Domaine de l'invention
[0001] L'invention concerne un ensemble horloger comportant au moins un piton comportant
des moyens de fixation à une platine ou à un pont, ledit ensemble comportant au moins
un spiral d'horlogerie comportant au moins un brin enroulé en spires entre une extrémité
intérieure et une extrémité extérieure, ladite extrémité intérieure fixée à une virole
étant mobile en pivotement autour d'un axe de pivotement, et ladite extrémité extérieure
étant solidaire dudit piton.
[0002] L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant au moins un tel
ensemble horloger.
[0003] L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie comportant au moins un tel mouvement,
ou/et au moins un tel ensemble horloger.
[0004] L'invention concerne le domaine des mécanismes d'horlogerie, et plus particulièrement
des organes régulateurs de montres.
Arrière-plan de l'invention
[0005] Dans les montres mécaniques, les organes régulateurs, notamment les échappements
doivent répondre à plusieurs critères dits « de sécurité ». Une des sécurités, le
système anti-galop, vise à empêcher l'extension angulaire du balancier au-delà d'un
angle normal de rotation.
[0006] Le problème technique est de concevoir un mécanisme de sécurité, notamment anti-galop,
effectuant une limitation de l'angle de pivotement d'un balancier lors d'accélérations
trop importantes, en particulier lors de chocs, notamment pour un échappement à détente.
Un tel mécanisme anti-galop doit être capable d'agir dans les deux sens de pivotement
du balancier, c'est-à-dire aussi bien en extension qu'en contraction du spiral.
[0007] Une solution consiste en la modification de la géométrie du spiral par mise en coopération
en butée d'ergots de spires consécutives, de façon à rendre certaines spires inactives,
et, ainsi, à modifier la rigidité du spiral et sa réponse aux impulsions. On connaît
un tel mécanisme, capable d'effectuer la limitation de la course angulaire du balancier
dans les deux sens de pivotement, par le document
EP 2 434 353 A1 au nom de MONTRES BREGUET SA, qui décrit un spiral anti-galop par l'accrochage entre
eux de crans appartenant à des spires consécutives, aussi bien en contraction qu'en
extension du spiral.
[0008] La présente invention vise à améliorer la sécurité, en ne perturbant que très faiblement
l'inertie du balancier, et en limitant sa course angulaire dans les deux sens de rotation.
Résumé de l'invention
[0009] A cet effet, l'invention concerne un ensemble horloger comportant au moins un piton
comportant des moyens de fixation à une platine ou à un pont, ledit ensemble comportant
au moins un spiral d'horlogerie comportant au moins un brin enroulé en spires entre
une extrémité intérieure et une extrémité extérieure, ladite extrémité intérieure
fixée à une virole étant mobile en pivotement autour d'un axe de pivotement, et ladite
extrémité extérieure étant solidaire dudit piton,
caractérisé en ce que ledit piton ou/et ladite virole comporte des moyens de freinage agencés pour coopérer
avec au moins une première spire parmi lesdits spires lors d'accélérations en contraction
ou en extension dudit spiral supérieures à des valeurs de consigne, pour modifier
la rigidité résultante dudit spiral lors de la modification de son nombre de spires
actives par couplage local d'au moins ladite première spire avec lesdits moyens de
freinage.
[0010] Selon une caractéristique de l'invention, ledit ensemble horloger comporte un ensemble
balancier-spiral comportant au moins un balancier pivotant autour dudit axe et auquel
est fixée ladite extrémité intérieure ou ladite extrémité extérieure d'un dit spiral,
et l'amplitude de pivotement dudit balancier est inférieure à 360°.
[0011] L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant au moins un tel
ensemble horloger.
[0012] L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie comportant au moins un tel mouvement,
ou/et au moins un tel ensemble horloger.
