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EP3657268A1 - Organe resonant pour un mecanisme de sonnerie d'une montre ou d'une boite a musique - Google Patents

Organe resonant pour un mecanisme de sonnerie d'une montre ou d'une boite a musique Download PDF

Info

Publication number
EP3657268A1
EP3657268A1 EP18207832.9A EP18207832A EP3657268A1 EP 3657268 A1 EP3657268 A1 EP 3657268A1 EP 18207832 A EP18207832 A EP 18207832A EP 3657268 A1 EP3657268 A1 EP 3657268A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stamp
resonant
resonant member
tantalum
tungsten
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP18207832.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Laurane CHEVALLIER
Julien Peter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Blancpain SA
Original Assignee
Blancpain SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Blancpain SA filed Critical Blancpain SA
Priority to EP18207832.9A priority Critical patent/EP3657268A1/fr
Priority to US16/672,623 priority patent/US11681259B2/en
Priority to CN201911154975.9A priority patent/CN111210796B/zh
Priority to JP2019211082A priority patent/JP6938599B2/ja
Publication of EP3657268A1 publication Critical patent/EP3657268A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B21/00—Indicating the time by acoustic means
    • G04B21/02—Regular striking mechanisms giving the full hour, half hour or quarter hour
    • G04B21/08—Sounding bodies; Whistles; Musical apparatus
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B21/00—Indicating the time by acoustic means
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    • G04B21/02—Regular striking mechanisms giving the full hour, half hour or quarter hour
    • G04B21/06—Details of striking mechanisms, e.g. hammer, fan governor
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B23/00—Arrangements producing acoustic signals at preselected times
    • G04B23/02—Alarm clocks
    • G04B23/028—Sounding bodies; boxes used as sounding cases; fixation on or in the case
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10F—AUTOMATIC MUSICAL INSTRUMENTS
    • G10F1/00—Automatic musical instruments
    • G10F1/06—Musical boxes with plucked teeth, blades, or the like
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10F—AUTOMATIC MUSICAL INSTRUMENTS
    • G10F5/00—Details or accessories
    • G10F5/02—Actions
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K1/00—Devices in which sound is produced by striking a resonating body, e.g. bells, chimes or gongs
    • G10K1/06—Devices in which sound is produced by striking a resonating body, e.g. bells, chimes or gongs the resonating devices having the shape of a bell, plate, rod, or tube
    • G10K1/062—Devices in which sound is produced by striking a resonating body, e.g. bells, chimes or gongs the resonating devices having the shape of a bell, plate, rod, or tube electrically operated
    • G10K1/066—Devices in which sound is produced by striking a resonating body, e.g. bells, chimes or gongs the resonating devices having the shape of a bell, plate, rod, or tube electrically operated the sounding member being a tube, plate or rod
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K1/00—Devices in which sound is produced by striking a resonating body, e.g. bells, chimes or gongs
    • G10K1/06—Devices in which sound is produced by striking a resonating body, e.g. bells, chimes or gongs the resonating devices having the shape of a bell, plate, rod, or tube
    • G10K1/07—Devices in which sound is produced by striking a resonating body, e.g. bells, chimes or gongs the resonating devices having the shape of a bell, plate, rod, or tube mechanically operated; Hand bells; Bells for animals
    • G10K1/072—Operating or striking mechanisms therefor
    • G10K1/076—Operating or striking mechanisms therefor for timed or repeated operation

Definitions

  • the invention relates to a resonant member, which comprises at least one resonant part, such as one or more timbres, or a reed keyboard for a striking mechanism of a watch or a music box.
  • the timbre (s) or each blade of a keyboard must be designed with a particular material to take account of the space available in the watch case while guaranteeing a generation of a rich sound when typing the timbre (s) or the activation of one or more blades.
  • the invention also relates to a method for producing a resonant member.
  • the resonant member used comprises a stamp, which is a metallic wire of circular shape, for example steel. This metal wire is generally placed around the movement in the watch case.
  • This stamp is fixed, for example by welding or soldering, to a stamp holder, which is itself integral with the plate or the middle part of the watch case.
  • the vibration of the stamp is produced by the impact generally near the stamp holder of at least one hammer. This vibration is composed of several natural or partial frequencies, the number and intensity of which, in particular in the audible range between 1 kHz and 20 kHz, depend on the geometry of the timbre and the physical properties of the material used.
  • the stamp in the form of a metal wire can also be designed in gold as defined in the patent EP 2 107 436 B1 to have a lot of partiality in the sound vibration generated by the striking of the hammer. Even if the realization of a gold stamp brings a great richness of the sound generated during the striking of a hammer of the striking mechanism, it can undergo a too important deformation due to its own weight. As the location can be reduced in the watch case where the stamp is located, it can easily come into unwanted contact with neighboring parts. This constitutes a drawback of such a stamp in gold or any metal with a high density and a low modulus of elasticity.
  • a watch movement can also include a striking mechanism for generating music if the mechanism is activated.
  • the mechanism can include a resonant member in the form of a musical keyboard.
  • the blades made of metallic material can be activated by pins arranged on a disc or a cylinder driven in rotation when the striking mechanism is activated.
  • the acoustic efficiency on the basis of the complex vibro-acoustic transduction of the covering parts, is low.
  • account must be taken of the material, the geometry and the boundary conditions of the covering parts.
  • the configurations of the trim pieces are also dependent on the aesthetics of the watch and operating constraints, which can limit the possibilities of adaptation.
