EP2893403B1 - Ancre flexible à force constante - Google Patents

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EP2893403B1
EP2893403B1 EP13756165.0A EP13756165A EP2893403B1 EP 2893403 B1 EP2893403 B1 EP 2893403B1 EP 13756165 A EP13756165 A EP 13756165A EP 2893403 B1 EP2893403 B1 EP 2893403B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fork
head
flexible
pivot
energy
Prior art date
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Active
Application number
EP13756165.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP2893403A1 (fr
Inventor
Marc Stranczl
Jean-Luc Helfer
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.)
Nivarox Far SA
Nivarox SA
Original Assignee
Nivarox Far SA
Nivarox SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Nivarox Far SA, Nivarox SA filed Critical Nivarox Far SA
Priority to EP13756165.0A priority Critical patent/EP2893403B1/fr
Publication of EP2893403A1 publication Critical patent/EP2893403A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2893403B1 publication Critical patent/EP2893403B1/fr
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    • 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
    • G04B15/00—Escapements
    • G04B15/06—Free escapements
    • G04B15/08—Lever escapements
    • 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
    • G04B15/00—Escapements
    • G04B15/10—Escapements with constant impulses for the regulating mechanism
    • 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
    • G04B15/00—Escapements
    • G04B15/14—Component parts or constructional details, e.g. construction of the lever or the escape wheel

Definitions

  • the invention relates to a clock escapement mechanism, comprising at least one platen carrying an escape wheel and a rocker cooperating with the same anchor comprising an anchor head carrying at least one pallet. and / or an output pallet and arranged to cooperate with an escape wheel, said anchor further comprising a fork arranged to cooperate with a pendulum.
  • the invention also relates to a watch movement comprising at least one such escape mechanism.
  • the invention also relates to a timepiece comprising at least one such watch movement, and / or at least one such escape mechanism.
  • the invention relates to the field of watch exhaust mechanisms.
  • the regularity of the operation of an escape mechanism is conditioned by a good control of the maintenance of the oscillations and in particular the impulse, whose intensity can be irregular in a watch whose torque varies.
  • the document FR 2 928 015 A1 in the name of LENOBLE describes a tangential pulse anchor escapement device for a watch, comprising a toothed escape wheel, an anchor and at least one balance spring.
  • the anchor is in two parts each pivoting on a separate axis, the two parts are hinged together by two transmission arms terminating at their adjacent ends by a common joint to rotate the two parts of the anchor at the same speed but in opposite directions.
  • Each part of the anchor comprises a rest lift and a pulse lift, the latter receiving thrusts of the teeth of the escape wheel in a tangential manner.
  • This escapement device comprises two spiral rockers with distinct oscillating axes of rotation, and each part of the anchor comprises a fork that can engage drive on an ellipse of the corresponding balance spring.
  • WO2011 / 064682 A1 in the name of FERRARA relates to an anchor in two parts hinged together, the articulation comprising a cam eccentric integral with the part of the carrier anchor horns and dart, and cooperating with a fork secured to the pallet carrier portion of the carrier.
  • the document EP 2,105,806 in the name of GIRARD PERREGAUX discloses an escapement mechanism arranged to transmit pulses from a power source to an oscillating regulator such as a sprung balance, via a leaf spring which buckles around a point of inflection .
  • This leaf spring is capable of accumulating the energy of the driving source between two pulses, and of transmitting it to the oscillating regulator at each pulse by means of a first and a second latch.
  • the leaf spring is mounted on a frame which is deformable symmetrically with respect to a first axis passing through the axes of rotation of the regulator, the first and second latches, and by the point d inflection, as well as with respect to a second axis perpendicular to the first axis and passing through the ends of the leaf spring.
  • the invention proposes, on the one hand, to regulate the intensity of the pulse applied to the balance, and on the other hand to reduce the inertia in motion during the oscillation.
  • the invention relates to a clock escapement mechanism according to claim 1.
  • the invention also relates to a watch movement comprising at least one such escape mechanism.
  • the invention also relates to a timepiece comprising at least one such watch movement, and / or at least one such escape mechanism.
  • the invention relates to the field of watch exhaust mechanisms.
  • the invention focuses on good control of the pulse.
  • a constant force mechanism ensures repeatability over time.
  • this bistable element is constituted by an anchor of particular constitution.
  • the figure 21 shows the principle of a constant force mechanism, with a transfer of energy from a barrel 80, through a gear train 81, an escape wheel 20, an anchor 1, to a rocker 30.
  • This mechanism comprises a flexible anchor figure 21 .
  • the figure 22 illustrates the configuration of a bistable anchor. The invention proposes to combine these two architectures mechanisms to achieve maximum regularity, with high security, and a number reduced components, as well as a recessless recess.
  • the invention comprises a watch exhaust anchor 1, comprising an anchor head 2, carrier of at least one entry pallet 3 and / or an exit pallet 4, and arranged to cooperate with an escape wheel 20.
  • the anchor 1 further comprises a fork 6 arranged to cooperate with a rocker 30. The angular position of the fork 6 relative to the head 2 is variable.
  • An object of the invention is to minimize the movements of the mechanical components.
  • the release of energy from the anchor to the pendulum is studied to be in the form of an impulse.
  • the anchor comprises means for storing and releasing energy, according to the respective positions of its moving components, here the head 2 and the fork 6. Note that intermediate stages could be added between the head and the fork, without departing from the invention.
  • the preferred embodiment with a head and a fork has the advantage of minimizing the number of components, especially as it is possible to make a monobloc embodiment.
  • each anchor comprises a spring, respectively straight 112 or S 113, prestressed between the head 2 and the fork 6.
  • This spring 112 or 113 pushes the two halves of the anchor, and is free to rotate around its ends
  • the figure 32 comprises in broken line the lever arm of the force, which is exerted in the direction of the spring 112, acting on the fork 6.
  • the repulsion is not mechanical in nature, but by nature magnetic and / or electrostatic between a head and a fork 6 preferably pivotally mounted about two pivot axes 5 and 9.
  • the head 2 and the fork 6 preferably follow motion axes, which are illustrated here with a particular embodiment where they are pivot axes. Indeed, the movements of the head 2 and the fork 6 are independent, and can in theory follow any kinematics, as long as compatible with the energy transfer between the escape wheel and the pendulum.
  • the anchor 1 has a bistable behavior, and comprises at least one bistable element, preferably at least one flexible blade 10.
  • a flexible blade is a simple embodiment, we can give other shapes to the bistable element without departing from the invention.
  • the invention relates to a clockwork exhaust mechanism 100 comprising at least one plate 40 carrying an escape wheel 20 and a rocker 30 cooperating with the same anchor 1.
  • the figure 41 illustrates a particular configuration where the two ends 101, 102, of the flexible blade 10 each pivot at a housing 1010, 1020, here v-shaped, carried respectively by the head 2 and the fork 6.
  • the head 2 comprises a pin 71 which is supported on a spring arm 401, fixed to the plate 4 by fasteners 411, this spring tends to push the head 2 towards the fork 6; in the same way, the fork 6 comprises a pin 72 which is supported on a spring arm 402, fixed to the plate 4 by fasteners 412, this spring tends to push the fork 6 towards the head 6.
  • At least one of the two housings 1010, 1020, and both in the particular example of the figure 41 is directly or indirectly (in this case via head 2 or fork 6 in the case of figure 41 ) to a return force putting the flexible blade 10 under prestressing buckling.
  • the only direct permanent mechanical connection between the head 2 and the fork 6 is here ensured by at least one flexible blade 10, that is to say by a single flexible blade 10, or by a plurality of such flexible blades 10 mounted with similar way in prestressing buckling.
  • the flexible blade 10 operates in buckling.
  • the prestress is adjustable in the case of the application of a force or a couple.
  • the blade 10 has in the free state a different geometry of the shapes it can take when the anchor 1 is incorporated in a mechanism of exhaust 100 and fixed on a plate 40.
  • the anchor 1 comprises, for its attachment to a plate 40, first fastening means and / or guide carried by the head 2, and second fastening means and / or guide carried by the fork 6.
  • Each of the two main components, head 2 and fork 6, may have mechanical links of conventional type, such as guidance in pivoting or translation, or have one or more fixed anchor points relative to the plate 40 and include flexible parts which give it a mobility relative to this plate, in pivoting and / or in translation, as described in the application PCT / EP2011 / 061244 or in the application EP 2 455 821 same depositor, in a configuration that will be described later in this "virtual pivot".
  • the anchor head 2 is movable with respect to a first pivot axis 5 or pivots about this first axis 5, and the fork 6 is movable with respect to a second pivot axis 9 or pivots about this second axis 9 .
  • the second axis 9 is distinct from the first axis 5.
  • Figures 1 to 20 The particular achievement of Figures 1 to 20 is not limiting, and relates to a particular case where the head 2 is pivotally mounted about a first pivot axis 5.
  • the fork 6 is pivotally mounted about a second pivot axis 9 of the first axis 5.
  • these axes 5 and 9 are preferably distinct.
  • the anchor 1 then comprises two bistable blades 10S and 10J, each having a first end 10ES, 10EJ, fixed to a plate not shown, and a second end 103S 103J recessed in respectively the fork 6 and the head 2.
  • the head 2 and the fork 6 are partially superimposed and pivot about the same geometric axis of pivoting P, are connected by a return spring 104 in the form of a loop, hooked 104S in the range 6 and 104J in the head 2.
  • This spring 104 which acts as a buffer spring, has a torque greater than that of the bistable.
  • the figure 37 illustrates another form of anchor with two flexible coplanar bistable blades with the head 2 and the fork 6.
  • Still other variants are feasible, for example with a substantially linear oscillating movement of the head 2 relative to the center line between the escape wheel 20 and the rocker 30, and a pivoting movement of the fork 6 around an axis 9.
  • the fork 6 carries a stinger 7 with an anti-shock function to cooperate with a notch 34 of a plate 31 of the rocker 30, and at least one horn 8, here two horns 8, to cooperate with an ankle 35 of this balance 30 for the pulse function.
  • the anchor 1 is articulated, that is to say that the head 2 and the fork 6 are movable relative to each other and indirectly connected to one another by at least one intermediate component, here a flexible blade 10, ensuring their relative mobility of movement.
  • This bistable element is preferably in the form of a recessed beam.
  • this beam is embedded at its two ends; the distance between the two ends is less than the length of beam at rest, which allows to have two stable positions, and at least one metastable position.
  • the calculation of the energy stored in the bistable element can be made according to the angles taken by the bistable blade 10 at its two ends; or, in the case of several bistable blades, angles that each of them has, at each of its ends, with one of the components of the anchor 1, head 2 or fork 6, or plate 40, or other intermediate component according to the case.
  • the combination of several slides can make it possible to obtain more stable states, for example three stable states by combining two blades.
  • This at least one bistable element or flexible bistable blade 10 is mounted prestressed in buckling between the head 2 and the fork 6. And preferably the only direct mechanical link directly between the head 2 and the fork 6, that is to say except for their pivots or their fastenings to a plate 40 or similar, is provided by this at least one bistable blade 10.
  • the flexible blade 10 has a first end 11 secured angularly to the head 2 and disposed in close proximity to the first axis 5, and a second end 12 angularly secured to the fork 6 and disposed in close proximity to the second axis 9 .
