EP3584645B1 - Pièce d'horlogerie comprenant un mouvement mécanique dont la marche est régulée par un dispositif électromécanique - Google Patents
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- EP3584645B1 EP3584645B1 EP19175180.9A EP19175180A EP3584645B1 EP 3584645 B1 EP3584645 B1 EP 3584645B1 EP 19175180 A EP19175180 A EP 19175180A EP 3584645 B1 EP3584645 B1 EP 3584645B1
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- G04D7/1264—Timing devices for clocks or watches for comparing the rate of the oscillating member with a standard wherein further adjustment devices are present for complete clockworks
Definitions
- timing the operation of a mechanism is understood the fact of timing the movement of the movable elements of this mechanism when it is operating, in particular to determine the rotational speeds of its wheels.
- the mechanical resonator is a sprung balance and the maintenance device comprises a conventional escapement, for example with a Swiss lever.
- the auxiliary oscillator is formed in particular by a quartz resonator or by a resonator integrated in an electronic circuit.
- the aim is to synchronize the frequency of the mechanical oscillator with that of a quartz oscillator by an interaction between the finger and the stop when the mechanical oscillator exhibits a time drift relative to a frequency of instruction, the finger being provided to be able to either momentarily block the balance which is then stopped in its movement for a certain time interval (the stop resting against the finger moved in its direction during a return of the balance in the direction of its neutral position), or limit the amplitude of oscillation when the finger arrives against the stop while the balance turns in the direction of one of its two extreme angular positions (defining its amplitude), the finger then stopping the oscillation and the balance starting directly in the opposite direction.
- the movement of the finger is provided to make it possible to stop the balance by contact with the stop, but the finger is arranged so as not to come into contact with the rim of the balance.
- the instant of an interaction between the finger and the stopper also depends on the amplitude of the oscillation of the sprung balance.
- the desired synchronization appears improbable. This is because, in particular for a sprung balance whose frequency is greater than the setpoint frequency timing the back and forth movements of the finger and with a first interaction between the finger and the stopper which momentarily retains the balance returning from one of its two extreme angular positions (correction reducing the error), the second interaction, after numerous oscillations without the stop touching the finger during its reciprocating movement, will certainly be a stop of the balance by the finger with immediate reversal of its direction of motion. oscillation, by the fact that the stop abuts against the finger while the balance rotates in the direction of said extreme angular position (correction increasing the error).
- the document EP 1164441 A1 describes a mechanical timepiece associated with an electromechanical device for correcting a temporal drift of its sprung balance forming, with a conventional escapement, a mechanical oscillator.
- This first embodiment has various drawbacks, in particular because it is only capable of correcting an advance in the rate of the timepiece; which requires adjusting the mechanical oscillator so that its frequency is greater than a nominal frequency. Then, stopping the sprung balance close to its neutral position generates a relatively large shock between the balance and the fork of the anchor. In addition, when the escape wheel is released again, the sprung balance is initially stationary because it will have almost no initial amplitude. Although the sprung balance is stopped indirectly since the electromechanical correction device provided blocks the escape wheel, the preamble of claim 1 appended refers to this first embodiment.
- the second embodiment described in the document EP 1164441 A1 has the advantage of allowing a correction of an advance or a delay in the operation of the timepiece.
- this second embodiment relates to a relatively complex electromechanical correction device which is arranged so as to be able to vary the active length of the hairspring forming the sprung balance.
- An aim of the present invention is to find a solution to the technical problems and drawbacks of the prior art mentioned in the technological background.
- a mechanical watch movement In the context of the present invention, it is generally sought to improve the precision of the rate of a mechanical watch movement, that is to say to reduce the daily time drift of this mechanical movement.
- the present invention seeks to achieve such an aim for a mechanical watch movement, the rate of which is initially adjusted as well as possible.
- a general aim of the invention is to find a device for correcting a temporal drift of a movement. mechanical, namely a device for correcting its rate to increase its precision, without however renouncing that it can operate independently with the best precision that it is possible for it to have thanks to its own characteristics, c 'that is to say in the absence of the correction device or when the latter is inactive.
- the present invention relates to a timepiece as defined in claim 1 attached.
- the characteristics of the invention it is possible to reliably and efficiently regulate the rate of the mechanical movement, whether the latter has a time drift corresponding to a certain delay or to a certain advance.
- the electromechanical device is formed by an actuator comprising a stop member defining a movable stop for a projecting part of the mechanical resonator, the stop member being arranged movable between a non-interaction position, where it is outside a space swept by the protruding part when the mechanical resonator oscillates with an amplitude in the useful operating range, and an interaction position where it is partially located in this space swept by the protruding part.
- the stop member can be actuated on command to stop, via the protruding part abutting against the stop member then placed in its interaction position, the oscillating movement of the mechanical resonator in the direction of alternation given and selectively in the first half-wave or the second half-wave of this half-wave according to whether, respectively, at least a certain advance or at least a certain delay has been detected.
- the electromechanical device is arranged so that, when the stop member is actuated to stop the mechanical resonator in a first half-wave, the stop member momentarily prevents, after the projecting part has abutted against this stop member, the mechanical resonator from continue the movement of natural oscillation specific to this first half-cycle, so that this movement of natural oscillation during the first half-cycle is momentarily interrupted before it is continued, with a certain time phase shift, after removal of the shut-off device.
- the electromechanical device is arranged so that, when the stop member is actuated to stop the mechanical resonator in a second half-wave, it thus prematurely ends this second half-wave without blocking the resonator.
- a timepiece 2 comprises a watch movement 4 and a regulating device 22 designed to be able to generate phase shifts in the oscillation movement of a mechanical resonator 6 arranged to clock the rate of the watch movement 4.
- the mechanical movement 4 comprises at least one mechanism 12 indicating a temporal datum, this mechanism comprising a gear 16 driven by a barrel 14.
- the mechanical resonator 6 is formed by a balance 8 and a hairspring 10.
- the indicator mechanism 12 comprises a maintenance device of the mechanical resonator, this maintenance device being formed by an escapement 18.
- the escapement and the mechanical resonator constitute a mechanical oscillator.
- the escapement conventionally comprises an anchor and an escape wheel, the latter being kinematically connected to the barrel via the gear 16.
- the mechanical resonator is capable of oscillating around a neutral position (rest position / angular position zero), corresponding to its state of minimum potential energy, along a circular geometric axis, that is to say to present an angular oscillation movement around the axis of rotation 9 of the balance.
- a neutral position rest position / angular position zero
- the radius of the circular geometric axis is unimportant.
- the axis of oscillation defines a direction of oscillation which indicates the nature of the movement of the mechanical resonator, which may be linear in another specific embodiment.
- Each oscillation of the mechanical resonator has two successive alternations between two extreme positions on the axis of oscillation, these extreme positions defining the amplitude of oscillation of the mechanical oscillator from the neutral position.
- the actuator 28 comprises an electrical actuation circuit 29 and a stop member 30 of the mechanical resonator which is formed by a movable stop, which is defined in the variant of Figure 2 by a finger arranged at the end of a bar 31 made of piezoelectric material. This bar flexes when an electric voltage is applied by the electric circuit 29 between two electrodes arranged on two opposite faces of its side faces.
- the circuit 29 is connected to the regulation circuit 24 which supplies it with a control signal Sc to actuate the movable stop 30 in the direction of the rim of the balance without however touching it.
- the actuator comprises an electromagnetic system arranged to be able to move the stop member on command between a position of interaction with the projection 20 and a position of non-interaction.
- This system electromagnetic can be formed by a fixed coil and a magnet placed on a flexible bar carrying a finger defining the stop, or vice versa.
