, au moyen de la raquette.
[0023] De préférence, le régulateur mécanique 20 est monté de façon que, dans sa position
neutre où le spiral 21 est au repos, l'axe diamétral 37 et donc la paire d'aimants
38 et 39 se trouvent en regard de la bobine 12. En fonctionnement, le balancier 13
oscille de part et d'autre de cette position neutre comme l'indiquent les flèches
A et B de la figure 2. Comme la vitesse instantanée du balancier est maximale lorsqu'il
passe par sa position neutre, la tension efficace induite dans la bobine sera maximisée
si la paire d'aimants passe devant la bobine à ce moment-là. L'amplitude d'oscillation
d'environ ±270 degrés lorsque le ressort du barillet est entièrement armé dans un
mouvement traditionnel peut ici être quelque peu réduite, par exemple à environ ±
180 degrés, par la consommation d'énergie du générateur électrique.
[0024] Afin d'obtenir une tension de sortie plus élevée, on peut prévoir deux ou plusieurs
bobines fixes 12 connectées en série, coopérant avec un nombre correspondant de paires
d'aimants sur le balancier 13.
[0025] La figure 3 montre l'aspect extérieur du module électronique 11, dont les circuits
seront décrits plus loin en référence à la figure 6. Ses composants sont supportés
par une carte à circuits imprimés 41 ayant une forme générale en segment de cercle,
afin de prendre place contre la face inférieure du cercle d'emboîtage 26, auquel elle
est fixée par des vis 42. Les composants représentés en figure 3 comprennent la bobine
12 montée sur une partie 43 de la carte 41 élargie en direction de l'intérieur de
la montre, une paire de diodes Schottky 44 et 45, une paire de condensateurs 46 et
47, un résonateur à quartz 48 et un circuit intégré 49. La bobine 12 est montée sur
la face supérieure de la carte 41, laquelle la maintient dans une position fixe qui
est choisie de façon qu'il existe un faible entrefer entre la bobine 12 et les aimants
38 et 39, typiquement de l'ordre de 0,2 mm pour assurer un couplage électromagnétique
assez fort. Dans l'exemple représenté ici, les autres éléments 44 à 49 sont montés
sur la face inférieure de la carte 41, de sorte qu'ils se trouvent dans un espace
50 habituellement libre entre le cercle d'emboîtage 26 et le fond 29 de la boîte.
Toutefois, ces éléments ou certains d'entre eux pourraient aussi être disposés sur
la face supérieure de la carte 41, à condition de ménager des dégagements appropriés
dans le cercle d'emboîtage 26.
[0026] Dans une variante non représentée, la bobine 12 pourrait être montée sur un support
séparé au lieu d'être directement sur la carte 41. Celle-ci pourrait alors être remplacée
par un film souple, qui pourrait être collé sous le cercle d'emboîtage 26.
[0027] En observant notamment les figures 1 et 4, on remarque que la configuration du module
électronique 11 permet de loger ce module dans la boîte de montre entièrement en dehors
du mouvement mécanique 10, à l'exception de la bobine 12 qui doit se trouver en face
de la serge du balancier 13. Cependant, cette bobine occupe un espace qui, dans les
mouvements mécaniques usuels, est généralement libre entre le spiral 21 et la périphérie
du mouvement. Dans certains types de mouvements à remontage automatique, il se peut
que cet espace soit partiellement occupé par la partie périphérique épaisse de la
masse oscillante 28. Si l'on désire utiliser la présente invention avec un tel mouvement,
il suffira de modifier légèrement cette partie de la masse oscillante de façon à libérer
une hauteur suffisante pour la bobine 12. Une telle modification est aisée et n'a
pas de répercussions sur les autres composants du mouvement, à condition que la modification
de la masse oscillante ne diminue pas le couple de remontage. La boîte de la montre
peut être identique à celle qui reçoit le mouvement mécanique d'origine.