  • first axis 5 and the second axis 9 are here geometric axes around which the pivoting of the head 2 and the fork 6 is performed. These axes do not necessarily correspond to conventional physical pivots, they can also be correspond to flexible pivots or virtual pivots.
  • this anchor 1 carries an entry pallet 3 and an exit pallet 4.
  • the entry pallet 3 or / and the output pallet 4 has a projecting end 13, in the form of a tongue visible on the figure 34 , opposite the first axis 5 and having a flat surface 14 adapted to receive a point 22 of a tooth 21 of an escape wheel 20, as visible on the figure 34 .
  • the watch exhaust anchor 1 comprises an anchor head 2 carrying at least one entry pallet 3 and / or an exit pallet 4 and arranged to cooperate with a wheel of 20, and further comprises a fork 6 arranged to cooperate with a rocker 30.
  • the angular position of the fork 6 relative to the head 2 is variable, and the only direct mechanical link directly between the head 2 and the fork 6 is provided by at least one flexible blade.
  • the angular displacement in pivoting of the head 2 and that of the fork 6 are limited relative to each other by stops, and the head 2 comprises at least a first arm 15 having a first surface support and abutment 16 arranged to cooperate, in abutment or abutment, in certain relative positions of the head 2 and the fork 6, with a second abutment and abutment surface 18 that comprises at least one second arm 17 that includes the fork 6.
  • arm 15 or 17 is not to be taken in a limiting sense, even if in the embodiment illustrated by the figures this component adopts an elongate shape, this arm 15 or 17 can take any form compatible with the kinematics of anchor.
  • the deflection, in particular the angular deflection pivoting in the case of Figures 1 to 20 , head 2 and that of the fork 6 are thus limited relative to each other by stops.
  • the head 2 comprises at least a first arm 15 having a first bearing and abutment surface 16 arranged to cooperate, abutting or resting, in certain relative positions of the head 2 and the fork 6, with a second bearing and abutment surface 18 that includes at least a second arm 17 that includes the fork 6.
  • the head 2 comprises two first arms 15A, 15B, with first surfaces 16A, 16B, cooperating with second surfaces 18A, 18B, second arms 17A, 17B, of the fork 6.
  • the anchor 1 is made integrally with this at least one flexible blade 10 or the bistable element: the head 2, the blade 10 and the fork 6 are a single component.
  • the anchor 1 is advantageously made of silicon or silicon oxide or metal glass or nickel-phosphorus "LIGA” (especially obtained by a "LIGA” method).
  • LIGA silicon or silicon oxide or metal glass or nickel-phosphorus
  • the energy difference between corrugated positions (with a maximum stress level close to 400 MPa) and positions in simple arc, concave or convex, corresponds to a passage between energy passes at 0.5 ⁇ J and energy wells at 0.13 ⁇ J, a difference of 0.37 ⁇ J, which is comparable to the energy available at the wheel exhaust of caliber ETA 2824-2 at each alternation. This dimensioning is therefore sufficient to provide a pulse of normal intensity.
  • the anchor 1 comprises a first flexible pivot 61 and / or a second flexible pivot 62 constituting a flexible guide at respectively the first axis 5 and / or the second axis 9.
  • the anchor 1 comprises a first flexible pivot 61 or virtual and a second flexible pivot 62 or virtual two ends 101, 102 of the at least one flexible blade 10, each constituting a flexible guide at the level respectively of the first axis 5 and second axis 9.
  • This first flexible pivot 61 or / and this second flexible pivot 62 may, again, be a virtual pivot.
  • the figure 39 gives an example of head 2, connected to the plate 40 by two blades 2S and 2J, and whose first flexible pivot coincides with the pivot axis 23 of the escape wheel 20.
  • the figure 18 shows an energy distribution diagram in the flexible blade 10 or the bistable element: in X and Y are represented the angles that make each of the two ends 101, 102, of the blade 10 with their points of attachment or of respective recesses 11, 12, on the anchor head 2 and on the fork 6.
  • Z is represented a level of energy, graduated arbitrarily from 0 to 8.
  • the figure 19 shows the projection on the XOY plane of this energy distribution layer, with the corresponding energy level curves.
  • This energy distribution is saddle-shaped, symmetrical by relative to a vertical plane PS oriented along the bisector of the axes OX and OY.
  • a dorsal D of very high energy level (6 to 8) extends in this plane of symmetry PS.
  • the dorsal D is delimited by two energy passes first CE1 and second CE2, which each extend between two slopes of steep slope between the dorsal D and low energy zones, called energy wells, corresponding to stable positions.
  • first PS1 and second PS2 (hollow of the energy layer).
  • the energy passes CE1 and CE2 are each bordered by a high energy zone A1 and A2 respectively. These energy passes CE1 and CE2 correspond to two metastable positions.
  • the figure 19 shows that the flexible blade 10 can not take any position of energy on the T web: the extreme parts of the anchor 1, in this case the head 2 and the fork 6, have a travel which is limited, either by second limiting pins 41A and 41B for the fork 6, or by limiting the pivoting of the head 2 by the second arms 17A, 17B, of the fork 6.
  • the bistable blade 10 always pushes these end portions, head 2 and fork 6, anchor 1, against these stops.
  • the limiting pins 41 are here represented on the plate. Note that they can take other positions, for example in the form of dishes under the teeth 21 of the escape wheel 20.
  • the shape of the prestressed beam constituted by the bistable blade 10 is a non-limiting example.
  • the concave, convex, S, Z geometries that the plate 10 can occupy are specific to the case in point. It is also possible to use a more complex geometry in the state of stable rest, for example in S or Z.
  • the preferred choice to traverse a rectangle R, rather than a square, is explained by the objective of stopping before the energy pass, when the bistable blade 10 is rearmed.
  • the risk would be that with a very small shock, the bistable blade 10 can tilt and, the sting 7 would then be blocked by the balance plate and rub against him permanently, this which is bad for walking and alters the yield.
  • the stops are arranged so as to stop the bistable blade 10 before the first CE1 or the second CE2 energy col, during arming by energy charging of this bistable blade 10.
  • Stops limiting the angular deflection of the head 2, respectively of the fork 6, are advantageously mobile and constituted by surfaces of the fork 6, respectively of the head 2.
  • the angular displacement of the head 2 is limited by stops formed by two second arms 17A, 17B that includes the fork 6.
  • the surfaces 18A, 18B form abutments equivalent to a non-drawing rest stop.
  • they have an arcuate profile A centered on the second pivot axis 9, so that, when the pin 35 of the rocker 30 begins to drive the fork 6 (time T2 to time T3 below), the head 2 does not turn, there is only the friction to overcome.
  • First limiting pins 48A, 48B are advantageously implanted near the head 2, as safeties in case of shocks or dynamic effects: for example, during the passage of time 6 to time 7, where the head 2 pivots in the second sense, for example, hourly: if it acquires too much speed, it may go too far, while in time 8 it must start in the other direction.
  • the arming of the bistable blade 10 is done slowly, so that the inertia of the escape wheel. (or the rest of the gear) is high.
  • the escape mechanism 100 comprises at least one plate 40 carrying an escape wheel 20 and at least one rocker 30 cooperating with the same anchor 1.
  • the plate 40 has limiting pins 41 (41A, 41B in the figures) around the fork 6 in the vicinity of a plateau 31 of the balance 30.
  • the second stone 44 or the second axis 45 is at a fixed distance, and in a fixed position in a particular embodiment, with respect to the first stone 42 or to the first axis 43.
  • a second variant B the second stone 44 or the second axis 45 is movable, in particular guided in translation in a particular embodiment, in a variable position relative to the plate 40, and is subjected to the action of second elastic return means 47.
  • first stone 42 or the first axis 43 is movable in this way.
  • second stone 44 or the second axis 45 is movable otherwise than in translation, for example pivoting, or in any displacement.
  • the plate 40 comprises, on the one hand a first stone 42 or a first axis 43 which is movable, in particular guided in translation in a particular embodiment, in a variable position relative to the plate 40 and is subject to the action of first elastic return means 46, for the pivotal guidance of the head 2, and secondly a second stone 44 or a second axis 45 which is movable, in particular guided in translation in a particular embodiment, in a position variable with respect to the plate 40 and is subjected to the action of second elastic return means 47, for the guidance in pivoting the range 6.
  • the opposite configuration is feasible.
  • the first stone 42 or the first axis 43 is movable otherwise than in translation, for example in pivoting, or in any displacement.
  • the pivot axis 23 of the escape wheel 20, the pivot axis 32 of the rocker 30, the first stone 42 or respectively the first axis 43, the second stone 44 or respectively the second axis 45 are aligned.
  • the figure 36 illustrates another configuration where the fork 6 is movable apart from the wheel-wheel alignment, and where the flexible blade 10 is deformed around an average position which is, for example and without limitation, a rope or an arc of a circle centered on the balance shaft; this configuration makes it possible to modify an existing movement comprising a usual aligned pointing, the axis usually serving a Swiss anchor becoming the axis 5 of the head 2.
  • the bistable anchor 1 is pre-mounted in a cassette, and the flexible blade 10 is already preloaded beforehand in this cassette, so that the anchor 1 has precisely this bistable behavior.
  • the cassette includes a centering means and / or fixing on a plate.
  • this cassette comprises a centering means which is arranged to cooperate with the pivot usually provided for the Swiss anchor on an existing movement.
  • the cassette remains pivotable around this pivot, or is immobilized in position relative to the carrier plate of this pivot.
  • Such a cassette assembly has the advantage of making unnecessary the presence of a bridge above the anchor.
  • the cassette may, again, be provided with a micrometric adjustment system in position.
  • the cassette can still incorporate a suspended shockproof.
  • Another way of precisely prestressing is to produce an escape mechanism 100 comprising one or more sacrificial pieces: the pre-assembly is carried out with these sacrificial elements intact, and then, once this pre-assembly has been completed, these elements sacrificial are broken, releasing pre-calculated voltages to obtain the required prestressing.
  • This embodiment is suitable with an embodiment of MEMS type, silicon, silicon oxides, or the like.
  • the prestressing can, again, be carried out with a growth of silicon oxides making it possible to locally modify a geometry in a controlled and extremely precise way. Or by inducing stresses in the material.
  • the figure 38 illustrates two variants of embedding the bistable flexible blade 10 in the head 2 and the anchor fork 6, the first where the blade 10 is substantially in alignment with the pivot axes 5 and 9 but where its ends are distant from these axes, and the second where the assembly is asymmetrical, to favor one of the impulses, creating a deeper energy well.
  • the invention also relates to a watch movement 200 comprising at least one such escape mechanism 100.
  • the invention also relates to a timepiece 300 comprising at least one watch movement 200, or / and at least one such exhaust mechanism 100.
  • the flexible blade 10 is one way among others of making a bistable between two halves of anchor, which is not limiting.
  • the locking of the head 2 of the anchor 1 at the end of the arming of the bistable element, and the release of this head 2 at the end of the pulse given to the rocker 30, can be made according to other embodiments, without departing from the present invention.
  • Yet another variant of the invention is to mount the fork 6 directly integral with the bistable element, or the bistable blade 10 as the case may be, and not to pivot this fork 6 by allowing it an angular deflection of any center, but by limiting the stroke of this fork 6 relative to the first pivot axis 5 of the head 2, by a limiting element 71, so that the bistable element, or the bistable blade 10, which ensures only the pivoting of the fork 6 relative to the balance 30, remains under prestressing throughout its range of use.