Description sommaire des dessins
[0013] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de
la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés, où :
- la figure 1 représente, de façon schématisée et en vue en plan, un ensemble horloger
selon l'invention, comportant un spiral destiné à osciller autour d'un axe de pivotement,
et attaché par son extrémité extérieure à un piton qui comporte des moyens de freinage
agencés pour modifier la rigidité résultante du spiral en cas d'amplitude supérieure
à la normale, pouvant être provoquée par un choc ou par une impulsion trop grande,
quand une spire du spiral vient en contact avec ces moyens de freinage ; ces derniers
sont figurés dans une variante où le piton comporte une lèvre intérieure et une lèvre
extérieure, comportant chacune une piste de frottement respectivement convexe et concave
;
- la figure 2 représente, de façon schématisée et analogue à la figure 1, une autre
variante d'ensemble horloger où des moyens de freinage similaires sont agencés à proximité
de la spire intérieure du spiral, solidaires d'une virole de fixation à un balancier
;
- la figure 3 représente, de façon schématisée, la combinaison des réalisations des
figures 1 et 2 ;
- la figure 4 représente, de façon schématisée et analogue à la figure 1, un détail
d'une autre variante où le ressort-spiral comporte des moyens complémentaires de friction
tels qu'un gaufrage du spiral, destinés à coopérer avec des surfaces de friction avec
relief que compotent une lèvre intérieure et une lèvre extérieure ;
- la figure 5 représente, sous forme d'un schéma-blocs, une pièce d'horlogerie, notamment
une montre, comportant un mouvement lequel inclut un ensemble-horloger selon la variante
de la figure 3, et où le spiral est attaché à son extrémité intérieure, par une virole,
à un balancier.
Description détaillée des modes de réalisation préférés
[0014] L'invention concerne le domaine des mécanismes d'horlogerie, et plus particulièrement
des organes régulateurs de montres.
[0015] La présente invention vise à améliorer la sécurité d'un mécanisme oscillant ou de
stockage d'énergie, comportant un ressort spiral, notamment d'un mécanisme balancier-spiral.
[0016] Le principe retenu est de modifier la rigidité résultante du ressort en cas d'amplitude
supérieure à la normale, pouvant être provoquée par un choc ou par une impulsion trop
grande, lorsqu'un incident survient, dans des conditions d'utilisation qui diffèrent
de la marche normale, et notamment lors de fortes accélérations ou d'un choc.
[0017] La modification de la rigidité du spiral peut avoir d'autres applications, et la
présente description, qui concerne une application préférée de cet invention au système
anti-galop d'un mécanisme d'échappement, n'est nullement limitative.
[0018] L'application à un ensemble balancier-spiral a pour but de limiter l'angle de rotation
du balancier, dans les montres mécaniques, à une valeur donnée, notamment pour des
amplitudes supérieures à 360°. La limitation de la course angulaire s'effectue dans
les deux sens de rotation et ceci sans modifier l'inertie du balancier. Le balancier-spiral
est dit « libre » durant sa course angulaire normale (par rapport au système anti-galop)
par le fait que celui-ci ne provoque aucun chocs lors du mouvement normal du balancier
spiral.
[0019] Le principe du système proposé repose sur une modification de la géométrie du spiral.
Lors de l'extension ou contraction du spiral due à la rotation du balancier, un mouvement
angulaire et radial relatif entre les spires se produit.
[0020] Le système décrit ci-dessous limite, selon l'angle de rotation, et selon le mouvement
des spires, le nombre de spires actives. La rigidité du spiral, en fonction de l'angle
de rotation, peut donc être modifiée momentanément.
[0021] L'ensemble horloger 1 décrit ici présente un système de butée basée sur le déplacement
radial absolu du spiral 4. Son application concerne la ou les premières spires extérieures
du spiral.
[0022] Une conception soignée veille à équilibrer le centre de gravité du spiral. La géométrie,
la répartition, position et nombre des surfaces de butée nécessitent une conception
approfondie et ce présent document en résume uniquement le principe.