- the movable stopper can be formed by a core made of ferromagnetic material which penetrates inside a coil, which moves this core along its central axis when it is supplied (a return spring is for example associated with the core) .
- the senor 32 is an optical sensor comprising a light source, arranged so as to be able to send a beam of light in the direction of the rim of the balance whose lateral surface 48 is reflective (in particular polished), and a detector light arranged to receive in return a light signal 33 reflected by the side surface.
- the optical sensor is provided here to detect the passage of the mechanical resonator through its neutral position and also to detect the direction of the oscillation movement so as to determine in which alternation of the oscillation, among the two alternations defining each oscillation period , this detection takes place. For this purpose, provision is made to vary the intensity of the detected optical signal S L as a function of the angular position of the mechanical resonator.
- the side surface 48 comprises a marking 50 (shown in Figure 2 on the rim for the purpose of explaining the detection) consisting of two absorbent zones of different widths.
- the zero crossing is defined by the interior line (relative to the pattern formed by the two absorbent zones) of the zone of greatest width. It will be understood that the different widths of the two absorbent zones easily make it possible to determine the direction of rotation of the balance 8.
- the signal S N can indicate for each detection of the marking the direction of oscillation to the logic circuit 42 or indicate to it only when a predefined alternation per period of oscillation is in progress, given that the interaction between the actuator and the balance is provided here only between the passage of the balance through the neutral position in a predefined alternation, selected from the first alternation and the second alternation of a period of oscillation, and the passage of this balance through the neutral position of the 'alternation which succeeds it, as will be clearly understood in the remainder of the description of the invention. It will therefore be noted that, in a variant, the flip-flop 38 can be omitted because the detection circuit can easily transmit a single pulse per period of oscillation via the signal S P.
- either a capacitive sensor or an inductive sensor is provided, arranged so as to be able to detect a variation in capacitance, respectively inductance, as a function of the angular position of the mechanical resonator.
- an energy source associated with a device for storing the electrical energy generated by the energy source.
- the energy source is for example formed by a photovoltaic cell or by a thermoelectric element, these examples being in no way limiting. In the case of a battery, the energy source and the storage device together form one and the same electrical component.
- the regulation device comprises a measuring device 34 arranged to be able to measure, on the basis of a detection signal S L supplied by the sensor 32, a time drift of the mechanical oscillator relative to the auxiliary oscillator 26.
- the measuring device is formed of the detection circuit 36 already described, of a flip-flop 38 and of a bidirectional counter C2 which receives at one of its two inputs the signal S P , which supplies one pulse per period of oscillation. detected using the sensor, and at the other of its inputs a clock signal S hor generated by the auxiliary oscillator 26, the clock circuit 40 of which supplies a reference signal to a divider having two stages DIV1 and DIV2.
- the first stage of the divider supplies a frequency signal to a time counter C1 and to a timer 44.
- the state of the counter C2 thus gives the time drift of the mechanism 12 in absolute value since the activation of the regulation device.
- the state of the counter C2 is supplied to the logic control circuit 42 which is arranged to be able to determine whether the time drift corresponds to at least a certain advance or at least a certain delay, by a comparison with reference values N1 and N2. , as shown in Figure 6 .
- the regulation circuit 24 and the actuator 28 are designed to be able to stop during at least one given half-wave, when the mechanical resonator oscillates with an amplitude included in a useful operating range, the oscillation movement of the mechanical resonator in the direction of this given half-wave and selectively either during a first half-cycle of a given half-wave, occurring before the passage of the mechanical resonator through its neutral position in this given half-wave, when the measured time drift corresponds to at least a certain advance; or during a second half-cycle of at least one given half-cycle, occurring after the mechanical resonator has passed through its neutral position in each given half-cycle, when the measured time drift corresponds to at least a certain delay.
- the oscillation movement is stopped so as to prematurely end each second half-cycle, relative to the nominal duration of a natural half-cycle, and to start the next half-cycle at an intervening time. before this nominal duration has been reached since the last passage of the mechanical resonator through its neutral position.
- the stop member 30 of the actuator 28 defines a movable stop for a projecting part 20 of the mechanical resonator. It will be noted that, preferably, the pendulum is designed so as to be balanced.
- the stop member is arranged to be movable between a non-interaction position, where it is outside a space swept by the projecting part when the mechanical resonator oscillates with an amplitude in the useful operating range, and an interaction position where it is located partially in this space swept by the projecting part so as to be able to stop the balance 8 in the direction of its oscillation movement when the projecting part 20 abuts against the stop member.
- the stop member 30 (which is movable along a substantially radial displacement axis) is positioned angularly, relative to the axis of oscillation of the balance, so that it presents, when it is in its position of 'interaction, a non-zero angular offset ⁇ B with the projecting part 20 of the balance when the mechanical resonator is in its neutral position, which corresponds to the Figure 2 to a positioning of the protrusion 20 at an angular position '0'.
- This angular position is detected by the sensor 32 via the marking 50, which appears opposite this sensor when the protruding part is positioned at the zero angle.
- the angular offset ⁇ B is expected to be less than the minimum amplitude of the useful operating range of the mechanical oscillator so as to allow correction of a time drift in all of this useful operating range.
- the value of the angular offset is between 60 ° and 150 °, preferably between 90 ° and 120 °.
- the angular position ⁇ of the balance 8 as a function of time is shown.
- the logic circuit 42 reinitializes the time counter C1 and detects whether the bidirectional counter C2 has at least a certain advance, that is to say C2> N1, or at least a certain delay, namely C2 ⁇ - N2; N1 and N2 being natural numbers greater than zero.
- Each period of natural oscillation T0 of the mechanical oscillator comprises a first natural half-wave A1, of nominal duration T0 / 2 (oscillation movement in a first direction between two extreme angular positions of the mechanical resonator), and a second natural half-wave A2 (oscillation movement in the opposite direction to the first direction between the two extreme angular positions) of the same nominal duration T0 / 2.
- the first natural half-wave A1 consists of a first half-wave D1 1 , of nominal duration T0 / 4 and occurring before the passage of the mechanical resonator through its neutral position (angular position '0'), and of a second half-wave.
- the second natural half-wave A2 consists of a first half-wave D1 2 , of nominal duration T0 / 4 and occurring before the passage of the mechanical resonator through its neutral position, and of a second half-wave D2 2 of same nominal duration T0 / 4 and occurring after the mechanical resonator has passed through its neutral position.
- the regulation device performs a correction following the detection of a certain delay.
- the stop device is actuated directly after detection of the passage of the balance through the neutral position (signal Sc), for a period of T0 / 4 corresponding to that of a half-wave, to stop the mechanical resonator during the second half-wave D2 2 * of the second half-wave A2 *, that is to say after passing through the neutral position and before reaching the extreme angular position of the natural oscillation (undisturbed oscillation).
- this logic circuit 42 After the logic control circuit 42 has received from the detection circuit 36, via the signal S N , the information that a second half-wave of a half-wave in the counterclockwise direction begins, this logic circuit 42 generates a signal S D for triggering a timer 44 which is arranged so as to supply, following reception of the trigger signal, a control signal Sc to the electric circuit 29 of the actuator 28 to activate the latter for an interval of time T R equal to T0 / 4 in the variant described here.
- the stop member 30 is actuated and placed in its interaction position during the time interval T R.
- the regulating device performs a correction following the detection of a certain advance.
- the stop device is actuated after a time delay of T0 / 4 following detection of the passage of the balance through the neutral position, for a period T0 / 4 corresponding to that of a half-wave, to thus stop the mechanical resonator during the first half-wave D1 1 * of the first half-wave A1 *, that is to say between the extreme angular position of the natural oscillation ending the previous natural half-wave A2 and the passage through the neutral position of the mechanical resonator during the first half-wave A1 *.