  • this limiting element 71 is integral with the head 2 or integral with a plate 40 (in relief as on the figure 26 or hollow) on which is fixed the anchor 1, and cooperates with a complementary limiting element 72 that includes the fork 6.
  • the element 71 has the shape of a vee, and the element 72 is a pin or a pin. Pawns 49 limit the travel of the fork 6.
  • the figure 27 represents a variant where the prestress is made by a spring 73, fixed to a fixed element 74 of the plate 40, this spring 73 limiting the stroke of the fork 6 and ensuring the prestressing of the blade 10.
  • FIGs 23 and 24 illustrate two particular configurations of axes of pivoting relative to a plate 40 carrying the escape mechanism: in figure 23 a first axis 5 and a second pivot axis 9 in fixed positions with respect to the plate 40, and figure 24 the second axis 9 in the mobile position, here in translation, and conjugated with an elastic return means 46.
  • the figure 29 groups together different models of pivots that can be used in particular for these variants: conventional pivot 91 alone, flexible pivot 92 alone, combination of a conventional pivot 91 and a guide 93 (particularly linear guide) of a certain rigidity, combination of a pivot flexible 92 and a guide (including linear guide) of a certain rigidity.
  • the displacement ⁇ d which induces prestressing, can be performed with a screw, an eccentric, a shim, or the like. This prestressing acts in particular on the spring elements of the guide 93 or the flexible pivot 92.
  • a flexible anchor according to the invention can be used in other types of exhaust, in particular in that described by the document EP 1 967 919 in the name of ETA , as well as in the documents of the prior art cited in this same document EP 1 967 919 .
  • the invention provides a very good control of the pulse, thanks to the use of a constant-force mechanism, comprising a bistable element, which alone delivers energy to the balance, with a regular intensity .
  • the energies in play are well decoupled in the different parts of the mechanism.
  • the bearing points, or pivoting, or embedding, of the flexible blade 10 at its ends 11, 101, 12, 102, are, in particular variants and advantageous for prefabrication, movable relative to a plate or at a bridge of the mechanism.
  • the mechanism according to the invention makes it possible to achieve high operational safety.
  • the invention is easily adapted to the incorporation of anti-shock means, it is for example possible to incorporate anti-shock abutments in the form of branches of the first arms 15 of the head 2, close to the bearing surfaces or stop 16, or the like.
  • the decoupling between the components of the exhaust mechanism according to the invention makes it possible, during the pulse, to accelerate only the fork, and not the entire mechanism.

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Description

    Domaine de l'invention
  • L'invention concerne un mécanisme d'échappement d'horlogerie, comportant au moins une platine porteuse d'une roue d'échappement et d'un balancier coopérant avec une même ancre comportant une tête d'ancre porteuse d'au moins une palette d'entrée ou/et une palette de sortie et agencée pour coopérer avec une roue d'échappement, ladite ancre comportant encore une fourchette agencée pour coopérer avec un balancier.
  • L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant au moins un tel mécanisme d'échappement.
  • L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie comportant au moins un tel mouvement d'horlogerie, ou/et au moins un tel mécanisme d'échappement.
  • L'invention concerne le domaine des mécanismes d'échappement d'horlogerie.
    • Arrière-plan de l'invention
  • La régularité de la marche d'un mécanisme d'échappement est conditionnée par une bonne maîtrise de l'entretien des oscillations et notamment de l'impulsion, dont l'intensité peut être irrégulière dans une montre dont le couple de barillet varie..
  • La recherche d'une sécurité optimale de fonctionnement est une préoccupation constante des concepteurs de mouvements horlogers.
  • Le document FR 2 928 015 A1 au nom de LENOBLE décrit un dispositif d'échappement à ancre à impulsion tangentielle pour montre, comportant une roue d'échappement à dents, une ancre et au moins un balancier-spiral. L'ancre est en deux parties pivotant chacune sur un axe distinct, les deux parties sont articulées entre elles par l'intermédiaire de deux bras de transmission se terminant à leurs extrémités adjacentes par une articulation commune afin de faire tourner les deux parties de l'ancre à la même vitesse mais en sens opposés. Chaque partie de l'ancre comporte une levée de repos et une levée d'impulsion, cette dernière recevant des poussées des dents de la roue d'échappement d'une manière tangentielle. Ce dispositif d'échappement comporte deux balanciers-spirals à axes de rotation oscillatoire distincts, et chaque partie de l'ancre comporte une fourchette pouvant venir en prise d'entraînement sur une ellipse du balancier-spiral correspondant.
  • Le document WO2011/064682 A1 au nom de FERRARA concerne une ancre en deux parties articulées entre elles, l'articulation comportant une came excentrique solidaire de la partie de l'ancre porteuse des cornes et du dard, et coopérant avec une fourche solidaire de la partie de l'ancre porteuse des palettes.
  • Le document EP 2 444 860 A1 au nom de AUDEMARS PIGUET RENAUD ET PAPI décrit une ancre qui comporte deux parties pivotant chacune autour d'un axe, et sont articulées l'une à l'autre, le pivotement d'une des parties entraînant le pivotement de l'autre avec une amplitude de valeur supérieure.
  • Le document EP 2 105 806 au nom de GIRARD PERREGAUX décrit un mécanisme d'échappement agencé pour transmettre des impulsions d'une source motrice à un régulateur oscillant tel qu'un balancier-spiral, par l'intermédiaire d'un ressort-lame qui travaille en flambage autour d'un point d'inflexion. Ce ressort-lame est susceptible d'accumuler l'énergie de la source motrice entre deux impulsions, et de la transmettre au régulateur oscillant à chaque impulsion par l'intermédiaire d'une première et d'une deuxième bascules. Pour optimiser le réglage de la tension du ressort-lame, celui-ci est monté sur un châssis qui est déformable symétriquement par rapport à un premier axe passant par les axes de rotation du régulateur, des première et deuxième bascules, et par le point d'inflexion, ainsi que par rapport à un deuxième axe perpendiculaire au premier axe et passant par les extrémités du ressort-lame.
    • Résumé de l'invention
  • L'invention se propose, d'une part de réguler l'intensité de l'impulsion appliquée au balancier, et d'autre part de réduire les inerties en mouvement pendant l'oscillation.
  • A cet effet, l'invention concerne un mécanisme d'échappement d'horlogerie selon la revendication 1.
  • L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant au moins un tel mécanisme d'échappement.
  • L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie comportant au moins un tel mouvement d'horlogerie, ou/et au moins un tel mécanisme d'échappement.
    • Description sommaire des dessins
  • 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 vue de dessus un mécanisme d'échappement comportant, entre une roue d'échappement et un balancier classiques, une ancre flexible selon l'invention avec une tête et une fourchette pivotantes et reliées par une lame flexible bistable précontrainte ; ce mécanisme est représenté dans le premier temps d'un cycle d'échappement ;
    • les figures 2 à 17 représentent, de façon analogue à la figure 1, les temps successifs de ce cycle ;
    • la figure 18 représente, de façon schématisée, un diagramme tridimensionnel représentatif de l'énergie dans la lame flexible bistable ;
    • la figure 19 est une projection sur le plan de base du diagramme de la figure 18, sur laquelle un rectangle délimite les variations d'énergie dans la lame flexible bistable pendant le cycle d'échappement ;
    • la figure 20 représente le même rectangle, surchargé des positions d'énergie correspondant aux temps T1 à T17 des figures 1 à 17 ;
    • les figures 21 et 22 sont des diagrammes-blocs explicatifs des mécanismes à force constante, comportant une ancre flexible en figure 21, une ancre bistable en figure 22 ;
    • les figures 23 et 24 sont des illustrations schématiques de deux configurations particulières d'axes de pivotement par rapport à une platine porteuse du mécanisme d'échappement : en figure 23 un premier axe et un deuxième axe de pivotement en positions fixes par rapport à la platine, et en figure 24 le deuxième axe en position mobile, ici en translation, et conjugué avec un moyen de rappel élastique ;
    • les figures 25 à 27 représentent, de façon schématisée, des exécutions particulières d'ancre que comporte l'invention, où seule la tête d'ancre pivote autour d'un axe, la fourchette d'ancre étant montée à une extrémité d'une lame flexible bistable et limitée dans sa course de façon à pré-contraindre cette dernière ;
    • les figures 28 et 29 regroupent différents modèles de pivots utilisables notamment pour les variantes des figures 23 et 24 : pivot classique seul, pivot flexible seul, en figure 28, et combinaison d'un pivot classique et d'un guidage d'une certaine rigidité, combinaison d'un pivot flexible et d'un guidage d'une certaine rigidité en figure 29;
    • les figures 30 et 31 représentent, en perspective et en plan, une variante de l'invention, avec deux lames bistables chacune comportant une extrémité fixée à une platine non représentée, la tête et la fourchette, qui sont partiellement superposées et qui pivotent autour d'un même axe géométrique de pivotement, étant reliées par un ressort de rappel ;
    • les figures 32 et 33 illustrent des variantes d'ancres à interaction répulsive, chacune avec un ressort, respectivement droit ou en S, précontraint entre la tête et la fourchette de l'ancre ;
    • la figure 34 illustre une variante de palette de tête d'ancre ;
    • la figure 35 illustre, en coupe, différentes variantes d'aménagement de la platine recevant l'ancre selon l'invention ;
    • la figure 36 illustre une configuration où la fourchette est mobile en dehors de l'alignement roue d'échappement-balancier ;
    • la figure 37 illustre une autre forme d'ancre à deux lames flexibles bistables ;
    • la figure 38 illustre deux variantes d'encastrement de la lame flexible bistable dans la tête et la fourchette d'ancre ;
    • la figure 39 illustre une tête à pivot virtuel, incorporée à une ancre selon l'invention,
    • la figure 40 illustre sous forme d'un schéma-blocs une pièce d'horlogerie comportant un mouvement équipé d'un échappement avec une ancre selon l'invention ;
    • la figure 41 illustre une configuration où les deux extrémités de la lame flexible pivotent chacune au niveau d'un logement lequel est soumis à un effort de rappel mettant cette lame flexible sous précontrainte en flambage.
    Description détaillée des modes de réalisation préférés
  • L'invention concerne le domaine des mécanismes d'échappement d'horlogerie.
  • Pour améliorer la régularité de la marche, l'invention s'attache à une bonne maîtrise de l'impulsion.
  • Un mécanisme à force constante permet de garantir la reproductibilité dans le temps.
  • En particulier, l'emploi d'un élément bistable, intercalé entre roue d'échappement et balancier, permet de restituer de l'énergie à ce dernier, avec une intensité régulière, qui ne dépend que des caractéristiques intrinsèques de cet élément bistable, et non du couple du barillet, transmis par la roue d'échappement. Selon l'invention, cet élément bistable est constitué par une ancre de constitution particulière.
  • La figure 21 montre le principe d'un mécanisme à force constante, avec un transfert d'énergie depuis un barillet 80, au travers d'un rouage 81, d'une roue d'échappement 20, d'une ancre 1, vers un balancier 30. Ce mécanisme comporte une ancre flexible en figure 21. La figure 22 illustre la configuration d'une ancre bistable. L'invention se propose de combiner ces deux architectures de mécanismes afin d'atteindre une régularité maximale, avec une haute sécurité, et un nombre réduit de composants, ainsi qu'un dégagement sans recul.
