Tourbillon pour mouvement de montre et mouvement le comprenant

La présente invention concerne une structure tourbillon pour mouvement de montre.

On connaît par le document GB 2 375 619 un tourbillon comprenant une cage rotative dans laquelle sont montés un balancier et deux échappements pour entretenir les mouvements du balancier.

On connaît également par l'ouvrage « Das Tourbillon » de Reinhard Meis, 1993, Callwey, München, pages 75 à 77, une structure tourbillon comportant une structure pivotante sur laquelle sont montés deux balanciers et deux échappements correspondants.

La présente invention concerne plus particulièrement les mouvements de montre munis de plusieurs balanciers et propose une structure tourbillon pour mouvement de montre comportant une structure pivotante sur laquelle sont montés une pluralité de balanciers et une pluralité d'échappements correspondants, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des cages montées pivotantes sur la structure pivotante et servant chacune de support à un balancier et à un échappement.

La structure pivotante peut être un plateau.

Selon une caractéristique de l'invention, la structure tourbillon est sensiblement équilibrée par rapport à son axe de rotation.

L'échappement de chaque cage peut comporter un mobile d'échappement comportant un pignon d'échappement, ledit pignon engrenant avec une roue fixée rigidement à la structure pivotante et coaxiale à la cage.

Les cages peuvent être de type volant.

Les cages sont par exemple au nombre de trois.

Dans un mode de réalisation, la structure pivotante est montée sur un roulement à billes.

La présente invention propose aussi un mouvement de montre comprenant un bâti et une structure tourbillon telle que définie ci-dessus, la structure pivotante de la structure tourbillon étant montée pivotante dans le bâti.

Dans ce mouvement de montre, les cages de la structure tourbillon peuvent comporter chacune une planche munie d'une denture qui engrène avec une denture d'un manchon fixé à un pont du bâti et entourant un arbre de pivotement de la structure pivotante pour faire tourner les cages sur elles-mêmes lorsque la structure pivotante tourne.

En variante, les cages de la structure tourbillon peuvent être entraînées en rotation sur elles-mêmes sur la structure pivotante par un engrenage différentiel

Le mouvement de montre peut comporter en outre, dans le bâti, une source d'érergie et un rouage de finissage engrenant avec la source d'énergie, le rouage de finissage comportant une roue de secondes qui engrène avec une denture de la structure pivotante.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en référence au dessin dans lequel :

• les figures 1 et 2 représentent respectivement vu côté fond et côté cadran un mode particulier de réalisation d'un mouvement de montre selon l'invention,
• la figure 3 est une vue en coupe de la structure de résonance équipant ce mouvement,
• la figure 4 illustre, en perspective, les pièces participant à la cinématique du mouvement, et
• les figures 5a et 5b sont des vues respectivement en coupe et en plan d'une cage de tourbillon équipant le mouvement des figures 1 et 2.

Le mouvement de montre décrit ci-dessous comporte, de manière classique, un bâti formé d'une platine 10 et de ponts, plus particulièrement de deux ponts de barillets 12 et 14, d'un pont de finissage 16, et de deux ponts de tourbillons 18 et 20, respectivement visibles sur les figures 1 et 2 et disposés côté fond et côté cadran. De manière classique, les ponts sont fixés sur la platine 10 au moyen de vis non référencées.

Ce mouvement présente une forme particulière, constituée de deux demi-cercles reliés par une portion rectangulaire, la distance entre les centres des demi-cercles étant sensiblement égale au rayon des demi-cercles.

Ce mouvement comporte, en outre, notamment visibles sur les figures 1 et 4 :

• deux barillets 22 et 24, assurant une fonction de source d'énergie,
• un renvoi 26 reliant cinématiquement les deux barillets,
• un rouage de finissage 28,
• trois cages de tourbillons 30 sur chacune desquelles sont disposés un échappement comprenant une ancre 31 et un mobile d'échappement 32, ainsi qu'un balancier 33, l'une de ces cages 30 étant plus particulièrement visible sur les figures 5a et 5b,
• un plateau 34, mieux visible sur la figure 3, assurant une fonction de structure de résonance, monté pivotant entre les ponts 18 et 20 et sur lequel les cages 30 sont montées pivotantes, les axes de pivotement des cages 30 formant entre eux un prisme de section triangulaire équilatérale, et
• un mécanisme de remontoir et de mise à l'heure 36 comportant notamment une tige 38 qui assure la liaison avec l'extérieur de la boîte dans laquelle est logé le mouvement.