- this logic circuit 42 resets time counter C1 and waits for the latter to measure a time interval equal to T0 / 4. Then, it generates a signal S D to trigger the timer 44 which then supplies a control signal Sc to the electric circuit 29 of the actuator 28 to activate the latter during a time interval T R equal to T0 / 4 in the variant described. here.
- this time interval can be provided much longer in order to effect a greater correction.
- the duration of this time interval can be varied as a function of different values detected for the advance of the mechanical oscillator.
- the stop member 30 is actuated substantially at the start of the alternation A1 * and placed in its interaction position during l time interval T R.
- the result of this action is that the projecting part 20 of the balance comes into abutment against the stop member during the first half-cycle in question when the projecting part of the balance reaches the angular position ⁇ B while moving towards the position neutral. This event stops the balance and the stop member momentarily blocks the mechanical resonator so that the first half-wave D1 1 * is momentarily interrupted before it is continued.
- a negative phase shift DN is thus obtained, as shown by the graph of the Figure 4B , and the duration of the alternation A1 * is equal to T4, this value being greater than the nominal value T0 / 2.
- This negative phase shift makes it possible to compensate for a certain advance. This corrective action can be carried out successively in several oscillation periods according to the detected advance.
- the stop member when the stop member ends a second half-wave to correct a delay, it substantially absorbs the kinetic energy of the sprung balance, so that the next first half-wave D1 1 F is started with a speed substantially zero and has substantially a nominal duration T0 / 4.
- the alternation A1 F has substantially a nominal duration T0 / 2 and a lesser amplitude, which depends on the angular offset ⁇ B.
- the interrupted alternation is continued following the withdrawal of the stop member by a recovery alternation having a lesser amplitude and substantially a nominal duration T0 / 2.
- the amplitude of this alternation of recovery is substantially equal to that of the alternation A1 F.
- stopping may have a very short duration even if no specific member comes to block the balance.
- stopping zero speed
- the projecting part of the balance can be arranged differently in other variant embodiments.
- the protruding part is arranged axially below the rim, the stop member being movable in a geometric plane situated below that of the balance and crossed by the protruding part.
- Other variants can be provided by those skilled in the art while remaining within the scope of the present invention.
- other mechanical resonators can be provided.
- other electromechanical devices capable of stopping the mechanical resonator during a first half-cycle and a second half-cycle can be arranged in the timepiece.
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Description
- La présente invention concerne une pièce d'horlogerie comprenant :
- un mécanisme permettant d'indiquer une donnée temporelle,
- un résonateur mécanique susceptible d'osciller le long d'un axe d'oscillation autour d'une position neutre correspondant à son état d'énergie mécanique potentielle minimale,
- un dispositif d'entretien du résonateur mécanique formant avec ce dernier un oscillateur mécanique agencé pour cadencer la marche du mécanisme, chaque oscillation du résonateur mécanique présentant deux alternances successives entre deux positions extrêmes, sur l'axe d'oscillation, qui définissent l'amplitude d'oscillation de l'oscillateur mécanique, chaque alternance présentant une première demi-alternance intervenant avant le passage du résonateur mécanique par sa position neutre et une seconde demi-alternance intervenant après le passage du résonateur mécanique par sa position neutre, et
- un dispositif pour réguler la fréquence moyenne de l'oscillateur mécanique, ce dispositif de régulation comprenant un oscillateur auxiliaire et un dispositif agencé pour appliquer sur commande des impulsions de régulation au résonateur mécanique.
- On comprend par 'cadencer la marche d'un mécanisme' le fait de rythmer le mouvement des éléments mobiles de ce mécanisme lorsqu'il fonctionne, en particulier de déterminer les vitesses de rotation de ses roues.
- En particulier, le résonateur mécanique est un balancier-spiral et le dispositif d'entretien comprend un échappement classique, par exemple à ancre suisse. L'oscillateur auxiliaire est formé notamment par un résonateur à quartz ou par un résonateur intégré dans un circuit électronique.
- L'homme du métier connaît des mouvements mécaniques horlogers auxquels on associe un dispositif de régulation de la fréquence de leur balancier-spiral qui est du type électromécanique. Plus précisément, la régulation intervient via une interaction mécanique entre le balancier-spiral et le dispositif de régulation, ce dernier étant agencé pour agir sur le balancier oscillant par un système formé d'une butée agencée sur le balancier et d'un actionneur muni d'un doigt mobile qui est actionné à une fréquence de freinage en direction de la butée, sans toutefois toucher la serge du balancier. Une telle pièce d'horlogerie est décrite dans le document
FR 2.162.404 - Un tel système de régulation présente de nombreux inconvénients et on peut sérieusement douter qu'il puisse former un système fonctionnel. L'actionnement périodique du doigt relativement au mouvement d'oscillation de la butée et également un déphasage initial potentiellement grand, pour l'oscillation de la butée par rapport au mouvement périodique du doigt en direction de cette butée, posent plusieurs problèmes. On remarquera que l'interaction entre le doigt et la butée est limitée à une seule position angulaire du balancier, cette position angulaire étant définie par la position angulaire de l'actionneur relativement à l'axe du balancier-spiral et la position angulaire de la butée sur le balancier au repos (définissant sa position neutre). En effet, le mouvement du doigt est prévu pour permettre d'arrêter le balancier par un contact avec la butée, mais le doigt est agencé pour ne pas venir en contact avec la serge du balancier. De plus, on notera que l'instant d'une interaction entre le doigt et la butée dépend aussi de l'amplitude de l'oscillation du balancier-spiral.
- On remarquera que la synchronisation souhaitée paraît improbable. En effet, en particulier pour un balancier-spiral dont la fréquence est supérieure à la fréquence de consigne cadençant les va-et-vient du doigt et avec une première interaction entre le doigt et la butée qui retient momentanément le balancier revenant d'une de ses deux positions angulaires extrêmes (correction réduisant l'erreur), la deuxième interaction, après de nombreuses oscillations sans que la butée touche le doigt lors de son mouvement alternatif, sera certainement un arrêt du balancier par le doigt avec inversion immédiat de son sens d'oscillation, par le fait que la butée vient buter contre le doigt alors que le balancier tourne en direction de ladite position angulaire extrême (correction augmentant l'erreur). Ainsi, non seulement il y a une dérive temporelle non corrigée durant un intervalle de temps qui peut être long, par exemple de plusieurs centaines de périodes d'oscillation, mais certaines interactions entre le doigt et la butée augmentent la dérive temporelle au lieu de la réduire ! On remarquera encore que le déphasage de l'oscillation de la butée, et donc du balancier-spiral, lors de la deuxième interaction susmentionnée peut être important selon la position angulaire relative entre le doigt et la butée (balancier dans sa position neutre).
- On peut ainsi douter que la synchronisation voulue soit obtenue. De plus, en particulier si la fréquence naturelle du balancier-spiral est proche mais non égale à la fréquence de consigne, des situations où le doigt est bloqué dans son mouvement en direction du balancier par la butée qui est située à cet instant en face du doigt sont prévisibles. De telles interactions parasites peuvent endommager l'oscillateur mécanique et/ou l'actionneur. De plus, ceci limite pratiquement l'étendue tangentielle du doigt. Finalement, la durée du maintien du doigt en position d'interaction avec la butée doit être relativement courte, limitant donc une correction engendrant un retard.
