CH721470A2 - Mécanisme résonateur à guidage flexible comportant des moyens de butée - Google Patents

Abstract

L'invention porte sur un mécanisme résonateur d'horlogerie, comportant une structure (1) et un bloc d'ancrage (30) auquel est suspendu au moins un élément inertiel (2) agencé pour osciller selon un premier degré de liberté en rotation RZ autour d'un axe de pivotement s'étendant selon une direction Z, ledit élément inertiel (2) étant soumis à des efforts de rappel exercés par un pivot virtuel (200) comportant une pluralité de lames élastiques (3) sensiblement longitudinales, chacune fixée, à une première extrémité audit bloc d'ancrage (30), et à une deuxième extrémité audit élément inertiel (2), chaque dite lame élastique (3) étant déformable essentiellement dans un plan XY perpendiculaire à ladite direction Z, le mécanisme résonateur comprenant des premiers moyens de butée agencés pour limiter la course en translation de de l'élément inertiel (2) dans au moins une direction, et des deuxièmes moyens de butée agencés pour limiter la déformation de l'élément inertiel (2) dans ladite direction. L'invention concerne encore un mouvement comportant un tel mécanisme résonateur.

Description

Domaine de l'invention

[0001] L'invention concerne un mécanisme résonateur d'horlogerie comportant des moyens de butée pour l'élément inertiel.

[0002] L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant au moins un tel mécanisme résonateur.

[0003] L'invention concerne le domaine des résonateurs d'horlogerie, et tout particulièrement ceux qui comportent des lames élastiques faisant fonction de moyens de rappel pour la marche de l'oscillateur.

Arrière-plan de l'invention

[0004] La rigidité en torsion de la suspension est un point délicat pour la plupart des oscillateurs d'horlogerie comportant au moins un ressort spiral ou des lames élastiques constituant un guidage flexible, et notamment pour les résonateurs à lames croisées. Et la tenue aux chocs dépend aussi de cette rigidité en torsion; en effet, lors de chocs, la contrainte subie par les lames atteint rapidement des valeurs très importantes, ce qui réduit d'autant la course que peut parcourir la pièce avant de céder. Les amortisseurs de chocs pour les pièces d'horlogerie se déclinent dans de nombreuses variantes. Cependant, ils ont essentiellement pour but de protéger les pivots fragiles de l'axe du résonateur, et non pas les éléments élastiques, tel que classiquement le ressort spiral.

[0005] De nouvelles architectures de mécanismes permettent de maximiser le facteur de qualité d'un résonateur, par l'utilisation d'un guidage flexible avec l'utilisation d'un échappement à ancre avec un très petit angle de levée, selon la demande CH15442016 au nom de ETA Manufacture Horlogère Suisse et ses dérivées, dont les enseignements sont directement utilisables dans la présente invention, et dont le résonateur peut encore être amélioré en ce qui concerne sa sensibilité aux chocs, selon certaines directions particulières. Il s'agit donc de protéger les lames du guidage flexible de la rupture en cas de chocs. On se rend compte que les systèmes antichocs proposés à ce jour pour les résonateurs à guidages flexibles, protègent les lames de chocs dans certaines directions seulement, mais pas dans toutes les directions, ou alors qu'ils présentent le défaut de laisser bouger légèrement l'encastrement du pivot virtuel selon sa rotation d'oscillation, ce qui est à éviter autant que possible.

[0006] La demande EP3561609 au nom de ETA Manufacture Horlogère Suisse décrit un mécanisme résonateur d'horlogerie, comportant une structure portant, par une suspension flexible, un bloc d'ancrage auquel est suspendu un élément inertiel oscillant selon un premier degré de liberté en rotation RZ, sous l'action d'efforts de rappel exercés par un pivot virtuel comportant des premières lames élastiques chacune fixée audit élément inertiel et audit bloc d'ancrage, la suspension flexible étant agencée pour autoriser une certaine mobilité du bloc d'ancrage selon tous les degrés de liberté autres que le premier degré de liberté en rotation RZ selon lequel seul est mobile l'élément inertiel pour éviter toute perturbation de son oscillation. En outre, la rigidité de la suspension selon le premier degré de liberté en rotation RZ est très fortement supérieure à la rigidité du pivot virtuel selon ce même premier degré de liberté en rotation RZ.

[0007] La demande EP3561607 au nom de ETA Manufacture Horlogère Suisse décrit un mécanisme résonateur d'horlogerie, représenté sur la figure 1.