  • A cet effet, l'invention comporte une ancre 1 d'échappement d'horlogerie, comportant une tête d'ancre 2, porteuse d'au moins une palette d'entrée 3 ou/et une palette de sortie 4, et agencée pour coopérer avec une roue d'échappement 20. L'ancre 1 comporte encore une fourchette 6 agencée pour coopérer avec un balancier 30. La position angulaire de la fourchette 6 par rapport à la tête 2 est variable.
  • Selon l'invention, on crée une interaction répulsive entre la tête 2 et la fourchette 6.
  • Il s'agit de transférer de l'énergie, de façon discontinue, de la roue d'échappement au balancier, en passant par l'ancre, qui sert de tampon d'énergie. Un but de l'invention est de minimiser les mouvements des composants mécaniques. La libération d'énergie depuis l'ancre vers le balancier est étudiée pour se faire sous forme d'une impulsion. Aussi, l'ancre comporte des moyens de stockage et de libération d'énergie, selon les positions respectives de ses composants mobiles, ici la tête 2 et la fourchette 6. Notons que des étages intermédiaires pourraient être rajoutés entre la tête et la fourchette, sans s'éloigner de l'invention. La réalisation préférée avec une tête et une fourchette a l'avantage de minimiser le nombre de composants, d'autant plus qu'il est possible d'en faire une réalisation monobloc.
  • La présente description concerne une réalisation préférée où l'interaction répulsive est réalisée de façon mécanique, avec une précontrainte d'un élément mécanique, et plus particulièrement au travers d'une lame bistable. D'autres réalisations sont possibles: comme celle des figures 32 et 33, où chaque ancre comporte un ressort, respectivement droit 112 ou en S 113, précontraint entre la tête 2 et la fourchette 6. Ce ressort 112 ou 113 repousse les deux moitiés de l'ancre, et est libre de tourner autour de ses extrémités, la figure 32 comporte en trait interrompu le bras de levier de la force, qui s'exerce selon la direction du ressort 112, agissant sur la fourchette 6. Dans d'autres réalisations non illustrées, la répulsion n'est pas de nature mécanique, mais de nature magnétique ou/et électrostatique entre une tête et une fourchette 6 de préférence montées pivotantes autour de deux axes de pivotement 5 et 9.
  • La tête 2 et la fourchette 6 suivent de préférence des axes de mouvement, qui sont illustrés ici avec une réalisation particulière où ce sont des axes de pivotement. En effet, les mouvements de la tête 2 et de la fourchette 6 sont indépendants, et peuvent en théorie suivre des cinématiques quelconques, tant que compatibles avec le transfert d'énergie entre la roue d'échappement et le balancier.
  • Sauf mention particulière, la suite de la présente description concerne une réalisation préférée de l'invention, illustrée par les figures 1 à 20, où l'ancre 1 a un comportement bistable, et comporte au moins un élément bistable, de préférence au moins une lame flexible 10. Une lame flexible est d'une réalisation simple, on peut donner d'autres formes à l'élément bistable sans s'éloigner de l'invention.
  • L'invention concerne un mécanisme d'échappement 100 d'horlogerie, comportant au moins une platine 40 porteuse d'une roue d'échappement 20 et d'un balancier 30 coopérant avec une même telle ancre 1.
  • Selon l'invention, la tête 2 et ladite fourchette 6 sont assemblées, directement ou indirectement, à la platine 40 de façon à ce que la au moins une lame flexible 10 soit montée en précontrainte en flambage entre la tête 2 à une première extrémité 101 et la fourchette 6 à une deuxième extrémité 102, cette ancre 1 constituant un système bistable comportant au moins deux états stables et deux états métastables. Ces deux extrémités 101, 102, sont:
    • ou bien libres en pivotement chacune dans un logement 1010, 1020, lequel logement est libre ou fixe par rapport à la platine 40;
    • ou bien en encastrement chacune dans un logement 1010, 1020, lequel est libre par rapport à la platine 40, et alors au moins un de ces logements 1010, 1020, étant soumis à un effort de rappel en direction de l'autre logement respectivement 1020, 1010 ;
    • ou bien en encastrement chacune dans un logement 1010, 1020, l'un de ces logements 1010, 1020 étant libre par rapport à la platine 40, et l'autre logement 1020, 1010 étant alors fixe par rapport à la platine 40, celui des logements qui est libre étant rappelé vers l'autre par des moyens de rappel élastique 401, 402.
  • La figure 41 illustre une configuration particulière où les deux extrémités 101, 102, de la lame flexible 10 pivotent chacune au niveau d'un logement 1010, 1020, ici en forme de vé, porté respectivement par la tête 2 et la fourchette 6. La tête 2 comporte un tourillon 71 qui est en appui sur un bras ressort 401, fixé à la platine 4 par des fixations 411, ce ressort tend à pousser la tête 2 vers la fourchette 6 ; de la même façon, la fourchette 6 comporte un tourillon 72 qui est en appui sur un bras ressort 402, fixé à la platine 4 par des fixations 412, ce ressort tend à pousser la fourchette 6 vers la tête 6.
  • Ainsi, au moins un des deux logements 1010, 1020, et les deux dans l'exemple particulier de la figure 41, est soumis, directement ou indirectement (en l'occurrence par l'intermédiaire de la tête 2 ou de la fourchette 6 dans le cas de la figure 41) à un effort de rappel mettant la lame flexible 10 sous précontrainte en flambage.
  • Pour la clarté de l'exposé, l'invention est décrite ici dans le cas particulier d'une lame flexible 10 unique, montée bistable, sur les figures 1 à 20. Les figures 30 et 31 illustrent un exemple à deux lames flexibles, d'autres agencements sont naturellement possibles.
  • La seule liaison mécanique permanente directe entre la tête 2 et la fourchette 6 est ici assurée par au moins une lame 10 flexible, c'est-à-dire par une seule lame 10 flexible, ou par une pluralité de telles lames flexibles 10 montées de façon similaire en précontrainte en flambage.
  • Pour que l'ancre 1 se comporte comme un élément bistable, cette lame 10 est précontrainte dans la position de service de l'ancre 1. Comme on le verra dans la suite de l'exposé, cette précontrainte peut être réalisée :
    • par déplacement
    • par application d'une force ou d'un couple
    • par fabrication.
  • La lame flexible 10 travaille en flambage. La précontrainte est réglable dans le cas de l'application d'une force ou d'un couple.
  • De ce fait, dans un mode avantageux de réalisation de l'invention illustré par les figures, la lame 10 présente à l'état libre une géométrie différente des formes qu'elle peut prendre quand l'ancre 1 est incorporée à un mécanisme d'échappement 100 et fixée sur une platine 40.
  • L'ancre 1 comporte, pour sa fixation à une platine 40, des premiers moyens de fixation ou/et de guidage portés par la tête 2, et des deuxièmes moyens de fixation ou/et de guidage portés par la fourchette 6. Chacun des deux composants principaux, tête 2 et fourchette 6, peut avoir des liaisons mécaniques de type classique, telle que guidage en pivotement ou en translation, ou bien comporter un ou plusieurs points d'ancrage fixe par rapport à la platine 40 et comporter des parties flexibles qui lui donnent une mobilité par rapport à cette platine, en pivotement ou/et en translation, tel que décrit dans la demande PCT/EP2011/061244 ou dans la demande EP 2 455 821 du même déposant, dans une configuration qu'on qualifiera dans la suite du présent exposé de « pivot virtuel ».
  • Dans une réalisation particulière représentée sur les figures 1 à 20 et 30 et 31, la tête d'ancre 2 est mobile par rapport à un premier axe de pivotement 5 ou pivote autour de ce premier axe 5, et la fourchette 6 est mobile par rapport à un deuxième axe de pivotement 9 ou pivote autour de ce deuxième axe 9. Sur les figures 1 à 20, le deuxième axe 9 est distinct du premier axe 5.
  • La réalisation particulière des figures 1 à 20 n'est pas limitative, et concerne un cas particulier où la tête 2 est montée pivotante autour d'un premier axe de pivotement 5. Dans cette même variante particulière, la fourchette 6 est montée pivotante autour d'un deuxième axe de pivotement 9 du premier axe 5. Dans une exécution, telle qu'illustrée où la tête 2 et la fourchette 6 sont sensiblement coplanaires, ces axes 5 et 9 sont de préférence distincts. D'autres exécutions sont possibles, comme sur les figures 30 et 31 qui montrent une variante étagée, où les axes 5 et 9 sont géométriquement confondus : l'ancre 1 comporte alors deux lames bistables 10S et 10J, chacune comportant une première extrémité 10ES, 10EJ, fixée à une platine non représentée, et une deuxième extrémité 103S, 103J encastrée dans respectivement la fourchette 6 et la tête 2. La tête 2 et la fourchette 6 sont partiellement superposées et pivotent autour d'un même axe géométrique de pivotement P, sont reliées par un ressort de rappel 104 en forme de boucle, accroché en 104S dans la fourchette 6 et en 104J dans la tête 2. Ce ressort 104, qui fait office de ressort tampon, a un couple supérieur à celui du bistable.
  • La figure 37 illustre une autre forme d'ancre à deux lames flexibles bistables coplanaires avec la tête 2 et la fourchette 6.
  • D'autres variantes encore sont réalisables, par exemple avec un mouvement oscillant sensiblement linéaire de la tête 2 par rapport à la droite des centres entre la roue d'échappement 20 et le balancier 30, et un mouvement de pivotement de la fourchette 6 autour d'un axe 9.
  • Dans une réalisation particulière également illustrée par les figures, la fourchette 6, porte un dard 7 à fonction anti-chocs pour coopérer avec une encoche 34 d'un plateau 31 du balancier 30, et au moins une corne 8, ici deux cornes 8, pour coopérer avec une cheville 35 de ce balancier 30 pour la fonction d'impulsion.
  • L'ancre 1 est articulée, c'est-à-dire que la tête 2 et la fourchette 6 sont mobiles l'une par rapport à l'autre et reliées indirectement l'une à l'autre par au moins un composant intermédiaire, ici une lame flexible 10, assurant leur mobilité relative de mouvement.
  • Cet élément bistable est de préférence sous forme d'une poutre encastrée. Dans une exécution particulière illustrée par les figures cette poutre est encastrée à ses deux extrémités; la distance entre les deux extrémités est inférieure à la longueur de poutre au repos, ce qui permet d'avoir deux positions stables, et au moins une position métastable. Le calcul de l'énergie emmagasinée dans l'élément bistable peut être effectué en fonction des angles que prend, à ses deux extrémités, la lame bistable 10 ; ou, dans le cas de plusieurs lames bistables, des angles que chacune d'elles présente, à chacune de ses extrémités, avec un des composants de l'ancre 1, tête 2 ou fourchette 6, ou platine 40, ou autre composant intermédiaire selon le cas. La combinaison de plusieurs lames peut permettre d'obtenir davantage d'états stables, par exemple trois états stables en combinant deux lames.
  • Les extrémités de cette poutre peuvent être, en particulier, chacune, encastrée :
    • ou bien au niveau d'un axe qui pivote librement ;
    • ou bien dans la platine pour former un pivot flexible.
  • Cet au moins un élément bistable ou lame flexible bistable 10 est monté précontraint en flambage entre la tête 2 et la fourchette 6. Et de préférence la seule liaison mécanique permanente directe entre la tête 2 et la fourchette 6, c'est-à-dire hormis leurs pivots ou leurs fixations à une platine 40 ou similaire, est assurée par cette au moins une lame bistable 10.
