Domaine de l'invention
[0001] L'invention concerne un oscillateur horloger comportant une structure ou/et un cadre,
et une pluralité de résonateurs distincts, déphasés temporellement et géométriquement,
et comportant chacun au moins une masse inertielle rappelée vers ladite structure
ou vers ledit cadre par un moyen de rappel élastique, ledit oscillateur horloger comportant
des moyens de couplage agencés pour permettre l'interaction desdits résonateurs, lesdits
moyens de couplage comportant un mobile soumis à un couple ou un effort moteur et
qui comporte des moyens d'entraînement et de guidage agencés pour entraîner et guider
un moyen de commande unique articulé autour d'un premier axe de commande avec une
pluralité de moyens de transmission chacun articulé autour d'un deuxième axe d'articulation,
à distance dudit moyen de commande, avec une dite masse inertielle d'un dit résonateur,
lesdits résonateurs et ledit mobile étant agencés de telle façon que lesdits deuxièmes
axes d'articulation de deux quelconques desdits résonateurs et ledit premier axe de
commande dudit moyen de commande ne sont jamais coplanaires.
[0002] L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant au moins un tel
oscillateur horloger.
[0003] L'invention concerne une montre comportant au moins un tel mouvement.
[0004] L'invention concerne le domaine des oscillateurs d'horlogerie pour montres, notamment
pour des mouvements mécaniques.
Arrière-plan de l'invention
[0005] La plupart des montres mécaniques actuelles comportent un échappement à ancre suisse.
Les deux fonctions principales de l'échappement sont:
- l'entretien des va-et-vient du résonateur, constitué par un ensemble balancier-spiral
;
- le comptage de ces va-et-vient.
[0006] En plus de ces deux fonctions, l'échappement doit être robuste, et résister aux chocs,
et constitué de façon à éviter de coincer le mouvement (renversement).
[0007] L'échappement à ancre suisse a un rendement énergétique faible, de l'ordre de 30%.
Ce faible rendement provient du fait que les mouvements de l'échappement sont saccadés,
et du fait que plusieurs pièces se transmettent leur mouvement via des plans inclinés
qui frottent les uns par rapport aux autres.
[0008] Le brevet
FR 630831 au nom de SCHIEFERSTEIN décrit un procédé et une disposition pour la transmission
de puissance entre des systèmes mécaniques et pour la commande de systèmes mécaniques
[0009] Les documents
WO2015104692 et
WO2015104693 au nom de EPFL décrivent chacun un oscillateur harmonique isotrope mécanique qui
comprend au moins une liaison à deux degrés de liberté supportant une masse en orbite
par rapport à une base fixe ayant des ressorts présentant des propriétés de force
de restauration linéaire et isotrope, la masse ayant un mouvement d'inclinaison. L'oscillateur
peut être utilisé dans un dispositif de mesure du temps, par exemple une montre.
[0010] Le document
CH451021A au nom de EBAUCHES SA décrit un oscillateur symétrique à flexion pour pièce d'horlogerie,
notamment pour pièce d'horlogerie électrique, comprenant une partie en U, dont les
deux branches, flexibles, constituent deux lames vibrantes, comme dans un diapason.
Il présente deux bras rigides, servant de contrepoids, reliés chacun à l'une des branches
flexibles, au voisinage de l'extrémité de celle-ci, l'agencement étant tel que, pour
chacune des deux parties symétriques de cet oscillateur, le centre instantané de rotation
coïncide avec le centre de gravité, le tout de manière que la fréquence de l'oscillateur
ne varie pratiquement pas avec ses changements de position dans le champ de gravité.
Résumé de l'invention
[0011] La présente invention a pour objectif de proposer un système d'échappement à haut
rendement. On propose également un oscillateur sans pivot et sans réaction au support
permettant d'atteindre de très haut facteur de qualité.
[0012] Pour atteindre ce but, l'invention consiste dans la mise au point d'une architecture
permettant des interactions continues, sans saccades, entre résonateur et roue d'échappement.
On doit, pour ce faire, concéder l'utilisation d'au moins un deuxième résonateur déphasé
par rapport à un premier résonateur.
[0013] A cet effet, l'invention concerne un oscillateur horloger selon la revendication
1.
[0014] L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant au moins un tel
oscillateur horloger.
[0015] L'invention concerne une montre comportant au moins un tel mouvement.
