La présente invention concerne un engrenage avec position de blocage, notamment pour l'entraînement d'un indicateur d'un instrument horaire, comportant au moins une roue dentée entraînée par une came comportant un profil dans au moins deux plans parallèles, cette came étant liée à un mécanisme d'entraînement et ayant au moins une zone de verrouillage, une zone de déverrouillage et un organe d'entraînement dans chacun des plans, la roue dentée ayant un jeu de dents dans au moins chacun des plans de ladite came, cette came pouvant être placée dans une position de verrouillage dans laquelle la zone de verrouillage de l'un des plans de la came est en contact avec deux dents consécutives du jeu de dents correspondant de la roue dentée,
et dans une position d'entraînement dans laquelle un organe d'entraînement de l'un des plans de la came est en contact avec une dent de la roue dentée lorsque la zone de déverrouillage d'un autre plan de la came vient en regard de la dent arrière, dans le sens d'entraînement, qui était en contact avec la zone de verrouillage de ce plan, dans lequel les zones de déverrouillage et les zones de verrouillage ont au moins partiellement une forme circulaire et sont coaxiales par rapport à un axe de rotation.
Actuellement, dans les instruments horaires à affichage analogique tels que les montres, les montres-bracelets ou les pendulettes, les heures, les minutes et les secondes sont indiquées par des mobiles qui sont entraînés en rotation par des trains d'engrenages, généralement pilotés par des moteurs pas-à-pas. La réalisation de ces trains d'engrenages implique la fabrication d'un nombre de pièces important, généralement très petites, et un montage relativement complexe et coûteux. L'ensemble des trains d'engrenages occupent en outre un volume important et n'assurent généralement pas une protection suffisante contre les chocs.
Afin de diminuer le coût de fabrication et de montage d'un instrument horaire, il est intéressant de remplacer le train d'engrenages par un seul engrenage. Dans ce cas, il est toutefois indispensable de prévoir des moyens permettant de bloquer la roue portant chacun des mobiles de la montre afin qu'en cas de choc, ces mobiles ne puissent pas se déplacer involontairement.
Un tel engrenage est décrit dans le brevet suisse publié sous le No. CH 589 485. Ce document décrit un mécanisme d'entraînement comportant une roue menée présentant deux dentures dans des plans différents, et une roue menante comportant des dents disposées dans les plans de la roue menée. La roue menante est constituée de deux pièces identiques fixées l'une à l'autre, permettant alternativement d'entraîner et de bloquer la roue menée. La réalisation de la roue menante entraîne différents inconvénients. D'une part, elle nécessite la réalisation de plusieurs pièces, d'autre part, ces pièces doivent être positionnées de façon précise, puis assemblées. Ceci implique un coût de production, de manutention et de montage important.
La présente invention se propose de pallier ces inconvénients en réalisant un engrenage comportant une roue dentée entraînée par une came dont la fabrication est simple et économique. Cet engrenage peut être utilisé seul puisqu'il permet de bloquer la roue dentée, ou monté dans un train d'engrenage. Il permet alors de bloquer de façon très simple tout le train d'engrenages.
Ce but est atteint par un engrenage tel que défini en préambule et caractérisé en ce que la zone de verrouillage de chaque plan de la came a un diamètre plus grand que le diamètre de la zone de déverrouillage de ce plan et en ce que la zone de verrouillage d'un plan de la came, coopérant avec un jeu de dents de la roue dentée, ce jeu de dents étant inscrit dans un cercle ayant un premier rayon, a un diamètre au plus égal au diamètre de la zone de déverrouillage du plan adjacent coopérant avec un deuxième jeu de dents inscrit dans un cercle ayant un deuxième rayon plus petit que ledit premier rayon.
La présente invention et ses avantages seront mieux compris en référence à différents modes de réalisation particuliers et aux dessins annexés, dans lesquels:
la fig. 1 est une vue de dessus de l'engrenage selon la présente invention;
la fig. 2 est une vue de détail de l'engrenage de la fig. 1;
la fig. 3 est une vue en coupe selon la ligne A-A de la fig. 1;
la fig. 4 est une vue de détail d'un mode de réalisation particulier de l'invention;
la fig. 5 est une vue en coupe selon la ligne B-B de la fig. 4; et
la fig. 6 est une vue de détail d'un autre mode de réalisation particulier de l'engrenage selon la présente invention.