  • a musical keyboard of a striking watch is described.
  • the keyboard blades are produced with a Young's modulus of between 70 and 120 GPa and a density greater than 14 g / cm 3 .
  • the blades can be made of tungsten. None is provided to make such a keyboard with a material guaranteeing a richness of the generated sound and with a slight deformation of the keyboard blades, which constitutes a drawback.
  • the invention therefore aims to overcome the drawbacks of the state of the art by providing a resonant member, which includes one or more timbres or a keyboard with blades for a striking mechanism of a watch or a case music with less distortion due to its own weight and capable of generating a rich, warm and loud sound when activated in a small space of the watch or music box.
  • the invention relates to a resonant member, which comprises the characteristics defined in independent claim 1.
  • An advantage of the resonant organ lies in the fact that it is designed in an alloy of tungsten or tantalum or rhodium or hafnium at more than 51% by weight of tungsten or tantalum or rhodium or hafnium.
  • the alloy can comprise more than 75% by weight of tungsten or tantalum or rhodium or hafnium in the alloy.
  • such an alloy is chosen having a ratio E / ⁇ of the Young's modulus E on the density or density p which approaches that of gold.
  • the E / p ratio must for example be less than 28 ⁇ 10 6 (m / s) 2 . This generates, once activated, a loud, rich sound with a large number of partials in the audible range of at least 1 kHz to 10 kHz.
  • the resonant member may consist of a resonant part connected in one piece to a fixing part.
  • the resonant part can consist of one or more stamps and the fixing part can be defined as a stamp holder connecting one or more stamps, or one stamp holder per stamp.
  • the resonant member which comprises one or more gongs, so as to minimize its deformation due to its own weight once mounted in a watch case and with a reduced space for positioning the gong or gongs .
  • the stamp or stamps can also be made of a tungsten or tantalum or rhodium or hafnium alloy with a hardness greater than 250 HV, and preferably greater than 300 HV.
  • the resonant member can be a musical keyboard made up of several blades connected to the same heel in one-piece form.
  • Each slide or each group of slides can be made to generate each or each a well-defined note once activated.
  • the invention also relates to a method for producing a resonant member defined in independent claims 13 and 14.
  • a striking mechanism which comprises a resonant member of a striking or musical watch, which are well known in this technical field, are described only briefly. The main focus is on the resonant member and its realization for the striking mechanism in the watch case, or even in a music box.
  • the figure 1 represents a resonant member 1, which comprises a resonant part 2 and a fixing part 3.
  • the resonant part 2 comprises in this case a stamp 2
  • the fixing part 3 is a plate in the form of a stamp holder in the extension of a first end of stamp 2.
  • the other end of stamp 2 is free.
  • the resonant part 2 and the fixing part 3 preferably form only one piece, that is to say one piece with the same material.
  • the material used is an alloy, which comprises at least 51% by weight of tungsten or tantalum or rhodium or hafnium.
  • the fixing part 3 can be of the same thickness as the thickness of the stamp 2 and includes holes for fixing, for example by screws, of the stamp 2 on a corresponding part of a middle part of the watch case or a watch movement platinum.
  • the fixing part 3 can also be of another shape and of a different thickness or come in one piece with a portion of the watch middle.
  • the stamp 2 of a watch striking mechanism can be placed in the watch case preferably under a watch dial and according to an embodiment partly around a watch movement. Under these conditions, it may have a circular shape with a diameter corresponding to the diameter of the watch glass, and describing a portion of a circle with an angle which can be between 150 ° and 250 °, preferably between 185 ° and 220 °.
  • the stamp 2 can be of circular cross section or preferably rectangular in the figures presented. Dimensional examples are described below without limitation of execution to these examples described.
  • the stamp 2, fixed by the fixing part 3 in the watch case, is generally part of a striking mechanism, which preferably further comprises a hammer to strike the stamp at predetermined times.
  • An impact portion of the hammer (not shown) generally strikes the stamp near its connection to the fixing part 3 to generate an acoustic resonance.
  • the resonant part 2 can flex, that is to say, deform according to its own weight and even when the watch is at rest.
  • any movement or shock of the watch can cause the gong (s) 2 to come into contact a neighboring stamp or a nearby watch piece. That can lead to an unwanted tingling of the patch (s) independently of their normal activation at specific times, which is not desired.
  • the Figures 2a and 2b precisely represent the deformation of a stamp 2 of the resonant member 1.
  • the resonant member 1 is fixed by means of the fixing part 3 on a support in the watch case.
  • This support may for example be a portion of the middle of the watch case or a support on a mounting plate for the watch movement. It can also be a support in a music box.
  • the timbre 2 of the resonant member 1 is in principle arranged in a plane parallel to the watch dial and just below.
  • the weight of the stamp since its fixing has the effect of causing it to flex, that is to say, to deform by its own weight.
  • the stamp 2 In a resting mode, the stamp 2, describing a portion of a circle, is deformed by a distance d seen in elevation from its fixing part 3 at its free end.
  • a distance d seen in elevation from its fixing part 3 at its free end Depending on the space reserved for the stamp or a set of stamps in the watch case, it is necessary that such a stamp 2 with a diameter for example of the order of 35 to 40 mm over a portion of a circle between 185 ° and 220 ° for the ground note for example, and of thickness and width equal to or greater than 0.4 mm, preferably close to 0.5 mm, has a deformation distance less than 20% of its cross section, ie 0.1 mm in the case of the present invention.