  • Dans la version illustrée, la lame flexible 10 comporte une première extrémité 11 solidaire angulairement de la tête 2 et disposée à proximité immédiate du premier axe 5, et une deuxième extrémité 12 solidaire angulairement de la fourchette 6 et disposée à proximité immédiate du deuxième axe 9.
  • On comprend ici que le premier axe 5 et le deuxième axe 9 sont ici des axes géométriques autour desquels s'exécute le pivotement de la tête 2 et de la fourchette 6. Ces axes ne correspondent pas nécessairement à des pivots physiques classiques, ils peuvent aussi correspondre à des pivots flexibles ou à des pivots virtuels.
  • Dans la version particulière analogue à une ancre suisse, illustrée par les figures, mais nullement limitative, cette ancre 1 porte une palette d'entrée 3 et une palette de sortie 4. Dans une variante particulière, la palette d'entrée 3 ou/et la palette de sortie 4 comporte une extrémité saillante 13, en forme de languette visible sur la figure 34, à l'opposé du premier axe 5 et comportant une surface plane 14 apte à recevoir en appui une pointe 22 d'une dent 21 d'une roue d'échappement 20, tel que visible sur la figure 34.
  • Dans une réalisation préférée, l'ancre 1 d'échappement d'horlogerie, comporte une tête d'ancre 2 porteuse d'au moins une palette d'entrée 3 ou/et une palette de sortie 4 et agencée pour coopérer avec une roue d'échappement 20, et comporte encore une fourchette 6 agencée pour coopérer avec un balancier 30. La position angulaire de la fourchette 6 par rapport à la tête 2 est variable, et la seule liaison mécanique permanente directe entre la tête 2 et la fourchette 6 est assurée par au moins une lame 10 flexible.
  • Selon l'invention, le débattement angulaire en pivotement de la tête 2 et celui de la fourchette 6 sont limités l'un par rapport à l'autre par des butées, et la tête 2 comporte au moins un premier bras 15 comportant une première surface d'appui et de butée 16 agencée pour coopérer, en butée ou en appui, dans certaines positions relatives de la tête 2 et de la fourchette 6, avec une deuxième surface d'appui et de butée 18 que comporte au moins un deuxième bras 17 que comporte la fourchette 6.
  • Le terme de « bras » 15 ou 17 n'est pas à prendre dans un sens limitatif, même si dans la réalisation illustrée par les figures ce composant adopte une forme allongée, ce bras 15 ou 17 peut prendre toute forme compatible avec la cinématique de l'ancre.
  • De façon avantageuse, le débattement, notamment le débattement angulaire en pivotement dans le cas des figures 1 à 20, de la tête 2 et celui de la fourchette 6 sont ainsi limités l'un par rapport à l'autre par des butées.
  • Dans une réalisation particulière et préférée, la tête 2 comporte au moins un premier bras 15 comportant une première surface d'appui et de butée 16 agencée pour coopérer, en butée ou en appui, dans certaines positions relatives de la tête 2 et de la fourchette 6, avec une deuxième surface d'appui et de butée 18 que comporte au moins un deuxième bras 17 que comporte la fourchette 6.
  • Ces bras 15 et 17 permettent un bon dégagement des palettes à l'impulsion, toute en stoppant de manière robuste la roue d'échappement à la fin de l'armage de l'élément bistable.
  • Dans la variante illustrée, la tête 2 comporte deux premiers bras 15A, 15B, avec des premières surfaces 16A, 16B, coopérant avec des deuxièmes surfaces 18A, 18B, de deuxièmes bras 17A, 17B, de la fourchette 6.
  • Dans une version particulière et avantageuse, l'ancre 1 est réalisée de façon monobloc avec cette au moins une lame flexible 10 ou l'élément bistable: la tête 2, la lame 10 et la fourchette 6 sont un composant unique.
  • Notamment dans cette version, l'ancre 1 est avantageusement réalisée en silicium ou oxyde de silicium ou en verre métallique ou en nickel-phosphore-« LIGA» (notamment obtenu par un procédé « LIGA »). En effet, la précontrainte de l'élément bistable ou de la lame bistable 10, est très faible, en particulier voisine de 5 micromètres, et son réglage est possible, mais délicat, en cas de fabrication de composants assemblés les uns aux autres.
  • En appliquant à une lame en ressort plat en NiP fabriqué selon un procédé « LIGA » et de dimensions 2,1 x 0,10 x 0,02 mm, une précontrainte de 8 µm entre ses extrémités, avec des plages d'angles de travail des deux extrémités de -7° à +7° (définies par les butées), l'écart d'énergie, entre des positions ondulées (avec un niveau de contraintes maximales voisin de 400 MPa) et des positions en arc simple, concave ou convexe, correspond à un passage entre des cols d'énergie à 0,5 µJ et des puits d'énergie à 0,13 µJ, soit une différence de 0,37 µJ, ce qui est comparable à l'énergie disponible à la roue d'échappement du calibre ETA 2824-2 à chaque alternance. Ce dimensionnement est donc suffisant pour fournir une impulsion d'intensité normale.
  • Dans une autre exécution particulière, l'ancre 1 comporte un premier pivot flexible 61 ou/et un deuxième pivot flexible 62 constituant un guidage flexible au niveau respectivement du premier axe 5 ou/et du deuxième axe 9.
  • Dans une réalisation particulière, l'ancre 1 comporte un premier pivot flexible 61 ou virtuel et un deuxième pivot flexible 62 ou virtuel aux deux extrémités 101, 102 de la au moins une lame flexible 10, constituant chacun un guidage flexible au niveau respectivement du premier axe 5 et du deuxième axe 9.
  • Ce premier pivot flexible 61 ou/et ce deuxième pivot flexible 62 peut, encore, être un pivot virtuel. Par exemple, la figure 39 donne un exemple de tête 2, reliée à la platine 40 par deux lames 2S et 2J, et dont le premier pivot flexible est confondu avec l'axe de pivotement 23 de la roue d'échappement 20.
  • La figure 18 montre un diagramme de répartition d'énergie dans la lame flexible 10 ou l'élément bistable : en X et Y sont représentés les angles que font chacune des deux extrémités 101, 102, de la lame 10 avec leurs points d'attache ou d'encastrement respectifs 11, 12, sur la tête d'ancre 2 et sur la fourchette 6.
  • En Z est représenté un niveau d'énergie, gradué arbitrairement de 0 à 8. La figure 19 montre la projection sur le plan XOY de cette nappe de répartition d'énergie, avec les courbes de niveau d'énergie correspondantes.
  • Cette répartition d'énergie est en forme de selle de cheval, symétrique par rapport à un plan vertical PS orienté selon la bissectrice des axes OX et OY. Une dorsale D de très haut niveau d'énergie (6 à 8) s'étend, dans ce plan de symétrie PS. La dorsale D est délimitée par deux cols d'énergie premier CE1 et deuxième CE2, qui s'étendent chacun entre deux versants de pente forte entre la dorsale D et des zones à faible énergie, dites puits d'énergie, correspondant à des positions stables première PS1 et deuxième PS2 (creux de la nappe d'énergie). Dans le prolongement de la dorsale D et au-delà de celle-ci, les cols d'énergie CE1 et CE2 sont bordés chacun par une zone de forte énergie A1 et A2 respectivement. Ces cols d'énergie CE1 et CE2 correspondent à deux positions métastables.
  • La figure 19 montre que la lame flexible 10 ne peut pas prendre de position d'énergie quelconque sur la nappe T 18 : les parties extrêmes de l'ancre 1, en l'occurrence la tête 2 et la fourchette 6, ont un débattement qui est limité, soit par des deuxièmes goupilles de limitation 41A et 41B pour la fourchette 6, soit par la limitation du pivotement de la tête 2 par les deuxièmes bras 17A, 17B, de la fourchette 6. La lame bistable 10 pousse toujours ces parties extrêmes, tête 2 et fourchette 6, de l'ancre 1, contre ces butées. De ce fait, si une de ces extrémités est fixe, et l'autre est libre, on se déplace toujours sur les bords du rectangle R, tel que schématisé sur la figure 20, qui récapitule les niveaux d'énergie correspondant à chacun des temps décrits par les figures 1 à 17, de façon simplifiée, le parcours d'énergie étant presque rectiligne, et la forme de rectangle du parcours d'énergie étant une bonne approximation. Ainsi le pivotement de la tête 2 comme celui de la fourchette 6 est limité angulairement par des butées. Dans le cas particulier de la variante illustrée, les butées limitant le débattement angulaire de la tête 2, respectivement de la fourchette 6, sont mobiles et constituées par des surfaces de la fourchette 6, respectivement de la tête 2.
  • Les goupilles de limitation 41 sont ici représentées sur la platine. On notera qu'elles peuvent prendre d'autres positionnements, par exemple sous forme de plats sous les dents 21 de la roue d'échappement 20.
  • Dans l'exemple illustré par les figures, l'ancre 1 effectue donc un cycle fermé pendant lequel la lame flexible 10 occupe successivement quatre configurations principales :
    • après rechargement en énergie par la roue d'échappement 20 et pendant une phase transitoire, à haute énergie, d'approche du premier col d'énergie CE1, avec un profil ondulé en Z sur les figures, repère 54 ;
    • après libération de l'énergie dont dispose la lame bistable 10, lors du passage du premier col d'énergie CE1, sous forme d'une impulsion donnée au balancier 30 dans le premier sens, par exemple sens anti-horaire, la lame 10 occupe une deuxième position stable PS2 à basse énergie, avec un profil en arc, dit convexe, repère 51.
    • après rechargement en énergie par la roue d'échappement et pendant une phase transitoire, à haute énergie, d'approche du deuxième col d'énergie CE2, avec un profil ondulé en S sur les figures, repère 53 ;
    • après libération de l'énergie dont dispose la lame 10, lors du passage du deuxième col d'énergie CE2, sous forme d'une impulsion donnée au balancier 30 dans le deuxième sens, par exemple horaire, la lame 10 occupe une première position stable PS1 à basse énergie, avec un profil en arc, dit concave, repère 52.
  • Naturellement, la forme de la poutre précontrainte constituée par la lame bistable 10 est un exemple non limitatif. Les géométries concave, convexe, en S, en Z, que peut occuper la lame 10 sont propres au cas d'espèce. On peut aussi utiliser une géométrie plus complexe à l'état de repos stable, par exemple en S ou Z.
  • Le choix préféré de parcourir un rectangle R, plutôt qu'un carré, s'explique par l'objectif consistant à s'arrêter avant le col d'énergie, lorsqu'on réarme la lame bistable 10. En effet, si on s'arrêtait précisément sur le col d'énergie en position instable, le risque serait qu'avec un très petit choc, la lame bistable 10 puisse basculer et, le dard 7 serait alors bloqué par le plateau du balancier et frotterait contre lui en permanence, ce qui est mauvais pour la marche et altère le rendement. Aussi, de préférence, les butées sont agencées de façon à arrêter la lame bistable 10 avant le premier CE1 ou le deuxième CE2 col d'énergie, lors de l'armage par rechargement en énergie de cette lame bistable 10.
  • Des butées limitant le débattement angulaire de la tête 2, respectivement de la fourchette 6, sont avantageusement mobiles et constituées par des surfaces de la fourchette 6, respectivement de la tête 2.
