EP4764714A1

EP4764714A1 - Mobile d'horlogerie à inertie réduite, notamment pour un mécanisme d'échappement

Info

Publication number: EP4764714A1
Application number: EP24221245.4A
Authority: EP
Inventors: Pascal Winkler; Dominique Lechot; Jean-Jacques Born; Gianni Di Domenico; Mohammad Hussein Kahrobaiyan
Original assignee: ETA SA Manufacture Horlogere Suisse
Current assignee: ETA SA Manufacture Horlogere Suisse
Priority date: 2024-12-18
Filing date: 2024-12-18
Publication date: 2026-06-24
Also published as: JP2026108580A; US20260169430A1; CN122239393A

Abstract

Un aspect de l'invention concerne un mobile d'horlogerie (20, 30), notamment pour un mécanisme d'échappement (50), le mobile (20, 30) comprenant un moyeu central (2) et une denture périphérique (14) circulaire, le moyeu (2) étant agencé à l'intérieur de la denture périphérique (14), sensiblement dans un même plan principal, le mobile (20, 30) comprenant une première série de lames (5, 15) reliant le moyeu (2) à la denture périphérique (4), les lames (5, 15) étant réparties autour du moyeu (2) dans le plan principal, dans lequel les lames (5, 15) sont disposées de manière sensiblement tangentielle à la circonférence du moyeu (2), la direction des lames (5) formant un angle compris entre -20° et +20° avec la tangente au moyeu (2), de préférence entre -10° et +10°, voire entre -5° et +5°.

Description

Domaine technique de l'invention

La présente invention concerne un mobile d'horlogerie à inertie réduite, notamment pour un mécanisme d'échappement.

Arrière-plan technologique

Dans la plupart des montres mécaniques, l'énergie nécessaire à la rotation des aiguilles (par ex. des aiguilles indicatrices des minutes et des heures) est accumulée dans un barillet, puis dispensée par un système balancier-spiral, qui comprend un volant d'inertie appelé balancier, associé à un ressort sous forme d'un ruban enroulé en spirale, appelé spiral.
Par une extrémité interne, le spiral est fixé sur un arbre solidaire en rotation du balancier ; par une extrémité externe, le spiral est fixé sur un piton monté sur un porte-piton lui-même solidaire d'un pont (ou coq) fixe.
La rotation du balancier est entretenue - et ses oscillations comptées - par un mécanisme d'échappement, comprenant une ancre animée d'un mouvement oscillant de faible amplitude, pourvue de deux ou trois palettes, qui attaquent les dents d'une roue d'échappement. Ainsi attaquée, la roue d'échappement se voit imposer un mouvement de rotation pas-à-pas dont la fréquence est déterminée par la fréquence d'oscillation de l'ancre, elle-même calée sur la fréquence d'oscillation du balancier-spiral.
Avec un mécanisme d'échappement traditionnel, la fréquence d'oscillation est d'environ 4 Hz, soit environ 28 800 alternances par heure (A/h). Un objectif des bons horlogers est d'assurer l'isochronisme et la régularité des oscillations (ou constance de la marche) du balancier-spiral.
Aujourd'hui, on peut remplacer le ressort-spiral par un guidage flexible comme partie ressort pour former un pivot virtuel. Les guidages flexibles à pivot virtuel permettent d'améliorer sensiblement les résonateurs horlogers. Les plus simples sont des pivots à lames croisées, composés de deux dispositifs de guidage à lames droites qui se croisent. Ces deux lames peuvent être, soit tridimensionnelles dans deux plans différents, soit bidimensionnelles dans un même plan et sont alors comme soudées à leur point de croisement. Mais il existe aussi des guidages à lames décroisées de type RCC (pour « Remote Center Compliance » en anglais), qui ont des lames droites ne se croisant pas. Un tel résonateur est décrit dans les documents EP14199039 et EP16155039 .
Cependant, un tel guidage flexible, doit avoir une certaine rigidité pour bien guider le résonateur, de sorte que le balancier a une amplitude beaucoup plus faible, l'angle de rotation étant de 10° à 40°, alors qu'avec un ressort-spiral l'angle de rotation est de 330°. En outre, le balancier oscille avec une fréquence bien supérieure à celle d'un balancier monté sur un ressort-spiral.
Comme l'amplitude d'oscillation est réduite et la fréquence augmentée, de nouvelles configurations de mécanismes d'échappement ont été inventées pour pouvoir fonctionner avec un organe réglant à guidage flexible. Par exemple, les brevets CH710524 et CH713150 décrivent des mécanismes d'échappement spécifiques pour des guidages flexibles.
Néanmoins, ces mécanismes d'échappement ont tendance à présenter un faible rendement et à s'arrêter en cas de chocs. De plus, leur encombrement est encore trop important pour être intégré facilement dans un mouvement d'horlogerie.
Le faible rendement des mécanismes d'échappement utilisés avec un résonateur à guidage flexible provient notamment des pertes dues au fait qu'il faut mettre en mouvement le rouage de finissage, la roue d'échappement et l'ancre, puis les arrêter, un nombre de fois équivalent à deux fois la fréquence d'oscillation à chaque seconde.
Ainsi, l'inertie de l'ancre, de la roue d'échappement et des mobiles du rouage de finissage proche de la roue d'échappement, est cruciale pour obtenir un rendement acceptable.