- En conclusion, le fonctionnement de la pièce d'horlogerie proposée dans le document
FR 2.162.404 - Le document
EP 1164441 A1 décrit une pièce d'horlogerie mécanique associée à un dispositif électromécanique de correction d'une dérive temporelle de son balancier-spiral formant avec un échappement classique un oscillateur mécanique. Dans un premier mode de réalisation, il est prévu de mesurer une avance prise par l'affichage analogique sur une période donnée, par exemple une heure, via une mesure du temps nécessaire à un mobile du rouage, entraînant l'affichage analogique, pour effectuer un nombre de tours correspondant théoriquement à cette période donnée, et d'effectuer une correction par le dispositif électromécanique qui vient ensuite bloquer la roue d'échappement durant un intervalle de temps correspondant à ladite avance. En bloquant la roue d'échappement durant ledit intervalle de temps, le balancier-spiral est stoppé dans son oscillation juste avant qu'il arrive à sa position neutre au cours d'une première demi- alternance (telle que définie dans le domaine technique). Ce premier mode de réalisation présente divers inconvénients, notamment parce qu'il est seulement capable de corriger une avance dans la marche de la pièce d'horlogerie ; ce qui nécessite de régler l'oscillateur mécanique de sorte que sa fréquence soit supérieure à une fréquence nominale. Ensuite, l'arrêt du balancier-spiral proche de sa position neutre engendre un choc relativement important entre le balancier et la fourchette de l'ancre. De plus, lorsque la roue d'échappement est à nouveau libérée, le balancier-spiral est initialement à l'arrêt car il n'aura quasi aucune amplitude initiale. Bien que le balancier-spiral soit stoppé de manière indirecte puisque le dispositif électromécanique de correction prévu bloque la roue d'échappement, le préambule de la revendication 1 annexée se réfère à ce premier mode de réalisation. - Le deuxième mode de réalisation décrit dans le document
EP 1164441 A1 présente l'avantage de permettre une correction d'une avance ou d'un retard dans la marche de la pièce d'horlogerie. A cet effet, ce deuxième mode de réalisation concerne un dispositif électromécanique de correction relativement complexe qui est agencé de manière à pouvoir varier la longueur active du spiral formant le balancier-spiral. - Finalement, on connaît le document
EP 1241538 A1 qui décrit un mouvement horloger dont le résonateur mécanique est associé à un dispositif électromagnétique de régulation de la fréquence moyenne de ce résonateur mécanique, ce dispositif électromagnétique de régulation étant agencé pour pouvoir appliquer un freinage électromagnétique au résonateur mécanique. En particulier, selon qu'une avance ou un retard est détecté dans la marche du mouvement mécanique, les instants prévus pour les impulsions de freinage sont sélectionnés respectivement avant et après un passage du résonateur mécanique par sa position neutre pour respectivement diminuer et augmenter la fréquence instantanée de ce résonateur mécanique, comme l'enseigne le théorème d'Airy. - Un but de la présente invention est de trouver une solution aux problèmes techniques et inconvénients de l'art antérieur mentionnés dans l'arrière-plan technologique.
- Dans le cadre de la présente invention, on cherche de manière générale à améliorer la précision de la marche d'un mouvement horloger mécanique, c'est-à-dire de diminuer la dérive temporelle journalière de ce mouvement mécanique. En particulier, la présente invention cherche à atteindre un tel but pour un mouvement horloger mécanique dont la marche est réglée initialement au mieux. En effet, un but général de l'invention est de trouver un dispositif de correction d'une dérive temporelle d'un mouvement mécanique, à savoir un dispositif de correction de sa marche pour augmenter sa précision, sans pour autant renoncer à ce qu'il puisse fonctionner de manière autonome avec la meilleure précision qu'il lui est possible d'avoir grâce à ses propres caractéristiques, c'est-à-dire en l'absence du dispositif de correction ou lorsque ce dernier est inactif.
- A cet effet, la présente invention concerne une pièce d'horlogerie telle que définie dans la revendication 1 annexée.
- Grâce aux caractéristiques de l'invention, il est possible de réguler de manière fiable et efficace la marche du mouvement mécanique, que ce dernier présente une dérive temporelle correspondant à un certain retard ou à une certaine avance.
- Dans un mode de réalisation principal, le dispositif électromécanique est formé par un actionneur comprenant un organe d'arrêt définissant une butée mobile pour une partie saillante du résonateur mécanique, l'organe d'arrêt étant agencé mobile entre une position de non interaction, où il est hors d'un espace balayé par la partie saillante lorsque le résonateur mécanique oscille avec une amplitude dans la plage de fonctionnement utile, et une positon d'interaction où il est situé partiellement dans cet espace balayé par la partie saillante. L'organe d'arrêt peut être actionné sur commande pour stopper, via la partie saillante venant buter contre l'organe d'arrêt alors placé dans sa position d'interaction, le mouvement d'oscillation du résonateur mécanique dans le sens de l'alternance donnée et sélectivement dans la première demi-alternance ou la seconde demi-alternance de cette alternance selon que, respectivement, au moins une certaine avance ou au moins un certain retard a été détecté.
- Ainsi, dans le mode de réalisation principal, d'une part, le dispositif électromécanique est agencé de manière que, lorsque l'organe d'arrêt est actionné pour stopper le résonateur mécanique dans une première demi-alternance, l'organe d'arrêt empêche momentanément, après que la partie saillante ait buté contre cet organe d'arrêt, le résonateur mécanique de continuer le mouvement d'oscillation naturelle propre à cette première demi-alternance, de sorte que ce mouvement d'oscillation naturelle au cours de la première demi-alternance est momentanément interrompu avant qu'il ne soit poursuivi, avec un certain déphasage temporel, après le retrait de l'organe d'arrêt. D'autre part, le dispositif électromécanique est agencé de manière que, lorsque l'organe d'arrêt est actionné pour stopper le résonateur mécanique dans une seconde demi-alternance, il met ainsi prématurément fin à cette seconde demi-alternance sans bloquer le résonateur mécanique mais en inversant le sens du mouvement d'oscillation du résonateur mécanique, de sorte que ce résonateur mécanique commence, suite à un arrêt instantané ou quasi instantané provoqué par la collision de la partie saillante avec l'organe d'arrêt, directement une alternance suivante.
- L'invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés, donnés à titre d'exemples nullement limitatifs, dans lesquels :
- La
Figure 1 est une vue, en partie schématique, d'un mode de réalisation principal d'une pièce d'horlogerie selon l'invention, - La
Figure 2 montre le résonateur mécanique de la pièce d'horlogerie de laFigure 1 et schématiquement les éléments du dispositif de régulation, - La
Figure 3 montre le schéma électrique du circuit de régulation incorporé dans le dispositif de régulation de laFigure 2 , - Les
Figures 4A et 4B représentent graphiquement le mouvement d'oscillation du résonateur mécanique de laFigure 3 , dans le cas d'un premier mode d'interaction prévu entre le résonateur mécanique et un actionneur du dispositif de régulation, lors d'une correction d'un certain retard, respectivement d'une certaine avance détecté(e) dans la marche de la pièce d'horlogerie, - Les
Figures 5A et 5B sont des graphes similaires à ceux desFigures 4A et 4B dans le cas d'un deuxième mode d'interaction prévu entre le résonateur mécanique et un actionneur du dispositif de régulation, et - La
Figure 6 est un organigramme décrivant un mode de fonctionnement du dispositif de régulation du mode de réalisation principal. - En référence aux figures annexées, on décrira un mode de réalisation principal d'une pièce d'horlogerie 2 selon l'invention. Elle comprend un mouvement horloger 4 et un dispositif de régulation 22 agencé pour pouvoir engendrer des déphasages dans le mouvement d'oscillation d'un résonateur mécanique 6 agencé pour cadencer la marche du mouvement horloger 4.