[0008] Le mécanisme résonateur 100 d'horlogerie, connu de l'état de l'art, comporte une structure 1 et un bloc d'ancrage 30, auquel est suspendu au moins un élément inertiel 2 agencé pour osciller selon un premier degré de liberté en rotation RZ autour d'un axe de pivotement D s'étendant selon une direction Z.

[0009] L'élément inertiel 2 comprend un balancier 20. Le balancier 20 comprend une portion allongée 11, qui peut se déformer en cas de choc important. Le balancier 20 a par exemple une forme d'os, et est muni d'un bulbe 12 à chaque extrémité de la portion allongée 11. Chaque bulbe 12 peut comporter des petites masselottes 29 pour régler l'inertie de l'élément inertiel 2.

[0010] Cet élément inertiel 2 est soumis à des efforts de rappel exercés par un pivot virtuel 200 comportant une pluralité de lames élastiques 3, ici deux lames sensiblement longitudinales, ici deux lames élastiques croisées, chacune fixée, à une première extrémité au bloc d'ancrage 30, et à une deuxième extrémité à l'élément inertiel 2. Chaque lame élastique 3 est déformable essentiellement dans un plan XY perpendiculaire à la direction Z.

[0011] Cependant, les lames élastiques 3 du pivot sont susceptibles de se briser, en cas de choc, si l'élément inertiel 2 se déplace trop violemment dans une direction, en particulier selon ladite direction Z. En particulier, lorsqu'elles sont en silicium.

[0012] Pour diminuer ce risque, deux butées 7, 8 sont agencées pour retenir l'élément inertiel 2 dans la direction Z. Une première butée 7 est disposée au-dessus de l'élément inertiel 2, et une deuxième butée 8 est disposée en-dessous de l'élément inertiel 2.

[0013] Les deux butées 7, 8 sont disposées sensiblement au milieu de l'élément inertiel 2 pour minimiser le bras de levier, lorsque l'élément inertiel arrive en butée, en cas des chocs. Ainsi, le couple de frottement autour de l'axe de rotation reste faible, et donc son effet sur la perturbation de la chronométrie.

[0014] Sur la figure 2, l'élément inertiel 2 est représenté schématiquement en position de fonctionnement normal, et en position de contact avec la première butée 7 en Z, lors d'un choc violent. L'élément inertiel 2 se déplace contre la première butée 7, qui empêche l'élément inertiel 2 de continuer à se déplacer plus haut selon la direction Z. La première butée 7 retient l'élément inertiel 2, ici au milieu de la portion allongée 11.

[0015] Néanmoins, si le choc est particulièrement violent, l'élément inertiel 2 peut quand même se déformer contre la première butée 7. En effet, la portion allongée 11 peut subir une déformation suffisante pour engendrer une contrainte sur les lames élastiques 3 du pivot, qui risquent de se briser malgré les butées 7, 8.

Résumé de l'invention

[0016] L'invention se propose de pallier tout ou partie des inconvénients cités précédemment en proposant un mécanisme résonateur d'horlogerie dont la déformation du balancier est maitrisée en cas de choc violent.

[0017] À cette fin, l'invention se rapporte à un mécanisme résonateur d'horlogerie, comportant une structure et un bloc d'ancrage auquel est suspendu au moins un élément inertiel agencé pour osciller selon un premier degré de liberté en rotation RZ autour d'un axe de pivotement s'étendant selon une direction Z, ledit élément inertiel étant soumis à des efforts de rappel exercés par un pivot virtuel comportant une pluralité de lames élastiques sensiblement longitudinales, chacune fixée, à une première extrémité audit bloc d'ancrage, et à une deuxième extrémité audit élément inertiel, chaque dite lame élastique étant déformable essentiellement dans un plan XY perpendiculaire à ladite direction Z, le mécanisme résonateur comprenant des premiers moyens de butée agencés pour limiter la course en translation de l'élément inertiel dans au moins une première direction.

[0018] L'invention est remarquable en ce que le mécanisme résonateur d'horlogerie comprend des deuxièmes moyens de butée agencés pour limiter la déformation de l'élément inertiel dans ladite direction.

[0019] Ainsi, grâce aux deuxièmes moyens de butée, la déformation de l'élément inertiel, en particulier du balancier, est arrêtée en cas de choc important, notamment dans ladite première direction, pour éviter qu'une ou plusieurs lames ou tiges du pivot ne se brise.

[0020] On a donc une double protection contre le risque de casse des lames du pivot virtuel. Une première protection est due aux premiers moyens de butée, qui empêchent un déplacement trop important du balancier. Et une deuxième protection est due aux deuxièmes moyens de butée, qui empêchent une déformation importante du balancier, en cas de chocs très violents.