  • the resonant member 1 with one or more timbres 2 is made of an alloy with more than 51% by weight of tungsten or tantalum or rhodium or hafnium in the alloy and whose ratio E / p is less than 2810 6 (m / s) 2 .
  • a stamp 2 can be produced generating a ground note when struck by a hammer of the striking mechanism.
  • Stamp 2 can be made of a tungsten alloy where the proportion of tungsten is more than 95% by weight.
  • the Young's modulus E is equal to 330 GPa
  • the density p is 18 g / cm 3
  • the hardness is of the order of 310 HV.
  • the length of the stamp with a diameter of the order of 35 to 40 mm and a portion of an angle circle at 198.83 ° and the E / p ratio is equal to 18.3 ⁇ 10 6 (m / s) 2 .
  • there is a deformation of the stamp due to its own weight of the order of 0.053mm, which is less than 0.1 mm, which is sought after.
  • the stamp (s) 2 are curved elements.
  • the calculation of the deformation of the stamps therefore consists of an extrapolation of the formula initially adapted to a recessed beam mentioned above. This calculation for stamps is therefore much more complex and therefore requires a calculation by finite elements.
  • the change of material to a material which deforms less than gold can also make it possible to optimize the bulk in the watch case. If the material deforms less, a gain in the diameter of the watch case and the thickness of the stamp (s) can also be gained.
  • the alloy with more than 51% by weight of tungsten or tantalum or rhodium or hafnium can also contain one or more of the following elements: nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), molybdenum (Mo), tantalum ( Ta), hafnium (Hf), niobium (Nb), zirconium (Zr) and cobalt (Co).
  • These addition elements can for example increase the mechanical properties and / or the corrosion resistance of the alloy.
  • These elements can also be selected according to their phase diagram with the element of tungsten or tantalum or rhodium or hafnium. Obtaining certain phases can be advantageous for machinability and / or for acoustic properties.
  • the alloy may be more than 75% by weight of tungsten or tantalum or rhodium or hafnium.
  • the alloy can comprise more than 90% by weight of tungsten, further comprising nickel and copper.
  • Young's modulus can be between 280 and 400 GPa and the density or density can be greater than 15 g / cm 3 .
  • the resonant member 1, which can be composed of one or more timbres 2, 2 ', 2 ", 2"', can be produced by milling, electroerosion, laser machining, molding, casting, hot pressing or another suitable machining method in this technical area.
  • the stamp (s) 2, 2 ', 2 ", 2'” can also be obtained from cast products or products hot pressed or products deformed hot or cold. This implies that the 2, 2 ', 2 ", 2” stamps can be anisotropic or isotropic. These characteristics can have an influence on the acoustic properties.
  • the resonant member 1 can undergo a heat treatment in order to increase its mechanical properties, its resistance to corrosion and / or its acoustic properties for example.
  • the resonant member 1 can benefit from a surface treatment forming a surface layer of the alloy having more than 51% by weight of tungsten or tantalum or rhodium or hafnium, which makes it possible to improve the resistance to corrosion and / or surface hardness, for example.
  • the thickness of this additional layer to the base element may be between 10 nm and 200 ⁇ m. This additional layer can also serve to protect the basic element, in particular from corrosion.
  • the figure 3 shows a partial sectional view of a ringing or musical watch part, which comprises a resonant member 1 with two timbres 2, 2 'for a minute repeater according to the invention.
  • the first stamp 2 of circular shape for example is arranged above the second stamp 2 'of circular shape for example, but of different length so as to generate a different note than the first stamp once activated.
  • the first stamp 2 can be located just below a watch dial 4, while the second stamp 2 'is below the first stamp and above an inner edge 5' of the middle part 5 of the watch.
  • a joint portion 6 connects the dial to the middle part 5.
  • a reduced space 10 for the placement of the stamps 2, 2 ' is provided, but does not guarantee that the stamps 2, 2' do not collide or come unintentionally into contact with the edge of the vibration space 10. It depends on the material used to make them, such as an alloy with more than 51% by weight of tungsten or tantalum or rhodium or hafnium.
  • Each stamp 2, 2 ′ is of width l1 equal to or greater than 0.4 mm.
  • the first stamp 2 is spaced from the dial 4 by a height h1 of approximately the value of its cross section.
  • the second stamp is spaced apart by a height h2 of a value less than twice its cross section of the first stamp 2 without deformation.
  • the second stamp is spaced by a height h3 of approximately the value of its cross section of the lower and inner edge 5 'of the middle part 5.
  • the first and second stamps 2, 2' are spaced from the middle part 5 d ' a distance d1 equal to or less than twice the value of their cross section.
  • the figure 4 shows a partial sectional view of a ringing or musical watch part, which comprises a resonant member 1 to four timbres 2, 2 ', 2 ", 2""for a chime according to the invention.
  • the first and second stamps 2, 2 ′ have the same arrangement as for the embodiment of the figure 3 .
  • a third stamp 2 " is mounted coaxial inward and in the same plane as the first stamp 2.
  • a fourth stamp 2 '" is mounted coaxial inward and in the same plane as the second 2 'stamp.
  • Each stamp is of a different length so as to each generate a different particular note when activated.
  • the space between the first and third stamps 2, 2 "and between the second and fourth stamps 2 ', 2'" is approximately twice the value of their cross section.
  • stamps can be applied depending on the size of the watch fitted with the striking mechanism.