[0028] Le fonctionnement de la montre illustrée par les figures 1 à 5 sera décrit maintenant
en se référant particulièrement aux figures 6 à 7. Dans la figure 6, le mouvement
mécanique 10 est mû par le ressort 54 du barillet, constituant la source d'énergie
mécanique qui entraîne le balancier 13 par l'intermédiaire du rouage 16 et de l'échappement
55, le rouage entraînant également les aiguilles 18. On reconnaît également la paire
d'aimants 38 et 39 du balancier 13 et la bobine 12 qui forme un générateur électrique
56 avec le balancier.
[0029] Les circuits du module électronique 11 décrits plus haut sont représentés à la figure
6 et comprennent la bobine 12, un redresseur 58 et un circuit d'asservissement 60
qui est réalisé dans le circuit intégré 49 représenté en figure 3. Le redresseur 58
comprend les deux diodes Schottky 44 et 45 et les deux condensateurs 46 et 47, qui
sont de préférence du type céramique. Les entrées du redresseur sont connectées aux
bornes de la bobine 12 et ses sorties V+, V0 et V- assurent l'alimentation du circuit
d'asservissement 60 grâce à l'énergie électrique produite par le générateur 56 et
stockée dans les deux condensateurs. Une valeur minimale de 0,6 V des tensions redressées
V+ et V-, correspondant à l'amplitude minimale admissible de l'oscillation du balancier
13, est suffisante pour faire fonctionner le circuit intégré 49, notamment si celui-ci
est réalisé en technologie SOI.
[0030] Le chronogramme (a) de la figure 7 représente l'évolution de la tension Ug induite
aux bornes de la bobine 12 par trois alternances du balancier 13, chaque alternance
comprenant un passage de la paire d'aimants 38 et 39 devant la bobine. Le premier
passage, lors du mouvement du balancier dans un premier sens, engendre successivement
trois alternances principales de la tension Ug, à savoir une alternance négative A1,
une alternance positive A2 et une alternance négative A3, puis la tension reste sensiblement
nulle pendant que le mouvement du balancier s'achève et change de sens. L'interruption
de la tension pendant une brève durée tf correspond à un freinage qui sera décrit
plus loin. Le passage des aimants au retour du balancier engendre trois autres alternances
principales de la tension Ug, à savoir une alternance positive A4, une alternance
négative A5 et une alternance positive A6, puis la tension reste de nouveau sensiblement
nulle jusqu'au prochain passage dans le premier sens, où la tension Ug recommence
son cycle ayant une période T qui est la période réelle d'oscillation du balancier.
[0031] Le circuit d'asservissement 60 comporte un oscillateur référencé Osc, piloté par
le résonateur à quartz 48 pour former une base de temps. Le circuit 60 est agencé
pour asservir la fréquence d'oscillation du balancier 13 à une fréquence de référence
FR dérivée de l'oscillateur Osc, en effectuant de brèves opérations de freinage du
balancier par mise en court-circuit de la bobine 12 au moyen d'un interrupteur électronique
tel qu'un transistor 62, suivant le principe décrit dans les brevets EP 679 968 et
EP 806 710 mentionnés plus haut. Etant donné que le circuit d'asservissement 60 représenté
à la figure 6 est pratiquement semblable à celui décrit dans le brevet EP 806 710
(correspondant au brevet US 5 740 131) auquel le lecteur pourra se référer pour plus
de détails, on le décrira ici d'une manière simplifiée, tout en expliquant en détail
les différences résultant de la présente invention.
[0032] L'oscillateur Osc délivre le signal FO, ayant par exemple une fréquence de 32768
Hz, à un circuit diviseur Div dont une sortie délivre un signal à la fréquence de
référence FR = 4 Hz à l'entrée négative d'un circuit comparateur Cmp, tandis qu'une
autre sortie délivre un signal de fréquence intermédiaire F1, par exemple à 4096 Hz,
comme signal d'horloge à un temporisateur Tmr. Une sortie du temporisateur Tmr délivre,
quand il le faut, une impulsion de freinage IF de durée tf, qui rend conducteur le
transistor 62 pour court-circuiter la bobine 12. Pendant cette durée, la tension Ug
tombe à une valeur proche de zéro, comme on le voit dans le chronogramme (a) de la
figure 7.