[0021] Ainsi, pour chocs moins violents, seuls les premiers moyens de butée sont utiles, car la déformation du balancier n'est pas suffisante pour atteindre les deuxièmes moyens de butée. Tandis que pour des chocs plus violents, en plus des premiers moyens de butée, les deuxièmes moyens de butée sont également utiles pour empêcher la déformation du balancier.

[0022] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'élément inertiel comprend une portion allongée et deux extrémités.

[0023] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les deuxièmes moyens de butée sont agencés pour retenir au moins une extrémité de l'élément inertiel dans la première direction, de préférence les deux extrémités de l'élément inertiel dans la première direction.

[0024] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les deuxièmes moyens de butée comprennent une paroi supérieure agencée au-dessus de l'élément inertiel.

[0025] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la paroi supérieure a une forme d'anneau passant au-dessus des extrémités de l'élément inertiel, en particulier lorsque l'élément inertiel est en fonctionnement.

[0026] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les extrémités du balancier comportent un bulbe.

[0027] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les deuxièmes moyens de butée comprennent une paroi inférieure agencée en-dessous de l'élément inertiel.

[0028] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la paroi inférieure comprend deux volets.

[0029] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les volets sont au moins partiellement en forme d'anneau.

[0030] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les premiers moyens de butée comportent une butée supérieure agencée au-dessus de l'élément inertiel, et une butée inférieure agencée en-dessous de l'élément inertiel.

[0031] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, ladite première direction est la direction Z.

[0032] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, ledit bloc d'ancrage est suspendu à ladite structure par une suspension flexible agencée pour autoriser la mobilité dudit bloc d'ancrage selon une pluralité de degrés de liberté dont au moins deux dans le plan XY, selon une direction X et selon une direction Y orthogonale à ladite direction X.

[0033] L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant au moins un mécanisme résonateur selon l'invention.

Description sommaire des dessins

[0034] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés, où: – la figure 1 représente, de façon schématisée, et en perspective, un mécanisme résonateur à lames élastiques selon l'art antérieur, le mécanisme résonateur comportant une masse inertielle suspendue à un bloc d'ancrage par un pivot virtuel, – la figure 2 représente, de façon schématisée, et de côté, une masse inertielle du mécanisme résonateur selon l'art antérieur, la masse inertielle coopérant avec des moyens de butée, – la figure 3 représente, de façon schématisée, et en perspective, un mode de réalisation d'un mécanisme résonateur selon l'invention, – les figures 4 et 5 représentent, de façon schématisée, une vue de dessus d'une partie du mécanisme résonateur de la figure 3; et – la figure 6 représente, de façon schématisée, une vue en perspective, de la suspension flexible et du pivot virtuel des mécanismes résonateurs des figures 1 et 3.

Description détaillée des modes de réalisation préférés

[0035] L'invention concerne un mécanisme résonateur d'horlogerie, qui constitue une variante des résonateurs décrits dans la demande EP3561607 au nom de ETA Manufacture Horlogère Suisse, incorporée ici par référence, et dont l'homme du métier saura combiner les caractéristiques avec celles propres à la présente invention.

[0036] Sur les figures 3 à 5, le mécanisme résonateur d'horlogerie 10 comporte une structure 1 et un bloc d'ancrage 30, auquel est suspendu au moins un élément inertiel 2 agencé pour osciller selon un premier degré de liberté en rotation RZ autour d'un axe de pivotement s'étendant selon une direction Z. L'élément inertiel 2 comprend un balancier 20. Le balancier 20 a par exemple une forme d'os, le balancier 20 comprenant une portion allongée 11, de préférence droite, munie d'un bulbe 12 à chaque extrémité. Chaque bulbe 12 peut comporter des petites masselottes 29 pour régler l'inertie de l'élément inertiel 2. Cet élément inertiel 2 est soumis à des efforts de rappel exercés par un pivot virtuel 200 comportant une pluralité de lames élastiques 3 sensiblement longitudinales, fixée, chacune, à une première extrémité au bloc d'ancrage 30, et à une deuxième extrémité à l'élément inertiel 2. Chaque lame élastique 3 est déformable essentiellement dans un plan XY perpendiculaire à la direction Z.

[0037] Le mécanisme résonateur 10 comporte des premiers moyens de butée 23, ici axiaux, les premiers moyens de butée 23 comprenant au moins une première butée axiale 7 et une deuxième butée axiale 8 pour limiter la course en translation de l'élément inertiel 2 au moins selon une première direction. De préférence, la première direction est la direction Z.

[0038] Les premiers moyens de butée 23 sont agencés pour coopérer en appui de butée avec l'élément inertiel 2 pour la protection des lames longitudinales 3 au moins contre les chocs axiaux selon la première direction, et le deuxième plan de symétrie est sensiblement à égale distance de la première butée axiale 7 et de la deuxième butée axiale 8.