Résumé de l'invention

Un but de la présente invention est de fournir un nouveau type de mobile, qui permette notamment à un mécanisme d'échappement traditionnel de fonctionner, avec un bon rendement, avec un organe réglant pourvu d'un guidage flexible.
A cette fin, l'invention se rapporte à un mobile d'horlogerie, notamment pour un mécanisme d'échappement, le mobile comprenant un moyeu central et une denture périphérique circulaire, le moyeu étant agencé à l'intérieur de la denture périphérique sensiblement dans un même plan principal, le mobile comprenant une première série de lames reliant le moyeu à la denture périphérique, les lames étant réparties autour du moyeu dans le plan principal.
L'invention est remarquable en ce que les lames sont disposées de manière sensiblement tangentielle à la circonférence du moyeu, la direction des lames formant un angle compris entre -20° et +20° avec la tangente au moyeu, de préférence entre -10° et +10°, voire entre -5° et +5°.
Cette disposition des lames permet d'améliorer la rigidité du mobile, en particulier pour éviter le risque de flambage des lames, lorsque le mobile engrène un autre mobile dans un système d'engrenage. On évite aussi d'avoir à agencer un nombre de lames important, comme sur une ancienne roue de vélo à rayons, où les rayons étaient disposés radialement sur le moyeu.
En effet, en choisissant un sens de rotation approprié, les lames subissent essentiellement une contrainte en traction longitudinale, et diminue la contrainte en cisaillement.
Grâce à l'invention, on diminue l'inertie du mobile de manière importante, car les lames sont beaucoup plus légères et plus fines que des bras reliant usuellement le moyeu à la denture périphérique dans un mobile d'horlogerie classique.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le mobile d'horlogerie a une inertie en rotation inférieure à 5mg.mm², de préférence inférieure à 3mg.mm², voire inférieure à 2mg.mm².
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'épaisseur d'une lame suit l'équation suivante : $e \leq \frac{h}{3}$ , de préférence e $e \leq \frac{h}{5}$ , où h est la hauteur de la lame.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, chaque lame de la première série est disposée selon une direction faisant un angle avec la direction de la lame précédent, dans lequel l'angle $α = \frac{2 π}{N}$ , où N est le nombre de lames de la première série
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les lames de la première série sont réparties uniformément autour du moyeu.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les lames sont droites.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le mobile d'horlogerie comprend une deuxième série de lames reliant le moyeu à la denture périphérique dans le plan principal, de manière à former un réseau de lames entrecroisées avec la première série de lames.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les lames de la deuxième série sont disposées de manière sensiblement tangentielle à la circonférence du moyeu.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le réseau forme une structure étoilée.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les lames de la deuxième série sont courbes.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la denture périphérique comprend des dents, chaque dent étant agencée à la jonction des extrémités libres d'une lame de la première série et d'une lame de la deuxième série.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la denture périphérique comprend une jante annulaire munie de dents.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la jante annulaire est évidée.
L'invention se rapporte également à un mécanisme d'échappement comprenant une ancre et un tel mobile d'horlogerie à inertie réduite comme roue d'échappement, le mécanisme d'échappement étant configuré pour coopérer avec un organe réglant d'un mouvement d'horlogerie.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'organe réglant comporte un guidage flexible.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le mécanisme d'échappement comprend un deuxième mobile d'horlogerie à inertie réduite, tel un mobile intermédiaire entre la roue de seconde et la roue d'échappement, le deuxième mobile d'horlogerie engrenant avec le premier mobile d'horlogerie.
L'invention se rapporte encore à un mouvement horloger comprenant un tel mécanisme d'échappement.