  • two or more resonant parts 2 are connected to a single fixing part 3.
  • a resonant member 1 composed of stamps 2 one or more stamps 2 can be connected to the same fixing part 3 , such as a stamp holder 3, while other stamps 2 can each be connected to their own different fixing part 3, such as to their own stamp holder 3.
  • the resonant member 1 is adapted with the choice of the material in accordance with the material of the trim pieces so as to have better sound transmission between the timbre (s) vibrated and the trim pieces neighbors.
  • a resonant member 1 with one or more timbres can be applied in the same way to a resonant member 1 in the form of a reed keyboard in order to be able to play a melody once activated.

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Abstract

L'organe résonant (1) pour un mécanisme de sonnerie d'une montre ou d'une boîte à musique, comporte au moins une partie résonante (2), telle qu'un ou plusieurs timbres, agencée pour vibrer et résonner sous l'action d'une activation, et une partie de fixation (3). La partie résonante (2) et/ou la partie de fixation (3) est réalisée en alliage de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium avec plus de 51% de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium dans l'alliage.

Description

    DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
  • L'invention concerne un organe résonant, qui comporte au moins une partie résonante, telle qu'un ou plusieurs timbres, ou un clavier à lames pour un mécanisme de sonnerie d'une montre ou d'une boîte à musique. Le ou les timbres ou chaque lame d'un clavier doivent être conçus avec un matériau particulier pour tenir compte de l'encombrement à disposition dans la boîte de montre tout en garantissant une génération d'un son riche lors de la frappe du ou des timbres ou de l'activation d'une ou plusieurs lames.
  • L'invention concerne également un procédé de réalisation d'un organe résonant.
    • ETAT DE LA TECHNIQUE
  • Dans le domaine de l'horlogerie, un mouvement horloger peut être muni d'un mécanisme de sonnerie, tel qu'une répétition minutes. Pour ce faire, l'organe résonant utilisé comprend un timbre, qui est un fil métallique de forme circulaire par exemple en acier. Ce fil métallique est disposé généralement autour du mouvement, dans la boîte de montre. Ce timbre est fixé, par exemple par soudure ou brasure, à un porte-timbre, qui est lui-même solidaire de la platine ou de la carrure de la boîte de montre. La vibration du timbre est produite par l'impact généralement à proximité du porte-timbre d'au moins un marteau. Cette vibration est composée de plusieurs fréquences propres ou partiels, dont le nombre et l'intensité, en particulier dans le domaine audible entre 1 kHz et 20 kHz, dépendent de la géométrie du timbre et des propriétés physiques du matériau utilisé.
  • Le timbre sous la forme d'un fil métallique peut aussi être conçu en or comme défini dans le brevet EP 2 107 436 B1 pour avoir beaucoup de partiels dans la vibration sonore générée par la frappe du marteau. Même si la réalisation d'un timbre en or apporte une grande richesse du son généré lors de la frappe d'un marteau du mécanisme de sonnerie, il peut subir une déformation trop importante due à son propre poids. Comme l'emplacement peut être réduit dans la boîte de montre où se situe le timbre, il peut facilement venir en contact non désiré avec des pièces voisines. Cela constitue un inconvénient d'un tel timbre en or ou tout métal avec une densité élevée et un faible module d'élasticité.
  • Dans ces conditions, on peut envisager de placer des isolateurs de bruit autour du ou des timbres du mécanisme pour éviter de tels chocs ou tintements involontaires. Cependant l'espace est fort réduit dans les montres traditionnelles pour placer encore des isolateurs de bruit entre le ou les timbres, tout en garantissant une richesse du son généré lors de la frappe du ou des timbres en des instants désirés.
  • Bien entendu, un mouvement horloger peut aussi comprendre un mécanisme de sonnerie pour générer une musique si le mécanisme est activé. Pour ce faire, le mécanisme peut comprendre un organe résonant sous la forme d'un clavier musical. Les lames réalisées en matériau métallique, peuvent être activées par des goupilles disposées sur un disque ou un cylindre entraîné en rotation lors de l'activation du mécanisme de sonnerie. Les mêmes inconvénients que pour un agencement d'un ou plusieurs timbres dans un matériau susmentionné peuvent être observés avec le clavier à lames métalliques.
  • Il est encore à noter que dans une montre musicale ou à sonnerie traditionnelle, le rendement acoustique, sur la base de la transduction vibro-acoustique complexe des pièces d'habillage, est faible. Pour améliorer et augmenter le niveau acoustique d'un son ou d'une note, il doit être tenu compte de la matière, de la géométrie et des conditions aux limites des pièces d'habillage. Les configurations des pièces d'habillage sont aussi dépendantes de l'esthétique de la montre et des contraintes de fonctionnement, ce qui peut limiter les possibilités d'adaptation.
  • Dans la demande de brevet CH 708 963 A2 , il est décrit un clavier musical d'une montre à sonnerie. Les lames du clavier sont réalisées avec un module d'Young compris entre 70 et 120 GPa et de densité supérieure à 14 g/cm3. Les lames peuvent être réalisées en tungstène. Rien n'est prévu pour réaliser un tel clavier avec un matériau garantissant une richesse du son généré et avec une faible déformation des lames du clavier, ce qui constitue un inconvénient.