En référence aux fig. 1 à 3, l'engrenage 10 selon la présente invention comporte une came 11 et une roue dentée 12. La came est liée à un mécanisme d'entraînement (non représenté) et comporte des profils disposés dans deux plans 13, 14 parallèles. Chaque plan de la came comporte une zone de verrouillage 15, 16, une zone de déverrouillage 17, 18 et de deux organes d'entraînement 19, 20. La zone de verrouillage 15 du plan inférieur 13 a la forme d'un demi-cylindre de rayon R1 et la zone de déverrouillage 17 de ce même plan inférieur a la forme d'un demi-cylindre de rayon r1. Ces deux demi-cylindres sont coaxiaux par rapport à un axe de rotation 21 et sont opposés par rapport à cet axe. Les organes d'entraînement 19 forment une zone de jonction entre la zone de verrouillage 15 et la zone de déverrouillage 17.
De manière similaire, la zone de verrouillage 16 du plan supérieur 14 a la forme d'un demi-cylindre de rayon R2 et la zone de déverrouillage 18 de ce même plan a la forme d'un demi-cylindre de rayon r2. Ces deux demi-cylindres sont coaxiaux par rapport à l'axe 21 et sont opposés par rapport à cet axe. Les organes d'entraînement 20 forment également une zone de jonction entre la zone de verrouillage 16 et la zone de déverrouillage 18. La zone de verrouillage 15 du plan inférieur 13 est en outre opposée à la zone de verrouillage 16 du plan supérieur 14. De même, la zone de déverrouillage 17 du plan inférieur 13 est opposée à la zone de déverrouillage 18 du plan supérieur 14 de sorte que la zone de verrouillage de l'un des plans se trouve en regard de la zone de déverrouillage de l'autre plan et inversement.
Le rayon R2 de la zone de verrouillage 16 est inférieur ou égal au rayon r1 de la zone de déverrouillage 17. Ceci permet de faciliter la fabrication de la came.
La roue dentée 12 comporte deux jeux de dents 22, 23 disposées dans des plans parallèles différents correspondants aux plans 13, 14 de la came. Les dents 23 du plan supérieur 14 sont inscrites dans un cercle de rayon R3 et les dents 22 du plan inférieur 13 sont inscrites dans un cercle de rayon r3. Lorsque la zone de déverrouillage 18 du plan supérieur 14 est disposée à proximité des dents 23 du plan supérieur, la zone de verrouillage 15 du plan inférieur 13 est en contact avec deux dents consécutives du plan inférieur de la roue dentée 12. Inversement, lorsque la zone de déverrouillage 17 du plan inférieur 13 est disposée à proximité des dents 22 du plan inférieur, la zone de verrouillage 16 du plan supérieur 14 est en contact avec deux dents consécutives du plan supérieur de la roue dentée 12.
Dans les deux cas, la roue dentée est bloquée et ne peut pas se déplacer involontairement, par exemple en cas de choc. Lorsque la came pivote autour de l'axe 21, l'un des organes d'entraînement 19 ou 20 entre en contact avec une dent de la roue dentée. Aucune des zones de verrouillage n'est en contact avec deux dents consécutives de la roue dentée, de sorte que celle-ci peut pivoter sous l'effet de l'organe d'entraînement. Lorsque la came continue de tourner, une zone de verrouillage entre de nouveau en contact avec deux dents consécutives de la roue dentée 12 et l'engrenage se retrouve dans sa position bloquée.
Ainsi, la came peut tourner de façon régulière, la roue dentée étant entraînée selon un déplacement par pas, cette roue étant assurée contre tout déplacement involontaire chaque fois qu'elle ne tourne pas. D'autre part, la rotation de la came est possible dans les deux sens grâce a la présence des deux organes d'entraînement 19 et des deux organes d'entraînement 20.
