EP3559755A2 - Composant monolithique flexible pour pièce d'horlogerie - Google Patents

Composant monolithique flexible pour pièce d'horlogerie

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EP3559755A2
EP3559755A2 EP17825498.3A EP17825498A EP3559755A2 EP 3559755 A2 EP3559755 A2 EP 3559755A2 EP 17825498 A EP17825498 A EP 17825498A EP 3559755 A2 EP3559755 A2 EP 3559755A2
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EP
European Patent Office
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monolithic component
rigid
component according
drive member
timepiece
Prior art date
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Application number
EP17825498.3A
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German (de)
English (en)
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EP3559755B1 (fr
Inventor
Yann Mabillard
Stefano Bottinelli
Tiavina NIARITSIRY
Nicolas BURRIDGE
Giulio Papi
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Manufacture dHorlogerie Audemars Piguet SA
Original Assignee
Manufacture dHorlogerie Audemars Piguet SA
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3559755A2 publication Critical patent/EP3559755A2/fr
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Publication of EP3559755B1 publication Critical patent/EP3559755B1/fr
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    • 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
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    • G04B19/24—Clocks or watches with date or week-day indicators, i.e. calendar clocks or watches; Clockwork calendars
    • G04B19/243—Clocks or watches with date or week-day indicators, i.e. calendar clocks or watches; Clockwork calendars characterised by the shape of the date indicator
    • G04B19/247—Clocks or watches with date or week-day indicators, i.e. calendar clocks or watches; Clockwork calendars characterised by the shape of the date indicator disc-shaped
    • G04B19/253—Driving or releasing mechanisms
    • G—PHYSICS
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    • G—PHYSICS
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    • G04B5/00—Automatic winding up
    • G04B5/02—Automatic winding up by self-winding caused by the movement of the watch
    • G04B5/04—Automatic winding up by self-winding caused by the movement of the watch by oscillating weights the movement of which is limited
    • G04B5/08—Automatic winding up by self-winding caused by the movement of the watch by oscillating weights the movement of which is limited acting in both directions
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    • 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
    • G04B5/00—Automatic winding up
    • G04B5/02—Automatic winding up by self-winding caused by the movement of the watch
    • G04B5/18—Supports, suspensions or guide arrangements, for oscillating weights
    • G04B5/185—Suspension of the moving weight by elastic means

Definitions

  • the subject of the present invention is a monolithic component intended for a timepiece, in particular a mechanical timepiece, designed to transmit the movement of an actuator of the timepiece to a driven part of the workpiece. watchmaking.
  • patent application WO 2012/010408 discloses elastic pivot oscillating mechanisms and energy transmission mobiles comprising such oscillating mechanisms, which are intended to replace a rocker, respectively a conventional exhaust, so as to achieve a regulating organ using monobloc components.
  • the patent application EP 1 306 733 discloses a control member of which at least two parts are manufactured in one piece, but which also comprises other articulated parts, which are not all located in the same plane.
  • Japanese patent JP 4 917 909 has a jumper consisting of a base fixed to the bridge and a rigid end serving as an indexing tip, two elastic arms serving as a link between the base and the indexing tip, the jumper allowing to secure the position of a toothed ring.
  • the present invention aims to reduce the number of components constituting a complete mechanism or a functional subset, with a view to to reduce the problems related to the friction and the games between these components constituting a conventional clock mechanism, to control the positions, and thus to guarantee the reliability of the mechanism. More specifically, the purpose of the invention is to provide functional monolithic components of the defined input type, enabling the transmission of energy by means of driving along paths of various directions. Another object of the invention is to provide monolithic components forming a constant force transmission member which allows a better reproducibility and a better safety of the actuation of the driven part. In addition, the object of the invention is to produce such monolithic components by means of known manufacturing techniques of the watchmaking construction.
  • the present invention proposes for this purpose monolithic components for a timepiece, in particular a mechanical timepiece, comprising at least a rigid part and an elastically flexible part and designed to transmit the movement of an actuator of the timepiece to a driven part of the timepiece, said monolithic components comprising
  • the present invention therefore proposes monolithic components formed of a plurality of rigid zones and flexible zones.
  • the terms "rigid” and “flexible” are to be understood here in the context of the watchmaking domain, that is to say that a flexible zone suffers sufficient flexion for the desired motion transmission under the effect of the mechanical force. that the actuator is capable of producing, whereas in this situation a rigid zone does not deform significantly.
  • the actuator may be an independent part of the monolithic component, coming into contact with said first drive member to generate said displacements.
  • the actuator may also be integral with the monolithic component.
  • the components of said displacement with two degrees of freedom are chosen from translations, rotations and combinations thereof.
  • the first resiliently flexible structure may comprise two flexible blades each extending between said frame and said first drive member. The points of contact of the two flexible blades with the first drive member may be arranged in different areas of said first drive member. One of said two flexible blades may comprise a bent portion substantially at right angles. A rigid intermediate portion may be arranged between two flexible portions of the flexible structure.
  • the first elastically flexible structure may also comprise one or more flexible necks arranged between two rigid elements of said monolithic component.
  • the monolithic component preferably comprises a second functional member and a second elastically flexible structure connecting said frame to said second functional member, said second elastically flexible structure being configured so as to put said second member into position. functional member in contact with a driven part.
  • said second functional member is a holding member, configured to temporarily secure a workpiece driven by said first drive member in its position.
  • said driven part is a toothed disk
  • the actuator is a control wheel equipped with a drive finger
  • said first drive member is a rocker
  • said second functional member is a necklace.
  • the monolithic component constitutes an automatic winding mechanism, integrating an oscillating weight as an actuator, the driven part being an automatic winding wheel, and said first driving member comprising two fingers which both play, alternately, the role of coach finger.
  • the aforementioned components are preferably made of hardenable steels, also called maraging steels, for example Durnico steel. Such materials, in sheets or thin sheets, can be machined by wire cutting, by stamping, or by femtoprint to make components extending in a single plane.
  • Figure 1 is a schematic top view illustrating by way of example a kinematic actuator - monolithic component - driven part made using a monolithic component according to the present invention.
  • Figures 2a to 2h are schematic views showing eight alternative embodiments of a monolithic flexible leaf component according to the present invention.
  • Figure 3 shows a monolithic component according to the present invention adapted to be integrated into an instantaneous date mechanism.
  • Figures 4a to 4f are schematic views showing six alternative embodiments of a holding member with its flexible structure that can be part of a monolithic component according to the present invention.
  • FIG. 5 shows an automatic winding mechanism comprising a monolithic component according to the present invention.
  • FIG. 6 represents a kinematic diagram of the embodiments of a monolithic component according to the present invention presented in FIGS.
  • Figure 1 shows an actuator kinematic - monolithic component - driven part illustrating schematically and by way of example the inventive concept.
  • This chain comprises an actuating finger 1, a monolithic component according to the invention, and a driven part 5 which may for example consist of a toothed wheel or a ring / toothed disc.
  • the monolithic component comprises several parts, namely a first rigid drive member 3, a second rigid functional member 4, namely in the embodiment illustrated by way of example in FIG.
  • a holding member 4 a rigid frame 6, a first elastically flexible structure - comprising in the embodiment illustrated by way of example in Figure 1 two flexible blades 2, 2 '- which connects the first rigid drive member 3 to the frame 6, and a second elastically flexible structure - constituted in the embodiment illustrated by way of example in Figure 1 by a flexible blade 2 "- which connects the second functional member 4, in the illustrated example the holding member 4, 6.
  • the frame 6 is the part of the monolithic component according to the present invention making it possible to fix it to the timepiece, normally to a bridge of this timepiece, in which the monolithic component has to be made. If the monolithic component necessarily includes a first rigid drive member
  • the actuating finger 1 fixed on a control wheel rotatably mounted in said timepiece, slides during the progressive rotation of said control wheel, on a suitable portion 31 of the first rigid drive member 3, generating a displacement of the latter controlled by the first elastically flexible structure, that is to say in the example shown in Figure 1 by the two blades 2, 2 ', and limited by the contact of said first drive member 3 with the driven wheel 5.
  • the end of the drive member Rigid 3 in the form of a hook constitutes a drive means 34 adapted to engage with the toothing of the driven wheel 5 in order to drive it.
  • the drive means 34 performs a displacement having a component parallel to the circumference of said driven wheel 5 and a component perpendicular to said circumference.
  • the assembly of the first drive member 3 performs an alternating two-dimensional oscillation movement. This movement is possible thanks to the elastic deformation of the blades 2, 2 ', of the first elastically flexible structure, and causes, when the drive means 34 engages in the toothing of the driven wheel 5, the rotation of the wheel 5 in the direction of the arrow indicated in FIG. 1.
  • the displacement of the driven part 5 is a rotation but could also be a pivoting, a translation, or any other displacement as a function of the concrete application for which the monolithic component according to the present invention is used.