    • RÉSUMÉ DE L'INVENTION
  • L'invention a donc pour but de pallier aux inconvénients de l'état de la technique en fournissant un organe résonant, qui comprend un ou plusieurs timbres ou un clavier à lames pour un mécanisme de sonnerie d'une montre ou d'une boîte à musique à moindre déformation due à son propre poids et susceptible de générer un son riche, chaleureux et fort une fois activé dans un espace réduit de la montre ou de la boîte à musique.
  • A cet effet, l'invention concerne un organe résonant, qui comprend les caractéristiques définies dans la revendication indépendante 1.
  • Des formes d'exécution particulières de l'organe résonant sont définies dans les revendications dépendantes 2 à 12.
  • Un avantage de l'organe résonant réside dans le fait qu'il est conçu dans un alliage de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium à plus de 51% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium. De préférence, l'alliage peut comprendre plus de 75% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium dans l'alliage. De plus de préférence, il est choisi un tel alliage ayant un rapport E/ρ du module d'Young E sur la densité ou masse volumique p qui s'approche de celui de l'or. Le rapport E/p doit être par exemple inférieur à 28·106 (m/s)2. Ceci permet de générer, une fois activé, un son fort et riche ayant un grand nombre de partiels dans la gamme audible d'au moins 1 kHz à 10 kHz.
  • Avantageusement, l'organe résonant peut être constitué d'une partie résonante reliée sous forme monobloc à une partie de fixation. La partie résonante peut être constituée d'un ou plusieurs timbres et la partie de fixation peut être défini comme un porte-timbre reliant un ou plusieurs timbres, ou un porte-timbre par timbre.
  • Avantageusement, il est prévu de réaliser l'organe résonant, qui comprend un ou plusieurs timbres, de telle manière à minimiser sa déformation due à son propre poids une fois monté dans une boîte de montre et avec un espace réduit de positionnement du ou des timbres. Le ou les timbres peuvent aussi être réalisés en alliage de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium avec une dureté supérieure à 250 HV, et de préférence supérieure à 300 HV.
  • Avantageusement, l'organe résonant peut être un clavier musical constitué de plusieurs lames reliées à un même talon sous forme monobloc. Chaque lame ou chaque groupe de lames peuvent être réalisés pour générer chacune ou chacun une note bien définie une fois activés.
  • A cet effet, l'invention concerne aussi un procédé de réalisation d'un organe résonant défini dans les revendications indépendantes 13 et 14.
    • BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
  • Les buts, avantages et caractéristiques d'un organe résonant, qui comprend un ou plusieurs timbres ou un clavier à lames pour un mécanisme de sonnerie d'une montre ou d'une boîte à musique apparaîtront mieux dans la description suivante notamment en regard des dessins sur lesquels :
    • la figure 1 représente une vue de dessus d'un organe résonant sous la forme d'un timbre lié à une partie de fixation d'un mécanisme de sonnerie notamment d'une montre selon l'invention,
    • les figures 2a et 2b représentent des vues de côté et de dessus d'un timbre lié à une partie de fixation comme montré en figure 1 avec une déformation du timbre due à son poids selon l'invention,
    • la figure 3 représente une vue en coupe partielle d'une partie de montre à sonnerie ou musicale ayant un organe résonant à deux timbres pour une répétition minutes selon l'invention, et
    • la figure 4 représente une vue en coupe partielle d'une partie de montre à sonnerie ou musicale ayant un organe résonant à quatre timbres pour un carillon selon l'invention.
    DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
  • Dans la description suivante, toutes les parties d'un mécanisme de sonnerie, qui comprend un organe résonant d'une montre à sonnerie ou musicale, qui sont bien connues dans ce domaine technique, ne sont décrites que sommairement. L'accent porte principalement sur l'organe résonant et sa réalisation pour le mécanisme de sonnerie dans la boîte de montre, voire dans une boîte à musique.
  • La figure 1 représente un organe résonant 1, qui comprend une partie résonante 2 et une partie de fixation 3. La partie résonante 2 comprend dans ce cas de figure un timbre 2, et la partie de fixation 3 est une plaquette sous forme de porte-timbre dans le prolongement d'une première extrémité du timbre 2. Généralement l'autre extrémité du timbre 2 est libre. La partie résonante 2 et la partie de fixation 3 ne forment de préférence qu'une seule pièce, c'est-à-dire monobloc avec un même matériau. Selon l'invention, le matériau utilisé est un alliage, qui comprend au moins 51% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium.
  • La partie de fixation 3 peut être d'une même épaisseur que l'épaisseur du timbre 2 et comprend des perçages pour la fixation, par exemple au moyen de vis, du timbre 2 sur une partie correspondante d'une carrure de la boîte de montre ou d'une platine du mouvement horloger. La partie de fixation 3 peut aussi être d'une autre forme et d'une épaisseur différente ou venir de matière avec une portion de la carrure de montre.
  • Le timbre 2 d'un mécanisme de sonnerie de la montre peut être disposé dans la boîte de montre de préférence sous un cadran de montre et selon une forme d'exécution en partie autour d'un mouvement horloger. Dans ces conditions, il peut se présenter de forme circulaire de diamètre correspondant au diamètre du verre de montre, et décrivant une portion de cercle d'un angle qui peut être entre 150° et 250°, de préférence entre 185° et 220°. Le timbre 2 peut être de section transversale circulaire ou de préférence rectangulaire sur les figures présentées. Des exemples dimensionnels sont décrits ci-après sans limitation d'exécution à ces exemples décrits.