Brève description des figures

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des figures annexées, parmi lesquelles :

la figure 1 représente schématiquement une vue de dessus d'un mobile d'horlogerie, selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
la figure 2 représente schématiquement une vue de dessus d'un mobile d'horlogerie, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
la figure 3 représente schématiquement une vue en perspective du deuxième mode de réalisation de mobile d'horlogerie de la figure 2 ;
la figure 4 représente schématiquement une vue de dessus d'une variante du deuxième mode de réalisation de mobile d'horlogerie de la figure 2 ;
la figure 5 représente schématiquement une vue de dessus d'un mobile d'horlogerie, selon un troisième mode de réalisation de l'invention ;
la figure 6 représente schématiquement une vue de dessus d'un mécanisme d'échappement comportant un mobile d'horlogerie selon le troisième mode de réalisation de l'invention,
la figure 7 représente schématiquement une vue agrandie de dessus d'une partie du mécanisme d'échappement de la figure 6,
la figure 8 représente schématiquement une vue de dessus d'un mécanisme d'échappement comportant deux mobiles d'horlogerie selon l'invention,
la figure 9 représente schématiquement une vue de dessus d'un organe réglant associé au mécanisme d'échappement de la figure 8, et
la figure 10 représente schématiquement une vue en coupe de l'organe réglant associé au mécanisme d'échappement de la figure 9 sans guidage flexible.