  • the elastic contact of this holding member 4 with the driven wheel 5 secures, outside the training phases of the driven wheel 5 by the first member rigid drive 3, this driven wheel 5 against inadvertent rotation.
  • the function of the second functional element 4 may, in general, consist of a function other than the maintenance of a given part of a corresponding timepiece, this part not necessarily being the part driven by the first rigid drive member 3, but may also be another part of this timepiece.
  • a kinematic chain as shown by way of example in FIG. 1 can be realized, using a monolithic component according to the present invention, using at most three separate physical parts, know the actuator, the monolithic component, and the driven part. It remains to be specified in this context that the principle illustrated by means of the example of FIG. 1 can be implemented in the form of a multitude of variants, in particular by modifying the arrangement of the first elastically flexible structure and / or of the second elastically flexible structure and, alternatively or additionally, the function and / or the arrangement of the first rigid drive member and / or the second functional member.
  • FIGS. 2a to 2h are schematic views illustrating the inventive concept of guidance with several degrees of freedom by means of a connection by an elastically flexible structure 2, 2 ', in particular by a plurality of flexible blades, between a rigid frame 6 and A rigid functional member 3.
  • Eight embodiments of a monolithic component with flexible blades, in these cases with a single functional member, are shown therein, to show by way of example at least a part of the multitude of variants. potentially feasible, since it is not possible to describe here all feasible variants.
  • the frames 6 are shown with crosses, the functional members 3 are shown hatched, and the blades 2, 2 'elastically flexible structures do not have hatching since they are thin enough, rigid intermediate parts 7 which may be part of the elastically flexible structures - as indicated schematically in Figures 2c and 2h - are greyed out.
  • the rigid intermediate portions 7 are areas of the monolithic component significantly thicker than the areas constituting flexible blades 2, 2 '.
  • the actuator respectively the actuating finger 1, which impacts the rigid functional member 3, preferably at the end of the functional member 3 opposite its engaging hook-shaped end in the driven part 5 and thus having the role of a driving finger, but which can also impact a rigid intermediate portion 7 of an elastically flexible structure, and the driven part 5 are not shown in the figures.
  • the flexible blade 2 of the embodiments of a monolithic component according to Figures 2a, 2b, 2d, 2e, 2f, and 2g form a bend at about 90 °.
  • the functional member 3 of the corresponding monolithic component can not only move in a substantially horizontal direction in this plane, but, thanks to this elbow, also a displacement in a direction substantially vertical in this plane.
  • the bend at approximately 90 ° is preferably formed on the flexible blade 2 located towards the end of the functional member 3 in the form of hook engaging in the driven part 5 and thus having the role of coach finger.
  • an elastically flexible structure forms a bend at about 90 ° through at least one rigid intermediate portion 7, as illustrated in Figures 2c and 2h.
  • the flexible blade 2 comprises a plurality of flexible portions oriented perpendicularly to each other and separated by a rigid intermediate portion 7.
  • the flexible blade 2, which is formed by several parts separated by a rigid intermediate portion 7 so as to form a bend at about 90 °, is preferably located towards the end of the hook-shaped functional member 3 engaging in the driven part 5 and therefore having the role of a coach finger.
  • FIGS. 2c and 2h show that a flexible blade 2 'or also 2 may be fixed either directly to the rigid frame 6 or to the rigid intermediate portion 7.
  • FIGS. 2a to 2h also show, schematically with the aid of the arrows and by way of example, the types of movement combinations that can be achieved by a monolithic component according to the present invention that provides guidance with at least two degrees of freedom a rigid functional member by means of a connection by an elastically flexible structure, in particular by at least two flexible blades, between a rigid frame and this rigid functional body.
  • FIGS. 2a to 2h also show, schematically with the aid of the arrows and by way of example, the types of movement combinations that can be achieved by a monolithic component according to the present invention that provides guidance with at least two degrees of freedom a rigid functional member by means of a connection by an elastically flexible structure, in particular by at least two flexible blades, between a rigid frame and this rigid functional body.
  • FIGS. 1a, 2b, 2d, 2e, 2f, and 2g show a monolithic component whose first elastically flexible structure comprises flexible blades 2, 2 'configured so as to provide a displacement of at least two degrees of freedom of said first drive member 3, that is to say the functional member, the two degrees of freedom of the predefined movement of the functional member 3 consisting of a rotation combined with a movement according to a center of distance of elasticity ( CÉÉ / also called "remote center of compliance (RCC)).
  • CÉÉ / also called "remote center of compliance (RCC) FIGS.
  • FIGS. 2c and 2h show a monolithic component whose first elastically flexible structure comprises flexible blades 2, 2 'configured so as to ensure displacement of at least two degrees of freedom of the functional member 3, the two degrees of freedom of the predefined movement of the functional member 3 consisting of two combined translations, respectively in a translation combined with a movement according to a remote center of elasticity.
  • Figure 3 shows a monolithic component according to the present invention adapted to be integrated into an instantaneous date mechanism of a corresponding timepiece. This component is intended to be interposed in a kinematic chain such as that shown in Figure 1.
  • this monolithic component serves as drive member and securing a disc / date ring.
  • a functional body in
  • said second functional element serving as a jumper 4 can have two functions, since this holding element can become, during a lapse of time during operation of the mechanism, a driving element.
  • the general arrangement, respectively the operation, of an instantaneous date mechanism are known to those skilled in the art and will therefore not be described at this point, the description being limited to the monolithic component according to the present invention.
  • the monolithic component shown in Figure 3 alone allows to replace more than a dozen parts, including pins and pins, usually used in a date mechanism construction according to the state of the art.
  • FIG. 6 represents a principle kinematic diagram of a monolithic component according to the invention in which the flexible blades 2, 2 'have been replaced by rigid elements articulated at their ends by pivot links. This component extends in a work plane which is that of Figures 1 to 3.
  • the kinematic diagram of Figure 6 corresponds to the embodiments shown in Figures 1 to 3 except Figure 2c and will be used in the following to explain more generally the function of the parts of a monolithic component according to the present invention.
  • the first elastically flexible structure of a monolithic component comprises a first flexible blade 2 extending between the frame 6 and the drive member 3 and defining a first mounting point 32 at the drive member 3.
  • This first mounting point 32 is movable with reference to the frame 6 along a linear path to a degree of freedom located in the work plane.
  • This trajectory may be an arc as in Figures 2d, 2e, 2f, 2g, 2h or 6.
  • the shape of the flexible blade 2 may have two parts extending in substantially opposite directions so that the displacement of the point recess 32 is substantially rectilinear as is the case on the embodiments shown in Figures 1, 2a, 2b and 3.
  • the flexibility of the blade 2 is that the rigid drive member 3 is movable in rotation with reference to the frame 6 about an axis perpendicular to the work plane.
  • the first elastically flexible structure of a monolithic component according to the present invention comprises a second flexible blade 2 'defining a second embedding point 33 at the driving member 3.
  • the second flexible blade 2 ' has (in addition) two parts extending in substantially perpendicular directions and interconnected by a bend 35 shown in FIG. 6 symbolically by a pivot connection.
  • the two parts of the second flexible blade 2 ' can be separated physically by a rigid intermediate portion 7 as in the configuration of Figure 2h.
  • the second embedding point 33 is movable with reference to the frame 6 in a plane path with two degrees of freedom located in the work plane.
  • the invention is not limited to monolithic components whose second flexible blade 2 'comprises two separate parts separated by a bend or a rigid intermediate portion.
  • the second flexible blade 2 ' may have any kind of geometry adapted so that the second blade 2' can bend causing displacement of the second embedding point 33 in the work plane.
  • the first 32 and second 33 embedding points of the first 2 and second 2 'flexible blades in the first drive member 3 are arranged in different areas of said first drive member 3.
  • the distance of the points d recess 32 and 33 is at least a quarter of the length of the flexible blade 2. More concretely, to move away the mounting points 32, 33 can greatly increase the moment quadratic of the first flexible structure along an axis of the work plane, in other words, to improve the guiding of the first drive member 3 in the work plane. Alternatively, for the same rigidity of the first drive member 3 in the work plane, moving the mounting points 32, 33 away reduces the quadratic moment and therefore the section of each of the flexible blades.
  • the drive means 34 is also remote from the embedding point 32 so that its movement is effected by two degrees of freedom in the work plane. It is advantageous to provide abutments cooperating with the first drive member 3 and / or the flexible arms 2, 2 'to limit the deformation of the elastically flexible structure to its elastic domain.
  • the stops may for example be integrated in the rigid frame 6. With or without stops, the deformations of the flexible blades 2, 2 'are limited and define a working area 36 in which the drive means 34 is movable, schematically illustrated in FIG. Figure 6 by a hatched area.
  • the flexible blades 2, 2 'exert an elastic restoring force which tends to bring the drive means 34 back to a rest position substantially in the center of the working zone 36.