En référence aux fig. 4 et 5, la came 30 comporte des profils disposés dans trois plans 31, 32, 33 distincts. Chaque plan contient une zone de verrouillage respectivement 34, 35, 36 ayant une extension angulaire sensiblement égale à 120 DEG , une zone de déverrouillage respectivement 37, 38, 39 ayant une extension angulaire sensiblement égale à 240 DEG et deux paires d'organes d'entraînement respectivement 40, 41, 42 formant une zone de jonction entre la zone de verrouillage et la zone de déverrouillage. Dans ce mode de réalisation, chaque zone de déverrouillage et de verrouillage est partiellement circulaire et est disposée autour d'un axe de rotation 43 unique. La zone de déverrouillage de chaque plan a un diamètre inférieur au diamètre de la zone de verrouillage du même plan.
En outre, la zone de déverrouillage d'un des plans a un diamètre supérieur ou égal au diamètre de la zone de verrouillage du plan situé immédiatement au-dessus. Ceci permet de réaliser facilement la pièce par moulage.
La roue dentée 44 comporte trois jeux de dents 45, 46, 47 disposées dans trois plans parallèles correspondant aux trois plans 31 à 33 de la came. Ces dents sont disposées de telle manière que la rotation de la came entraîne le déplacement de la roue dentée.
Le fonctionnement de l'engrenage est similaire au fonctionnement expliqué dans le cas illustré par les fig. 1 à 3. Une zone de verrouillage d'au moins un des plans est en contact avec deux dents consécutives d'un plan de la roue dentée, sauf lorsque la roue est entraînée en rotation, ce qui se produit lorsqu'un des organes d'entraînement est en contact avec une dent de la roue dentée.
La fig. 6 illustre un exemple d'engrenage comportant une came 50 ayant des profils disposés dans deux plans 51, 52. Chaque plan comporte deux zones de verrouillage respectivement 53, 54 et 57, 58, deux zones de déverrouillage respectivement 55, 56 et 59, 60 et quatre organes d'entraînement 61, 62 permettant une rotation dans les deux sens. Chacune de ces zones a une forme partiellement circulaire et une extension angulaire sensiblement égale à 90 DEG . Le diamètre de la zone de déverrouillage du plan inférieur est supérieur ou égal au diamètre de la zone de verrouillage du plan supérieur, comme dans les autres modes de réalisation illustrés.
Le fonctionnement de ce mode de réalisation particulier de l'engrenage selon la présente invention est similaire au fonctionnement des engrenages des fig. 1 à 3 en particulier.
La came telle qu'illustrée par les fig. 1 à 6 représentant des modes de réalisation particuliers de l'invention, peut être fabriquée par moulage d'une seule pièce sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des moules à tiroir. La précision de la forme de la came est garantie tout en conservant un coût de production particulièrement bas.
La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, mais s'étend à toute modification évidente pour l'homme du métier. La roue dentée et la came sont de préférence réalisées par moulage en une matière synthétique. Ce mode de réalisation permet une production de masse en utilisant un moule de conception simple et par conséquent, peu coûteux. Elles pourraient également être réalisées par d'autres procédés connus et notamment par usinage et assemblage. De même, elles pourraient être réalisées en des matières autres que synthétiques.
La came pourrait entraîner deux ou plusieurs roues dentées liées par exemple respectivement à un mobile indiquant les secondes et à un mobile indiquant les minutes ou les quantièmes. Elle pourrait être utilisée dans un train d'engrenage pour bloquer au moyen d'un seul élément, le train complet.
Il est clair que cet engrenage peut être utilisé dans d'autres applications que des applications horlogères, pour autant qu'il soit souhaitable d'empêcher tout mouvement involontaire de l'engrenage.
The present invention relates to a gear with locking position, in particular for driving an indicator of a time instrument, comprising at least one toothed wheel driven by a cam having a profile in at least two parallel planes, this cam being linked to a drive mechanism and having at least one locking zone, an unlocking zone and a driving member in each of the planes, the toothed wheel having a set of teeth in at least each of the planes of said cam, this cam can be placed in a locking position in which the locking zone of one of the planes of the cam is in contact with two consecutive teeth of the corresponding set of teeth of the toothed wheel,
and in a drive position in which a drive member of one of the planes of the cam is in contact with a tooth of the toothed wheel when the unlocking zone of another plane of the cam comes opposite the rear tooth, in the drive direction, which was in contact with the locking zone of this plane, in which the unlocking zones and the locking zones have at least partially a circular shape and are coaxial with respect to an axis of rotation.