- Le mouvement mécanique 4 comporte au moins un mécanisme 12 indicateur d'une donnée temporelle, ce mécanisme comprenant un rouage 16 entraîné par un barillet 14. Le résonateur mécanique 6 est formé par un balancier 8 et un spiral 10. Le mécanisme indicateur 12 comprend un dispositif d'entretien du résonateur mécanique, ce dispositif d'entretien étant formé par un échappement 18. L'échappement et le résonateur mécanique constitue un oscillateur mécanique. L'échappement comprend classiquement une ancre et une roue d'échappement, cette dernière étant reliée cinématiquement au barillet par l'intermédiaire du rouage 16. Le résonateur mécanique est susceptible d'osciller autour d'une position neutre (position de repos / position angulaire zéro), correspondant à son état d'énergie potentielle minimale, le long d'un axe géométrique circulaire, c'est-à-dire de présenter un mouvement d'oscillation angulaire autour de l'axe de rotation 9 du balancier. Comme la position du balancier est donnée par sa position angulaire, on comprend que le rayon de l'axe géométrique circulaire est sans importance. De manière générale, l'axe d'oscillation définit une direction d'oscillation qui indique la nature du mouvement du résonateur mécanique, lequel peut être linéaire dans un autre mode de réalisation spécifique. Chaque oscillation du résonateur mécanique présente deux alternances successives entre deux positions extrêmes sur l'axe d'oscillation, ces positions extrêmes définissant l'amplitude d'oscillation de l'oscillateur mécanique depuis la position neutre.
- La pièce d'horlogerie comprend un système pour réguler la fréquence de l'oscillateur mécanique, ce système de régulation étant formé d'une part par une partie saillante 20 agencée sur la serge du balancier 8 et, d'autre part, par un dispositif de régulation 22 comprenant :
- un oscillateur auxiliaire 26 formé par un résonateur à quartz,
- un dispositif électromécanique, formé par un actionneur 28, qui est susceptible d'arrêter au cours d'une alternance au moins momentanément le mouvement d'oscillation du résonateur mécanique 6 dans le sens naturel qu'il présente au cours de cette alternance,
- un circuit de régulation 24 associé à l'oscillateur auxiliaire 26 et agencé pour pouvoir générer un signal de commande Sc destiné à l'actionneur pour l'activer, et
- un capteur 32 agencé pour pouvoir détecter le passage du résonateur mécanique par au moins une certaine position angulaire donnée.
- L'actionneur 28 comprend un circuit électrique d'actionnement 29 et un organe d'arrêt 30 du résonateur mécanique qui est formé par une butée mobile, laquelle est définie dans la variante de la
Figure 2 par un doigt agencé à l'extrémité d'une barrette 31 en matériau piézoélectrique. Cette barrette fléchit lorsqu'une tension électrique est appliquée par le circuit électrique 29 entre deux électrodes agencées sur deux faces opposées de ses faces latérales. Le circuit 29 est relié au circuit de régulation 24 qui lui fournit un signal de commande Sc pour actionner la butée mobile 30 en direction de la serge du balancier sans toutefois la toucher. Dans une autre réalisation, l'actionneur comprend un système électromagnétique agencé pour pouvoir déplacer sur commande l'organe d'arrêt entre une position d'interaction avec la partie saillante 20 et une position de non interaction. Ce système électromagnétique peut être formé par une bobine fixe et un aimant placé sur une barre flexible portant un doigt définissant la butée, ou inversement. Alternativement, la butée mobile peut être formée par un noyau en matériau ferromagnétique qui pénètre à l'intérieur d'une bobine, laquelle déplace selon son axe central ce noyau lorsqu'elle est alimentée (un ressort de rappel est par exemple associé au noyau). - Dans la variante représentée, le capteur 32 est un capteur optique comprenant une source de lumière, agencée de manière à pouvoir envoyer un faisceau de lumière en direction de la serge du balancier dont la surface latérale 48 est réfléchissante (notamment polie), et un détecteur de lumière agencé pour recevoir en retour un signal lumineux 33 réfléchi par la surface latérale. Le capteur optique est prévu ici pour détecter le passage du résonateur mécanique par sa position neutre et également pour détecter le sens du mouvement d'oscillation de manière à déterminer dans quelle alternance de l'oscillation, parmi les deux alternances définissant chaque période d'oscillation, intervient cette détection. A cet effet, il est prévu de varier l'intensité du signal optique détecté SL en fonction de la position angulaire du résonateur mécanique. Plus précisément, la surface latérale 48 comprend un marquage 50 (représenté à la
Figure 2 sur la serge pour les besoins de l'exposé de la détection) constitué par deux zones absorbantes de largeurs différentes. Par exemple, le passage par zéro est défini par la ligne intérieure (relativement au motif formé des deux zones absorbantes) de la zone de plus grande largeur. On comprend que les largeurs différentes des deux zones absorbantes permettent aisément de déterminer le sens de rotation du balancier 8. Le circuit de détection 36 agencé dans le circuit de régulation 24, d'une part, effectue la détection du passage du marquage devant le capteur et fournit à chaque détection un signal SP à une bascule 38 d'un dispositif de mesure 34 et, d'autre part, effectue la détection du sens de l'oscillation du balancier lors de chaque détection du passage du marquage en regard du capteur et fournit un signal SN à un circuit logique de commande 42 relatif à l'alternance en cours. - On notera que le signal SN peut indiquer pour chaque détection du marquage le sens d'oscillation au circuit logique 42 ou lui indiquer seulement quand une alternance prédéfinie par période d'oscillation est en cours, étant donné que l'interaction entre l'actionneur et le balancier est prévue ici seulement entre le passage du balancier par la position neutre dans une alternance prédéfinie, sélectionnée parmi la première alternance et la seconde alternance d'une période d'oscillation, et le passage de ce balancier par la position neutre de l'alternance qui lui succède, comme on le comprendra bien dans la suite de la description de l'invention. On remarquera donc que, dans une variante, la bascule 38 peut être supprimée car le circuit de détection peut aisément transmettre une seule impulsion par période d'oscillation via le signal SP. Dans une autre variante, il est prévu soit un capteur capacitif, soit un capteur inductif agencé de manière à pouvoir détecter une variation de capacité, respectivement d'inductance en fonction de la position angulaire du résonateur mécanique. Concernant l'alimentation électrique du dispositif de régulation, il est prévu une source d'énergie associée à un dispositif de stockage de l'énergie électrique engendrée par la source d'énergie. La source d'énergie est par exemple formée par une cellule photovoltaïque ou par un élément thermoélectrique, ces exemples étant nullement limitatifs. Dans le cas d'une pile, la source d'énergie et le dispositif de stockage forment ensemble un seul et même composant électrique.