[0033] La tension Ug aux bornes de la bobine 12 est délivrée à des moyens de mesure de sa
fréquence, comprenant une bascule de Schmitt référencée Trig et un circuit d'inhibition
Inh. Comme on le voit dans les chronogrammes (a) et (b) de la figure 7, la bascule
Trig délivre au circuit d'inhibition un signal de détection IM qui change de signe
chaque fois que la valeur absolue de la tension Ug s'élève suffisamment pour franchir
le seuil de tension haut Uth ou bas Utb de la bascule. Le rôle du circuit d'inhibition
Inh est de délivrer, pour chaque période de l'oscillation du balancier 13 et donc
pour un passage sur deux de la paire d'aimants 38 et 39 en face de la bobine 12, une
impulsion de mesure IN à l'entrée positive du circuit comparateur Cmp et au temporisateur
Tmr. Les impulsions de mesure IN, représentées dans le chronogramme (c) de la figure
7, ont donc théoriquement une fréquence f de 4 Hz et une période T de 250 ms, mais
on peut aussi envisager de délivrer une impulsion de mesure IN pour chaque passage
des aimants en face de la bobine, donc à une fréquence théorique de 8 Hz.
[0034] Dans le présent exemple, on a choisi d'effectuer le freinage éventuel au cours de
la plus grande alternance A2 de la tension Ug et non pas au cours de la première alternance
A1, parce que celle-ci est plus courte. En conséquence, le circuit d'inhibition Inh
est agencé pour ne pas considérer le premier changement d'état du signal IM à l'instant
t1 indiqué dans la figure 7, mais seulement le second à l'instant t2, pour délivrer
l'impulsion de mesure IN. Autrement, on pourrait aussi envisager d'effectuer le freinage
pendant la première alternance A1.
[0035] Le circuit comparateur Cmp a pour fonction d'indiquer par son signal de sortie AV
si l'oscillation du balancier 13 est en avance par rapport à celle de l'oscillateur
OSC. Ce comparateur peut être par exemple un compteur-décompteur ou compteur réversible,
qui totalise la différence entre le nombre des impulsions de mesure IN reçues à son
entrée positive et le nombre des impulsions de référence reçues à la fréquence FR
à son entrée négative. Le temporisateur Tmr reçoit le signal AV et, si celui-ci indique
que le balancier a de l'avance, il délivre un bref signal de freinage IF qui rend
temporairement conducteur le transistor 62, ce qui freine le balancier comme on l'a
expliqué plus haut. Le début du signal de freinage IF est de préférence légèrement
retardé par rapport à l'apparition de l'impulsion de mesure IN, comme on le voit dans
la figure 7, et la durée tf du signal de freinage IF est prédéterminée de façon que
le freinage s'effectue dans une partie initiale de la plus grande alternance A2 de
la tension Ug, mais pas dans la durée où la tension est la plus haute, car c'est à
ce moment que le générateur électrique 56 peut fournir le plus d'énergie aux condensateurs
46 et 47. Au moment où il délivre le signal de freinage IF, le temporisateur Tmr commence
à délivrer au circuit Inh un signal d'inhibition SI ayant pour fonction d'empêcher
l'émission d'une autre impulsion de mesure IN avant la prochaine période d'oscillation
du balancier. Comme on le voit dans le chronogramme (d) de la figure 7, la durée ti
du signal d'inhibition SI est un peu plus courte que la période T, par exemple 80
% de T.
[0036] Les chronogrammes de la figure 7 correspondent au cas où un seul freinage de durée
tf a suffi à ramener à zéro le décompte différentiel dans le comparateur Cmp, de sorte
qu'il n'y a pas de nouveau freinage au cours de la prochaine alternance A2 de la tension.
Dans le cas contraire, un freinage sera effectué à chaque période successive jusqu'à
ce que le nombre de périodes du balancier 13 soit égal à celui de l'oscillateur électronique
Osc.
