L'invention concerne un clavier musical optimisé pour un mécanisme de sonnerie d'une pièce d'horlogerie.

L'invention concerne également un procédé de réalisation d'un clavier musical optimisé pour un mécanisme de sonnerie d'une pièce d'horlogerie.

Dans le domaine de l'horlogerie, il peut être prévu de munir une pièce d'horlogerie, telle qu'une montre d'un mécanisme de sonnerie susceptible de générer un son ou une mélodie dans des instants prédéterminés ou à la demande. Pour la génération d'une mélodie, il est connu de monter dans le mécanisme de sonnerie un module musical ayant au moins un clavier musical. Ce clavier musical est constitué de plusieurs lames, qui sont en général toutes reliées à un même talon pour un montage sur une partie fixe de la pièce d'horlogerie, telle qu'un pont ou une platine ou une carrure par exemple. Les lames sont de préférence rectilignes et parallèles l'une par rapport à l'autre dans un même plan.

Normalement la longueur d'une lame définit une note spécifique, lorsqu'elle est activée par un organe d'activation correspondant du module musical. L'organe d'activation vient agir sur une extrémité libre de la lame pour la faire vibrer afin qu'elle génère la note définie. Bien entendu, il est aussi connu d'avoir plusieurs groupes de lames parallèles dimensionnées d'une même longueur pour générer une même note musicale lors de leur activation.

Les figures 1a et 1b représentent une forme d'exécution d'un clavier musical classique pour un mécanisme de sonnerie selon une vue tridimensionnelle et une vue de dessus. Le clavier musical 1 est sous forme monobloc. Il comprend un ensemble de lames 3 rectilignes reliées à un talon 2 pour la fixation notamment au moyen de vis non représentées passant par des trous 5 du talon 2 du clavier 1 dans un boîtier d"une pièce d'horlogerie. Ces lames 3 peuvent être disposées parallèles l'une par rapport à l'autre dans un même plan. L'espace entre chaque lame 3 peut être identique.

Chaque extrémité libre des lames 3 comprend un élément 4 sous forme de came, qui définit une rampe. La rampe peut définir de préférence une pente d'angle aigu par rapport à l'extrémité libre de la lame 3. Pour l'activation d'au moins une lame 3 du clavier musical 1, il est prévu un organe d'activation, tel qu'une goupille, qui vient en contact de la rampe de la came 4 pour soulever ou fléchir la lame 3, lors du déplacement dudit organe d'activation dans une direction de l'extrémité libre de la lame. Une fois que l'organe d'activation est déplacé au-delà de ladite came 4, la lame 3 est relâchée pour la mettre en vibration et générer une note déterminée.

Pour faciliter la réalisation des lames 3 du clavier musical 1, il peut être utilisé une fraise à boule ou à cylindre en passant sur le talon 2 du clavier 1 et en dessinant un cordon p en fonction de la longueur des lames à réaliser. La longueur des lames est calculée pour obtenir une fréquence spécifique et la largeur et l'épaisseur des lames sont identiques pour toutes les lames. En procédant de cette manière et comme on peut le voir sur la figure 1b, le point A et le point B ne sont pas symétriques par rapport au plan de flexion de la lame 3, et cela engendre une mise en torsion de la lame, lorsque celle-ci est fléchie par le passage d'une goupille. L'énergie de flexion se répartit ainsi dans les modes de flexion et de torsion. La flexion n'est plus pure et donc l'énergie transmise à la lame n'est pas maximisée dans son premier mode de flexion, qui est celui que l'on souhaite rayonner.

Le premier mode propre de flexion de la lame 3 n'est pas correctement activé et l'amortissement est plus prononcé du fait que la lame 3 vibre selon des modes de flexion et de torsion. Dans ces conditions, on constate qu'il y a un transfert vibratoire d'une lame 3 activée à une autre lame 3 voisine, car lors de la flexion de la lame 3 à activer, une contrainte est générée au niveau de l'encastrement de la lame 3 au talon 2. Cette contrainte peut pré-contraindre les lames 3 voisines si celles-ci sont couplées entre elles et donc générer une flexion non désirée de ces mêmes lames 3. Ainsi lorsque la goupille passe sur la came 4 à l'extrémité libre d'une lame 3, elle active cette lame 3, mais aussi les lames 3 voisines. La mélodie présente alors des parasites, car au lieu d'avoir le son pur généré par l'activation d'une seule lame 3, deux, trois ou quatre lames 3 voisines peuvent vibrer en même temps, mais à des amplitudes vibratoires plus faibles. Cela a pour conséquence de générer une dissonance et on constate que le son n'est plus aussi pur que souhaité, ce qui constitue un inconvénient d'un clavier musical de l'art antérieur.