Description détaillée de l'invention

Les figures 1 à 5 représentent différents modes de réalisation de mobiles d'horlogerie 1, 10, 20, 30, notamment pour un mécanisme d'échappement 50.
Chaque mobile d'horlogerie 1, 10, 20, 30 comprend un moyeu 2 et une denture périphérique 4. Le moyeu 2 est agencé à l'intérieur de la denture périphérique 4, de préférence sensiblement dans un même plan principal.
Sur les figures 1 à 3, la denture périphérique 4 comprend une jante annulaire 9, 19 munie de dents 8, 18, tandis que dans le mode de réalisation de la figure 4, la denture périphérique 14 comprend une jante 19 et des dents 18 évidées. La denture périphérique 4 comprend deux sinusoïdes superposées.
Dans ces modes de réalisation, le mobile d'horlogerie 1, 10, 20, 30 comprend également un arbre 7 et un pignon 3, l'arbre 7 étant agencé à travers le moyeu 2 et le pignon 3 étant monté sur l'arbre 7 au-dessus du moyeu 2.
Sur la figure 1, le mobile d'horlogerie 1 comprend une première série de lames 5 reliant le moyeu 2 à la denture périphérique 4.
Les lames 5 de la première série sont réparties uniformément autour du moyeu 2 dans le plan principal. De préférence, les lames 5 de la première série sont droites. Alternativement, les lames 5 de la première série sont courbes.
Selon l'invention, les lames 5 de la première série sont disposées selon une direction sensiblement tangentielle au moyeu 2. Par exemple, la direction des lames 5 forme un angle compris entre -20° et +20° avec la tangente, de préférence entre -10° et +10°, voire entre -5° et +5°.
Les lames 5 de la première série sont disposées selon une direction faisant un angle avec la direction de la lame 5 précédente ou suivante, dans lequel l'angle $α = \pm \frac{2 π}{N}$ , où N est le nombre de lames 5 de la première série. Par exemple, sur la figure 1, le mobile d'horlogerie 1 comprend dix lames 5. Chaque lame 5 est disposée selon une direction faisant un angle de 36° avec la direction de la lame 5 suivante ou de la direction de la lame 5 précédente. Les lames 5 sont distribuées dans le sens des aiguilles d'une montre.
Dans les modes de réalisation des figures 2 à 5, les mobiles d'horlogerie 10, 20 comprennent une deuxième série de lames 6 reliant le moyeu 2 à la denture périphérique 4 dans le plan principal.
Les lames 6 de la deuxième série sont agencées dans le même plan principal. Ainsi, les lames 5, 6 de la première série et de la deuxième série forment un réseau de lames entrecroisées.
Dans le mode de réalisation des figures 2, 3 et 4, les lames 6 de la deuxième série sont disposées de manière sensiblement tangentielle au moyeu 3, comme les lames 5 de la première série, les caractéristiques étant les mêmes, mais disposées dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.
Une lame 5 de la première série et une lame 6 de la deuxième série se rejoignent deux à deux à la denture périphérique 4. Ainsi, on obtient un réseau de lames 5, 6 en forme d'étoile.
La figure 5 montre un autre mobile d'horlogerie 30, qui convient plus spécifiquement à un mécanisme d'échappement 50, tel que celui représenté sur les figures 6 à 8.
Dans ce mode de réalisation, le mobile d'horlogerie 30 comprend également un moyeu 3 et deux séries de lames 5, 16, mais la denture périphérique 24 ne comporte pas de jante annulaire. La denture périphérique 24 comprend une dent agencée à la jonction des extrémités libres d'une lame 5 de la première série et d'une lame 16 de la deuxième série. En outre, les lames 16 de la deuxième série sont courbes.
De préférence, pour minimiser l'inertie des mobiles 1, 10, 20, 30, l'épaisseur de chaque lame 5, 6, 16 suit l'équation suivante : e $e \leq \frac{h}{3}$ , où h est la hauteur de la lame, de préférence $e \leq \frac{h}{5}$ .
Grâce à ces configurations et ces paramètres, les mobiles d'horlogerie ont une inertie en rotation inférieure à 5 mg.mm², de préférence inférieure à 3 mg.mm², voire inférieure à 2 mg.mm².
De préférence, les mobiles d'horlogerie 1, 10, 20, 30 sont faits d'une même matière, et sont obtenus par un procédé de photolithographie profonde, de type UV-LIGA ou DRIE, dans des matériaux comme le NiP ou le silicium.
Ces mobiles à inertie réduite sont par exemple utilisés dans des mécanismes d'échappement de mouvement d'horlogerie.
Sur les figures 6 à 8, le mécanisme d'échappement 50 comprend un premier d'horlogerie 30 selon la configuration de la figure 5 comme mobile d'échappement, ainsi qu'une ancre 21.
L'ancre 21 est munie de deux bras 11, 12, dont les extrémités forment deux palettes coopérant avec les dents 18 du premier mobile d'horlogerie 30.
Les bras 11, 12 de l'ancre 21 coopèrent avec le premier mobile d'horlogerie 30 à inertie réduite, et interagissent alternativement avec les dents 18 du premier mobile d'horlogerie 30 pour réguler la marche.
L'ancre 21 comprend également une partie longitudinale 14 s'étendant latéralement et est munie d'une fourchette 22 à son extrémité pour coopérer avec une ellipse 23 d'un élément inertiel 26.
Pour diminuer davantage l'inertie et améliorer la réponse du mécanisme d'échappement 50, ce dernier comprend en outre un deuxième mobile d'horlogerie 20, le deuxième mobile d'horlogerie 20 engrenant avec le premier mobile d'horlogerie 30, tel un mobile de seconde. Le deuxième mobile d'horlogerie 20 correspond ici au mode de réalisation de la figure 4.
Les dents 14 du deuxième mobile d'horlogerie 20 engrènent avec le pignon 3 du premier mobile d'horlogerie 30.
Sur les figures 9 et 10, un tel mécanisme d'échappement 50 à inertie réduite est associé à un organe réglant 60. L'organe réglant 60 comprend un balancier 35, des moyens de rappel élastique 32 du balancier 35.
Le balancier 35 a une forme d'os muni d'une portion longitudinale 36 et d'une portion latérale 37 en arc de cercle à chaque extrémité de la portion longitudinale 36. Le balancier 35 comprend en outre des butées concentriques à l'axe de rotation virtuel monté au milieu de la portion longitudinale 36 et des vis de réglage 39 de l'inertie du balancier agencées dans les portions latérales 37.
Le balancier 35 est monté sur les moyens de rappel élastiques 5 pour lui permettre d'effectuer un mouvement oscillatoire rotatif autour d'un centre de rotation virtuel. Les moyens de rappel élastique 32 sont reliés directement au balancier 35.
Les moyens de rappel élastique 32 comportent un système de lames flexibles 37, ici deux paires de lames flexibles 37 croisées, agencées en série, et formant un double pivot pour améliorer l'angle de rotation du balancier 35.
Une ellipse 23 s'étend sous le balancier 35 depuis la portion longitudinale 36 pour coopérer avec la fourchette 22 de l'ancre 21. L'ellipse est montée solidaire du balancier 35.
Un tel organe réglant 60 a une fréquence d'oscillation élevée. Ainsi, un mécanisme d'échappement 50 à inertie réduite selon l'invention peut fonctionner de manière optimale à cette fréquence.
Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits en référence aux figures, et des variantes pourraient être envisagées sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