  • the actuator 1 acting on the adapted portion 31 of the first drive member 3 causes a displacement of the drive means 34 which describes a working path 37 shown, by way of example, in FIG. 1.
  • the Work path 37 delimits a non-zero surface forming a loop, that is, the return path to the home position is not superimposed on the forward path. This loop can be obtained in response to the movement of the actuator 1 alone.
  • the actuator 1 may, for example, be an eccentric guiding a circular displacement of the adapted portion 31 which will cause a working path 37 in the form of a loop.
  • the displacement of the driving member 3 is also generated by the driven part 5. This is the case in the example of Figure 1 where the driven part 5 deviates the outward path of the driving means 34, the drive means 34 sliding on a tooth of the driven part 5 to the over to drive on the return path.
  • the displacement of the drive member 3 can also be generated by an additional guide member intended to come into contact with the first drive member 3 moving under the action of the actuator.
  • the additional guide member may be from the frame 6 or be attached to a bridge, the plate or other element of the timepiece.
  • the actuation of a mechanism by a variable actuating force has several disadvantages. This is for example the case when a user actuates a mechanism directly using a controller. The mechanism must be dimensioned to support the most powerful actuations, which can for example result from a shock on a pusher.
  • additional safety devices may have to be provided to secure the position of the moving parts.
  • the actuating force also varies when the actuator of the mechanism is moved by the energy source of the timepiece whose engine torque varies with the reassembly.
  • the present invention overcomes these drawbacks by providing a monolithic component providing a constant force actuating device.
  • the monolithic component according to the invention makes it possible to accumulate energy coming from the actuator in elastic form and to restore it with a constant force to the driven part, independently of the actuating force of the actuator.
  • the driving of the driven part 5 is caused solely by the return to the rest position of the drive means 34 under the action of the flexible blades 2, 2 '.
  • the indirect transmission of the actuating force using the monolithic component of the invention thus makes it possible to make reliable and secure the mechanisms to be actuated and to simplify their design.
  • FIGS. 4a to 4f are diagrammatic views illustrating with the same reference numbers and graphics as above in the context of FIG. 1 six embodiments of a second functional member 4, in particular of a holding member such as used in the application illustrated in Figure 3.
  • This holding member 4 is connected to a portion of a rigid frame 6 by means of a second resiliently flexible structure consisting of one or two blades 2 ".
  • a second resiliently flexible structure consisting of one or two blades 2 ".
  • the flexible blade (s) 2 "of a second elastically flexible structure may be configured as a straight blade, shaped complete or partial U, V-shaped complete or partial, or double straight blade, respectively double U-shaped blade or V, or combinations of these configurations.
  • FIG. 5 shows a monolithic component constituting with the driven part an automatic winding mechanism capable of being integrated into a timepiece.
  • the reference numbers and graphics are the same as above, especially in the context of Figure 1. Unlike the embodiments described above, this monolithic component is permanently secured to an actuator formed of an oscillating mass.
  • the oscillating mass is connected to the frame 6 of the monolithic component by two flexible necks 2 "', that is to say by two short parts having a central narrowing allowing their flexion and thus acting as a flexible blade.
  • These two flexible necks 2 "' are each secured to one end of a rigid intermediate portion 7 of substantially straight shape, each of the two intermediate portions 7 corresponding being in turn connected at its other end by a flexible neck 2"' to said frame 6.
  • the oscillating mass is connected to the frame 6 by means of two elastically flexible structures each comprising a rigid intermediate portion 7 of substantially straight shape and two flexible necks 2 "'integral with the ends of the rigid intermediate portion 7.
  • the flexible necks 2 "' are functionally equivalent to the above-mentioned flexible blades 2, 2', the term flexible" neck “being used here primarily for That this structure is shorter and thus allows to define a reduced amplitude of the corresponding movement in comparison with the movement defined by a "blade" flexible longer length.
  • the frame 6 may comprise a wider surface bridge serving as a point of attachment of said two flexible necks 2 '' linking the two intermediate parts 7 to the frame 6 and a substantially circular peripheral portion surrounding said oscillating mass and the intermediate parts rigid 7.
  • Two other flexible necks 2 "' preferably attached near the corresponding ends of the two intermediate parts 7 which are integral with the oscillating mass 1', connect said two rigid intermediate portions 7 of substantially straight shape to a third rigid intermediate portion 7 of shape substantially square with a rounded corner
  • This third rigid intermediate portion 7 is located centrally between said two rigid intermediate portions 7 of substantially straight shape arranged parallel to each other
  • the third rigid intermediate portion 7 surrounds a winding wheel automatic 5, which forms in this application of the monolithic component the driven part, and carries two flexible blades 2, 2 'arranged tangentially with respect to said winding wheel 5.
  • Each of the two flexible blades 2, 2' is terminated by a first member rigid drive 3, respectively by a second drive member ment 4, in particular by driving pins 3, 4-shaped hook.
  • each of the first and second rigid drive members 3, 4 is connected to the frame 6 by means of a corresponding first elastically flexible structure comprising two rigid intermediate portions 7 of substantially straight shape, a third rigid intermediate portion 7 , four flexible collars 2 "'integral rigid intermediate portions 7 of right shape and, in part, the third rigid intermediate portion 7, and a flexible blade 2, 2' .
  • each of these first resiliently flexible structures which are distinguished only by the flexible blade 2 or 2 ', forms a bend at about 90 °, analogically to what has been explained above with respect to Figures 2c and 2h.This is possible in particular by means of the flexible blades 2, 2 'as well as flexible blades formed by the flexible necks 2 "', these portions of each first elastically flexible structure being separated by means of rigid intermediate members 7 and oriented perpendicular to each other, so as to allow respectively to increase considerably, the freedom of movement of the corresponding functional member 3, 4 in one of the directions of its displacement.
  • the rigid functional members in the form of the driving fingers 3, 4 are able to engage in the teeth of the winding wheel 5 and both play, alternatively, the role of a driving finger when the mass oscillates from left to right. right and vice versa and that the two flexible blades 2, 2 'perform a corresponding movement.
  • the monolithic component therefore drives with the aid of the driving fingers 3, 4, at each oscillation of sufficient amplitude of the oscillating mass 1 ', respectively at each sufficient movement of one of the two flexible blades 2, 2', the automatic winding wheel 5 in rotation, so that it rotates one or more notches in the direction of the arrow, depending on the oscillation amplitude of the oscillating mass.
  • the monolithic component can also be used with only the first member rigid drive 3.
  • the general operation of a self-winding mechanism is also known to those skilled in the art and will therefore not be described in more detail here.
  • the monolithic component described above makes it possible to replace a set of at least a dozen parts constituting an automatic winding mechanism, for example of the Pellaton type, of the prior art.
  • the monolithic component according to the invention for producing an automatic winding mechanism comprises a frame 6, a flexible structure and a drive member 3 comprising a drive means 34 adapted to cooperate with a driven member. 5 of the mechanism, in this case an output mobile.
  • the drive means 34 constitutes a unidirectional drive device of the output mobile.
  • the flexible structure is positioned between the frame 6 and the drive member so as to make the drive means 34 movable with reference to the frame in two degrees of freedom in a work plane which is that of the figure in the example of Figure 5.
  • the flexible structure may comprise rigid intermediate portions 7 as in the examples of the Figures 2c and 2h.
  • At least one mass is integral with the flexible structure.
  • the mass can be reported or be part of the monolithic component as in the example shown in Figure 5.
  • the mass is movable with reference to the frame according to at least one degree of freedom in the work plane.
  • the resilient members of the flexible structure return the mass to a rest position such that their assembly constitutes an oscillator.
  • the accelerations supplied to the timepiece cause the displacement of the mass which drives the drive means 34 and consequently the driven member 5 in its movement. Numerous configurations having these common characteristics are possible.
  • the mass can be rotatable or with several degrees of freedom in the work plane.
  • the monolithic component may be made of hardenable steel, preferably Durnico steel. Moreover, it can be machined by wire cutting, by stamping, or by femtoprint which consists of a modification of the physical properties and a machining of transparent material by means of a femtosecond laser, followed by a hetching, but in all cases to extend in one plane.
  • Other techniques for manufacturing such a monolithic component are possible, for example, Liga, 3D printing, and all silicon-related manufacturing processes.
  • the height of such a monolithic component is preferably in a range from 0.1 mm to 5 mm and the width of the flexible blades of its first elastically flexible structure is, of preferably, in a range from 5 ⁇ to 1 mm, but these values may also be somewhat outside these ranges.
  • this monolithic component can be realized in a multitude of embodiments arranged differently according to the needs of the specific watch application, so that it can be used for a considerable number of horological applications.
  • this monolithic component provides several important advantages.