- Ensuite, le dispositif de régulation comprend un dispositif de mesure 34 agencé pour pouvoir mesurer, sur la base d'un signal de détection SL fourni par le capteur 32, une dérive temporelle de l'oscillateur mécanique relativement à l'oscillateur auxiliaire 26. Le dispositif de mesure est formé du circuit de détection 36 déjà décrit, d'une bascule 38 et d'un compteur bidirectionnel C2 qui reçoit à l'une de ses deux entrées le signal SP, lequel fournit une impulsion par période d'oscillation détectée à l'aide du capteur, et à l'autre de ses entrées un signal d'horloge Shor engendré par l'oscillateur auxiliaire 26 dont le circuit d'horloge 40 fournit un signal de référence à un diviseur présentant deux étages DIV1 et DIV2. Le premier étage du diviseur fournit un signal de fréquence à un compteur temporel C1 et à un minuteur 44. L'état du compteur C2 donne ainsi la dérive temporelle du mécanisme 12 en valeur absolue depuis l'activation du dispositif de régulation. L'état du compteur C2 est fourni au circuit logique de commande 42 qui est agencé pour pouvoir déterminer si la dérive temporelle correspond à au moins une certaine avance ou à au moins un certain retard, par une comparaison avec des valeurs de référence N1 et N2, comme indiqué à la
Figure 6 . - De manière générale, selon l'invention, le circuit de régulation 24 et l'actionneur 28 sont agencés pour pouvoir stopper au cours d'au moins une alternance donnée, lorsque le résonateur mécanique oscille avec une amplitude comprise dans une plage de fonctionnement utile, le mouvement d'oscillation du résonateur mécanique dans le sens de cette alternance donnée et sélectivement soit au cours d'une première demi-alternance d'une alternance donnée, intervenant avant le passage du résonateur mécanique par sa position neutre dans cette alternance donnée, lorsque la dérive temporelle mesurée correspond à au moins une certaine avance ; soit au cours d'une seconde demi-alternance d'au moins une alternance donnée, intervenant après le passage du résonateur mécanique par sa position neutre dans chaque alternance donnée, lorsque la dérive temporelle mesurée correspond à au moins un certain retard. Dans le dernier cas, le mouvement d'oscillation est stoppé de manière à mettre prématurément un terme à chaque seconde demi-alternance, relativement à la durée nominale d'une demi-alternance naturelle, et à débuter l'alternance suivante à un temps intervenant avant que cette durée nominale ne soit atteinte depuis le dernier passage du résonateur mécanique par sa position neutre. Pour ce faire, dans le mode réalisation décrit ici, l'organe d'arrêt 30 de l'actionneur 28 définit une butée mobile pour une partie saillante 20 du résonateur mécanique. On notera que, de préférence, le balancier est conçu de manière à être équilibré.
- L'organe d'arrêt est agencé mobile entre une position de non interaction, où il est hors d'un espace balayé par la partie saillante lorsque le résonateur mécanique oscille avec une amplitude dans la plage de fonctionnement utile, et une positon d'interaction où il est situé partiellement dans cet espace balayé par la partie saillante pour ainsi pouvoir stopper le balancier 8 dans le sens de son mouvement d'oscillation lorsque la partie saillante 20 vient buter contre l'organe d'arrêt. L'organe d'arrêt 30 (qui est mobile selon un axe de déplacement sensiblement radial) est positionné angulairement, relativement à l'axe d'oscillation du balancier, de manière qu'il présente, lorsqu'il se trouve dans sa position d'interaction, un décalage angulaire θB non nul avec la partie saillante 20 du balancier lorsque le résonateur mécanique se trouve dans sa position neutre, laquelle correspond à la
Figure 2 à un positionnement de la partie saillante 20 à une position angulaire '0'. Cette position angulaire est détectée par le capteur 32 via le marquage 50, lequel se présente en regard de ce capteur lorsque la partie saillante est positionnée à l'angle nul. Le décalage angulaire θB est prévu inférieur à l'amplitude minimale de la plage de fonctionnement utile de l'oscillateur mécanique de manière à permettre une correction d'une dérive temporelle dans toute cette plage de fonctionnement utile. Par exemple, la valeur du décalage angulaire est située entre 60° et 150°, de préférence entre 90° et 120°. - Selon l'invention, comme déjà indiqué, il est prévu d'actionner sur commande l'organe d'arrêt 30 pour stopper le balancier 8 au cours d'une première demi-alternance ou d'au moins une seconde demi-alternance selon que, respectivement, au moins une certaine avance ou au moins un certain retard a été détecté. On décrira ci-après, en référence aux
Figures 4A à 6 , deux modes d'interaction (Figures 4A,4B ;Figures 5A,5B ) prévus entre l'organe d'arrêt (butée mobile) et la partie saillante du balancier pour réguler la fréquence de l'oscillateur mécanique et donc la marche du mouvement horloger, en engendrant sélectivement un déphasage positif dans l'oscillation du balancier pour corriger un certain retard (Figures 4A ,5A ) et un déphasage négatif pour corriger une certaine avance (Figures 4B ,5B ). - Aux
Figures 4A à 5B est représentée la position angulaire θ du balancier 8 en fonction du temps. Comme indiqué à laFigure 6 , lorsque le capteur détecte un passage du balancier par sa position neutre et un sens antihoraire du mouvement d'oscillation (sens antihoraire pour la variante représentée étant donné qu'ici l'interaction entre l'organe d'arrêt et la partie saillante peut intervenir seulement après un passage de cette partie saillante par l'angle '0' dans le sens antihoraire), le circuit logique 42 réinitialise le compteur temporel C1 et détecte si le compteur bidirectionnel C2 présente au moins une certaine avance, soit C2 > N1, ou au moins un certain retard, soit C2 < - N2 ; N1 et N2 étant des nombres naturels supérieurs à zéro. - Chaque période d'oscillation naturelle T0 de l'oscillateur mécanique comprend une première alternance naturelle A1, de durée nominale T0/2 (mouvement d'oscillation dans un premier sens entre deux positions angulaires extrêmes du résonateur mécanique), et une seconde alternance naturelle A2 (mouvement d'oscillation dans le sens inverse au premier sens entre les deux positions angulaires extrêmes) de même durée nominale T0/2. La première alternance naturelle A1 est constituée d'une première demi-alternance D11, de durée nominale T0/4 et intervenant avant le passage du résonateur mécanique par sa position neutre (position angulaire '0'), et d'une seconde demi-alternance D21 de même durée nominale T0/4 et intervenant après le passage du résonateur mécanique par sa position neutre. De même, la seconde alternance naturelle A2 est constituée d'une première demi-alternance D12, de durée nominale T0/4 et intervenant avant le passage du résonateur mécanique par sa position neutre, et d'une seconde demi-alternance D22 de même durée nominale T0/4 et intervenant après le passage du résonateur mécanique par sa position neutre.