Currently, in analogue display time instruments such as watches, wristwatches or clocks, the hours, minutes and seconds are indicated by mobiles which are rotated by gear trains, generally controlled by stepper motors. The production of these gear trains involves the manufacture of a large number of parts, generally very small, and a relatively complex and costly assembly. The set of gear trains also occupy a large volume and generally do not provide sufficient protection against shocks.
In order to reduce the cost of manufacturing and mounting an hourly instrument, it is advantageous to replace the gear train with a single gear. In this case, it is however essential to provide means making it possible to block the wheel carrying each of the watch's mobiles so that, in the event of an impact, these mobiles cannot move involuntarily.
Such a gear is described in the Swiss patent published under No. CH 589 485. This document describes a drive mechanism comprising a driven wheel having two teeth in different planes, and a driving wheel comprising teeth arranged in the planes of the driven wheel. The driving wheel is made up of two identical parts fixed to each other, alternately making it possible to drive and lock the driven wheel. The production of the driving wheel involves various drawbacks. On the one hand, it requires the production of several pieces, on the other hand, these pieces must be positioned precisely, then assembled. This implies a significant production, handling and assembly cost.
The present invention proposes to overcome these drawbacks by producing a gear comprising a toothed wheel driven by a cam, the manufacture of which is simple and economical. This gear can be used alone since it makes it possible to block the toothed wheel, or mounted in a gear train. It then makes it possible to block the gear train very simply.
This object is achieved by a gear as defined in the preamble and characterized in that the locking zone of each plane of the cam has a diameter larger than the diameter of the unlocking zone of this plane and in that the zone of locking of a plane of the cam, cooperating with a set of teeth of the toothed wheel, this set of teeth being inscribed in a circle having a first radius, has a diameter at most equal to the diameter of the unlocking zone of the adjacent plane cooperating with a second set of teeth inscribed in a circle having a second radius smaller than said first radius.
The present invention and its advantages will be better understood with reference to various particular embodiments and to the accompanying drawings, in which:
fig. 1 is a top view of the gear according to the present invention;
fig. 2 is a detailed view of the gear of FIG. 1;
fig. 3 is a sectional view along line A-A of FIG. 1;
fig. 4 is a detailed view of a particular embodiment of the invention;
fig. 5 is a sectional view along line B-B of FIG. 4; and
fig. 6 is a detailed view of another particular embodiment of the gear according to the present invention.
With reference to fig. 1 to 3, the gear 10 according to the present invention comprises a cam 11 and a toothed wheel 12. The cam is linked to a drive mechanism (not shown) and comprises profiles arranged in two planes 13, 14 parallel. Each plane of the cam has a locking zone 15, 16, an unlocking zone 17, 18 and two drive members 19, 20. The locking zone 15 of the lower plane 13 has the shape of a half-cylinder of radius R1 and the unlocking zone 17 of this same lower plane has the shape of a half-cylinder of radius r1. These two half-cylinders are coaxial with respect to an axis of rotation 21 and are opposite with respect to this axis. The drive members 19 form a junction zone between the locking zone 15 and the unlocking zone 17.
Similarly, the locking zone 16 of the upper plane 14 has the shape of a half-cylinder of radius R2 and the unlocking zone 18 of this same plane has the shape of a half-cylinder of radius r2. These two half-cylinders are coaxial with respect to the axis 21 and are opposite with respect to this axis. The drive members 20 also form a junction zone between the locking zone 16 and the unlocking zone 18. The locking zone 15 of the lower plane 13 is also opposite to the locking zone 16 of the upper plane 14. From likewise, the unlocking zone 17 of the lower plane 13 is opposite to the unlocking zone 18 of the upper plane 14 so that the locking zone of one of the planes is opposite the unlocking zone of the other plane and vice versa.
The radius R2 of the locking area 16 is less than or equal to the radius r1 of the unlocking area 17. This makes it easier to manufacture the cam.