  • Sur les figures, le débattement angulaire de la tête 2 est limité par des butées constituées par deux deuxièmes bras 17A, 17B que comporte la fourchette 6.
  • Les surfaces 18A, 18B forment des butées équivalentes à une prise de repos sans tirage. De préférence, tel que visible sur la figure 1, elles ont un profil en arc de cercle A centré sur le deuxième axe de pivotement 9, de façon à ce que, lorsque la cheville 35 du balancier 30 commence à entraîner la fourchette 6 (du temps T2 au temps T3 ci-après), la tête 2 ne tourne pas, il n'y a alors que le frottement à vaincre.
  • Chaque temps du cycle porte le numéro de la figure correspondante.
  • Dans le premier temps T1 de la figure 1 :
    • la roue d'échappement 20 est immobile, sa dent 21A en appui sur la palette d'entrée 3 de la tête d'ancre 2 ;
    • la tête d'ancre 2 est immobile, son premier bras 15B est arrêté au niveau de sa pointe 16B par la deuxième surface d'appui 18B du deuxième bras 17B de la fourchette 6 ; ce mode de blocage illustré sur les figures n'est pas limitatif, il présente l'avantage d'un encombrement réduit et d'une simplicité de réalisation ;
    • la lame bistable 10 est en forme de Z, repère 54, proche du col d'énergie CE1 ;
    • la fourchette 6 est immobile, sa surface de butée 19A est en appui de butée sur la goupille de limitation 41A correspondante ;
    • arc libre du balancier : le balancier 30 pivote dans le premier sens, par exemple sens anti-horaire, sa cheville 35 est en position à 11 heures.
  • En T2 :
    • la roue 20 reste immobile;
    • la tête 2 reste immobile;
    • la lame 10 est en forme de Z, repère 54, proche du col d'énergie CE1 ;
    • la fourchette 6 reste immobile, en appui sur la goupille 41A ;
    • le balancier 30 pivote dans le premier sens, sa cheville 35 en position à 10 heures appuie sur la surface intérieure 81B de la corne 8B, le balancier 30 commence ainsi à dégager la fourchette 6.
  • En T3 :
    • la roue 20 reste immobile;
    • la tête 2 est immobile, son premier bras 15B arrêté par le deuxième bras 17B, qui amorce son dégagement, pour permettre la libération de la tête 2 au temps suivant ; là encore, des solutions alternatives sont possibles, sans s'écarter de l'esprit de l'invention ;
    • la lame 10 est en forme de Z, repère 54, et commence le passage du col d'énergie CE1 ;
    • la fourchette 6 pivote en deuxième sens, par exemple horaire, sa surface de butée 19A a quitté la goupille 41A, son deuxième bras 17B est à la limite de quitter le premier bras 15B;
    • le balancier 30 pivote dans le premier sens, sa cheville 35 en position à 9 heures 30 appuie sur la surface intérieure 81B de la corne 8B, le balancier 30 dégage la fourchette 6.
  • T4 est un temps moteur, où la lame 10 passe le col d'énergie CE1, et donne son impulsion dans le premier sens, au balancier 30 :
    • la roue 20 est libre, elle reste encore momentanément presque immobile à cause de son inertie ;
    • la tête 2 est libre, à part la liaison avec la lame 10 ;
    • la lame 10 passe le col d'énergie CE1, se détend et passe en forme convexe 51;
    • la fourchette 6 pivote en deuxième sens, par exemple horaire, libère la tête 2, la surface intérieure 81A de sa corne 8A entraîne la cheville 35 dans le premier sens, c'est l'impulsion ;
    • le balancier 30 pivote dans le premier sens, sa cheville 35 en position à 9 heures entraînée par la corne 8A.
  • En T5, c'est la fin de l'impulsion donnée au balancier 30 par la fourchette 6, qui arrive en butée sur sa goupille de limitation 41B :
    • la roue 20 est libre, elle reste encore momentanément presque immobile à cause de son inertie ;
    • la tête 2 est libre;
    • la lame 10 arrive dans une position stable PS2 de basse énergie, en forme convexe 51 ;
    • la fourchette 6 pivote en deuxième sens, par exemple horaire, la surface intérieure 81A de sa corne 8A perd le contact avec la cheville 35, c'est la fin de la phase d'impulsion ;
    • le balancier 30 pivote dans le premier sens, la cheville 35 en position à 8 heures perd le contact avec la corne 8A.
  • En T6, seul pivote le balancier 30 qui parcourt l'arc libre :
    • la roue 20 va commencer à pivoter dans le premier sens;
    • la tête 2 est libre;
    • la lame 10 est dans une position stable PS2 de basse énergie, en forme convexe 51 ;
    • la fourchette 6 est immobile, sa surface de butée 19B en appui sur la goupille 41B ;
    • le balancier 30 pivote dans le premier sens, sa cheville 35 en position à 6 heures 30 sous l'effet de l'impulsion.
  • En T7 a lieu la libération de la roue d'échappement 20 par la tête 2 :
    • la roue 20 pivote dans le premier sens;
    • la tête 2 pivote dans le premier sens;
    • la lame 10 se plie ou se déplie légèrement, en raison de la rotation ;
    • la fourchette 6 reste immobile, en appui sur la goupille 41B ;
    • le balancier 30 pivote dans le premier sens, sa cheville 35 atteint une position à 6 heures sous l'effet de l'impulsion.
  • Des premières goupilles de limitation 48A, 48B sont avantageusement implantées à proximité de la tête 2, comme sécurités en cas de chocs ou d'effets dynamiques: par exemple, lors du passage du temps 6 au temps 7, où la tête 2 pivote dans le deuxième sens, par exemple horaire, : si elle acquiert trop de vitesse, elle risque d'aller trop loin, alors qu'au temps 8 elle doit repartir dans l'autre sens.
  • En T8 la roue d'échappement 20 atteint une autre palette 4 de l'ancre 1. La chute, c'est-à-dire l'angle que parcourt la roue d'échappement 20 entre les temps T7 et T8 « dans le vide » peut se révéler trop importante pour une roue 20 classique telle que dessinée ici pour la compréhension de l'invention, il est utile d'optimiser la géométrie des dents 21 de la roue 20, et des palettes 3 et 4 de la tête 2, pour diminuer cette chute ;
    • la roue d'échappement 20 pivote dans le premier sens, jusqu'à la butée d'une dent 21B en appui sur la palette de sortie 4 ;
    • la tête 2 est libre et momentanément immobile ;
    • la lame 10 reste en position stable PS2, en forme convexe 51 ;
    • la fourchette 6 reste immobile, en appui sur la goupille 41B ;
    • le balancier 30 est mobile, il continue sa course (sa cheville 35 en position à 6 heures).
  • En T9, l'énergie apportée par la roue d'échappement 20 permet l'armage par le rechargement en énergie de la lame bistable 10, qui se rapproche du col d'énergie suivant CE2:
    • la roue 20 pivote dans le premier sens, en appui sur la palette 4, et entraîne en pivotement la tête 2 ;
    • la tête 2 pivote dans le deuxième sens, par exemple horaire, et vient en appui, son premier bras 15A est arrêté au niveau de sa pointe 16A par la deuxième surface d'appui 18A du deuxième bras 17A de la fourchette 6, et, une fois elle-même en arrêt, bloque ainsi la roue 20 ;
    • la lame 10, réarmée par la roue d'échappement par l'intermédiaire de la tête 2, passe en position ondulée en S 53, au voisinage immédiat du col d'énergie CE2 ;
    • la fourchette 6 reste immobile, en appui sur la goupille 41B, l'armage du bistable est achevé, c'est la prise de repos ;
    • le balancier 30 est mobile (il effectue une alternance jusqu'au temps suivant T10), (sa cheville 35 en position à 6 heures).
  • En T10 commence le retour du balancier 30 dans l'alternance suivante :
    • la roue 20 est immobile, sa dent 21B en appui sur la palette 4;
    • la tête 2 est immobile en appui, par son premier bras 15A sur le deuxième bras 17A de la fourchette 6, et, une fois elle-même en arrêt, bloque ainsi la roue 20 ;
    • la lame 10 est position ondulée en S en forme 53, au voisinage immédiat du col d'énergie CE2 ;
    • la fourchette 6 reste immobile, en appui sur la goupille 41B ;
    • le balancier 30 pivote dans le deuxième sens, sa cheville 35 en position à 8 heures arrive en appui sur la face interne 81A de la corne 8A, pour commencer à dégager la fourchette 6.
  • En T11 le balancier 30 dégage la fourchette 6, qui va elle-même libérer la tête 2 :
    • la roue 20 est immobile, en appui sur la palette 4;
    • la tête 2 est immobile en appui sur le deuxième bras 17A;
    • la lame 10 est position ondulée en S en forme 53, prête à passer le col d'énergie CE2 ; le bistable devient menant, et effectue le rattrapage du jeu dès le passage du col d'énergie ;
    • la fourchette 6 pivote dans le premier sens, et atteint la position où elle va libérer la tête 2 ;
    • le balancier 30 pivote dans le deuxième sens, sa cheville 35 en position à 9 heures et en appui sur la face interne 81A de la corne 8A, et dégage la fourchette 6.
  • En T12 la lame 10 franchit le col d'énergie CE2, et donne une impulsion dans le deuxième sens, au balancier 30, de façon symétrique à T4 :
    • la roue 20 est libre, encore momentanément presque immobile à cause de son inertie ;
    • la tête 2 est libre, à part la liaison avec la lame 10 ;
    • la lame 10 passe le col d'énergie CE2, se détend et passe en forme concave 52;
    • la fourchette 6 pivote en premier sens, libère la tête 2, la surface intérieure 81B de sa corne 8B entraîne la cheville 35 dans le deuxième sens, par exemple horaire, c'est l'impulsion ;
    • le balancier 30 pivote dans le deuxième sens, sa cheville 35 en position à 9 heures 30 entraînée par la surface intérieure 81B de la corne 8B.
  • En T13 l'impulsion se termine, et la fourchette 6 arrive en position de butée :
    • la roue 20 est libre, encore momentanément presque immobile à cause de son inertie;
    • la tête 2 est libre;
    • la lame 10 est en forme concave 52, en position stable PS1 à faible énergie;
    • la fourchette 6 pivote en premier sens, sa corne 8B entraîne la cheville 35 dans le deuxième sens, par exemple horaire, et sa surface de butée 19A vient en appui sur la goupille 41A ;
    • le balancier 30 pivote dans le deuxième sens, sa cheville 35 en position à 10 heures 30 entraînée par la surface intérieure 81B de la corne 8B.
  • En T14, de façon analogue à T6, le balancier 30 parcourt l'arc libre, cette fois en deuxième sens :
    • la roue 20 est libre, encore momentanément presque immobile à cause de son inertie, et va commencer à pivoter;
    • la tête 2 est libre;
    • la lame 10 est en forme concave 52, en position stable PS1 à faible énergie;
    • la fourchette 6 est immobile en appui sur la goupille 41A ;
    • le balancier 30 pivote dans le deuxième sens, sa cheville 35 en position à 11 heures.