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Abstract

La présente invention concerne un composant monolithique destiné à une pièce d'horlogerie, en particulier à une pièce d'horlogerie mécanique, comprenant au moins une partie rigide et une partie élastiquement flexible et conçu pour transmettre le mouvement d'un actionneur (1, 1') de la pièce d'horlogerie à une pièce entraînée (5) de la pièce d'horlogerie. Un composant monolithique selon la présente invention se distingue par le fait qu'il comprend - un bâti rigide (6), - un premier organe d'entraînement rigide (3), et - une première structure élastiquement flexible (2, 2', 2"', 7) reliant ledit bâti avec ledit premier organe d'entraînement (3), et par le fait que ladite première structure élastiquement flexible (2, 2', 2"', 7) est configurée de façon à assurer un déplacement à au moins deux degrés de liberté dudit premier organe d'entraînement (3), ledit déplacement pouvant être engendré sous l'effet de l'actionneur (1, 1') entrant en contact avec ledit premier organe d'entraînement (3).

Description

Composant monolithique flexible pour pièce d'horlogerie
Champs de l'invention
La présente invention a pour objet un composant monolithique destiné à une pièce d'horlogerie, en particulier une pièce d'horlogerie mécanique, conçu pour transmettre le mouvement d'un actionneur de la pièce d'horlogerie à une pièce entraînée de la pièce d'horlogerie. État de l'art antérieur
Dans ce contexte, la demande de brevet WO 2012/010408 divulgue des mécanismes oscillants à pivot élastique et des mobiles de transmission d'énergie comportant de tels mécanismes oscillants, qui visent à remplacer un balancier, respectivement un échappement conventionnel, de sorte à réaliser un organe réglant à l'aide de composants monoblocs.
La demande de brevet EP 1 306 733 divulgue un organe de commande dont au moins deux parties sont fabriquées en une seule pièce, mais qui comprend également d'autres pièces articulées, qui ne sont pas situées toutes dans un même plan.
Le brevet japonais JP 4 917 909 présente un sautoir constitué d'une base fixée au pont et d'une extrémité rigide servant de pointe d'indexage, deux bras élastiques servant de lien entre la base et la pointe d'indexage, le sautoir permettant de sécuriser la position d'un anneau denté.
Objectifs de l'invention
La présente invention vise la diminution du nombre de composants constituant un mécanisme complet ou un sous-ensemble fonctionnel, en vue de diminuer les problèmes liés au frottement et aux jeux entre ces composants constituant un mécanisme horloger conventionnel, maîtriser les positionnements, et ainsi garantir la fiabilité du mécanisme. Plus spécifiquement, l'invention a pour but des composants monolithiques fonctionnels du type défini d'entrée, permettant la transmission d'énergie au moyen d'un entraînement le long de trajectoires de directions variées. Un autre but de l'invention est de proposer des composants monolithiques formant un organe de transmission à force constante qui permet une meilleure reproductibilité et une meilleure sécurité de l'actionnement de la pièce entraînée. De plus, l'invention a pour but de réaliser de tels composants monolithiques au moyen de techniques de fabrication connus de la construction horlogère.
Solution selon l'invention
La présente invention propose à cet effet des composants monolithiques destinés à une pièce d'horlogerie, en particulier une pièce d'horlogerie mécanique, comprenant au moins une partie rigide et une partie élastiquement flexible et conçus pour transmettre le mouvement d'un actionneur de la pièce d'horlogerie à une pièce entraînée de la pièce d'horlogerie, lesdits composants monolithiques comprenant
- un bâti rigide,
- un premier organe d'entraînement rigide, et
- une première structure élastiquement flexible reliant ledit bâti avec ledit premier organe d'entraînement,
ladite première structure élastiquement flexible étant configurée de façon à assurer un déplacement à au moins deux degrés de liberté dudit premier organe d'entraînement, ledit déplacement étant engendré sous l'effet d'un mouvement de l'actionneur. La présente invention propose donc des composants monolithiques formés d'une pluralité de zones rigides et de zones flexibles. Les termes « rigide » et « flexible » sont à comprendre ici dans le cadre du domaine horloger, c'est-à-dire qu'une zone flexible subit une flexion suffisante pour la transmission de mouvement désirée sous l'effet de la force mécanique que l'actionneur est capable de produire, alors que dans cette situation une zone rigide ne se déforme pas significativement.
Dans le cadre de l'invention, l'actionneur peut être une pièce indépendante du composant monolithique, entrant en contact avec ledit premier organe d'entraînement pour générer les dits déplacements. L'actionneur peut également être solidaire du composant monolithique.
Les composantes dudit déplacement à deux degrés de liberté sont choisies parmi les translations, les rotations et leurs combinaisons.
La première structure élastiquement flexible peut comprendre deux lames flexibles s'étendant chacune entre ledit bâti et ledit premier organe d'entraînement. Les points de contact des deux lames flexibles avec le premier organe d'entraînement peuvent être agencés dans des zones différentes dudit premier organe d'entraînement. L'une des deux dites lames flexibles peut comprendre une portion coudée sensiblement à angle droit. Une partie intermédiaire rigide peut être agencée entre deux portions flexibles de la structure flexible. La première structure élastiquement flexible peut aussi comprendre un ou plusieurs cols flexibles agencé(s) entre deux éléments rigides dudit composant monolithique. Selon une forme d'exécution de l'invention, le composant monolithique comprend, de préférence, un deuxième organe fonctionnel et une deuxième structure élastiquement flexible reliant ledit bâti audit deuxième organe fonctionnel, ladite deuxième structure élastiquement flexible étant configurée de façon à mettre ledit deuxième organe fonctionnel en contact avec une pièce entraînée.
Selon une forme d'exécution de l'invention, ledit deuxième organe fonctionnel est un organe de maintien, configuré pour sécuriser temporairement une pièce entraînée par ledit premier organe d'entraînement dans sa position.
Dans une application de l'invention, ladite pièce entraînée est un disque denté, l'actionneur est une roue de commande équipée d'un doigt d'entraînement, ledit premier organe d'entraînement est une bascule, et ledit deuxième organe fonctionnel est un sautoir.
Dans une autre application de l'invention, le composant monolithique constitue un mécanisme de remontage automatique, intégrant une masse oscillante en tant qu'actionneur, la pièce entraînée étant une roue de remontage automatique, et ledit premier organe d'entraînement comprenant deux doigts qui jouent tous deux, alternativement, le rôle de doigt entraîneur.
Les composants précités sont de préférence réalisés en aciers durcissables, encore appelés aciers maraging, par exemple en acier Durnico. De tels matériaux, en feuilles ou tôles fines, peuvent être usinés par découpage au fil, par étampage, ou encore par femtoprint pour réaliser des composants s'étendant dans un seul plan.
L'invention sera maintenant décrite en détail en référence aux dessins annexés illustrant à titre d'exemple plusieurs formes d'exécution de l'invention.
Brève description des dessins
Les dessins annexés représentent schématiquement et à titre d'exemples plusieurs formes d'exécution de l'invention.
La figure 1 est une vue schématique de dessus illustrant à titre d'exemple une chaîne cinématique actionneur - composant monolithique - pièce entraînée réalisée en utilisant un composant monolithique selon la présente invention. Les figures 2a à 2h sont des vues schématiques montrant huit variantes d'exécution d'un composant monolithique à lames flexibles selon la présente invention.
La figure 3 montre un composant monolithique selon la présente invention apte à être intégré dans un mécanisme de quantième instantané.
Les figures 4a à 4f sont des vues schématiques montrant six variantes d'exécution d'un organe de maintien avec sa structure flexible pouvant faire partie d'un composant monolithique selon la présente invention.
La figure 5 montre un mécanisme de remontage automatique comportant un composant monolithique selon la présente invention. La figure 6 représente un schéma cinématique des modes de réalisation d'un composant monolithique selon la présente invention présentés aux figures 1,
2 et 3. Les mêmes numéros de référence et les mêmes graphismes (hachures, croix, grisé, ...) sont utilisés dans l'ensemble des figures pour désigner des éléments identiques ou similaires.
Description détaillée de l'invention
La figure 1 montre une chaîne cinématique actionneur - composant monolithique - pièce entraînée illustrant schématiquement et à titre d'exemple le concept inventif. Cette chaîne comprend un doigt d'actionnement 1, un composant monolithique selon l'invention, et une pièce entraînée 5 qui peut par exemple consister en une roue dentée ou en un anneau/disque denté. Le composant monolithique comprend plusieurs parties, à savoir un premier organe d'entraînement rigide 3, un deuxième organe fonctionnel rigide 4, à savoir dans la forme d'exécution illustrée à titre d'exemple à la figure 1 un organe de maintien 4, un bâti rigide 6, une première structure élastiquement flexible - comprenant dans la forme d'exécution illustrée à titre d'exemple à la figure 1 deux lames flexibles 2, 2' - qui relie le premier organe d'entraînement rigide 3 au bâti 6, et une deuxième structure élastiquement flexible - constituée dans la forme d'exécution illustrée à titre d'exemple à la figure 1 par une lame flexible 2" - qui relie le deuxième organe fonctionnel 4, dans l'exemple illustré l'organe de maintien 4, au bâti 6. Le bâti 6 est la partie du composant monolithique selon la présente invention permettant de le fixer à la pièce d'horlogerie, normalement à un pont de cette pièce d'horlogerie, dans laquelle le composant monolithique devrait être intégré. Si le composant monolithique comprend nécessairement un premier organe d'entraînement rigide
3 fixé au bâti rigide 6 par ladite première structure élastiquement flexible 2, 2', la présence d'un deuxième organe fonctionnel rigide 4 fixé au bâti rigide 6 par une deuxième structure élastiquement flexible 2" n'est qu'optionnelle.