Dans ce mouvement, l'armage des ressorts de barillet se fait de manière classique, par une rotation de la tige 38 lorsqu'elle occupe sa position enfoncée, par l'intermédiaire de deux roues de rochets reliées entre elles par un renvoi. Les pièces assurant cette fonction ne présentant pas de caractère particulier, elles ne seront pas décrites en détail, ni référencées.

La figure 4 montre la cinématique du mouvement et notamment comment le barillet 22 transmet son énergie au barillet 24 par l'intermédiaire du renvoi 26. Le barillet 24 engrène avec le rouage de finissage 28, qui comporte un mobile de grande-moyenne décentrée 40, un mobile de petite moyenne 42, un mobile intermédiaire 43 et un mobile de secondes 44. Chacun de ces mobiles comprend un pignon identifié par la lettre a et une roue identifiée par la lettre b.

Le plateau 34, représenté en détail sur la figure 3, est de forme générale cylindrique et comporte une portion annulaire 34a munie d'une denture 34b à sa périphérie. Celle-ci est en prise avec la roue de secondes 44b, dans un rapport d'engrenages de 1 à 15, de telle sorte qu'il effectue un tour en quinze minutes. Le plateau comprend, en outre, un moyeu 34c et trois anneaux 34d disposés radialement à 120° les uns des autres et reliant la portion annulaire 34a au moyeu 34c.

L'ouverture centrale que comporte chacun des anneaux 34d sert de logement à un roulement à billes 46 (figure 3) destiné à servir de pivotement à l'une des cages 30. Celle-ci est montée sur la bague intérieure du roulement 46 au moyen d'un clips facilement amovible et permettant de mettre en place et de retirer facilement les cages 30 du plateau 34.

Chacun des anneaux 34d porte, disposée concentriquement, une roue 48 à denture intérieure, dont la fonction sera précisée ci-après, fixée rigidement au plateau 34 par des vis visibles sur la figure 1 et non référencées.

Le moyeu 34c est percé en son centre et sert de logement à un arbre 50 qui y est chassé, s'étendant de part et d'autre du plateau 34. L'arbre 50 est muni de pivots engagés dans des pierres fixées respectivement dans les ponts 18 et 20. L'arbre 50 forme ainsi un organe de liaison du plateau 34 au bâti, alors que ce dernier assure une fonction de structure de résonance.

L'arbre 50 et le plateau 34 tournent, ensemble, autour d'un axe A perpendiculaire au plan du mouvement.

Le plateau 34 et les cages 30 présentent une structure symétrique axiale, avec une périodicité de 120°, de telle sorte que l'ensemble est sensiblement équilibré par rapport à l'axe. En d'autres termes, les axes des cages 30, qui sont parallèles à l'axe A, forment ensemble un prisme à trois côtés, de section isocèle.

Comme on peut le voir plus particulièrement sur les figures 5a et 5b, chacune des cages 30 comprend une planche 30a munie d'une denture 30b à sa périphérie, trois piliers 30c fixés sur un côté de la planche 30a et un pont de balancier 30d monté au moyen de vis sur les trois piliers 30c. Un moyeu 30e est solidaire de la planche 30a et s'engage sur le roulement à billes 46 pour assurer un pivotement volant de la cage 30 sur le plateau 34.

Le plateau 34 et le pont 30d sont munis, chacun, d'un palier 30f dans lequel oscille le balancier 33. La planche 30a porte deux pierres 30g et 30h et un pont d'échappement 30i (figure 4) également muni de pierres portant les mêmes références que celles disposées sur la planche 30a et servant de paliers à l'ancre 31 et au mobile d'échappement 32. Ce dernier comprend un pignon 32a engrenant avec la roue fixe 48 et une roue d'ancre 32b entraînant l'ancre 31, laquelle entretient le mouvement du balancier 33.

Un manchon 52, muni d'une denture 52a à sa périphérie, est fixé sur le pont 18 et entoure l'arbre 50 (figure 3). La denture 52a est disposée de manière à ce qu'elle engrène avec la denture 30b. De la sorte, lorsque le plateau 34 tourne, les cages 30 se comportent comme les satellites d'un engrenage planétaire.