[0023] La fabrication d'un tel spiral repose sur des procédés de micro-fabrication permettant
une grande liberté de design planaire. Il est possible de réaliser un tel spiral en
technologie silicium. La présente invention ne se limite pas à cette technologie,
les procédés « LIGA » et les autres procédés de micro-fabrication couramment utilisés
pour les composants d'horlogerie, et en particulier de mécanismes d'échappement, sont
utilisables..
[0024] L'invention concerne un ensemble horloger 1. II comporte au moins un piton 3, comportant
des moyens de fixation à une platine 2 ou à un pont.
[0025] L'ensemble 1 comporte au moins un spiral d'horlogerie 4, comportant lui-même au moins
un brin 5 enroulé en spires 6 entre une extrémité intérieure 7 et une extrémité extérieure
8. L'extrémité intérieure 7 est fixée à une virole 9 et est mobile en pivotement autour
d'un axe de pivotement D, et l'extrémité extérieure 8 est solidaire du piton 3.
[0026] Selon l'invention, le piton 3 ou/et la virole 9 comporte des moyens de freinage 10.
Ces moyens 10 sont agencés pour coopérer avec au moins une première spire 61, parmi
les spires 6, lors d'accélérations en contraction ou en extension du spiral 4 supérieures
à des valeurs de consigne, pour modifier la rigidité résultante du spiral 4. Cette
modification de rigidité résulte de la modification du nombre de spires actives du
spiral 4, par couplage local d'au moins cette première spire 61 avec les moyens de
freinage 10. On comprend que le fait qu'une spire soit couplée avec une autre, ou
plusieurs autres, par exemple la spire voisine intérieure ou/et la spire voisine extérieure,
annihile l'effet de cette ou ces spires, et modifie les caractéristiques résultantes
du spiral 4 tout entier.
[0027] Le piton 3 est, ainsi, un piton-butée, qui agit, de préférence, sur la spire externe
ou les spires externes du spiral 4. Cette butée est basée sur un déplacement radial
absolu du spiral, quand il s'agit de la spire la plus externe du spiral, en effet,
l'attache du spiral au piton laisse peu de possibilité d'élongation au spiral, et
l'essentiel de sa déformation est radial par rapport à l'axe D.
[0028] Dans une réalisation particulière, tel que visible sur la figure 4, les moyens de
freinage 10 sont agencés pour coopérer avec des moyens complémentaires de friction
11 que comporte au moins la première spire 61. Les moyens de freinage ou/et les moyens
de friction 11 peuvent être agencés de différentes manières : état de surface à forte
rugosité, revêtement de surface à fort coefficient de frottement, surface gaufrée
ou cannelée ou étampée du spiral 4, ces exemples de réalisation économique n'étant
nullement limitatifs.
[0029] Ainsi, dans une variante, les moyens complémentaires de friction 11 sont constitués
par une surface gaufrée ou cannelée ou étampée du spiral 4.
[0030] Dans une autre variante, les moyens de freinage 10 comportent au moins une surface
de friction 14 agencée pour coopérer avec une surface de friction complémentaire 15
que comportent les moyens complémentaires de friction 11.
[0031] Dans une variante avantageuse de réalisation visible à la figure 1, les moyens de
freinage 10 comportent au moins une piste de frottement concave 12 sensiblement hélicoïdale,
qui est agencée pour recevoir en appui la partie externe d'au moins une spire 6, lors
de l'extension de cette dernière lors d'une accélération au-delà de la valeur de consigne.
[0032] Dans une variante avantageuse de réalisation également visible à la figure 1, les
moyens de freinage 10 comportent au moins une piste de frottement convexe 13 sensiblement
hélicoïdale, qui est agencée pour recevoir en appui la partie interne d'au moins une
spire 6 lors de la contraction de cette dernière lors d'une accélération au-delà de
la valeur de consigne.
[0033] Dans une variante également illustrée par la figure 1, le piton 3 comporte au moins
une première lèvre interne 16 et au moins une deuxième lèvre externe 17 comportant
chacune des moyens de freinage 10 .