  • En T15, de façon analogue à T7, la roue 20 passe la palette 4:
    • la roue 20 pivote en premier sens;
    • la tête 2 pivote en deuxième sens, et la palette 3 vient sur la trajectoire des dents de la roue 20 ;
    • la lame 10 est en forme concave 52, en position stable PS1 à faible énergie;
    • la fourchette 6 reste immobile en appui sur la goupille 41A ;
    • le balancier 30 est mobile (sa cheville 35 en position à 11 heures).
  • En T16, de façon analogue à T8, la roue d'échappement 20 atteint la palette 3:
    • la roue 20 pivote en premier sens, et une dent 21C vient en appui sur la palette 3;
    • la tête 2 est libre et immobile ;
    • la lame 10 est en forme concave 52, en position stable PS1 à faible énergie;
    • la fourchette 6 reste immobile en appui sur la goupille 41A ;
    • le balancier 30 est mobile (sa cheville 35 en position à 11 heures).
  • Le temps T17 finit le cycle, avant le retour au temps T1, de façon analogue au temps T9, l'énergie apportée par la roue 20 permet l'armage par le rechargement en énergie de la lame 10, qui se rapproche du col d'énergie suivant CE1:
    • la roue 20 pivote en premier sens, en appui sur la palette 3, et entraîne la tête 2 en pivotement;
    • la tête 2 pivote en premier sens, et réarme la lame 10 ;
    • la lame 10 est en forme ondulée de Z, repère 54 en approche du premier col d'énergie CE1;
    • la fourchette 6 reste immobile en appui sur la goupille 41A ;
    • le balancier 30 est mobile (sa cheville 35 en position à 11 heures).
  • Les deux phases "impulsion de la lame bistable 10 sur le balancier 30" et "armage de la lame bistable 10 par la roue d'échappement 20" sont complètement dissociées sur les figures, pour simplifier la description des phases successives du cycle. En réalité, les deux phases se chevauchent en partie dans le temps, mais relativement peu si l'inertie de la roue échappement est élevée.
  • Typiquement:
    • la durée entre les temps 2 et 5 (impulsion de l'élément bistable) est très courte, donnée par la vitesse du balancier 30, notamment voisine de 7 ms pour 300° d'amplitude à 4Hz et 50° d'angle de levée ;
    • la durée entre les temps 7 et 9 (réarmage de la lame bistable 10) peut être longue, jusqu'à environ 120 ms si l'inertie de la roue d'échappement 20 est élevée (environ une alternance).
  • Pour que l'énergie transmise au balancier soit toujours identique, il est préférable que l'armage de la lame bistable 10 se fasse lentement, donc que l'inertie de la roue d'échappement. (ou du reste du rouage) soit élevée.
  • On note qu'une réalisation selon les figures 30 et 31 avec deux lames bistables superposées 10S et 10J permet, en réglant la rigidité du ressort de rappel 104 entre la tête 2 et la fourchette 6, d'obtenir une répartition d'énergie analogue, avec deux puits d'énergie séparés par une dorsale.
  • De préférence le mécanisme d'échappement 100 comporte au moins une platine 40 porteuse d'une roue d'échappement 20 et au moins un balancier 30 coopérant avec une même telle ancre 1. La platine 40 comporte des goupilles de limitation 41 (41A, 41B sur les figures) autour de la fourchette 6 au voisinage d'un plateau 31 du balancier 30.
  • Selon l'invention, l'ancre 1 est reliée à la platine :
    • d'une part au niveau du premier axe 5, ou bien par un premier arbre de pivotement 63 quand le guidage de l'ancre 1 y est classique par pivot et palier, ou bien par une première liaison fixe 65 quand l'ancre 1 y comporte un guidage flexible avec un premier pivot flexible 61,
    • et d'autre part au niveau du deuxième axe 9, ou bien un deuxième arbre de pivotement 64 quand le guidage de l'ancre 1 y est classique par pivot et palier, ou bien par une deuxième liaison fixe 66 quand l'ancre 1 y comporte un guidage flexible avec un deuxième pivot flexible 62.
  • La platine 40 comporte :
    • d'une part une première pierre 42 ou un premier axe 43 ou un premier guidage flexible en position fixe pour le guidage en pivotement de la tête 2 ;,
    • et d'autre part une deuxième pierre 44 ou un deuxième axe 45 ou un deuxième guidage flexible pour le guidage en pivotement respectivement de la fourchette 6.
  • Tel que visible sur la figure 35, dans une première variante A, la deuxième pierre 44 ou le deuxième axe 45 est à distance fixe, et en position fixe dans une réalisation particulière, par rapport à la première pierre 42 ou au premier axe 43.
  • Dans une deuxième variante B la deuxième pierre 44 ou le deuxième axe 45 est mobile, notamment guidé en translation dans une réalisation particulière, dans une position variable par rapport à la platine 40, et est soumis à l'action de deuxièmes moyens de rappel élastique 47. Naturellement on peut aussi avoir la configuration inverse où la première pierre 42 ou le premier axe 43 est mobile de cette façon. Naturellement on peut réaliser une variante où la deuxième pierre 44 ou le deuxième axe 45 est mobile autrement qu'en translation, par exemple en pivotement, ou encore selon un déplacement quelconque.
  • Dans une troisième variante C, la platine 40 comporte, d'une part une première pierre 42 ou un premier axe 43 qui est mobile, notamment guidé en translation dans une réalisation particulière, dans une position variable par rapport à la platine 40 et est soumis à l'action de premiers moyens de rappel élastique 46, pour le guidage en pivotement de la tête 2, et d'autre part une deuxième pierre 44 ou un deuxième axe 45 qui est mobile, notamment guidé en translation dans une réalisation particulière, dans une position variable par rapport à la platine 40 et est soumis à l'action de deuxièmes moyens de rappel élastique 47, pour le guidage en pivotement de la fourchette 6. Là aussi, la configuration inverse est réalisable. Naturellement on peut réaliser une variante où la première pierre 42 ou le premier axe 43 est mobile autrement qu'en translation, par exemple en pivotement, ou encore selon un déplacement quelconque.
  • De préférence, dans ces différentes variantes, l'axe de pivotement 23 de la roue d'échappement 20, l'axe de pivotement 32 du balancier 30, la première pierre 42 ou respectivement le premier axe 43, la deuxième pierre 44 ou respectivement le deuxième axe 45, sont alignés. La figure 36 illustre une autre configuration où la fourchette 6 est mobile en dehors de l'alignement roue d'échappement-balancier, et où la lame flexible 10 se déforme autour d'une position moyenne qui est, par exemple et de façon non limitative, une corde ou un arc d'un cercle centré sur l'axe de balancier ; cette configuration permet de modifier un mouvement existant comportant un pointage aligné usuel, l'axe servant habituellement à une ancre suisse devenant l'axe 5 de la tête 2.
  • Dans une réalisation particulière de l'invention, l'ancre bistable 1 est pré-montée dans une cassette, et la lame flexible 10 est déjà mise en précontrainte au préalable dans cette cassette, de façon à ce que l'ancre 1 aie précisément ce comportement bistable. La cassette comporte un moyen de centrage ou/et de fixation sur une platine. Avantageusement cette cassette comporte un moyen de centrage qui est agencé pour coopérer avec le pivot prévu habituellement pour l'ancre suisse sur un mouvement existant. Selon le cas, la cassette reste pivotante autour de ce pivot, ou bien est immobilisée en position par rapport à la platine porteuse de ce pivot. Un tel montage en cassette présente l'avantage de rendre inutile la présence d'un pont au-dessus de l'ancre. La cassette peut, encore, être munie d'un système de réglage micrométrique en position. La cassette peut, encore, intégrer un antichoc suspendu.
  • Un autre moyen de réaliser une précontrainte de façon précise est de réaliser un mécanisme d'échappement 100 comportant une ou plusieurs pièces sacrificielles : le pré-montage est effectué avec ces éléments sacrificiels intacts, puis, une fois ce pré-montage achevé, ces éléments sacrificiels sont brisés, libérant des tensions pré-calculées permettant d'obtenir la précontrainte requise. Ce mode de réalisation est approprié avec une réalisation de type MEMS, en silicium, oxydes de silicium, ou similaire. La précontrainte peut, encore, être effectuée avec une croissance d'oxydes de silicium permettant de modifier localement une géométrie de façon contrôlée et extrêmement précise. Ou encore en induisant des contraintes dans le matériau.
  • La figure 38 illustre deux variantes d'encastrement de la lame flexible bistable 10 dans la tête 2 et la fourchette 6 d'ancre, la première où la lame 10 est sensiblement dans l'alignement des axes de pivotement 5 et 9 mais où ses extrémités sont éloignées de ces axes, et la seconde où le montage est asymétrique, pour favoriser une des impulsions, en créant un puits d'énergie plus profond.
  • L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie 200 comportant au moins un tel mécanisme d'échappement 100.
  • L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie 300 comportant au moins un tel mouvement d'horlogerie 200, ou/et au moins un tel mécanisme d'échappement 100.
  • Naturellement, la lame flexible 10 est une façon parmi d'autres de réaliser un bistable entre deux moitiés d'ancre, qui n'est pas limitative.
  • De même, le blocage de la tête 2 de l'ancre 1 à la fin de l'armage de l'élément bistable, et la libération de cette tête 2 à la fin de l'impulsion donnée au balancier 30, peuvent être réalisés selon d'autres variantes de réalisation, sans s'éloigner de la présente invention.
  • Une variante encore de l'invention consiste à monter la fourchette 6 directement solidaire de l'élément bistable, ou de la lame bistable 10 selon le cas, et de ne pas pivoter cette fourchette 6 en lui autorisant un débattement angulaire de centre quelconque, mais en limitant la course de cette fourchette 6 par rapport au premier axe de pivotement 5 de la tête 2, par un élément de limitation 71, de façon à ce que l'élément bistable, ou la lame bistable 10, qui assure seule le pivotement de la fourchette 6 par rapport au balancier 30, reste sous précontrainte dans toute sa plage d'utilisation. Tel que visible sur les figures 25 et 26, cet élément de limitation 71 est solidaire de la tête 2 ou solidaire d'une platine 40 (en relief comme sur la figure 26 ou bien en creux) sur laquelle est fixée l'ancre 1, et coopère avec un élément de limitation complémentaire 72 que comporte la fourchette 6. Avantageusement, l'élément 71 a la forme d'un vé, et l'élément 72 est une goupille ou un tourillon. Des pions 49 limitent le débattement de la fourchette 6.
  • La figure 27 représente une variante où la précontrainte est faite par un ressort 73, fixé à un élément fixe 74 de la platine 40, ce ressort 73 limitant la course de la fourchette 6 et assurant la précontrainte de la lame 10.
  • Les figures 23 et 24 illustrent deux configurations particulières d'axes de pivotement par rapport à une platine 40 porteuse du mécanisme d'échappement : en figure 23 un premier axe 5 et un deuxième axe de pivotement 9 en positions fixes par rapport à la platine 40, et en figure 24 le deuxième axe 9 en position mobile, ici en translation, et conjugué avec un moyen de rappel élastique 46.
  • La figure 29 regroupe différents modèles de pivots utilisables notamment pour ces variantes: pivot classique 91 seul, pivot flexible 92 seul, combinaison d'un pivot classique 91 et d'un guidage 93 (notamment guidage linéaire) d'une certaine rigidité, combinaison d'un pivot flexible 92 et d'un guidage (notamment guidage linéaire) d'une certaine rigidité. Dans les deux derniers cas le déplacement Δd, qui induit une précontrainte, peut être effectué avec une vis, un excentrique, une cale, ou similaire. Cette précontrainte agit en particulier sur les éléments-ressort du guidage 93 ou du pivot flexible 92. Ces différents types de pivots peuvent bien sûr être combinés entre eux.