Lors de l'opération de la pièce d'horlogerie correspondante intégrant une chaîne cinématique telle qu'illustrée à la figure 1, le doigt d'actionnement 1, fixé sur une roue de commande montée de manière rotative dans ladite pièce d'horlogerie, glisse, lors de la rotation progressive de ladite roue de commande, sur une portion adaptée 31 du premier organe d'entraînement rigide 3, générant un déplacement de ce dernier contrôlé par la première structure élastiquement flexible, c'est-à-dire dans l'exemple illustré à la figure 1 par les deux lames 2, 2', et limité par le contact dudit premier organe d'entraînement 3 avec la roue entraînée 5. L'homme du métier observera que l'extrémité de l'organe d'entraînement rigide 3 en forme de crochet constitue un moyen d'entraînement 34 apte à s'engager avec la denture de la roue entraînée 5 afin de l'entraîner. Le moyen d'entraînement 34 effectue un déplacement ayant une composante parallèle à la circonférence de ladite roue entraînée 5 et une composante perpendiculaire à ladite circonférence. Ainsi, l'ensemble du premier organe d'entraînement 3 effectue un mouvement alterné d'oscillation à deux dimensions. Ce mouvement est possible grâce à la déformation élastique des lames 2, 2', de la première structure élastiquement flexible, et provoque, lorsque le moyen d'entraînement 34 s'engage dans la denture de la roue entraînée 5, la rotation de la roue entraînée 5 dans le sens de la flèche indiquée à la figure 1. Dans l'exemple de la figure 1, le déplacement de la pièce entraînée 5 est une rotation mais pourrait également être un pivotement, une translation, ou tout autre déplacement en fonction de l'application concrète pour laquelle le composant monolithique selon la présente invention est utilisé. Au cas où le deuxième organe fonctionnel réalise, comme dans l'exemple illustré à la figure 1, un organe de maintien 4, le contact élastique de cet organe de maintien 4 avec la roue entraînée 5 sécurise, en dehors des phases d'entraînement de la roue entraînée 5 par le premier organe d'entraînement rigide 3, cette roue entraînée 5 contre toute rotation inadvertante. De même, la fonction du deuxième organe fonctionnel 4 peut, en général, consister en une autre fonction que le maintien d'une partie donnée de pièce d'horlogerie correspondante, cette partie n'étant par ailleurs pas nécessairement la pièce entraînée 5 par le premier organe d'entraînement rigide 3, mais peut également être une autre partie de cette pièce d'horlogerie.
Par conséquent, une chaîne cinématique telle que montrée à titre d'exemple à la figure 1 peut être réalisée, à l'aide d'un composant monolithique selon la présente invention, en n'utilisant qu'au maximum trois pièces physiques séparées, à savoir l'actionneur, le composant monolithique, et la pièce entraînée. Il reste à préciser dans ce contexte que le principe illustré par l'intermédiaire de l'exemple de la figure 1 peut être réalisé sous forme d'une multitude de variantes, notamment en modifiant l'agencement de la première structure élastiquement flexible et/ou de la deuxième structure élastiquement flexible ainsi que, de manière alternative ou supplémentaire, la fonction et/ou l'agencement du premier organe d'entraînement rigide et/ou du deuxième organe fonctionnel.
Les figures 2a à 2h sont des vues schématiques illustrant le concept inventif d'un guidage à plusieurs degrés de liberté au moyen d'une liaison par une structure élastiquement flexible 2, 2', notamment par plusieurs lames flexibles, entre un bâti rigide 6 et un organe fonctionnel rigide 3. Huit formes d'exécution d'un composant monolithique à lames flexibles, dans ces cas avec un seul organe fonctionnel, y sont représentées, afin de montrer à titre d'exemple au moins une partie de la multitude de variantes potentiellement réalisables, étant donné qu'il n'est pas possible de décrire ici toutes les variantes réalisables. Les bâtis 6 sont représentés avec des croix, les organes fonctionnels 3 sont représentés hachurés, et les lames 2, 2' des structures élastiquement flexibles ne comportent pas de hachure étant donné qu'elles sont assez minces, des parties intermédiaires rigides 7 pouvant faire partie des structures élastiquement flexibles - telles qu'indiqués schématiquement dans les figures 2c et 2h - sont en grisé. Les parties intermédiaires rigides 7 sont des zones du composant monolithique nettement plus épaisses que les zones constituant des lames flexibles 2, 2'. Pour simplifier les figures, l'actionneur, respectivement le doigt d'actionnement 1, qui vient impacter l'organe fonctionnel rigide 3, de préférence à l'extrémité de l'organe fonctionnel 3 opposée à son extrémité en forme de crochet s'engageant dans la pièce entraînée 5 et ayant donc le rôle d'un doigt entraîneur, mais qui peut aussi impacter une partie intermédiaire rigide 7 d'une structure élastiquement flexible, ainsi que la pièce entraînée 5 ne sont pas représentés sur les figures. Des flèches symbolisent les déplacements de l'organe fonctionnel 3 et en particulier de son doigt entraîneur tels que prédéfinis par la structure élastiquement flexible correspondante. En examinant ces figures, l'homme du métier comprendra aisément que l'agencement d'une structure élastiquement flexible - comprenant au moins deux lames flexibles 2, 2' ainsi qu'éventuellement au moins une partie intermédiaire rigide 7 - entre le bâti rigide 6 et l'organe fonctionnel 3 permet un déplacement prédéfini à au moins deux degrés de liberté de ce dernier. L'homme du métier notera en particulier que la présence d'au moins un coude à environ 90° dans au moins une des lames flexibles 2, 2' de la structure élastiquement flexible permet, respectivement augmente considérablement, la liberté de déplacement de l'organe fonctionnel 3 dans l'une des directions de son déplacement. Par exemple, la lame flexible 2 des formes d'exécution d'un composant monolithique selon les figures 2a, 2b, 2d, 2e, 2f, et 2g forme un coude à environ 90°. Ainsi, en prenant comme système de référence le plan de dessin de ces figures, l'organe fonctionnel 3 du composant monolithique correspondant peut, non seulement, effectuer un déplacement dans une direction sensiblement horizontale dans ce plan, mais, grâce à ce coude, également un déplacement dans une direction sensiblement verticale dans ce plan. Tel que montré dans les figures 2a, 2b, 2d, 2e, 2f, et 2g, le coude à environ 90° est formée, de préférence, sur la lame flexible 2 située vers l'extrémité de l'organe fonctionnel 3 en forme de crochet s'engageant dans la pièce entraînée 5 et ayant donc le rôle de doigt entraîneur. Il est aussi possible qu'une structure élastiquement flexible forme un coude à environ 90° par l'intermédiaire d'au moins une partie intermédiaire rigide 7, tel qu'illustré aux figures 2c et 2h. Dans les formes d'exécution illustrées à ces figures, la lame flexible 2 comprend plusieurs parties flexibles orientées perpendiculairement les unes aux autres et séparées par une partie intermédiaire rigide 7. Dans ce cas également, la lame flexible 2, qui est formée par plusieurs parties séparées par une partie intermédiaire rigide 7 afin de former un coude à environ 90°, est située de préférence vers l'extrémité de l'organe fonctionnel 3 en forme de crochet s'engageant dans la pièce entraînée 5 et ayant donc le rôle d'un doigt entraîneur. Par ailleurs, les figures 2c et 2h montrent qu'une lame flexible 2' ou aussi 2 peut être fixée soit directement au bâti rigide 6 soit à la partie intermédiaire rigide 7.