[0034] Dans une variante, l'ensemble horloger 1 comporte une platine 2 porteuse du piton
3, laquelle platine 2 comporte au moins une première lèvre interne 16 et au moins
une deuxième lèvre externe 17 comportant chacune des moyens de freinage 10.
[0035] Dans la variante de la figure 2, la virole 9 comporte au moins une première lèvre
interne 96 et au moins une deuxième lèvre externe 97 comportant chacune des moyens
de freinage 10 .
[0036] L'invention est avantageusement réalisée pour un ensemble horloger 1 comportant un
balancier 21 porteur de la virole 9. Selon cette variante, le balancier 21 comporte
au moins une première lèvre interne 96 et au moins une deuxième lèvre externe 97 comportant
chacune des moyens de freinage 10. Cette première lèvre interne 96 et cette deuxième
lèvre externe 97 tournent avec le balancier 21, et, à cet effet, sont solidaires,
ou de la virole 9, ou du balancier 21 dans le cas où la virole 9 et le balancier 21
sont des composants séparés.
[0037] Dans ces réalisations à lèvres, avantageusement le piton 3 ou/et la virole 9 porte
une première lèvre interne 16, 96, portant la piste de frottement convexe 13, ou/et
porte une deuxième lèvre externe 17, 97, portant la piste de frottement concave 12.
[0038] Dans une réalisation particulière où le piton 3 ou/et la virole 9 sont agencés pour
participer à l'amortissement d'un choc éventuel, le piton 3 ou/et la virole 9 porte
au moins une première lèvre interne 16, 96, et au moins une deuxième lèvre externe
17, 97, comportant chacune des moyens de freinage 10, et la première lèvre interne
16, 96, ou/et la deuxième lèvre externe 17, 97, est flexible.
[0039] Dans une réalisation particulière, le piton 3 porte au moins une première lèvre interne
16 et au moins une deuxième lèvre externe 17, comportant chacune des moyens de freinage
10, et la première lèvre interne 16 ou/et la deuxième lèvre externe 17 est pivotante
par rapport au piton 3 ou est fixée sur une plaque 18 pivotante par rapport au piton
3. Ce montage pivotant peut être freiné, soit par friction, soit de préférence par
l'action de rappel d'un moyen de rappel élastique, ressort ou similaire. Dans une
exécution particulière en matériau micro-usinable, chacune de ces lèvres peut commodément
être réalisée pivotante par flexion élastique.
[0040] Dans une variante autorisant un réglage, la première lèvre interne 16 ou/et la deuxième
lèvre externe 17 est pivotante par rapport au piton 3 ou est fixée sur une plaque
18 pivotante par rapport au piton 3.
[0041] Dans la variante à platine, la première lèvre interne 16 ou/et la deuxième lèvre
externe 17 peut être montée pivotante par rapport à cette platine 2.
[0042] Dans une variante, le piton 3 est fixe par rapport à une platine 2 que comporte le
ensemble 1 ou sur laquelle il est rapporté.
[0043] Dans une autre variante, le piton 3 est fixé sur un porte-piton lequel est mobile
par rapport à une platine 2 que comporte le ensemble 1 ou sur laquelle il est rapporté.
[0044] Les figures 3 et 5 montrent un ensemble 1, où des moyens 10 sont disposés à la fois
en regard de la spire la plus interne 7 et de la spire la plus externe 8 du spiral
4. La numérotation de la première spire 61 est conservée dans chaque cas : cette première
spire 61, qui est en fait une fraction locale de spire, est une partie du spiral 4
qui joue un même rôle particulier lors d'un choc, c'est pourquoi la numérotation est
identique, malgré des positionnements différents.
[0045] L'invention concerne encore un ensemble horloger 1, qui comporte un ensemble balancier-spiral
20 comportant au moins un balancier 21 pivotant autour de l'axe D et auquel est fixée
par une telle virole 9 l'extrémité intérieure 7 d'un spiral 4, et, selon l'invention,
l'amplitude de pivotement du balancier 21 est inférieure à 360 °.