  • Le timbre 2, fixé par la partie de fixation 3 dans la boîte de montre, fait généralement partie d'un mécanisme de sonnerie, qui comprend encore de préférence un marteau pour venir frapper le timbre dans des instants prédéterminés. Une portion d'impact du marteau non représenté vient généralement frapper le timbre à proximité de sa liaison à la partie de fixation 3 pour générer une résonance acoustique.
  • En fonction du matériau utilisé pour réaliser l'organe résonant 1, il peut survenir une déformée importante de la partie résonante 2 une fois que l'organe résonant 1 est fixé dans la boîte de montre ou dans la boîte à musique. Une fois fixée, la partie résonante 2 peut fléchir, c'est-à-dire se déformer en fonction de son propre poids et même lorsque la montre est au repos. Dans le cas d'une partie résonante 2 constituée d'un ou plusieurs timbres et comme l'espace où se trouvent le ou les timbres est très réduit, tout mouvement ou choc de la montre peut conduire le ou les timbres 2 à venir en contact d'un timbre voisin ou d'une pièce de montre proche. Cela peut conduire à un tintement non désiré du ou des timbres indépendamment de leur activation normale dans des instants déterminés, ce qui n'est pas désiré.
  • Les figures 2a et 2b représentent justement la déformée d'un timbre 2 de l'organe résonant 1. L'organe résonant 1 est fixé par l'intermédiaire de la partie de fixation 3 sur un support dans la boîte de montre. Ce support non représenté peut être par exemple une portion de la carrure de la boîte de montre ou un support sur une platine de montage du mouvement horloger. Il peut s'agir également d'un support dans une boîte de musique. Une fois monté, le timbre 2 de l'organe résonant 1 est en principe disposé dans un plan parallèle au cadran de montre et juste en dessous. Cependant même dans un état de repos sur une table ou dans un écrin, le poids du timbre depuis sa fixation a pour effet de le faire fléchir, c'est-à-dire se déformer par son propre poids.
  • Dans un mode de repos, le timbre 2, décrivant une portion de cercle, se déforme d'une distance d vue en élévation depuis sa partie de fixation 3 à son extrémité libre. En fonction de l'espace réservé au timbre ou à un ensemble de timbres dans la boîte de montre, il est nécessaire qu'un tel timbre 2 de diamètre par exemple de l'ordre de 35 à 40 mm sur une portion de cercle entre 185° et 220° pour la note sol par exemple, et d'épaisseur et de largeur égale ou supérieure à 0.4 mm, de préférence proche de 0.5 mm, ait une distance d de déformation inférieure à 20% de sa section transversale soit à 0.1 mm dans le cas de la présente invention.
  • Comme indiqué ci-devant selon la présente invention, l'organe résonant 1 avec un ou plusieurs timbres 2 est réalisé dans un alliage avec plus de 51% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium dans l'alliage et dont le rapport E/p est plus petit que 28·106 (m/s)2. De plus, il peut aussi être prévu de réaliser ledit alliage de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium avec une dureté de plus de 250 HV. Une liste de matériaux est indiquée ci-après.
  • Le tableau ci-dessous résume les critères, qui correspondent à l'or 5N et aux matières alternatives, qui sont composées notamment d'au moins 51% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium :
    Or 5N Matières alternatives > 51% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium
    Déformation du timbre sous son propre poids (simulation) 0.223 mm < 0.1 mm
    Rapport E/ρ 5.4·106 (m/s)2 Le plus petit possible pour se rapprocher du rapport E/ρ de l'or
    Dureté HV 250-280 HV au moins > 250 HV
  • A titre purement indicatif et non limitatif, il peut être réalisé un timbre 2 générant une note de sol lors de sa frappe par un marteau du mécanisme de sonnerie. Le timbre 2 peut être réalisé dans un alliage de tungstène où la proportion de tungstène est de plus de 95% en poids. Le module d'Young E est égal à 330 GPa, la densité p est de 18 g/cm3 et la dureté est de l'ordre de 310 HV. La longueur du timbre de diamètre de l'ordre de 35 à 40 mm et d'une portion de cercle d'angle à 198.83° et le rapport E/p est égal à 18.3·106 (m/s)2. On observe dans ce cas une déformation du timbre due à son propre poids de l'ordre de 0.053mm, qui est inférieure à 0.1 mm, ce qui est recherché.
  • On peut aussi définir la formule de la déformation d'une poutre encastrée, qui se déforme sous son propre poids. Cette formule de déformation de la poutre peut être prise comme exemple pour déterminer la déformation d'un timbre 2 d'un organe résonant 1 de forme plus complexe. Ainsi, la formule pour calculer la flèche de ce type de système, pour une section de poutre rectangulaire, est la suivante : f l = p ⋅ L 4 / 8 ⋅ E ⋅ I
    Figure imgb0001
     où L est la longueur de la poutre, p est le poids de la poutre par unité de longueur, E est le module de Young, et l = b·h3/12 pour une section rectangulaire avec b la largeur de la poutre et h la hauteur de la poutre.
  • Dans notre cas, le ou les timbres 2 sont des éléments courbés. Le calcul de la déformation des timbres consiste donc en une extrapolation de la formule initialement adaptée à une poutre encastrée susmentionnée. Ce calcul pour des timbres est donc beaucoup plus complexe et nécessite donc un calcul par éléments finis.