- A la
Figure 4A , le dispositif de régulation effectue une correction suite à la détection d'un certain retard. A cet effet, au cours d'une seconde alternance A2*, l'organe d'arrêt est actionné directement après la détection du passage du balancier par la position neutre (signal Sc), pour une durée T0/4 correspondant à celle d'une demi-alternance, pour stopper le résonateur mécanique au cours de la seconde demi-alternance D22* de la seconde alternance A2*, c'est-à-dire après le passage par la position neutre et avant d'atteindre la position angulaire extrême de l'oscillation naturelle (oscillation non perturbée). Pour ce faire, après que le circuit logique de commande 42 ait reçu du circuit de détection 36, via le signal SN, l'information qu'une seconde demi-alternance d'une alternance dans le sens antihoraire débute, ce circuit logique 42 génère un signal SD de déclenchement d'un minuteur 44 qui est agencé de manière à fournir, suite à la réception du signal de déclenchement, un signal de commande Sc au circuit électrique 29 de l'actionneur 28 pour activer ce dernier pendant un intervalle de temps TR égal à T0/4 dans la variante décrite ici. Ainsi, l'organe d'arrêt 30 est actionné et mis dans sa position d'interaction pendant l'intervalle de temps TR. Il résulte de cette action que la partie saillante 20 du balancier vient en butée contre l'organe d'arrêt au cours de la seconde demi-alternance en question lorsque la partie saillante du balancier atteint la position angulaire θB. Cet événement met fin prématurément à cette seconde demi-alternance en inversant le sens du mouvement d'oscillation du résonateur mécanique sans le bloquer, de sorte que ce résonateur mécanique commence ensuite directement une alternance suivante A1 F . Ainsi, un déphasage positif DP est obtenu, comme le montre le graphe de laFigure 4A , et la durée de l'alternance A2* vaut T3, cette valeur étant inférieure à la valeur nominale T0/2. Ce déphasage positif permet de compenser un certain retard. On notera que cette action de correction est généralement effectuée successivement dans plusieurs périodes d'oscillation ou alternances en fonction du retard détecté. - A la
Figure 4B , le dispositif de régulation effectue une correction suite à la détection d'une certaine avance. A cet effet, au cours d'une première alternance A1*, l'organe d'arrêt est actionné après une temporisation de T0/4 suite à la détection du passage du balancier par la position neutre, pour une durée T0/4 correspondant à celle d'une demi-alternance, pour arrêter ainsi le résonateur mécanique au cours de la première demi-alternance D11* de la première alternance A1*, c'est-à-dire entre la position angulaire extrême de l'oscillation naturelle terminant l'alternance naturelle précédente A2 et le passage par la position neutre du résonateur mécanique au cours de la première alternance A1*. Pour ce faire, après que le circuit logique de commande 42 ait reçu du circuit de détection 36, via le signal SN, l'information qu'une seconde demi-alternance d'une alternance (sens antihoraire) débute, ce circuit logique 42 réinitialise le compteur temporel C1 et attend que ce dernier mesure un intervalle de temps égal à T0/4. Ensuite, il génère un signal SD pour déclencher le minuteur 44 qui fournit alors un signal de commande Sc au circuit électrique 29 de l'actionneur 28 pour activer ce dernier pendant un intervalle de temps TR égal à T0/4 dans la variante décrite ici. Dans une autre variante, on remarquera que cet intervalle de temps peut être prévu bien plus long pour effectuer une plus grande correction. Dans une variante spécifique, la durée de cet intervalle de temps peut être variée en fonction de valeurs différentes détectées pour l'avance de l'oscillateur mécanique. - Ainsi, à la fin de la temporisation qui permet à l'alternance naturelle A2 en cours de se terminer, l'organe d'arrêt 30 est actionné sensiblement au début de l'alternance A1* et mis dans sa position d'interaction pendant l'intervalle de temps TR. Il résulte de cette action que la partie saillante 20 du balancier vient en butée contre l'organe d'arrêt au cours de la première demi-alternance en question lorsque la partie saillante du balancier atteint la position angulaire θB en se dirigeant vers la position neutre. Cet événement stoppe le balancier et l'organe d'arrêt bloque momentanément le résonateur mécanique de sorte que la première demi-alternance D11* est momentanément interrompue avant qu'elle ne soit poursuivie. Un déphasage négatif DN est ainsi obtenu, comme le montre le graphe de la
Figure 4B , et la durée de l'alternance A1* vaut T4, cette valeur étant supérieure à la valeur nominale T0/2. Ce déphasage négatif permet de compenser une certaine avance. Cette action de correction peut être effectuée successivement dans plusieurs périodes d'oscillation selon l'avance détectée. - Dans le premier mode d'interaction des
Figures 4A et 4B , lorsque l'organe d'arrêt met fin à une seconde demi-alternance pour corriger un retard, il absorbe substantiellement l'énergie cinétique du balancier-spiral, de sorte que la première demi-alternance suivante D11 F est débutée avec une vitesse sensiblement nulle et présente sensiblement une durée nominale T0/4. Ainsi, l'alternance A1 F présente sensiblement une durée nominale T0/2 et une moindre amplitude, laquelle dépend du décalage angulaire θB. Dans le cas de la correction d'une avance, l'alternance interrompue est continuée suite au retrait de l'organe d'arrêt par une alternance de reprise ayant une moindre amplitude et sensiblement une durée nominale T0/2. L'amplitude de cette alternance de reprise est sensiblement égale à celle de l'alternance A1 F . - Aux
Figures 5A et 5B est représentée la position angulaire du balancier au cours d'une interaction avec l'organe d'arrêt dans le cas d'un deuxième mode d'interaction pour corriger respectivement un retard et une avance dans la marche du mouvement horloger. Alors que dans le premier mode d'interaction l'énergie cinétique du résonateur mécanique est absorbée par l'actionneur, l'organe d'arrêt et la partie saillante du balancier sont agencés dans le deuxième mode d'interaction de manière à présenter entre eux, lorsque l'organe d'arrêt est placé sur commande dans sa position d'interaction, un choc élastique pour arrêter le mouvement d'oscillation du résonateur mécanique dans le sens naturel de l'alternance considérée, l'arrêt ainsi engendré étant instantané ou quasi instantané et une inversion du sens du mouvement d'oscillation intervenant avec une certaine énergie cinétique redonnée au résonateur mécanique par l'organe d'arrêt suite à l'arrêt instantané ou quasi instantané de ce résonateur mécanique. On notera que l'alternative 'quasi instantané' mentionnée indique que pratiquement l'arrêt peut avoir une très petite durée même si aucun organe spécifique ne vient bloquer le balancier. Ainsi, l'arrêt (vitesse nulle) peut présenter quelques millisecondes avant que le balancier ne reparte dans le sens inverse. - A la
Figure 5A où un déphasage positif est engendré comme à laFigure 4A pour corriger au moins partiellement un retard, on voit que la première demi-alternance D11 F suivant l'arrêt élastique du balancier a une durée fortement raccourcie, sa valeur étant sensiblement égale à celle de la seconde demi-alternance D22* au cours de laquelle est intervenu l'arrêt du balancier. Il résulte de cette situation que la durée T6 de l'alternance A1F est sensiblement égale à la durée raccourcie T5 de l'alternance A2*, de sorte que le déphasage positif engendré dans l'oscillation du résonateur mécanique est ici supérieur à celui obtenu dans le cas de laFigure 4A . - A la
Figure 5B où un déphasage négatif est engendré comme à laFigure 4B pour corriger une avance, on voit que la première demi-alternance D11* au cours de laquelle intervient l'arrêt du résonateur mécanique est grandement perturbée par le fait que le choc élastique engendre un mouvement angulaire de recul, de sens inverse à celui d'une première alternance naturelle A1, de sorte que l'alternance A1* présente après le choc élastique un parcours angulaire supérieure à celui d'une alternance naturelle et donc une durée totale T7 largement supérieure à la durée nominale T0/2 et supérieure à la durée T4 (Figure 4B ). Ainsi, le déphasage négatif obtenu ici est supérieur à celui obtenu dans le cas de laFigure 4B . - Finalement, on notera que la partie saillante du balancier peut être agencée différemment dans d'autres variantes de réalisation. Ainsi, dans une variante particulière, la partie saillante est agencée au-dessous de la serge de manière axiale, l'organe d'arrêt étant mobile dans un plan géométrique situé au-dessous de celui du balancier et traversé par la partie saillante. D'autres variantes peuvent être prévues par l'homme du métier tout en restant dans le cadre de la présente invention. En particulier, d'autres résonateurs mécaniques peuvent être prévus. Dans diverses variantes, d'autres dispositifs électromécaniques susceptibles de stopper le résonateur mécanique au cours d'une première demi-alternance et d'une seconde demi-alternance peuvent être agencés dans la pièce d'horlogerie.