[0046] Dans une variante particulière de réalisation, le piton 3 et le spiral 4 forment
un ensemble monobloc réalisé en matériau micro-usinable. De préférence, le spiral
4 comporte alors à son extrémité intérieure 7 une telle virole 9 pour sa fixation
à un arbre de balancier. Dans une telle réalisation, piton et spiral peuvent être
réalisés dans une même couche unique.
[0047] Dans une autre variante particulière, le piton 3 et le spiral 4 et un balancier 21
forment un ensemble monobloc réalisé en matériau micro-usinable. Cet ensemble monobloc
peut notamment être réalisé, de façon nullement limitative, à partir d'un wafer SOI
comportant deux couches de silicium, l'une pour le balancier 21, et l'autre pour le
piton 3 et le spiral 4, séparées par une couche d'oxyde correspondant au jeu fonctionnel
nécessaire entre le spiral et le balancier. II peut encore être réalisé avec trois
couches de silicium séparées par deux couches d'oxyde, la couche de silicium intermédiaire
et les deux couches d'oxyde définissant alors, ensemble, la valeur de ce jeu fonctionnel.
[0048] Naturellement, l'invention est applicable au cas d'un balancier muni de plusieurs
spiraux, ou l'inverse, le nombre de couches du wafer est alors modifié en conséquence.
Avantageusement, quand par exemple deux spiraux sont disposés de part et d'autre d'un
balancier médian, chaque spiral est entouré par un piton comportant des surfaces de
limitation de butée telles que décrites ci-dessus.
[0049] L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie 30 comportant au moins un tel
ensemble horloger 1.
[0050] L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie 40 comportant au moins un tel
mouvement 30, ou/et au moins un tel ensemble horloger 1.
[0051] Le système présente l'avantage de limiter la course du balancier dans les deux sens
de rotation. Cette limitation est effectuée via la modification de la rigidité du
spiral. Cette modification de la rigidité peut être adaptée par le choix du nombre
et de la répartition des surfaces de butée incorporées dans le spiral ou dans le piton
ou dans la platine.
[0052] L'inertie du système balancier-spiral n'est modifiée que par la modification de l'inertie
du spiral. Le système anti-galop ne perturbe pas les oscillations normales du balancier-spiral,
il n'influence sa marche que lors d'un dépassement d'amplitude de rotation.
1. Ensemble horloger (1) comportant au moins un piton (3) comportant des moyens de fixation
à une platine (2) ou à un pont, ledit ensemble (1) comportant au moins un spiral d'horlogerie
(4) comportant au moins un brin (5) enroulé en spires (6) entre une extrémité intérieure
(7) et une extrémité extérieure (8), ladite extrémité intérieure (7) fixée à une virole
(9) étant mobile en pivotement autour d'un axe de pivotement (D), et ladite extrémité
extérieure (8) étant solidaire dudit piton (3), caractérisé en ce que ledit piton (3) ou/et ladite virole (9) comporte des moyens de freinage (10) agencés
pour coopérer avec au moins une première spire (61) parmi lesdits spires (6) lors
d'accélérations en contraction ou en extension dudit spiral (4) supérieures à des
valeurs de consigne, pour modifier la rigidité résultante dudit spiral (4) lors de
la modification de son nombre de spires actives par couplage local d'au moins ladite
première spire (61) avec lesdits moyens de freinage (10).
2. Ensemble horloger (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de freinage (10) sont agencés pour coopérer avec des moyens complémentaires
de friction (11) que comporte au moins ladite première spire (61).
3. Ensemble horloger (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens complémentaires de friction (11) sont constitués par une surface gaufrée
ou cannelée ou étampée dudit spiral (4).
4. Ensemble horloger (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de freinage (10) comportent au moins une surface de friction (14)
agencée pour coopérer avec une surface de friction complémentaire (15) que comportent
lesdits moyens complémentaires de friction (11).