The toothed wheel 12 comprises two sets of teeth 22, 23 arranged in different parallel planes corresponding to the planes 13, 14 of the cam. The teeth 23 of the upper plane 14 are inscribed in a circle of radius R3 and the teeth 22 of the lower plane 13 are inscribed in a circle of radius r3. When the unlocking zone 18 of the upper plane 14 is disposed near the teeth 23 of the upper plane, the locking zone 15 of the lower plane 13 is in contact with two consecutive teeth of the lower plane of the toothed wheel 12. Conversely, when the unlocking zone 17 of the lower plane 13 is arranged near the teeth 22 of the lower plane, the locking zone 16 of the upper plane 14 is in contact with two consecutive teeth of the upper plane of the toothed wheel 12.
In both cases, the toothed wheel is blocked and cannot move involuntarily, for example in the event of an impact. When the cam pivots about the axis 21, one of the drive members 19 or 20 comes into contact with a tooth of the toothed wheel. None of the locking zones is in contact with two consecutive teeth of the toothed wheel, so that the latter can pivot under the effect of the drive member. When the cam continues to rotate, a locking zone again comes into contact with two consecutive teeth of the toothed wheel 12 and the gear returns to its locked position.
Thus, the cam can rotate regularly, the toothed wheel being driven in a stepwise movement, this wheel being ensured against any involuntary movement each time it does not turn. On the other hand, the rotation of the cam is possible in both directions thanks to the presence of the two drive members 19 and the two drive members 20.
With reference to fig. 4 and 5, the cam 30 has profiles arranged in three separate planes 31, 32, 33. Each plane contains a locking zone respectively 34, 35, 36 having an angular extension substantially equal to 120 DEG, an unlocking zone respectively 37, 38, 39 having an angular extension substantially equal to 240 DEG and two pairs of organs of drive respectively 40, 41, 42 forming a junction zone between the locking zone and the unlocking zone. In this embodiment, each unlocking and locking zone is partially circular and is arranged around a single axis of rotation 43. The unlocking zone of each plane has a diameter smaller than the diameter of the locking zone of the same plane.
In addition, the unlocking zone of one of the planes has a diameter greater than or equal to the diameter of the locking zone of the plane located immediately above. This allows the part to be easily produced by molding.
The toothed wheel 44 has three sets of teeth 45, 46, 47 arranged in three parallel planes corresponding to the three planes 31 to 33 of the cam. These teeth are arranged in such a way that the rotation of the cam causes the toothed wheel to move.
The operation of the gear is similar to the operation explained in the case illustrated in FIGS. 1 to 3. A locking zone of at least one of the planes is in contact with two consecutive teeth of a plane of the toothed wheel, except when the wheel is rotated, which occurs when one of the members of The drive is in contact with a tooth of the toothed wheel.
Fig. 6 illustrates an example of a gear comprising a cam 50 having profiles arranged in two planes 51, 52. Each plane comprises two locking zones respectively 53, 54 and 57, 58, two unlocking zones respectively 55, 56 and 59, 60 and four drive members 61, 62 allowing rotation in both directions. Each of these zones has a partially circular shape and an angular extension substantially equal to 90 DEG. The diameter of the unlocking region of the lower plane is greater than or equal to the diameter of the locking region of the upper plane, as in the other illustrated embodiments.
The operation of this particular embodiment of the gear according to the present invention is similar to the operation of the gears of FIGS. 1 to 3 in particular.
The cam as illustrated in FIGS. 1 to 6 representing particular embodiments of the invention, can be manufactured by molding in one piece without the need to use drawer molds. The precision of the shape of the cam is guaranteed while keeping a particularly low production cost.
The present invention is not limited to the embodiments described, but extends to any modification obvious to a person skilled in the art. The toothed wheel and the cam are preferably made by molding in a synthetic material. This embodiment allows mass production using a mold of simple design and therefore inexpensive. They could also be produced by other known methods and in particular by machining and assembly. Similarly, they could be made of materials other than synthetic.
The cam could drive two or more toothed wheels linked for example to a mobile indicating the seconds and to a mobile indicating the minutes or the calendar. It could be used in a gear train to block by means of a single element, the complete train.
It is clear that this gear can be used in applications other than horological applications, provided that it is desirable to prevent any involuntary movement of the gear.