  • Une ancre flexible selon l'invention peut être utilisée dans d'autres types d'échappement, notamment dans celui décrit par le document EP 1 967 919 au nom de ETA , ainsi que dans les documents de l'art antérieur cité dans ce même document EP 1 967 919 .
  • En somme, l'invention assurer une très bonne maîtrise de l'impulsion, grâce à l'emploi d'un mécanisme à force constante, comportant un élément bistable, qui, seul, délivre de l'énergie au balancier, avec une intensité régulière.
    Les énergies en jeu sont bien découplées dans les différentes parties du mécanisme.
  • Les points d'appui, ou de pivotement, ou d'encastrement, de la lame flexible 10 à ses extrémités 11, 101, 12, 102, sont, dans des variantes particulières et avantageuses pour la préfabrication, mobiles par rapport à une platine ou à un pont du mécanisme.
  • Le mécanisme selon l'invention permet d'atteindre une grande sécurité de fonctionnement.
  • L'invention se prêt facilement à l'incorporation de moyens anti-chocs, il est par exemple possible d'incorporer des butées anti-chocs sous forme de ramifications des premiers bras 15 de la tête 2, à proximité des surfaces d'appui ou de butée 16, ou similaire.
  • Le découplage entre les composants du mécanisme d'échappement selon l'invention permet, lors de l'impulsion, de n'accélérer que la fourchette, et non le mécanisme entier.
  • L'invention permet ainsi :
    • de réguler l'intensité de l'impulsion appliquée au balancier, le couple est constant ;
    • de réduire les inerties en mouvement pendant l'oscillation ;
    • d'effectuer la prise de repos en l'absence de tout tirage sur la roue.

Claims (22)

  1. Mécanisme d'échappement (100) d'horlogerie, comportant au moins une platine (40) porteuse d'une roue d'échappement (20) et d'un balancier (30) coopérant avec une même ancre (1) comportant une tête d'ancre (2) porteuse d'au moins une palette d'entrée (3) ou/et une palette de sortie (4) et agencée pour coopérer avec une roue d'échappement (20), ladite ancre (1) comportant encore une fourchette (6) agencée pour coopérer avec ledit balancier (30), la position angulaire de ladite fourchette (6) par rapport à ladite tête (2) étant variable, et la seule liaison mécanique permanente directe entre ladite tête (2) et ladite fourchette (6) étant assurée par au moins une lame (10) flexible, le débattement angulaire en pivotement de ladite tête (2) et celui de ladite fourchette (6) étant limités l'un par rapport à l'autre par des butées, et ladite tête (2) comportant au moins un premier bras (15) comportant une première surface d'appui et de butée (16) agencée pour coopérer, en butée ou en appui, dans certaines positions relatives de ladite tête (2) et de ladite fourchette (6), avec une deuxième surface d'appui et de butée (18) que comporte au moins un deuxième bras (17) que comporte ladite fourchette (6), caractérisé en ce que ladite tête (2) et ladite fourchette (6) sont assemblées à ladite platine (40) de façon à ce que ladite au moins une lame flexible (10) soit montée en précontrainte en flambage entre ladite tête (2) à une première extrémité (101) et ladite fourchette (6) à une deuxième extrémité (102), ladite ancre (1) constituant un système bistable comportant au moins deux états stables et deux états métastables, et lesdites deux extrémités (101, 102) étant, ou bien libres en pivotement chacune dans un logement (1010, 1020) libre ou fixe par rapport à ladite platine (40), ou bien en encastrement chacune dans un logement (1010, 1020) libre par rapport à ladite platine (40) et alors au moins un dit logement (1010 ; 1020) étant soumis à un effort de rappel en direction de l'autre dit logement (1020 ; 1010).
  2. Mécanisme (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite ancre (1) effectue un cycle fermé pendant lequel ladite au moins une lame flexible (10) qui est une lame bistable occupe successivement quatre configurations principales :
    - après rechargement en énergie par ladite roue d'échappement (20) et pendant une phase transitoire, à haute énergie, d'approche d'un premier col d'énergie (CE1), avec un profil (54) ondulé en Z;
    - après libération de l'énergie dont dispose ladite lame bistable (10), lors du passage dudit premier col d'énergie (CE1), sous forme d'une impulsion donnée audit balancier (30) dans un premier sens, ladite lame (10) occupe une deuxième position stable (PS2) à basse énergie, avec un profil (51) en arc convexe ;
    - après rechargement en énergie par ladite roue d'échappement (20) et pendant une phase transitoire, à haute énergie, d'approche d'un deuxième col d'énergie (CE2), avec un profil (53) ondulé en S ;
    - après libération de l'énergie dont dispose ladite lame bistable (10), lors du passage dudit deuxième col d'énergie (CE2), sous forme d'une impulsion donnée au balancier (30) dans un deuxième sens opposé audit premier sens, ladite lame (10) occupe une première position stable (PS1) à basse énergie, avec un profil (52) en arc concave.
  3. Mécanisme (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des butées agencées de façon à arrêter ladite lame bistable (10) avant ledit premier (CE1) ou deuxième (CE2) col d'énergie, lors de l'armage par rechargement en énergie de ladite lame bistable (10).
  4. Mécanisme (100) selon la revendication 3, caractérisé en ce que des butées limitant le débattement angulaire de ladite tête (2), respectivement de ladite fourchette (6), sont mobiles et constituées par des surfaces de ladite fourchette (6), respectivement de ladite tête (2).
  5. Mécanisme (100) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le débattement angulaire de ladite tête (2) est limité par des butées constituées par deux deuxièmes bras (17A ; 17B) que comporte ladite fourchette (6).
  6. Mécanisme (100) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite fourchette (6) est montée directement solidaire de ladite lame flexible bistable (10) qui assure seule le pivotement de ladite fourchette (6) par rapport audit balancier (30), et que la course de ladite fourchette (6) par rapport à un premier axe de pivotement (5) autour duquel pivote ladite tête (2) est limitée par un élément de limitation (71) solidaire de ladite tête (2) ou de ladite platine (40), de façon à ce que ladite lame bistable (10) reste sous précontrainte dans toute sa plage d'utilisation.
  7. Mécanisme (100) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite platine (40) comporte des goupilles de limitation (41) au voisinage d'un plateau (31) dudit balancier (30), et en ce que ladite ancre (1) est reliée à ladite platine, d'une part au niveau d'un premier axe (5) de pivotement autour duquel pivote ladite tête (2), ou bien par un premier arbre de pivotement (63) quand le guidage de ladite tête (2) y est classique par pivot et palier, ou bien par une première liaison fixe (65) quand ladite tête (2) y comporte un guidage flexible avec un premier pivot flexible (61), et d'autre part au niveau d'un deuxième axe (9) autour duquel pivote ladite fourchette (6), ou bien un deuxième arbre de pivotement (64) quand le guidage de ladite fourchette (6) y est classique par pivot et palier, ou bien par une deuxième liaison fixe (66) quand ladite fourchette (6) y comporte un guidage flexible avec un deuxième pivot flexible (62).
  8. Mécanisme (100) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite platine (40) comporte, d'une part une première pierre (42) ou un premier axe (43) en position fixe pour le guidage en pivotement de ladite tête (2) ou de ladite fourchette (6), et d'autre part une deuxième pierre (44) ou un deuxième axe (45) pour le guidage en pivotement respectivement de ladite fourchette (6) ou de ladite tête (2).
  9. Mécanisme (100) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite deuxième pierre (44) ou ledit deuxième axe (45) est en position fixe par rapport à ladite première pierre (42) ou audit premier axe (43).
  10. Mécanisme (100) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite deuxième pierre (44) ou ledit deuxième axe (45) est guidé dans une position variable par rapport à ladite platine (40), et est soumis à l'action de deuxièmes moyens de rappel élastique (47).
  11. Mécanisme (100) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite platine (40) comporte, d'une part une première pierre (42) ou un premier axe (43) qui est guidé dans une position variable par rapport à ladite platine (40) et est soumis à l'action de premiers moyens de rappel élastique (46), pour le guidage en pivotement de ladite tête (2) ou de ladite fourchette (6), et d'autre part une deuxième pierre (44) ou un deuxième axe (45) qui est guidé en translation dans une position variable par rapport à ladite platine (40) et est soumis à l'action de deuxièmes moyens de rappel élastique (47), pour le guidage en pivotement respectivement de ladite fourchette (6) ou de ladite tête (2).
  12. Mécanisme (100) selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que l'axe de pivotement (23) de ladite roue d'échappement (20), l'axe de pivotement (32) dudit balancier (30), ladite première pierre (42) ou respectivement ledit premier axe (43), ladite deuxième pierre (44) ou respectivement ledit deuxième axe (45), sont alignés.
  13. Mécanisme (100) selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que ladite ancre (1) comporte, pour sa fixation à une platine (40), des premiers moyens de fixation ou/et de guidage portés par ladite tête (2), et des deuxièmes moyens de fixation ou/et de guidage portés par ladite fourchette (6).
  14. Mécanisme (100) selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que ladite tête d'ancre (2) est mobile par rapport à un premier axe de pivotement (5) ou pivote autour dudit premier axe (5) de pivotement et en ce que ladite fourchette (6) est mobile par rapport à un deuxième axe de pivotement (9) ou pivote autour dudit deuxième axe de pivotement (9) distinct dudit premier axe (5).
  15. Mécanisme (100) selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que ladite ancre (1) est réalisée de façon monobloc avec ladite au moins une lame flexible (10).
  16. Mécanisme (100) selon la revendication 15, caractérisé en ce que ladite ancre (1) est réalisée en silicium ou oxyde de silicium ou en verre métallique ou en nickel-phosphore-«LIGA».
  17. Mécanisme (100) selon la revendication 14 et l'une des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce que ladite ancre comporte un premier pivot flexible (61) ou virtuel ou/et un deuxième pivot flexible (62) ou virtuel constituant un guidage flexible au niveau respectivement dudit premier axe (5) ou/et dudit deuxième axe (9).
  18. Mécanisme (100) selon la revendication 17, caractérisé en ce que ladite ancre (1) comporte un premier pivot flexible (61) ou virtuel et un deuxième pivot flexible (62) ou virtuel aux deux extrémités (101, 102) de ladite au moins une lame flexible (10), constituant chacun un guidage flexible au niveau respectivement dudit premier axe (5) et dudit deuxième axe (9).
  19. Mécanisme (100) selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que ladite fourchette (6) comporte un dard (7) et des cornes (8) pour la coopération avec un balancier (30).
  20. Mécanisme (100) selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que ladite ancre (1) est pré-montée dans une cassette dans laquelle ladite au moins une lame flexible (10) est déjà mise en précontrainte au préalable, de façon à ce que ladite ancre (1) soit bistable, ladite cassette comportant un moyen de centrage ou/et de fixation sur une platine.
  21. Mouvement d'horlogerie (200) comportant au moins un mécanisme d'échappement (100) selon l'une des revendications 1 à 20.
  22. Pièce d'horlogerie (300) comportant au moins un mouvement d'horlogerie (200) selon la revendication 21.
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