[0039] La première butée 7 et la deuxième butée 8 sont agencées sensiblement au niveau du milieu de la masse inertielle 2. Dans ce mode de réalisation particulier, lesdites butées 7, 8 comportent un plot annulaire disposé sur la structure 1.

[0040] La course est limitée à une valeur prédéfinie, par exemple 1000µm par rapport à la position de repos dudit élément inertiel dans la première direction. À cette fin, lesdits moyens de butée 10 sont agencés à une distance correspondant à la valeur prédéfinie.

[0041] Dans une variante, lesdits premiers moyens de butée 23 comportent un matériau absorbant les chocs, tels que des polymères, par exemple de type polyoxyméthylène.

[0042] Selon une autre variante, lesdits premiers moyens de butée 23 comportent un matériau rigide, tel que le métal.

[0043] Selon l'invention, le mécanisme résonateur 10 comprend des deuxièmes moyens de butée 25 agencés pour limiter la déformation de l'élément inertiel 2 dans la première direction. Les deuxièmes moyens de butée 25 sont agencés pour retenir au moins une extrémité du balancier 20 dans la première direction, de préférence les deux extrémités 12 du balancier 20 dans la première direction.

[0044] Les deuxièmes moyens de butée 25 comprennent une paroi supérieure 13 agencée au-dessus du balancier 20. La paroi supérieure 13 a de préférence une forme d'anneau. L'anneau s'étend depuis la structure 1, de manière à passer au-dessus des extrémités 12 du balancier 20, lorsque le balancier 20 est en fonctionnement.

[0045] Ainsi, en cas de déformation du balancier 20 dans la première direction, ici la direction Z, vers le haut du résonateur 10, suite à un choc, les extrémités 12 du balancier 20 sont retenues par l'anneau, quelles que soient leurs positions pendant le fonctionnement du balancier 20.

[0046] Les deuxièmes moyens de butée 25 comprennent encore une paroi inférieure 14 agencée en-dessous du balancier 20. La paroi inférieure 14 comprend deux volets 16 agencés sous les extrémités 12 du balancier 20.

[0047] De préférence, les volets 16 ont au moins en partie, une forme d'arc de cercle, qui s'étend de part et d'autre du balancier 20, de manière à passer sous les extrémités 12 du balancier 20, en particulier lorsque le balancier 20 est en fonctionnement.

[0048] Ainsi, en cas de déformation du balancier 20 dans la première direction, ici la direction Z, vers le bas du résonateur 10, les extrémités 12 du balancier 20 sont retenues par l'anneau, quelles que soient leurs positions pendant le fonctionnement du balancier 20.

[0049] Les volets 16 s'étendent sous le balancier 20, depuis l'extérieur du mécanisme résonateur 10. Les volets 16 sont par exemple montés sur la platine.

[0050] Sur la figure 5, le bloc d'ancrage 30 est suspendu à la structure 1 par une suspension flexible 300, qui est agencée pour autoriser la mobilité du bloc d'ancrage 30 selon cinq degrés de liberté flexibles de la suspension qui sont: – un premier degré de liberté en translation selon la direction Z, – un deuxième degré de liberté en translation selon une direction X orthogonale à la direction Z, – un quatrième degré de liberté en translation selon une direction Y orthogonale à la direction X et à la direction Z, – un cinquième degré de liberté en rotation RX autour d'un axe s'étendant selon la direction X, et – un troisième degré de liberté en rotation RY autour d'un axe s'étendant selon la direction Y.

[0051] Le principe est d'utiliser la souplesse en torsion d'une table de translation pour mieux gérer les rigidités en torsion de la suspension. Pour ce faire, on oriente les lames des tables XY de manière à ce que la direction de plus grande flexibilité en torsion vise l'axe de rotation du résonateur. On gère leur souplesse en torsion en rapprochant les lames les unes des autres.

[0052] Ainsi, la suspension flexible 300 comporte, entre le bloc d'ancrage 30 et une première masse intermédiaire 303, laquelle est fixée à la structure 1 directement ou par l'intermédiaire d'une plaque 301 flexible selon la direction Z, une table de translation transversale 32 à guidage flexible, et qui comporte des lames transversales 320 ou des tiges flexibles transversales, rectilignes et s'étendant selon la direction X.