Les figures 2a à 2h indiquent également, de manière schématique à l'aide des flèches et à titre d'exemple, des types de combinaisons de mouvement réalisables par un composant monolithique selon la présente invention qui assure un guidage à au moins deux degrés de liberté d'un organe fonctionnel rigide au moyen d'une liaison par une structure élastiquement flexible, notamment par au moins deux lames flexibles, entre un bâti rigide et cet organe fonctionnel rigide. En particulier, les figures 2a, 2b, 2d, 2e, 2f, et 2g montrent un composant monolithique dont la première structure élastiquement flexible comporte des lames flexibles 2, 2' configurées de façon à assurer un déplacement à au moins deux degrés de liberté dudit premier organe d'entraînement 3, c'est-à-dire de l'organe fonctionnel, les deux degrés de liberté du mouvement prédéfini de l'organe fonctionnel 3 consistant en une rotation combinée avec un mouvement selon un centre éloigné d'élasticité (CÉÉ/appelé également « remote center of compliance » (RCC)). Les figures 2c et 2h montrent un composant monolithique dont la première structure élastiquement flexible comporte des lames flexibles 2, 2' configurées de façon à assurer un déplacement à au moins deux degrés de liberté de l'organe fonctionnel 3, les deux degrés de liberté du mouvement prédéfini de l'organe fonctionnel 3 consistant en deux translations combinées, respectivement en une translation combinée avec un mouvement selon un centre éloigné d'élasticité. Évidemment, d'autres configurations sont imaginables, notamment des combinaisons des configurations décrites ci-dessus. La figure 3 montre un composant monolithique selon la présente invention apte à être intégré dans un mécanisme de quantième instantané d'une pièce d'horlogerie correspondante. Ce composant est destiné à s'intercaler dans une chaîne cinématique telle que celle représentée à la figure 1. Les numéros de référence et graphisme sont les mêmes que ci-dessus, ainsi que la structure et le fonctionnement du dispositif, respectivement de la chaîne cinématique, tels qu'expliqué dans le contexte de la figure 1. En particulier, dans cette application d'un composant monolithique selon la présente invention, ladite pièce entraînée, non-illustrée à la figure 3, est un disque/anneau de quantième, présentant de préférence une denture sur sa périphérie intérieure, l'actionneur est une roue de commande équipée d'un doigt d'actionnement, également non-illustrée à la figure 3, ledit premier organe d'entraînement 3 est formée par une bascule d'entraînement dont une extrémité est susceptible d'être actionnée par ledit doigt d'actionnement et dont l'autre extrémité équipée d'un doigt d'entraînement est apte à s'engager dans la denture dudit anneau de quantième afin de l'entraîner par pas, et ledit deuxième organe fonctionnel 4 est un sautoir apte à sécuriser ledit anneau de quantième dans sa position, en dehors des phases d'entraînement de cet anneau par le premier organe d'entraînement 3. Ainsi, ce composant monolithique sert d'organe d'entraînement et de sécurisation d'un disque/anneau de quantième. Il reste à noter dans ce contexte qu'un organe fonctionnel, en particulier ledit deuxième organe fonctionnel servant de sautoir 4, peut avoir deux fonctions, étant donné que cet élément de maintien peut devenir, pendant un lapse de temps lors du fonctionnement du mécanisme, un élément d'entraînement. L'agencement général, respectivement le fonctionnement, d'un mécanisme de quantième instantané sont connus à l'homme du métier et ne seront de ce fait pas décrits à cet endroit, la description se limitant au composant monolithique selon la présente invention. Ainsi, le composant monolithique montré sur la figure 3 permet à lui seul de remplacer plus d'une dizaine de pièces, y compris goupilles et axes, utilisées habituellement dans une construction de mécanisme de quantième selon l'état de la technique.
La figure 6 représente un schéma cinématique de principe d'un composant monolithique selon l'invention dans lequel les lames flexibles 2, 2' ont été remplacées par des éléments rigides articulés à leurs extrémités par des liaisons pivot . Ce composant s'étend dans un plan de travail qui est celui des figures 1 à 3. Le schéma cinématique de la figure 6 correspond aux modes de réalisation présentés sur les figures 1 à 3 à l'exception de la figure 2c et servira dans la suite à expliquer de manière plus générale la fonction des parties d'un composant monolithique selon la présente invention.
Ainsi, de façon générale, la première structure élastiquement flexible d'un composant monolithique selon la présente invention comporte une première lame flexible 2 s'étendant entre le bâti 6 et l'organe d'entraînement 3 et définissant un premier point d'encastrement 32 au niveau de l'organe d'entraînement 3. Ce premier point d'encastrement 32 est mobile en référence au bâti 6 selon une trajectoire linéaire à un degré de liberté située dans le plan de travail. Cette trajectoire peut être un arc de cercle comme dans les figures 2d, 2e, 2f, 2g, 2h ou 6. La forme de la lame flexible 2 peut présenter deux parties s'étendant dans des directions sensiblement opposées afin que le déplacement du point d'encastrement 32 soit sensiblement rectiligne comme c'est le cas sur les exemples de réalisation présentés aux figures 1, 2a, 2b et 3. Par ailleurs, la flexibilité de la lame 2 fait que l'organe d'entraînement rigide 3 est mobile en rotation en référence au bâti 6 autour d'un axe perpendiculaire au plan de travail.
De plus, la première structure élastiquement flexible d'un composant monolithique selon la présente invention comporte une deuxième lame flexible 2' définissant un second point d'encastrement 33 au niveau de l'organe d'entraînement 3. Dans les modes de réalisation présentés par exemple aux figures 1, 2a, et 2b, la deuxième lame flexible 2' comporte (en outre) deux parties s'étendant selon des directions sensiblement perpendiculaires et reliées entre elles par un coude 35 représenté à la figure 6 symboliquement par une liaison pivot. Alternativement les deux parties de la deuxième lame flexible 2' peuvent être séparées physiquement par une partie intermédiaire rigide 7 comme dans la configuration de la figure 2h. Le second point d'encastrement 33 est mobile en référence au bâti 6 selon une trajectoire plane à deux degrés de liberté située dans le plan de travail. Il est bien entendu que l'invention ne se limite pas à des composants monolithiques dont la deuxième lame flexible 2' comporte deux parties distinctes séparées par un coude ou une partie intermédiaire rigide. La deuxième lame flexible 2' peut présenter toute sorte de géométrie adaptée pour que la deuxième lame 2' puisse fléchir en provoquant un déplacement du second point d'encastrement 33 dans le plan de travail.
Les premier 32 et second 33 points d'encastrement des première 2 et deuxième 2' lames flexibles dans le premier organe d'entraînement 3 sont agencés dans des zones différentes dudit premier organe d'entraînement 3. De préférence, l'éloignement des points d'encastrement 32 et 33 représente au moins un quart de la longueur de la lame flexible 2. Plus concrètement, éloigner les points d'encastrement 32, 33 permet de fortement augmenter le moment quadratique de la première structure flexible selon un axe du plan de travail, autrement dit, d'améliorer le guidage du premier organe d'entraînement 3 dans le plan de travail. Alternativement, pour une même rigidité du premier organe d'entraînement 3 dans le plan de travail, éloigner les points d'encastrement 32, 33 permet de réduire le moment quadratique et donc la section de chacune des lames flexibles.
De préférence, le moyen d'entraînement 34 est également éloigné du point d'encastrement 32 afin que son déplacement s'effectue selon deux degrés de liberté dans le plan de travail. Il est avantageux de prévoir des butées coopérant avec le premier organe d'entraînement 3 et/ou les bras flexibles 2, 2' pour limiter la déformation de la structure élastiquement flexible à son domaine élastique. Les butées peuvent par exemple être intégrées au bâti rigide 6. Avec ou sans butées, les déformations des lames flexibles 2, 2' sont limitées et définissent une zone de travail 36 dans laquelle le moyen d'entraînement 34 est mobile, illustrée schématiquement à la figure 6 par une zone hachurée. Les lames flexibles 2, 2' exercent une force de rappel élastique qui tend à ramener le moyen d'entraînement 34 dans une position de repos sensiblement au centre de la zone de travail 36.
L'actionneur 1 agissant sur la portion adaptée 31 du premier organe d'entraînement 3 provoque un déplacement du moyen d'entraînement 34 qui décrit une trajectoire de travail 37 représentée, à titre d'exemple, sur la figure 1. De préférence, la trajectoire de travail 37 délimite une surface non nulle en formant une boucle, c'est-à-dire que le trajet de retour vers la position de repos ne se superpose pas au trajet aller. Cette boucle peut être obtenue_en réponse au déplacement de l'actionneur 1 seul. L'actionneur 1 peut, par exemple, être un excentrique guidant un déplacement circulaire de la portion adaptée 31 qui provoquera une trajectoire de travail 37 en forme de boucle. Dans d'autres formes de réalisation, le déplacement de l'organe d'entraînement 3 est également engendré par la pièce entraînée 5. C'est le cas dans l'exemple de la figure 1 où la pièce entraînée 5 dévie le trajet aller du moyen d'entraînement 34, le moyen d'entraînement 34 glissant sur une dent de la pièce entraînée 5 jusqu'à la dépasser pour l'entraîner sur le trajet retour.