[0037] La structure particulière du circuit d'asservissement 60 décrit ci-dessus et les
fonctions de ses divers composants ne sont pas critiques pour la mise en oeuvre de
la présente invention, car elles peuvent être réalisées différemment. On pourra en
outre leur apporter les perfectionnements prévus dans les brevets cités plus haut
du même demandeur. En particulier, le perfectionnement décrit dans le brevet EP 875
807 s'applique avantageusement en combinaison avec la présente invention. Il s'agit
d'appliquer des impulsions électriques motrices au convertisseur électromécanique
constitué par le générateur électrique 56, afin de maintenir une amplitude d'oscillation
suffisante du balancier pour que l'échappement 55 fonctionne bien lorsque le couple
fourni par le ressort 54 descend au-dessous d'une valeur limite, et ceci jusqu'à ce
que le ressort soit réarmé, par exemple par remontage automatique. Il convient alors
d'ajouter un accumulateur capable de fournir l'énergie électrique servant à pallier
temporairement l'insuffisance d'énergie mécanique.
[0038] Les figures 8 à 10 sont des vues analogues aux figures 1, 4 et 5 et représentent
un second mode de réalisation d'une montre selon l'invention, dont on décrira seulement
les différences par rapport à l'exemple décrit ci-dessus, en réutilisant les mêmes
numéros de référence pour les éléments correspondants. Dans ce cas, le mouvement d'horlogerie
mécanique 10 est fixé par des brides 25 directement à la carrure 27 de la boîte de
montre, sans utilisation d'un cercle d'emboîtage. Le module électronique 11 est alors
fixé à la platine 22 du mouvement 10, grâce à des vis 42 et des pieds non représentés,
traversés par ces vis et interposés entre la platine 22 et la carte à circuits imprimés
41 du module 11. La partie élargie 43 de cette carte, dont le dessus porte la bobine
12, est plus petite que dans l'exemple précédent, puisque la bobine 12 s'étend aussi
sur la partie arquée de la carte. Les composants 44 à 49 du module sont montés dans
ce cas sur la face inférieure de la carte 41, afin de ne pas entrer en conflit avec
des éléments du mouvement 10. Pour leur ménager assez de place, on a simplement réduit
le diamètre de la masse oscillante 28 du remontage automatique et, pour compenser,
on a augmenté l'épaisseur de la partie périphérique 51 de cette masse. Le fonctionnement
est le même que dans le premier mode de réalisation.
[0039] Dans ce second exemple, les seules modifications à effectuer sur le mouvement d'horlogerie
mécanique 10 consistent à changer le balancier et la masse oscillante du remontage
automatique, et à ménager des trous taraudés dans la platine pour recevoir les vis
42. La boîte de la montre peut être identique à celle qui reçoit le mouvement mécanique
d'origine.
[0040] Bien que les exemples décrits ici se rapportent à une montre-bracelet à remontage
automatique, les applications de la présente invention ne sont pas limitées à cet
objet et s'étendent à tout type de pièce d'horlogerie ayant un mouvement mécanique
pourvu d'un régulateur à balancier-spiral.
1. Pièce d'horlogerie ayant un mouvement d'horlogerie mécanique (10) entraîné par un
ressort (54) et pourvu d'un régulateur mécanique (20) qui est associé par couplage
électromagnétique à un régulateur électronique, dans laquelle :
le régulateur mécanique comporte un spiral (21) associé à un balancier (13) monté
de manière rotative entre une platine (22) et un coq (23), le balancier ayant une
serge (34) pourvue d'au moins une paire d'aimants permanents (38, 39) dont les directions
d'aimantation sont sensiblement parallèles à l'axe du balancier, mais de sens mutuellement
opposés;
le régulateur électronique comporte au moins une bobine fixe (12) agencée pour coopérer
avec lesdits aimants par couplage électromagnétique, un redresseur (58) alimenté par
ladite bobine et pourvu d'au moins un condensateur, et un circuit d'asservissement
(60) pourvu d'un oscillateur et agencé pour asservir la fréquence du régulateur mécanique
à la fréquence de l'oscillateur au moyen dudit couplage électromagnétique,
la pièce d'horlogerie étant caractérisée en ce que la bobine (12) est disposée sensiblement à côté du spiral (21), du côté du coq (23)
par rapport à la serge (34) du balancier, la paire d'aimants (38, 39) étant couverte
par une plaque de shunt en métal magnétique du côté de la platine.