On peut citer encore le brevet US 3,013,460, qui décrit un clavier musical avec un certain nombre de lames, qui sont toutes reliées à un talon venant directement de matière avec les lames. Le clavier peut être fixé sur une platine par des vis, qui passent par des ouvertures d'une plaque de couverture sur le dessus du talon, et des ouvertures dans le talon. L'épaisseur des lames est ajustée par une roue d'usinage, qui peut être déplacée depuis le talon et sur une partie de chaque lame pour régler la mélodie du clavier. Un couvert de la plaque sert à cacher les parties usinées de chaque lame. Cependant, rien n'est décrit concernant un usinage des lames depuis le talon de telle manière à éviter toute dissonance lors de l'activation d'une des lames, ce qui constitue un inconvénient.

Le brevet CH 498 463 décrit un clavier musical. Ce clavier musical comprend plusieurs lames rectilignes reliées à un talon en ne formant qu'une seule pièce avec le talon. Le talon comprend également des rainures dans le prolongement des espaces entre les lames. Cependant, rien n'est décrit concernant un usinage des lames depuis le talon de telle manière à éviter toute dissonance lors de l'activation d'une des lames, ce qui constitue un inconvénient.

La demande de brevet JP 2001-215956 décrit un clavier musical avec des lames non rectilignes, parallèles l'une par rapport à l'autre et des rainures pratiquées dans le talon.

L'invention a donc pour but de pallier les inconvénients de l'état de la technique en fournissant un clavier musical optimisé pour un mécanisme de sonnerie d'une pièce d'horlogerie, afin d'éviter tout transfert vibratoire d'une lame activée aux lames voisines pour ne pas générer un son dissonant.

A cet effet, l'invention concerne un clavier musical optimisé pour un mécanisme de sonnerie d'une pièce d'horlogerie, qui comprend les caractéristiques définies dans la revendication indépendante 1.

Des formes d'exécution particulières du clavier musical optimisé sont définies dans les revendications dépendantes 2 à 8. Le clavier musical pour un mécanisme de sonnerie selon l'invention est tel que dans le prolongement des espaces entre chaque lame, il est réalisé des rainures dans le talon, ce qui permet de découpler les lames entre elles et de limiter le transfert vibratoire d'une lame à une autre. De plus, cela limite aussi très localement les contraintes au niveau de l'encastrement de la lame activée au talon. En effet, lorsqu'une lame est activée, la flexion de la lame génère une contrainte au niveau de l'encastrement de la lame, mais grâce aux rainures dans le talon, cette dernière n'est pas suffisante pour pré-contraindre les lames voisines, qui restent donc inactives.

Selon l'invention, lors de la réalisation d'un tel clavier musical optimisé, chaque lame est usinée une par une avec une fraise à boule ou à cylindre pour obtenir une symétrie entre des points de liaison au talon par rapport au plan de flexion de la lame. Ainsi, le premier mode de flexion est parfaitement activé lorsqu'une goupille d'activation vient fléchir une lame lors de son passage. L'énergie transmise, au premier mode de flexion, est donc maximale. Il en est de même de l'amplitude vibratoire, qui est aussi maximale, ce qui a pour effet d'augmenter le niveau acoustique de la mélodie ainsi que la perception du son.

L'invention concerne aussi un procédé de réalisation d'un clavier musical optimisé pour un mécanisme de sonnerie d'une pièce d'horlogerie, qui comprend les caractéristiques de la revendication indépendante 9.

Des étapes particulières du procédé de réalisation d'un clavier musical sont définies dans les revendications dépendantes 10 à 12.

Les buts, avantages et caractéristiques du clavier musical pour un mécanisme de sonnerie d'une pièce d'horlogerie, et du procédé de réalisation du clavier musical apparaîtront mieux dans la description suivante notamment en regard des dessins sur lesquels :

• les figures 1a et 1b déjà citées représentent une vue tridimensionnelle et une vue de dessus d'une forme d'exécution d'un clavier musical d'un mécanisme de sonnerie de l'art antérieur,
• les figures 2a et 2b représentent une vue tridimensionnelle et une vue de dessus d'une forme d'exécution d'un clavier musical optimisé d'un mécanisme de sonnerie selon l'invention, et
• les figures 3a et 3b représentent une comparaison entre un clavier musical classique générant des parasites sonores à chaque activation d'une lame et un clavier musical optimisé selon l'invention sans parasites sonores à chaque activation d'une lame.