Mobile d'horlogerie (1, 10, 20, 30), notamment pour un mécanisme d'échappement (50), le mobile (1, 10, 20, 30) comprenant un moyeu central (2) et une denture périphérique (4, 14, 24) circulaire, le moyeu (2) étant agencé à l'intérieur de la denture périphérique (4, 14, 24), sensiblement dans un même plan principal, le mobile (1, 10, 20, 30) comprenant une première série de lames (5, 15) reliant le moyeu (2) à la denture périphérique (4), les lames (5, 15) étant réparties autour du moyeu (2) dans le plan principal, caractérisé en ce que les lames (5, 15) sont disposées de manière sensiblement tangentielle à la circonférence du moyeu (2), la direction des lames (5) formant un angle compris entre -20° et +20° avec la tangente au moyeu (2), de préférence entre -10° et +10°, voire entre -5° et +5°.
Mobile d'horlogerie selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il a une inertie en rotation inférieure à 5mg.mm², de préférence inférieure à 3mg.mm², voire inférieure à 2mg.mm².
Mobile d'horlogerie selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'épaisseur de la lame (5, 15) suit l'équation suivante : $e \leq \frac{h}{3}$ , de préférence $e \leq \frac{h}{5}$ , où h est la hauteur de la lame (5, 15).
Mobile d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque lame (5, 15) de la première série est disposée selon une direction faisant un angle avec la direction de la lame précédent, dans lequel l'angle $α = \frac{2 π}{N}$ , où N est le nombre de lames (5, 15) de la première série.
Mobile d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les lames (5, 15) de la première série sont réparties uniformément autour du moyeu (2).
Mobile d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les lames (5, 15) de la première série sont droites.
Mobile d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième série de lames (6, 16) reliant le moyeu (2) à la denture périphérique (4, 14, 24) dans le plan principal, de manière à former un réseau de lames (5, 15, 6, 16) entrecroisées avec la première série de lames (5, 15).
Mobile d'horlogerie selon la revendication 7, caractérisé en ce que les lames (6, 16) de la deuxième série sont disposées de manière sensiblement tangentielle au moyeu (2).
Mobile d'horlogerie selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le réseau forme une structure étoilée.
Mobile d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les lames (16) de la deuxième série sont courbes.
Mobile d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que la denture périphérique (24) comprend des dents (28), chaque dent (28) étant agencée à la jonction des extrémités libres d'une lame (15) de la première série et d'une lame (16) de la deuxième série.
Mobile d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la denture périphérique (4, 14) comprend une jante annulaire (9, 19) munie de dents (8, 18).
Mobile d'horlogerie selon la revendication 12, caractérisé en ce que la jante annulaire (19) est évidée.
Mécanisme d'échappement (50) comprenant une ancre (21) et un premier mobile d'horlogerie (30) selon l'une quelconque des revendications précédentes, le premier mobile d'horlogerie (30) formant la roue d'échappement du mécanisme d'échappement (50).
Mécanisme d'échappement selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième mobile d'horlogerie (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, le deuxième mobile d'horlogerie (20) engrenant avec le premier mobile d'horlogerie (30), tel un mobile intermédiaire entre le mobile de seconde et le mobile d'échappement.
Mouvement horloger comprenant un mécanisme d'échappement (50) selon la revendication 14 ou 15.