Dans encore d'autres formes de réalisation non représentées, le déplacement de l'organe d'entraînement 3 peut également être engendré par un élément de guidage supplémentaire destiné à entrer en contact avec le premier organe d'entraînement 3 se déplaçant sous l'action de l'actionneur. L'élément de guidage supplémentaire peut être issu du bâti 6 ou être fixé à un pont, à la platine ou un autre élément de la pièce d'horlogerie. D'une façon générale, l'actionnement d'un mécanisme par une force d'actionnement susceptible de varier présente plusieurs inconvénients. C'est par exemple le cas quand un utilisateur actionne un mécanisme directement à l'aide d'un organe de commande. Le mécanisme doit être dimensionné pour supporter les actionnements les plus puissants, qui peuvent par exemple résulter d'un choc sur un poussoir. De plus, des dispositifs de sécurité supplémentaires doivent éventuellement être prévus pour sécuriser la position des pièces en mouvement.
La force d'actionnement varie également quand l'actionneur du mécanisme est mû par la source d'énergie de la pièce d'horlogerie dont le couple moteur varie en fonction du remontage. Dans ce deuxième cas, on devra assurer le fonctionnement du mécanisme sur une plage d'effort d'actionnement étendue ce qui, dans le cas d'un positionnement par un sautoir, peut compliquer la conception du mécanisme. La présente invention permet de remédier à ces inconvénients en proposant un composant monolithique réalisant un dispositif d'actionnement à force constante. Le composant monolithique selon l'invention permet d'accumuler de l'énergie provenant de l'actionneur sous forme élastique et de la restituer avec une force constante à la pièce entraînée, indépendamment de la force d'actionnement de l'actionneur. En effet, l'entraînement de la pièce entraînée 5 est provoqué uniquement par le retour à la position de repos du moyen d'entraînement 34 sous l'action des lames flexibles 2, 2'. La transmission indirecte de la force d'actionnement à l'aide du composant monolithique de l'invention permet ainsi de fiabiliser et sécuriser les mécanismes à actionner et de simplifier leur conception.
Les figures 4a à 4f sont des vues schématiques illustrant avec les mêmes numéros de référence et graphismes que ci-dessus dans le contexte de la figure 1 six formes d'exécution d'un deuxième organe fonctionnel 4, notamment d'un organe de maintien tel qu'utilisé dans l'application illustrée à la figure 3. Cet organe de maintien 4 est relié à une partie d'un bâti rigide 6 par l'intermédiaire d'une deuxième structure élastiquement flexible, constituée par une ou deux lames 2". L'homme du métier comprendra aisément en observant ces figures que la configuration de la ou des lames flexibles 2" permet le déplacement de l'organe de maintien 4, formant un doigt de maintien, respectivement un sautoir 4, conformément aux flèches indiquées dans ces figures et symbolisant la direction du mouvement correspondant consistant dans ces cas en une translation. En particulier, la ou les lame(s) flexible(s) 2" d'une deuxième structure élastiquement flexible selon les formes d'exécution des figures 4a à 4f peu(ven)t être configurée(s) en lame droite, en forme de U complet ou partiel, en forme de V complet ou partiel, ou encore en double lame droite, respectivement en double lame en forme de U ou V, voire de combinaisons de ces configurations. La figure 5 montre un composant monolithique constituant avec la pièce entraînée un mécanisme de remontage automatique apte à être intégré dans une pièce d'horlogerie . Les numéros de référence et graphismes sont les mêmes que ci-dessus, notamment dans le contexte de la figure 1. Contrairement aux formes d'exécution décrites précédemment, ce composant monolithique est solidaire en permanence d'un actionneur formé d'une masse oscillante l', de sorte que la chaîne cinématique actionneur - composant monolithique - pièce entraînée est dans ce cas réalisable en utilisant seulement deux pièces physiques séparées, à savoir le composant monolithique selon la présente invention et la pièce entraînée. La masse oscillante est reliée au bâti 6 du composant monolithique par deux cols flexibles 2"', c'est-à-dire par deux pièces courtes présentant un rétrécissement central permettant leur flexion et faisant ainsi office de lame flexible. Ces deux cols flexibles 2"' sont chacun solidaire d'une extrémité d'une partie intermédiaire rigide 7 de forme sensiblement droite, chacune des deux parties intermédiaires 7 correspondantes étant à son tour reliée à son autre extrémité par un col flexible 2"' audit bâti 6. Par conséquent, la masse oscillante est reliée au bâti 6 à l'aide de deux structures élastiquement flexibles comportant chacune une partie intermédiaire rigide 7 de forme sensiblement droite et deux cols flexibles 2"' solidaire des extrémités de la partie intermédiaire rigide 7. Les cols flexibles 2"' sont fonctionnellement équivalents aux lames flexibles 2, 2' mentionnées ci-dessus, le terme « col » flexible étant utilisé ici principalement pour souligner que cette structure est plus courte et permet ainsi de définir une amplitude réduite du mouvement correspondant en comparaison avec le mouvement défini par une « lame » flexible de longueur plus importante. Le bâti 6 peut comporter un pont de surface plus large servant de point de fixation desdits deux cols flexibles 2"' liant les deux parties intermédiaires 7 au bâti 6 ainsi qu'une partie périphérique de forme sensiblement circulaire entourant ladite masse oscillante et les parties intermédiaires rigides 7. Deux autres cols flexibles 2"', attachés de préférence proche des extrémités correspondantes des deux parties intermédiaires 7 qui sont solidaires de la masse oscillante l', relient lesdites deux parties intermédiaires rigides 7 de forme sensiblement droite à une troisième partie intermédiaire rigide 7 de forme sensiblement carrée avec un angle arrondi. Cette troisième partie intermédiaire rigide 7 est située de manière centrale entre lesdites deux parties intermédiaires rigides 7 de forme sensiblement droite agencées parallèlement l'une à l'autre. La troisième partie intermédiaire rigide 7 entoure une roue du remontage automatique 5, qui forme dans cette application du composant monolithique la pièce entraînée, et porte deux lames flexibles 2, 2' agencées tangentiellement par rapport à ladite roue du remontage 5. Chacune des deux lames flexibles 2, 2' est terminée par un premier organe d'entraînement rigide 3, respectivement par un deuxième organe d'entraînement 4, notamment par des doigts d'entraînement 3, 4 en forme de crochet. Par conséquent, chacun des premier et deuxième organes d'entraînement rigides 3, 4 est relié au bâti 6 à l'aide d'une première structure élastiquement flexible correspondante comportant deux parties intermédiaires rigides 7 de forme sensiblement droite, une troisième partie intermédiaire rigide 7, quatre cols flexibles 2"' solidaires des parties intermédiaires rigides 7 de forme droite et, en partie, de la troisième partie intermédiaire rigide 7, et une lame flexible 2, 2'. Il est à noter dans ce contexte que chacune de ces premières structures élastiquement flexibles, qui ne se distinguent que par la lame flexible 2 ou 2', forme un coude à environ 90°, de façon analogique à ce qui a été expliqué ci-dessus par rapport aux figures 2c et 2h. Ceci est possible notamment à l'aide des lames flexibles 2, 2' ainsi que des lames flexibles formées par les cols flexibles 2"', ces portions de chaque première structure élastiquement flexible étant séparées par des parties intermédiaires rigides 7 et orientées perpendiculairement les unes aux autres, de sorte à permettre, respectivement à augmenter considérablement, la liberté de déplacement de l'organe fonctionnel 3, 4 correspondant dans l'une des directions de son déplacement. Ainsi, les organes fonctionnels rigides sous forme des doigts d'entraînement 3, 4 sont aptes à s'engager dans la denture de la roue du remontage 5 et jouent tous deux, alternativement, le rôle de doigt entraîneur lorsque la masse oscille de gauche à droite et inversement et que les deux lames flexibles 2, 2' effectuent un mouvement correspondant. Le composant monolithique entraîne donc à l'aide des doigts d'entraînement 3, 4, à chaque oscillation d'amplitude suffisante de la masse oscillante l', respectivement à chaque mouvement suffisant d'une des deux lames flexibles 2, 2', la roue du remontage automatique 5 en rotation, de manière à ce qu'elle tourne d'un ou plusieurs cran(s) dans le sens de la flèche, en fonction de l'amplitude d'oscillation de la masse oscillante . Il reste à noter dans ce contexte que la présence du deuxième organe d'entraînement rigide 4 est optionnelle dans ce composant monolithique, afin d'augmenter l'efficacité du remontage automatique, le composant monolithique pouvant aussi être utilisé en ne disposant que du premier organe d'entraînement rigide 3. Le fonctionnement général d'un mécanisme à remontage automatique est par ailleurs connu de l'homme du métier et ne sera par conséquent pas décrit plus en détail ici. Dans cette application également, le composant monolithique décrit ci-dessus permet de remplacer un ensemble d'au moins une douzaine de pièces constituant un mécanisme de remontage automatique, par exemple de type Pellaton, de l'art antérieur.