[0053] Dans une réalisation particulière non limitative, et tel qu'illustré par les figures, la suspension flexible 300 comporte encore, entre le bloc d'ancrage 30 et une deuxième masse intermédiaire 305, une table de translation longitudinale 31 à guidage flexible, et qui comporte des lames longitudinales 310 ou des tiges flexibles longitudinales, rectilignes et s'étendant selon la direction Y. Et, entre la deuxième masse intermédiaire 305 et la première masse intermédiaire 303, la table de translation transversale 32 à guidage flexible comporte des lames transversales 320 ou des tiges flexibles transversales, rectilignes et s'étendant selon la direction X.

[0054] Plus particulièrement, l'axe longitudinal D1 croise l'axe transversal D2, et en particulier l'axe longitudinal D1, l'axe transversal D2, et l'axe de pivotement D sont concourants.

[0055] De façon plus particulière, la table de translation longitudinale 31 et la table de translation transversale 32 comportent chacune au moins deux lames ou tiges flexibles, chaque lame ou tige étant caractérisée par son épaisseur selon la direction X quand la lame ou tige s'étend selon la direction Y ou inversement, par sa hauteur selon la direction Z, et par sa longueur selon la direction selon laquelle s'étend la lame ou tige, la longueur étant par exemple au moins cinq fois plus grande que la hauteur, la hauteur étant au moins aussi grande que l'épaisseur, et plus particulièrement au moins cinq fois plus grande que cette épaisseur, et plus particulièrement encore au moins sept fois plus grande que cette épaisseur.

[0056] Plus particulièrement, la table de translation transversale 32 comporte au moins deux lames ou tiges flexibles transversales, parallèles entre elles et de même longueur.

[0057] L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant au moins un tel mécanisme résonateur 10.

Claims (12)

1. Mécanisme résonateur (10) d'horlogerie, comportant une structure (1) et un bloc d'ancrage (30) auquel est suspendu au moins un élément inertiel (2) agencé pour osciller selon un premier degré de liberté en rotation RZ autour d'un axe de pivotement (D) s'étendant selon une direction Z, ledit élément inertiel (2) étant soumis à des efforts de rappel exercés par un pivot virtuel (200) comportant une pluralité de lames élastiques (3) sensiblement longitudinales, chacune fixée, à une première extrémité audit bloc d'ancrage (30), et à une deuxième extrémité audit élément inertiel (2), chaque dite lame élastique (3) étant déformable essentiellement dans un plan XY perpendiculaire à ladite direction Z, le mécanisme résonateur comprenant des premiers moyens de butée (23) agencés pour limiter la course en translation de l'élément inertiel (2) dans au moins une première direction, caractérisé en ce qu'il comprend des deuxièmes moyens de butée (25) agencés pour limiter la déformation de l'élément inertiel (2) dans ladite première direction.

2. Mécanisme résonateur (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément inertiel (2) comprend une portion allongée (11) et deux extrémités (12).

3. Mécanisme résonateur (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens de butée (25) sont agencés pour retenir au moins une extrémité (12) de l'élément inertiel (2), de préférence les deux extrémités (12) de l'élément inertiel (2).

4. Mécanisme résonateur (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens de butée (25) comprennent une paroi supérieure (13) agencée au-dessus de l'élément inertiel (2).

5. Mécanisme résonateur (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la paroi supérieure (13) a une forme d'anneau passant au-dessus des extrémités (12) de l'élément inertiel (2), en particulier lorsque l'élément inertiel (2) est en fonctionnement.

6. Mécanisme résonateur (10) selon l'une, quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extrémités (12) du balancier (20) comportent un bulbe.

7. Mécanisme résonateur (10) selon l'une, quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens de butée (25) comprennent une paroi inférieure (14) agencée en-dessous de l'élément inertiel (2).

8. Mécanisme résonateur (10) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la paroi inférieure (14) comporte deux volets (16), de préférence au moins partiellement en forme d'anneau.

9. Mécanisme résonateur (10) selon l'une, quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens de butée (23) comportent une butée supérieure (7) agencée au-dessus de l'élément inertiel (2), et une butée inférieure (8) agencée en-dessous de l'élément inertiel (2).

10. Mécanisme résonateur (10) selon l'une, quelconque, des revendications précédentes, ladite direction est la direction Z.

11. Mécanisme résonateur (10) selon l'une, quelconque, des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit bloc d'ancrage (30) est suspendu à ladite structure (1) par une suspension flexible (300) agencée pour autoriser la mobilité dudit bloc d'ancrage (30) selon une pluralité de degrés de liberté dont au moins deux dans le plan XY, selon une direction X et selon une direction Y orthogonale à ladite direction X.

12. Mouvement d'horlogerie comportant au moins un mécanisme résonateur (10) selon l'une, quelconque, des revendications précédentes.