2. Pièce d'horlogerie selon la revendication 1, caractérisée en ce que la serge (34) du balancier (13) est faite d'un métal magnétique et comporte une partie
élargie (35) qui porte la paire d'aimants (38, 39) et constitue ladite plaque de shunt.
3. Pièce d'horlogerie selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le régulateur électronique comporte une carte à circuits imprimés (41) portant au
moins le redresseur (58), un résonateur à quartz (48) et le circuit d'asservissement
(60) et se trouvant à un niveau situé entre la serge du balancier et le coq.
4. Pièce d'horlogerie selon la revendication 3, caractérisée en ce que la carte à circuits imprimés (41) porte en outre la bobine (12).
5. Pièce d'horlogerie selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que la carte à circuits imprimés (41), sauf sa partie (43) portant la bobine le cas échéant,
est située à l'extérieur du mouvement d'horlogerie mécanique (10).
6. Pièce d'horlogerie selon la revendication 3, caractérisée en ce que la carte à circuits imprimés (41), sauf sa partie (43) portant la bobine le cas échéant,
a la forme d'un segment de cercle.
7. Pièce d'horlogerie selon la revendication 6, caractérisée en ce que la carte à circuits imprimés (41) est fixée à un cercle d'emboîtage (26) qui entoure
le mouvement d'horlogerie mécanique (10).
8. Pièce d'horlogerie selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le mouvement d'horlogerie mécanique (10) est un mouvement à remontage automatique,
comportant une masse oscillante (28) agencée pour tourner autour d'un axe central
du mouvement, et en ce que la bobine (12) s'étend au moins en partie entre la serge (34) du balancier et la
trajectoire d'une partie périphérique de la masse oscillante (28).
9. Pièce d'horlogerie selon les revendications 3 et 8, caractérisée en ce que le résonateur à quartz (48) est disposé sur la carte à circuits imprimés (41) du
côté opposé à la platine et se trouve sensiblement au même niveau que la partie périphérique
de la masse oscillante (28).
1. Timepiece having a mechanical clockwork-movement (10) driven by a spring (54) and
being provided with a mechanical regulator (20) being associated by electromagnetic
coupling with an electronic regulator, wherein:
the mechanical regulator includes a balance spring (21) associated with a balance
(13) rotatably mounted between a plate (22) and a balance-cock (23), the balance having
a rim (34) provided with at least one pair of permanent magnets (38, 39) whose directions
of magnetisation are substantially parallel to the axis of the balance, but in opposite
directions to each other,
the electronic regulator includes at least one fixed coil (12) arranged for cooperating
with said magnets via electromagnetic coupling, a rectifier (58) supplied by said
coil and provided with at least one capacitor, and an enslaving circuit (60) provided
with an oscillator and arranged for enslaving the frequency of the mechanical regulator
to the oscillator frequency by means of said electromagnetic coupling,
the timepiece being characterized in that the coil (12) is arranged substantially by the side of the balance spring (21), on
the side of the balance-cock (23) with respect to the rim (34) of the balance, the
pair of magnets (38, 39) being covered by a shunt plate made of magnetic material
on the side of the plate.
2. Timepiece according to claim 1, characterized in that the rim (34) of the balance (13) is made of a magnetic material and includes an enlarged
part (35), which carries the pair of magnets (38, 39) and forms said shunt plate.
3. Timepiece according to claim 1 or 2, characterized in that the electronic regulator includes a printed circuit board (41) carrying at least
the rectifier (58), a quartz resonator (48) and the self-winding circuit (60) and
located at a level between the balance rim and the balance-cock.
4. Timepiece according to claim 3, characterized in that the printed circuit board (41) further carries the coil (12).
5. Timepiece according to claim 3 or 4, characterized in that, with the exception of its part (43) carrying the coil where required, the printed
circuit board (41) is located outside the mechanical clockwork-movement (10).
6. Timepiece according to claim 3, characterized in that, with the exception of its part (43) carrying the coil where required, the printed
circuit board (41) has the shape of a segment of a circle.
7. Timepiece according to claim 6, characterized in that the printed circuit board (41) is fixed to a casing ring (26), which surrounds the
mechanical clockwork-movement (10).