Dans la description suivante, tous les éléments d'un mécanisme de sonnerie d'une pièce d'horlogerie, qui est muni d'au moins un clavier musical, et qui sont bien connus dans ce domaine technique, ne seront décrits que sommairement.

Les figures 2a et 2b représentent une forme d'exécution d'un clavier musical 1 pour un module musical d'un mécanisme de sonnerie. Le clavier 1 comprend un ensemble de lames 3, qui sont rectilignes. Ces lames 3 sont disposées parallèles l'une par rapport à l'autre dans un même plan. L'espace entre chaque lame 3 peut être identique. Une extrémité de chaque lame est fixée à un même talon 2. Le talon 2 comprend des trous 5 pour le passage de vis non représentées afin de fixer le talon 2 par exemple sur un pont relié à une platine ou directement sur une platine ou une carrure dans le boîtier d'une pièce d'horlogerie, telle qu'une montre musicale. De préférence, les lames 3 viennent de matière avec le talon 2 pour former une seule pièce d'un même matériau, c'est-à-dire un clavier musical 1 monobloc. Le matériau peut être par exemple un matériau métallique, tel que de l'acier ou du cuivre, ou un métal précieux comme l'or ou le platine, ou également un matériau de structure amorphe, tel que du verre métallique.

Pour l'activation des lames 3 du clavier musical 1, il peut être prévu un élément 4 sous forme de came, qui définit une rampe, à une extrémité libre de chaque lame 3. La rampe de la came 4 définit de préférence une pente d'angle aigu par rapport à l'extrémité libre de la lame 3. Un organe d'activation, tel qu'une goupille, peut venir en contact de la rampe de la came 4 de manière à soulever ou fléchir la lame correspondante 3. Chaque goupille d'activation de la lame correspondante 3 peut se trouver par exemple sur un cylindre ou un disque du mécanisme de sonnerie. Généralement, l'activation de chaque lame par l'intermédiaire de la came 4 est effectuée par le déplacement d'une goupille respective dans un plan parallèle aux lames 3 et dans la direction de l'extrémité libre de la lame 3 à activer. Une fois que l'organe d'activation, c'est-à-dire la goupille, est déplacé au-delà de ladite came 4, la lame 3 est relâchée pour la mettre en vibration et lui permettre d'émettre une note spécifique définie notamment par sa longueur depuis le talon 2.

Une partie rectiligne de la lame, qui se situe derrière chaque élément 4 du côté de l'extrémité libre de chaque lame 3 est nécessaire pour l'accordage fréquentiel du clavier musical 1. Le clavier musical 1 est dimensionné de telle sorte à avoir des lames 3, dont les fréquences fondamentales restent inférieures aux fréquences souhaitées, qui constituent la mélodie ou la sonnerie. L'enlèvement de matière de cette extrémité permet d'augmenter la fréquence de chaque lame 3 et d'obtenir ainsi un accordage précis de chacune d'entre elles à 5 Hz près. Cette retouche en longueur de chaque lame 3 évite toute retouche en épaisseur de la lame 3, dans le cas où la fréquence de la lame 3 est supérieure à la fréquence cible. La retouche en épaisseur diminuerait la raideur de chaque lame 3. L'énergie emmagasinée lors de la flexion de la lame 3 serait plus faible, et le niveau acoustique le serait aussi.

Selon l'invention au niveau de la fixation des lames 3 au talon 2, c'est-à-dire à l'encastrement des lames 3 au talon 2, il est prévu des rainures 6 dans le talon 2 s'étendant dans le prolongement de chaque espace entre des lames voisines 3. De préférence, la largeur de chaque rainure 6 peut être identique à l'espace entre deux lames voisines 3. Chaque rainure 6 peut être réalisée rectiligne et selon la direction de l'espace correspondant entre deux lames voisines 3. La profondeur de chaque rainure 6 peut être identique à l'épaisseur de chaque lame 3, voire supérieure pour éviter tout transfert vibratoire d'une lame 3 à une autre lame voisine 3 lors de leur activation. L'épaisseur du talon 2 peut être choisie entre 2 à 10 fois supérieure à l'épaisseur de chaque lame 3. Les rainures 6 peuvent être réalisées aussi dans toute l'épaisseur du talon 2.