5. Ensemble horloger (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de freinage (10) comportent au moins une piste de frottement concave
(12) sensiblement hélicoïdale agencée pour recevoir en appui la partie externe d'au
moins une dite spire (6) lors de l'extension de cette dernière lors d'une accélération
au-delà de ladite valeur de consigne.
6. Ensemble horloger (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de freinage (10) comportent au moins une piste de frottement convexe
(13) sensiblement hélicoïdal agencée pour recevoir en appui la partie interne d'au
moins une dite spire (6) lors de la contraction de cette dernière lors d'une accélération
au-delà de ladite valeur de consigne.
7. Ensemble horloger (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit piton (3) comporte au moins une première lèvre interne (16) et au moins une
deuxième lèvre externe (17) comportant chacune des dits moyens de freinage (10).
8. Ensemble horloger (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une platine (2) porteuse dudit piton (3), laquelle platine (2) comporte
au moins une première lèvre interne (16) et au moins une deuxième lèvre externe (17)
comportant chacune des dits moyens de freinage (10).
9. Ensemble horloger (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite virole (9) comporte au moins une première lèvre interne (96) et au moins une
deuxième lèvre externe (97) comportant chacune des dits moyens de freinage (10).
10. Ensemble horloger (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un balancier (21) porteur de ladite virole (9), lequel balancier (21)
comporte au moins une première lèvre interne (96) et au moins une deuxième lèvre externe
(97) comportant chacune des dits moyens de freinage (10).
11. Ensemble horloger (1) selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que ledit piton (3) ou/et ladite virole (9) porte une première lèvre interne (16 ; 96)
portant ladite piste de frottement convexe (13), et porte une deuxième lèvre externe
(17 ; 97) portant ladite piste de frottement concave (12).
12. Ensemble horloger (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit piton (3) ou/et ladite virole (9) porte au moins une première lèvre interne
(16 ; 96) et au moins une deuxième lèvre externe (17 ; 97), comportant chacune des
dits moyens de freinage (10), et en ce que ladite première lèvre interne (16; 96)) ou/et ladite deuxième lèvre externe (17;
97) est flexible.
13. Ensemble horloger (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit piton (3) porte au moins une première lèvre interne (16) et au moins une deuxième
lèvre externe (17), comportant chacune des dits moyens de freinage (10), et en ce que ladite première lèvre interne (16) ou/et ladite deuxième lèvre externe (17) est pivotante
par rapport audit piton (3) ou est fixée sur une plaque (18) pivotante par rapport
audit piton (3)
14. Ensemble horloger (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite première lèvre interne (16) ou/et ladite deuxième lèvre externe (17) est pivotante
par rapport audit piton (3).
15. Ensemble horloger (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit piton (3) est fixe par rapport à une platine (2) que comporte ledit ensemble
(1) ou sur laquelle il est rapporté.
16. Ensemble horloger (1) selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que ledit piton (3) est fixé sur un porte-piton lequel est mobile par rapport à une platine
(2) que comporte ledit ensemble (1) ou sur laquelle il est rapporté.
17. Ensemble horloger (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit piton (3) et ledit spiral (4) forment un ensemble monobloc en matériau micro-usinable,
ledit spiral (4) comportant à son extrémité intérieure (7) une dite virole (9) pour
sa fixation à un arbre de balancier.
18. Ensemble horloger (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble balancier-spiral (20) comportant au moins un balancier (21)
pivotant autour dudit axe (D) et auquel est fixée par une dite virole (9) ladite extrémité
intérieure (7) d'un dit spiral (4), caractérisé en ce que l'amplitude de pivotement dudit balancier (21) est inférieure à 360°.
19. Ensemble horloger (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit piton (3) et ledit spiral (4) et ledit balancier (21) forment un ensemble monobloc
en matériau micro-usinable.
20. Mouvement d'horlogerie (30) comportant au moins un ensemble horloger (1) selon la
revendication 18 ou 19.
21. Pièce d'horlogerie (40) comportant au moins un mouvement (30) selon la revendication
précédente, ou/et au moins un ensemble horloger (1) selon la revendication 18 ou 19.