D'une façon générale, le composant monolithique selon l'invention permettant de réaliser un mécanisme de remontage automatique comporte un bâti 6, une structure flexible et un organe d'entraînement 3 comportant un moyen d'entraînement 34 apte à coopérer avec un organe entraîné 5 du mécanisme, en l'occurrence un mobile de sortie. Le moyen d'entraînement 34 constitue un dispositif d'entraînement unidirectionnel du mobile de sortie. La structure flexible est positionnée entre le bâti 6 et l'organe d'entraînement de manière à rendre le moyen d'entraînement 34 mobile en référence au bâti selon deux degrés de liberté dans un plan de travail qui est celui de la figure dans l'exemple de la figure 5. La structure flexible peut comporter des parties intermédiaires rigides 7 comme dans les exemples des figures 2c et 2h.
Au moins une masse est solidaire de la structure flexible. La masse peut être rapportée ou faire partie du composant monolithique comme dans l'exemple représenté à la figure 5. La masse est mobile en référence au bâti selon au moins un degré de liberté dans le plan de travail. Les éléments élastiques de la structure flexible ramènent la masse vers une position de repos de telle sorte que leur ensemble constitue un oscillateur. Les accélérations fournies à la pièce d'horlogerie provoquent le déplacement de la masse qui entraine dans son mouvement le moyen d'entraînement 34 et par conséquent l'organe entraîné 5. De nombreuses configurations reprenant ces caractéristiques communes sont possibles. En particulier la masse peut être mobile en rotation ou selon plusieurs degrés de liberté dans le plan de travail.
Indépendamment de l'application pour laquelle le composant monolithique est utilisé, il peut être réalisé en acier durcissable, de préférence en acier Durnico. Par ailleurs, il peut être usiné par découpage au fil, par étampage, ou par femtoprint qui consiste en une modification des propriétés physiques et un usinage de matière transparente par l'intermédiaire d'un laser femtoseconde, suivi d'un hetching, mais dans tous les cas de sorte à s'étendre dans un seul plan. D'autres techniques de fabrication d'un tel composant monolithique sont envisageables, par exemple, Liga, impression 3D, et tous les procédés de fabrication liés au silicium. Par ailleurs, la hauteur d'un tel composant monolithique se trouve, de préférence, dans une plage allant de 0.1 mm à 5 mm et la largeur des lames flexibles de sa première structure élastiquement flexible se trouve, de préférence, dans une plage allant de 5 μηπ à 1 mm, mais ces valeurs peuvent aussi se trouver quelque peu en dehors de ces plages.
Au vue de la description figurant ci-dessus du principe d'un composant monolithique selon la présente invention, des options au niveau de ses parties, ainsi que des deux applications d'un tel composant monolithique mentionnées à titre d'exemple, il est évident, d'une part, que ce composant monolithique peut être réalisé dans une multitude de formes d'exécution agencées différemment en fonction des besoins de l'application horlogère spécifique, donc qu'il peut servir à un nombre considérable d'applications horlogères. D'autre part, aussi longtemps que le composant monolithique est agencé selon les principes énoncés ci-dessus et, en particulier, de manière à ce que ladite première structure élastiquementflexible liant le premier organe d'entraînement rigide au bâti rigide est configurée de façon à assurer un déplacement à au moins deux degrés de liberté dudit premier organe d'entraînement, ce composant monolithique permet de réaliser plusieurs avantages importants. Il permet effectivement de diminuer le nombre de composants constituant un mécanisme complet ou un sous-ensemble fonctionnel d'une pièce horlogère correspondante, ce qui diminue simultanément les problèmes liés au frottement et aux jeux entre ces composants, comme des axes ou des goupilles, constituant un mécanisme horloger conventionnel. En même temps, cela permet, du fait de disposer d'une seule pièce physique agencée dans un seul plan, de mieux maîtriser les positionnements et ainsi de garantir la fiabilité du mécanisme ainsi que d'optimiser l'épaisseur d'un composant horloger correspondant. Il en résulte une transmission d'énergie au moyen d'un entraînement le long de trajectoires prédéfinies ayant au moins deux degrés de liberté dans le plan du mouvement, ces trajectoires pouvant être simples ou plus complexes et de directions variées en fonction de l'agencement du composant monolithique, respectivement de ses lames flexibles. De plus, de tels composants monolithiques peuvent être réalisés au moyen de matériaux et de techniques de fabrication connus de la construction horlogère, donc à un coût modéré, toute en ayant un aspect esthétique attractif afin d'être utilisables dans la haute horlogerie.

Claims

Revendications
1. Composant monolithique destiné à une pièce d'horlogerie, en particulier à une pièce d'horlogerie mécanique, conçu pour transmettre le mouvement d'un actionneur (1, l') de la pièce d'horlogerie à une pièce entraînée (5) de la pièce d'horlogerie, caractérisé par le fait que ledit composant monolithique comprend un bâti rigide (6),
un premier organe d'entraînement rigide (3), et
- une première structure élastiquement flexible (2, 2', 2"', 7) reliant ledit bâti (6) avec ledit premier organe d'entraînement (3),
et par le fait que ladite première structure élastiquement flexible (2, 2', 2"', 7) est configurée de façon à assurer un déplacement à au moins deux degrés de liberté dudit premier organe d'entraînement (3), ledit déplacement étant engendré sous l'effet de l'actionneur (1, l').
2. Composant monolithique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le déplacement est engendré sous l'effet d'un contact du premier organe d'entraînement (3) avec la pièce entraînée (5).
3. Composant monolithique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le déplacement est engendré sous l'effet d'un contact du premier organe d'entraînement (3) avec un éléments de guidage supplémentaire.
4. Composant monolithique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit actionneur (1) est une pièce indépendante apte à entrer en contact avec ledit composant monolithique pour engendrer ledit déplacement.
5. Composant monolithique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ledit actionneur ( ) est solidaire dudit composant monolithique.
6. Composant monolithique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les composantes dudit déplacement à au moins deux degrés de liberté sont choisies parmi les translations, les rotations, les mouvements selon un centre éloigné d'élasticité (CÉÉ), et leurs combinaisons.
7. Composant monolithique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite première structure élastiquement flexible comprend deux lames flexibles (2, 2') s'étendant chacune entre ledit bâti (6) et ledit premier organe d'entraînement (3).
8. Composant monolithique selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que les points de contact des deux lames flexibles (2, 2') avec le premier organe d'entraînement (3) sont agencés dans des zones différentes dudit premier organe d'entraînement (3).
9. Composant monolithique selon l'une des revendications précédentes 7 à 8, caractérisé par le fait que l'une des deux dites lames flexibles (2, 2') comprend une portion coudée sensiblement à angle droit.
10. Composant monolithique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'une partie intermédiaire rigide (7) est agencée entre deux portions flexibles de ladite première structure élastiquement flexible, notamment entre deux portions des lames flexibles (2, 2') de cette première structure élastiquement flexible.
11. Composant monolithique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite première structure élastiquement flexible comprend un ou plusieurs cols flexibles (2"') agencé(s) entre deux éléments rigides (6, 7) dudit composant monolithique.
12. Composant monolithique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un deuxième organe fonctionnel (4) et une deuxième structure élastiquement flexible (2") reliant ledit bâti (6) audit deuxième organe fonctionnel (4), ladite deuxième structure élastiquement flexible (2") étant configurée de façon à mettre ledit deuxième organe fonctionnel (4) en contact avec une pièce entraînée.
13. Composant monolithique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite pièce entraînée (5) est un disque ou anneau de quantième, que l'actionneur est une roue de commande équipée d'un doigt d'actionnement (1), que ledit premier organe d'entraînement rigide (3) est une bascule reliée au bâti rigide (6) par une première structure élastiquement flexible comportant des lames flexibles (2, 2'), et que ledit deuxième organe fonctionnel (4) est un sautoir relié au bâti rigide (6) par une deuxième structure élastiquement flexible (2"), de sorte à ce que ledit composant monolithique sert d'organe d'entraînement et de sécurisation d'un disque ou anneau de quantième d'un mécanisme de quantième de la pièce d'horlogerie correspondante.
14. Composant monolithique selon l'une des revendications précédentes 1 à 11, caractérisé par le fait que ladite pièce entraînée (5) est une roue de remontage automatique, que l'actionneur est une masse oscillante (Γ) solidaire du composant monolithique, et que ledit premier organe d'entraînement rigide (3) comprend deux doigts d'entraînement (3, 4) qui sont chacun reliés au bâti rigide (6) par une première structure élastiquement flexible comportant des lames flexibles (2, 2', 2"') ainsi que des parties intermédiaires rigides (7) et qui jouent tous deux, alternativement, le rôle de doigt entraîneur apte à entraîner ladite roue de remontage automatique, de sorte à ce que ledit composant monolithique sert d'organe d'entraînement d'une roue de remontage d'un mécanisme de remontage automatique de la pièce d'horlogerie correspondante.
15. Pièce d'horlogerie, en particulier pièce d'horlogerie mécanique, caractérisée par le fait qu'elle comprend un composant monolithique selon l'une des revendications précédentes.
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