Claims (10)
- Pièce d'horlogerie (2) comprenant :- un mécanisme permettant d'indiquer une donnée temporelle,- un résonateur mécanique (6) susceptible d'avoir un mouvement d'oscillation selon un axe d'oscillation donné autour d'une position neutre correspondant à son état d'énergie potentielle mécanique minimale,- un dispositif d'entretien (18) du résonateur mécanique formant avec ce résonateur mécanique un oscillateur mécanique qui est agencé pour cadencer la marche dudit mécanisme, chaque oscillation du résonateur mécanique ayant deux alternances successives (A1, A2) entre deux positions extrêmes, sur l'axe d'oscillation, qui définissent l'amplitude d'oscillation du résonateur mécanique depuis sa position neutre, chaque alternance présentant une première demi-alternance et une seconde demi-alternance intervenant respectivement avant et après le passage du résonateur mécanique par sa position neutre,- un dispositif (22) pour réguler la fréquence moyenne de l'oscillateur mécanique, ce dispositif de régulation comprenant un oscillateur auxiliaire (26), un dispositif électromécanique (28) susceptible de stopper au cours d'une alternance au moins momentanément le mouvement d'oscillation du résonateur mécanique dans le sens de cette alternance, et un circuit de régulation (24) agencé pour pouvoir générer un signal de commande destiné au dispositif électromécanique pour l'activer ;le dispositif de régulation comprenant un capteur (32), agencé pour pouvoir détecter le passage du résonateur mécanique par au moins une certaine position donnée sur l'axe d'oscillation, et un dispositif de mesure (34) agencé pour pouvoir mesurer, sur la base d'un signal de détection (SP) fourni par le capteur, une dérive temporelle éventuelle de l'oscillateur mécanique relativement à l'oscillateur auxiliaire ; le dispositif de mesure et le circuit de régulation étant agencés pour pouvoir déterminer si la dérive temporelle correspond à au moins une certaine avance ; le circuit de régulation et le dispositif électromécanique étant agencés pour pouvoir, lorsque la dérive temporelle mesurée correspond à ladite au moins une certaine avance, stopper momentanément, lors de la première demi-alternance d'une alternance donnée, le mouvement d'oscillation du résonateur mécanique dans le sens de cette alternance, de manière à prolonger cette première demi-alternance relativement à une durée nominale (T0/4) prévue pour chaque demi-alternance naturelle ;
caractérisée en ce que le dispositif de mesure et le circuit de régulation sont agencés pour pouvoir en outre déterminer si la dérive temporelle correspond à au moins un certain retard ; et en ce que le circuit de régulation et le dispositif électromécanique sont agencés pour pouvoir en outre, lorsque le résonateur mécanique oscille avec une amplitude comprise dans une plage de fonctionnement utile et la dérive temporelle mesurée correspond audit au moins un certain retard, stopper le mouvement d'oscillation du résonateur mécanique au cours de la seconde demi-alternance d'au moins une alternance donnée de manière à mettre prématurément un terme à cette seconde demi-alternance, relativement à ladite durée nominale, et à débuter l'alternance suivante à un temps intervenant avant que cette durée nominale ne soit atteinte depuis le dernier passage du résonateur mécanique par sa position neutre. - Pièce d'horlogerie selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif électromécanique est formé par un actionneur comprenant un organe d'arrêt (30) définissant une butée mobile pour une partie saillante (20) du résonateur mécanique, l'organe d'arrêt étant agencé mobile entre une position de non interaction, où il est hors d'un espace balayé par la partie saillante lorsque le résonateur mécanique oscille avec une amplitude dans ladite plage de fonctionnement utile, et une positon d'interaction où il est situé partiellement dans cet espace balayé par la partie saillante ; et en ce que l'organe d'arrêt peut être actionné sur commande pour stopper, via la partie saillante venant buter contre l'organe d'arrêt alors placé dans sa position d'interaction, le mouvement d'oscillation du résonateur mécanique dans le sens de l'alternance donnée et sélectivement dans la première demi-alternance ou la seconde demi-alternance de cette alternance selon que respectivement au moins une certaine avance ou au moins un certain retard a été détecté.
- Pièce d'horlogerie selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif électromécanique est agencé de manière que, lorsque l'organe d'arrêt (30) est actionné pour stopper le résonateur mécanique dans une première demi-alternance, cet organe d'arrêt bloque momentanément le résonateur mécanique (6), de sorte que le mouvement d'oscillation dans cette première demi-alternance est momentanément interrompu avant qu'il ne soit poursuivi après retrait de l'organe d'arrêt, et de manière que, lorsque l'organe d'arrêt est actionné pour stopper le résonateur mécanique dans une seconde demi-alternance, cet organe d'arrêt met prématurément fin à cette seconde demi-alternance sans bloquer le résonateur mécanique mais en inversant le sens du mouvement d'oscillation du résonateur mécanique, de sorte que le résonateur mécanique débute alors directement une alternance suivante suite à un arrêt instantané ou quasi instantané de ce résonateur mécanique provoqué par un choc de la partie saillante contre l'organe d'arrêt.
- Pièce d'horlogerie selon la revendication 3, caractérisée en ce que, lorsque l'organe d'arrêt met prématurément fin à une seconde demi-alternance, cet organe d'arrêt absorbe substantiellement l'énergie cinétique du résonateur mécanique de sorte que l'alternance suivante est débutée avec une vitesse sensiblement nulle.
- Pièce d'horlogerie selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit organe d'arrêt et ladite partie saillante du résonateur mécanique sont agencés de manière à présenter entre eux, lorsque l'organe d'arrêt est placé sur commande dans sa position d'interaction, un choc substantiellement élastique pour stopper le mouvement d'oscillation du résonateur mécanique dans le sens de l'alternance donnée, l'arrêt ainsi engendré étant instantané ou quasi instantané et une inversion du sens du mouvement d'oscillation intervenant avec une certaine énergie cinétique redonnée au résonateur mécanique suite à l'arrêt instantané ou quasi instantané de ce résonateur mécanique.
- Pièce d'horlogerie selon une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que l'actionneur comprend un élément piézoélectrique ou un système électromagnétique agencé pour pouvoir déplacer sur commande l'organe d'arrêt (30) entre ses positions d'interaction et de non interaction.
- Pièce d'horlogerie selon une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que le capteur (32) est agencé pour détecter au moins le passage du résonateur mécanique par sa position neutre ; et en ce que le circuit de régulation (24) est agencé de manière que, lorsqu'au moins une certaine avance est détectée, il envoie un signal de commande (Sc) au dispositif électromécanique directement après une détection d'un passage du résonateur mécanique (6) par sa position neutre pour que le dispositif électromécanique actionne l'organe d'arrêt (30) en le plaçant dans sa position d'interaction pour une durée sensiblement égale à la durée nominale (T0/4) d'une demi-alternance naturelle.
- Pièce d'horlogerie selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit circuit de régulation (24) comprend un compteur temporel (C1) et est agencé de manière à pouvoir, lorsqu'au moins une certaine avance est détectée, réinitialiser le compteur temporel après une détection d'un passage du résonateur mécanique par sa position neutre pour mesurer une période de temporisation avant d'envoyer le signal de commande (Sc) au dispositif électromécanique pour que ce dernier actionne son organe d'arrêt en le plaçant dans sa position d'interaction pour une durée prédéfinie ou déterminée.
- Pièce d'horlogerie selon une quelconque des revendications 2 à 8, dans laquelle ledit résonateur mécanique est formé par un balancier (8) et un spiral (10), le balancier portant ladite partie saillante (20) ; caractérisée en ce que ledit organe d'arrêt (30) est positionné angulairement, relativement à l'axe d'oscillation (9) du balancier, de manière que cet organe d'arrêt présente, lorsqu'il se trouve dans sa position d'interaction, un décalage angulaire (θB) non nul avec la partie saillante lorsque le résonateur mécanique se trouve dans sa position neutre, ce décalage angulaire étant prévu inférieur à l'amplitude minimale de ladite plage de fonctionnement utile.
- Pièce d'horlogerie selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le capteur est soit un capteur optique (32) comprenant une source de lumière, agencée de manière à pouvoir envoyer un faisceau de lumière en direction du résonateur mécanique, et un détecteur de lumière agencé pour recevoir en retour un signal lumineux dont l'intensité varie en fonction de la position du résonateur mécanique le long dudit axe d'oscillation, soit un capteur capacitif ou un capteur inductif agencé de manière à pouvoir détecter une variation de capacité, respectivement d'inductance en fonction de la position du résonateur mécanique le long dudit axe d'oscillation.
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