  • La longueur d'au moins un timbre 2 est liée à la fréquence de résonance recherchée : fn = 1 / 2 π ⋅ β n ⋅ L 2 ⋅ b / L 2 ⋅ E / 12 ⋅ ρ 1 / 2
    Figure imgb0002
     où p est la masse volumique du matériau, βn·L = ((2n - 1)/2)·π pour n>5, n étant le numéro du mode.
  • Cette équation est valable pour les modes de vibration, qui sont dans le plan de la frappe. Le rapport E/p est propre à la matière du timbre. Plus ce rapport est petit, plus il y a de partiels et donc plus le son est riche. Un son riche est perçu plus fort par l'oreille humaine. Donc avec le choix du matériau du timbre, on doit avoir un rapport E/ρ le plus petit possible et si possible pouvant s'approcher de celui de l'or.
  • Il est encore à noter que le changement de matière vers une matière qui se déforme moins que l'or peut aussi permettre d'optimiser l'encombrement dans la boîte de montre. Si la matière se déforme moins, un gain au niveau du diamètre de la boîte de montre et de l'épaisseur du ou des timbres peut aussi être gagné.
  • L'alliage à plus de 51% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium peut également contenir un ou plusieurs des éléments suivants : nickel (Ni), cuivre (Cu), fer (Fe), molybdène (Mo), tantale (Ta), hafnium (Hf), niobium (Nb), zirconium (Zr) et cobalt (Co). Ces éléments d'addition peuvent par exemple augmenter les propriétés mécaniques et/ou la résistance à la corrosion de l'alliage. Ces éléments peuvent également être sélectionnés en fonction de leur diagramme de phase avec l'élément de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium. L'obtention de certaines phases peut être intéressante pour l'usinabilité et/ou pour les propriétés acoustiques.
  • Il peut être prévu de réaliser l'alliage à plus de 75% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium. Dans un cas particulier, l'alliage peut comprendre plus de 90% en poids de tungstène en comprenant encore du nickel et du cuivre.
  • Le module de Young peut être compris entre 280 et 400 GPa et la masse volumique ou densité peut être supérieure à 15 g/cm3.
  • L'organe résonant 1, qui peut être composé d'un ou plusieurs timbres 2, 2', 2", 2"', peut être réalisé par fraisage, électroérosion, usinage par laser, moulage, coulage, pressage à chaud ou une autre méthode d'usinage adaptée dans ce domaine technique. Le ou les timbres 2, 2', 2", 2'" peuvent aussi être issus de produits coulés ou de produits pressés à chaud ou de produits déformés à chaud ou à froid. Cela implique que les timbres 2, 2', 2", 2'" peuvent être anisotropes ou isotropes. Ces caractéristiques peuvent avoir une influence sur les propriétés acoustiques.
  • L'organe résonant 1 peut subir un traitement thermique dans le but d'augmenter ses propriétés mécaniques, sa résistance à la corrosion et/ou ses propriétés acoustiques par exemple. De plus, l'organe résonant 1 peut bénéficier d'un traitement de surface formant une couche en surface de l'alliage ayant plus de 51% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium, ce qui permet d'améliorer la résistance à la corrosion et/ou la dureté en surface par exemple. L'épaisseur de cette couche supplémentaire à l'élément de base pourra être comprise entre 10 nm et 200 µm. Cette couche supplémentaire peut servir aussi de protection de l'élément de base notamment de la corrosion.
  • La figure 3 représente une vue en coupe partielle d'une partie de montre à sonnerie ou musicale, qui comprend un organe résonant 1 à deux timbres 2, 2' pour une répétition minutes selon l'invention. Le premier timbre 2 de forme circulaire par exemple est disposé au-dessus du second timbre 2' de forme circulaire par exemple, mais de longueur différente de manière à générer une autre note que le premier timbre une fois activé.
  • Le premier timbre 2 peut se trouver juste en dessous d'un cadran 4 de montre, alors que le second timbre 2' est en dessous du premier timbre et au-dessus d'un bord intérieur 5' de la carrure 5 de montre. Une portion de jointure 6 relie le cadran à la carrure 5. Un espace réduit 10 du placement des timbres 2, 2' est prévu, mais ne garantit pas que les timbres 2, 2' ne s'entrechoquent pas ou viennent involontairement en contact de la bordure de l'espace de vibration 10. Cela dépend du matériau utilisé pour les réaliser, tel qu'un alliage à plus de 51% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium.
  • Chaque timbre 2, 2' est de largeur l1 égale ou supérieure à 0.4 mm. Le premier timbre 2 est espacé du cadran 4 d'une hauteur h1 d'environ la valeur de sa section transversale. Le second timbre est espacé d'une hauteur h2 de valeur inférieure à deux fois sa section transversale du premier timbre 2 sans déformation. Finalement, le second timbre est espacé d'une hauteur h3 d'environ la valeur de sa section transversale du bord 5' inférieur et intérieur de la carrure 5. Les premier et second timbres 2, 2' sont espacés de la carrure 5 d'une distance d1 égale ou inférieure à deux fois la valeur de leur section transversale.
  • La figure 4 représente une vue en coupe partielle d'une partie de montre à sonnerie ou musicale, qui comprend un organe résonant 1 à quatre timbres 2, 2', 2", 2'" pour un carillon selon l'invention. Les premier et second timbres 2, 2' sont selon le même agencement que pour la forme d'exécution de la figure 3. Un troisième timbre 2" est monté coaxial vers l'intérieur et dans le même plan que le premier timbre 2. Un quatrième timbre 2'" est monté coaxial vers l'intérieur et dans le même plan que le second timbre 2'. Chaque timbre est d'une longueur différente de manière à générer chacun une note particulière différente une fois activé. L'espace entre les premier et troisième timbres 2, 2" et entre les second et quatrième timbres 2', 2'" est d'environ deux fois la valeur de leur section transversale.