Cette épaisseur du talon 2 est nécessaire pour considérer que les conditions aux limites de chaque lame 3 soient définies comme « encastrélibre ». Sans cette surépaisseur du talon 2, c'est-à-dire avec une épaisseur similaire à celle des lames 3 ou des rainures 6, cela conduit à diminuer la raideur de chaque lame 3. Ainsi l'ensemble constitué du talon 2 et des lames 3 jusqu'à l'extrémité de chaque rainure 6 subirait une déformation lors de l'activation de chaque lame 3. L'épaisseur du talon permet aussi d'avoir une surface d'appui avec la platine ou l'habillage de la pièce d'horlogerie tout en laissant les lames 3 vibrer librement. Sans ce talon 2, et du fait que l'encastrement de chaque lame 3 se situe à différents endroits en fonction des longueurs des lames 3 différentes, certaines lames 3 seraient en contact direct avec la platine ou carrure. Cela empêcherait la lame activée 3 de vibrer correctement et avec une augmentation de l'amortissement.

Pour la réalisation du clavier musical 1, il peut être choisi une préforme comprenant déjà la forme d'un talon 2 prolongé depuis un côté perpendiculairement par une portion plane d'épaisseur inférieure où les lames doivent être réalisées. Une surface supérieure de la portion plane est dans un prolongement parallèle à une surface supérieure du talon 2.

Les lames 3 du clavier musical 1 sont donc usinées une par une depuis leur extrémité libre à leur fixation au talon 2. Les espaces entre deux lames 3 voisines sont réalisés par un outil d'usinage, qui peut être par exemple une fraise ou une découpe au fil. Les rainures 6 dans le talon 2 peuvent être obtenues directement par l'outil d'usinage à la suite de chaque espace entre deux lames voisines, voire en fin d'usinage du clavier musical 1. L'épaisseur de chaque lame 3 et la came 4 de l'extrémité libre de chaque lame 3 est adaptée par une opération de fraisage, notamment au moyen d'une fraise à boule ou à cylindre.

Selon l'invention, au niveau de la fixation de chaque lame 3 au talon 2 comme montré à la figure 2b, il est obtenu par ce type d'usinage une symétrie entre les points A1 et B1 par rapport au plan de flexion de la lame 3 lié au talon 2. Chaque ligne p1 reliant les points A1 et B1 est perpendiculaire à la direction de chaque lame 3. Ainsi, le premier mode de flexion est parfaitement activé lorsqu'une goupille vient fléchir la lame 3 lors de son passage. L'énergie transmise, au premier mode de flexion, est maximale. L'amplitude vibratoire est, elle aussi, maximale ce qui a pour effet d'augmenter le niveau acoustique de la mélodie ainsi que la perception du son.

Il est encore à noter que concernant les rainures 6 dans le talon 2 du clavier musical 1, elles ont pour but de découpler les lames 3 entre elles et de limiter le transfert vibratoire d'une lame 3 à une autre lame voisine 3. En effet, lorsqu'une lame 3 est activée par exemple fléchie par une goupille, la flexion de la lame 3 génère une contrainte au niveau de l'encastrement de la lame 3 au talon 2. Ces rainures 6 évitent le couplage entre lames 3 du clavier musical 1 et limitent très localement les contraintes au niveau de l'encastrement de chaque lame activée 3. Les rainures 6 empêchent d'imposer, aux lames voisines, un déplacement normal. La mélodie générée par le clavier musical 1 dans cette configuration de la présente invention peut être considérée comme pure et sans parasites ou dissonances.

A titre comparatif les figures 3a et 3b représentent une comparaison lors de l'activation par exemple de la lame 3 de sonorité la plus aiguë entre un clavier musical 1 classique à la figure 3a et un clavier musical 1 optimisé avec les rainures 6 selon l'invention à la figure 3b. Suite à une flexion de la lame 3 de sonorité la plus aiguë, qui est la lame 3 la plus petite, on remarque que la lame 3 activée après le passage de la goupille vibre. Il en est de même pour les lames 3 voisines de la lame 3 activée pour le clavier musical 1 classique, qui subissent elles aussi un déplacement en flexion, ce qui n'est pas le cas du clavier musical 1 optimisé avec les rainures 6. Une échelle de vibration est donnée entre Min et Max et représentée sur les trois lames 3 pour le clavier musical 1 classique et le clavier musical 1 optimisé sans génération de dissonances, car les deux lames 3 voisines de la lame 3 activée la plus aiguë ne vibrent normalement pas.

A partir de la description qui vient d'être faite, plusieurs variantes de réalisation du clavier musical pour un mécanisme de sonnerie d'une pièce d'horlogerie peuvent être conçues par l'homme du métier sans sortir du cadre de l'invention définie par les revendications. Chaque lame de forme rectiligne peut présenter une section transversale rectangulaire ou circulaire ou autre, qui peut être identique sur toute la longueur de la lame.

La section transversale peut également varier progressivement ou de manière discontinue le long de la longueur de chaque lame.