Dans le mouvement ainsi décrit, l'énergie est fournie par les deux ressorts, logés dans les barillets 22 et 24, qui entraînent de manière classique le rouage de finissage 28. La roue de secondes 44 fait tourner le plateau 34. Ce dernier entraîne avec lui les cages 30, lesquelles sont en prises avec le manchon 52. Les cages 30 tendent donc à tourner sur elles-mêmes, sur le plateau 34. Elles sont retenues par leur roue d'échappement 32 et plus particulièrement par le pignon 32a qui est en prise avec la roue fixe 48. De la sorte, à chaque alternance du balancier, lors du passage au point mort, l'ancre 31 libère la roue d'échappement 32 qui donne alors une impulsion faisant basculer l'ancre 31 et transmettant de l'énergie au balancier 32.

Il est évident qu'une telle solution ne peut fonctionner que dans la mesure où les trois balanciers oscillent exactement à la même fréquence, puisqu'ils doivent tourner à la même vitesse et passer ensemble au point mort, de manière à ce que le mouvement du plateau 34 permette la transmission d'énergie aux trois mobiles d'échappement 31. Cet ajustement se fait par résonance, dans la mesure, bien sûr, où les fréquences propres des balanciers sont très voisines. La résonance est obtenue grâce au fait que le plateau 34, avec sa structure annulaire et suspendue dans le bâti 14 par l'intermédiaire de l'arbre 50, permet un couplage optimal. On obtient ainsi un démarrage des balanciers et une mise en phase en un temps très bref, durant lequel les ébats et l'élasticité des engrenages suffisent pour assurer le fonctionnement durant les premières oscillations des balanciers. Le fait que les trois balanciers pivotent par l'une de leurs extrémités dans le plateau 34 renforce encore l'effet de couplage.

Il va de soi que l'utilisation d'une telle structure peut tout aussi bien être utilisée sans tourbillon, tant au niveau du plateau que des cages. Il suffirait de disposer la roue de secondes 44 concentriquement au plateau 34, de telle sorte qu'elle engrène avec les trois pignons d'échappement 32a. Tout porte à penser que l'effet de résonance serait également obtenu.

Si le plateau 34 portait au moins deux balanciers et deux échappements, chacun d'eux assurant l'entraînement d'un balancier, on se trouverait alors en présence d'un tourbillon simple à deux balanciers. Dans ce cas, les pignons des roues d'échappement coopéreraient avec une roue fixe concentrique à l'arbre 50, la planche 34 étant entraînée comme expliqué plus haut. En variante, seul l'un des balanciers pourrait être entraîné par un échappement, l'autre étant entraîné par couplage en résonance.

Afin de faciliter le démarrage, il est possible de remplacer le manchon 52 par un engrenage différentiel qui entraînerait les trois cages de manière autonome. Il serait également possible d'avoir trois barillets et trois rouages, chacun d'eux entraînant un balancier. Dans ce cas toutefois, et contrairement aux solutions connues, un réglage du couplage n'est pas nécessaire.

Il a été constaté que, de manière surprenante, même en disposant trois balanciers sur le plateau, il apparaît un phénomène de résonance.

Tant les cages que le plateau forment des tourbillons, les cages étant de type volant. Il est également possible d'avoir le plateau monté sur un roulement à billes pour former aussi un tourbillon volant, les cages pouvant alors être volantes ou non.

Dans une variante qui n'a pas été représentée, il est également envisageable de disposer un ou deux balanciers à oscillation libre, c'est à dire sans moyens d'entretien, le troisième balancier étant entraîné par un échappement. Le troisième balancier assure alors la fonction de maître et les deux autres oscillent par couplage, en référence au troisième. Les deux balanciers seront avantageusement d'inertie plus faible que le troisième, de manière à ce que les amplitudes des trois balanciers soient sensiblement les mêmes.

On relèvera encore que, de façon avantageuse, la position relative des trois balanciers sera choisie de manière à ce que leurs points d'attache soient décalés de 120°. De la sorte, l'erreur de position est mieux moyennée dans les positions verticales.

Ainsi, grâce au fait que le mouvement selon l'invention comporte une structure de résonance sur laquelle sont montés les balanciers, et un organe de liaison reliant la structure au bâti et agencé de manière à ce que la structure soit isolée mécaniquement du bâti, les balanciers se mettent en résonance sans mesure particulière relative à la distance qui les sépare.