  • Bien entendu d'autres valeurs dimensionnelles des timbres peuvent être appliquées en fonction de la dimension de la montre équipée du mécanisme de sonnerie.
  • Il peut être envisagé que deux parties résonantes 2 ou plus soient reliées à une seule partie de fixation 3. Dans le cas d'un organe résonant 1 composé de timbres 2, un ou plusieurs timbres 2 peuvent être reliés à une même partie de fixation 3, telle qu'un porte-timbre 3, alors que d'autres timbres 2 peuvent être reliés chacun à leur propre partie de fixation 3 différente, telle qu'à leur propre porte-timbre 3.
  • Il est encore à noter que l'organe résonant 1 est adapté avec le choix du matériau en accord avec le matériau des pièces d'habillage de manière à avoir une meilleure transmission sonore entre le ou les timbres mis en vibration et les pièces d'habillage voisines.
  • Tout ce qui a été décrit pour un organe résonant 1 à un ou plusieurs timbres peut s'appliquer de la même manière à un organe résonant 1 sous la forme d'un clavier à lames pour pouvoir jouer une mélodie une fois activées.
  • A partir de la description qui vient d'être faite, plusieurs variantes de l'organe résonant pour un mécanisme de sonnerie d'une montre ou d'une boîte à musique peuvent être conçues par l'homme du métier sans sortir du cadre de l'invention définie par les revendications.

Claims (14)

  1. Organe résonant (1) pour un mécanisme de sonnerie d'une montre ou d'une boîte à musique, comportant au moins une partie résonante (2) agencée pour vibrer et résonner sous l'action d'une activation, caractérisé en ce qu'au moins la partie résonante (2) est réalisée en alliage de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium avec plus de 51% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium dans l'alliage.
  2. Organe résonant (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une partie de fixation (3) réalisée en une seule pièce avec la partie résonante (2) sous forme monobloc.
  3. Organe résonant (1) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'alliage de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium est déterminé de telle manière que le rapport entre le module d'Young et la densité ou masse volumique est plus petit que 28·106 (m/s)2.
  4. Organe résonant (1) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la dureté de la partie résonante (2) et/ou de la partie de fixation (3) est supérieure à 250 HV.
  5. Organe résonant (1) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la partie résonante (2) comprend un ou plusieurs timbres.
  6. Organe résonant (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la partie résonante (2) comprend au moins deux timbres (2, 2') susceptibles de pouvoir être disposés l'un au-dessus de l'autre dans une boîte de montre et ayant des longueurs différentes de manière à générer chacun une note particulière différente une fois activé pour une répétition minutes.
  7. Organe résonant (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la partie résonante (2) comprend au moins quatre timbres (2, 2', 2", 2"') ayant des longueurs différentes de manière à générer chacun une note particulière différente une fois activé pour un carillon, en ce qu'un premier timbre (2) et un second timbre (2') sont susceptibles d'être disposés l'un au-dessus de l'autre dans une boîte de montre, en ce qu'un troisième timbre (2") et un quatrième timbre (2"') sont susceptibles d'être disposés l'un au-dessus de l'autre dans une boîte de montre, en ce que le troisième timbre (2") est destiné à être monté coaxial vers l'intérieur et dans le même plan que le premier timbre (2), et en ce que le quatrième timbre (2"') est destiné à être monté coaxial vers l'intérieur et dans le même plan que le second timbre (2').
  8. Organe résonant (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le timbre (2) est relié à une extrémité à la pièce de fixation (3) et une autre extrémité est libre de mouvement, et en ce que le timbre est de forme circulaire pour être disposé dans une boîte de montre en décrivant une portion de cercle d'un angle entre 150° et 250°, et de préférence entre 185° et 220°.
  9. Organe résonant (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le timbre (2) a une section transversale circulaire ou rectangulaire de dimension supérieure ou égale à 0.4 mm.
  10. Organe résonant (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'alliage de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium comprend un ou plusieurs des matériaux tels que le nickel, le cuivre, le fer, le molybdène, le tantale, le hafnium, le niobium, le zirconium et le cobalt.
  11. Organe résonant (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le ou les timbres (2, 2', 2", 2"') sont obtenus par fraisage, électroérosion, usinage par laser, moulage, coulage ou pressage à chaud.
  12. Organe résonant (1) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est réalisé dans un alliage à plus de 75% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium.
  13. Procédé de réalisation d'un organe résonant (1) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de réaliser l'organe résonant (1) dans un alliage de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium à plus de 51% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium, et une étape de traitement thermique de l'organe résonant obtenu pour augmenter ses propriétés mécaniques, sa résistance à la corrosion et/ou ses propriétés acoustiques.
  14. Procédé de réalisation d'un organe résonant (1) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de réaliser l'organe résonant (1) dans un alliage de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium à plus de 51% en poids de tungstène ou tantale ou rhodium ou hafnium, et une étape de traitement de surface formant une couche supplémentaire en surface de l'alliage pour améliorer sa résistance à la corrosion et/ou sa dureté en surface.
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