8. Timepiece according to any one of the preceding claims, characterized in that the mechanical clockwork-movement (10) is a self-winding movement, including an oscillating
weight (28) arranged for rotating about a central axis of the movement, and in that the coil (12) extends at least in part between the balance rim (34) and the trajectory
of a peripheral part of the oscillating weight (28).
9. Timepiece according to claims 3 and 8, characterized in that the quartz resonator (48) is arranged on the printed circuit board (41) on the side
opposite the plate and is at substantially the same level as the peripheral part of
the oscillating weight (28).
1. Zeitmessgerät mit einem mechanischen Gangwerk (10), das durch eine Feder (54) angetrieben
wird und mit einem mechanischen Regulator (20) versehen ist, der über eine elektromagnetische
Kopplung einem elektronischen Regulator zugeordnet ist, wobei:
der mechanische Regulator eine Spiralfeder (21) aufweist, die einer Unruh (13) zugeordnet
ist, die zwischen einer Platine (22) und einem Kloben (23) drehbar montiert ist, wobei
die Unruh einen Unruh-Ring besitzt, der mit wenigstens einem Paar Permanentmagneten
(38, 39) versehen ist, deren Magnetisierungsrichtungen zur Achse der Unruh im Wesentlichen
parallel, jedoch zueinander entgegengesetzt sind;
der elektronische Regulator wenigstens eine feste Spule (12), die so beschaffen ist,
dass sie mit den Magneten durch elektromagnetische Kopplung zusammenwirkt, einen Gleichrichter
(58), der durch die Spule versorgt wird und mit wenigstens einem Kondensator versehen
ist, und eine Regelungsschaltung (60), die mit einem Oszillator versehen und so beschaffen
ist, dass sie die Frequenz des mechanischen Regulators über die elektromagnetische
Kopplung auf die Oszillatorfrequenz regelt, umfasst,
wobei das Zeitmessgerät
dadurch gekennzeichnet ist, dass die Spule (12) im Wesentlichen neben der Spiralfeder (21) auf Seiten des Klobens
(23) in Bezug auf den Unruh-Ring (34) der Unruh angeordnet ist, wobei das Paar Magneten
(38, 39) durch eine Nebenschlussplatte aus einem magnetischen Metall auf Seiten der
Platine abgedeckt ist.
2. Zeitmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Unruh-Ring (34) der Unruh (13) aus einem magnetischen Metall hergestellt ist
und einen erweiterten Teil (35) aufweist, der das Paar Magneten (38, 39) trägt und
die Nebenschlussplatte bildet.
3. Zeitmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Regulator eine gedruckte Leiterplatte (41) aufweist, die wenigstens
den Gleichrichter (58), einen Quarzresonator (48) und die Regelungsschaltung (60)
trägt und sich auf einer Ebene zwischen dem Unruh-Ring und dem Kloben befindet.
4. Zeitmessgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gedruckte Leiterplatte (41) außerdem die Spule (12) trägt.
5. Zeitmessgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die gedruckte Leiterplatte (41), gegebenenfalls bis auf ihren die Spule tragenden
Teil (43), außerhalb des mechanischen Gangwerks (10) befindet.
6. Zeitmessgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gedruckte Leiterplatte (41), gegebenenfalls bis auf ihren die Spule tragenden
Teil (43), die Form eines Kreissegments hat.
7. Zeitmessgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gedruckte Leiterplatte (41) an einem Gestellkreis (26) befestigt ist, der das
mechanische Gangwerk (10) umgibt.
8. Zeitmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Gangwerk (10) ein Gangwerk mit automatischem Aufzug ist, das eine
Schwingmasse (28) aufweist, die so angeordnet ist, dass sie sich um eine Mittelachse
des Gangwerks dreht, und dass sich die Spule (12) wenigstens teilweise zwischen dem
Unruh-Ring (34) der Unruh und der Bahn eines Umfangsteils der Schwingmasse (28) erstreckt.
9. Zeitmessgerät nach den Ansprüchen 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Quarzresonator (48) auf der gedruckten Leiterplatte (41) auf der der Platine
gegenüberliegenden Seite angeordnet ist und sich im Wesentlichen auf derselben Höhe
wie der Umfangsteil der Schwingmasse (28) befindet.