Description sommaire des dessins
[0016] 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 plan, un oscillateur horloger selon
le principe de l'invention, dans une exécution comportant deux résonateurs élémentaires
de type masse-ressort oscillant linéairement et selon des directions différentes,
et dont les masses sont articulées à des bielles, lesquelles coopèrent ensemble de
façon articulée avec un doigt qui parcourt une rainure d'un mobile soumis à un couple
moteur, pour coupler les deux résonateurs élémentaires ;
- la figure 2 représente, de façon schématisée et en vue en plan, une variante de l'invention
où les résonateurs primaires sont des résonateurs rotatifs, de type balancier-spiral
;
- la figure 3 représente, de façon schématisée et en vue en plan, une autre variante
de l'invention avec deux résonateurs primaires, dont chacun est lui-même constitué
d'une paire de résonateurs élémentaires, qui comportent chacun une masse élémentaire
portée par une lame flexible élastique élémentaire sous forme de spiral, constituant
un moyen de rappel élastique, et qui est agencée pour travailler en flexion, et qui
est encastrée dans une traverse ; chaque résonateur primaire forme ainsi, par la combinaison
de ces deux résonateurs élémentaires, un mécanisme oscillateur isochrone de type diapason
dit en cornes de bouc ;
- la figure 4 représente, de façon schématisée et en perspective, un détail de l'articulation
des bielles des figures 1 à 3 ;
- la figure 5 représente, de façon similaire, une structure similaire à celle de la
figure 3, où les lames flexibles élastiques ne sont plus constituées par des spiraux,
mais par des lames droites et courtes, disposées de part et d'autre d'une traverse
avec laquelle elle forment la barre horizontale d'un H dont les masses forment les
barres verticales; chaque résonateur primaire forme ainsi, par la combinaison de ces
deux résonateurs élémentaires, un mécanisme oscillateur isochrone de type diapason
dit en H ; cette figure 5 montre des moyens de transmission constitués par des lames
flexibles, en remplacement des bielles des figures précédentes ;
- les figures 6 et 7 représentent, de façon schématisée et en perspective, des variantes
où les bielles sont des poutres comportant des cols aux deux extrémités en lieu et
place des moyeux, la figure 6 illustre un cas de couplage de deux résonateurs primaires,
la figure 7 illustre un cas de couplage de trois tels résonateurs ;
- la figure 8 représente, de façon schématisée et en perspective, un oscillateur horloger
comportant trois résonateurs primaires disposés en triangle autour de leur moyen de
commande commun ; cette figure montre l'application du couplage de la figure 7 aux
masses inertielles des trois résonateurs ;
- la figure 9 représente, de façon similaire à la figure 8, un oscillateur horloger
comportant quatre résonateurs;
- la figure 10 représente, de façon schématisée et en perspective, une variante où un
moyen de rappel élastique constitue également un guidage rotatif, un moyen de transmission
est constitué par une lame flexible, dans la configuration de la figure 9; cette figure
montre également des butées angulaires et des butées antichoc, ménagées sur un ensemble
monolithique regroupant un cadre, des lames flexibles courtes, les masses inertielles,
les moyens de transmission et l'interface avec des moyens de commande ;
- la figure 11 représente, de façon schématisée et en vue en plan, une variante où le
mobile comporte une structure élastique déformable, formant un guidage souple radialement
et rigide tangentiellement, comportant un logement de réception d'un doigt du moyen
de commande, à l'articulation principale, la structure déformable étant représentée
en deux positions extrêmes ;
- la figure 12 représente, de façon schématisée et en perspective, l'extrapolation de
l'ensemble monolithique de la figure 10 pour un mécanisme comportant quatre masses
inertielles ; cet ensemble est élargi, et comporte encore la structure porteuse, et
une liaison élastique principale de suspension du cadre à cette structure ;
- la figure 13 représente l'ensemble de la figure 10 dans un champ de gravitation ;
- la figure 14 est un schéma-blocs représentant une montre comportant un mouvement qui
intègre un oscillateur horloger selon l'invention.
Description détaillée des modes de réalisation préférés
[0017] L'invention concerne une montre mécanique 200 munie de résonateurs équilibrés, déphasés
et entretenus de manière continue.
[0018] L'invention concerne un oscillateur horloger 1 comportant une structure 2 ou/et un
cadre 4, et une pluralité de résonateurs primaires 10 et distincts.
[0019] Ces résonateurs primaires 10 sont déphasés temporellement et géométriquement. Ils
comportent chacun au moins une masse inertielle 5, qui est rappelée vers la structure
2, ou le cadre 4, par un moyen de rappel élastique 6. On entend en effet par « résonateurs
distincts » le fait que chaque résonateur primaire 10 possède sa propre masse inertielle
5 et son propre moyen de rappel élastique 6, notamment un ressort.
[0020] Selon l'invention, cet oscillateur horloger 1 comporte des moyens de couplage 11,
qui sont agencés pour permettre l'interaction des résonateurs primaires 10. Le mobile
13 est soumis à un effort ou/et à un couple moteur. Ces moyens de couplage 11 comportent
des moyens moteurs 12, agencés pour entraîner un tel mobile 13. Plus particulièrement,
des moyens moteurs 12 sont agencés pour entraîner en mouvement ce mobile 13. Ce mobile
13 comporte des moyens d'entraînement et de guidage 14, qui sont agencés pour entraîner
et guider, de préférence de façon prisonnière, un moyen de commande 15 mécanique.
Ce moyen de commande 15 est articulé autour d'un premier axe de commande avec une
pluralité de moyens de transmission 16, chacun articulé autour d'un deuxième axe d'articulation,
à distance du moyen de commande 15, avec une masse inertielle 5 d'un résonateur primaire
10.
[0021] De préférence, les résonateurs primaires 10 oscillent autour d'axes parallèles entre
eux.
[0022] L'invention s'attache à effectuer une compensation des efforts aux encastrements,
aussi bien en translation qu'en rotation, contrairement à l'art antérieur connu, qui
n'effectue qu'une compensation en translation.
[0023] La compensation en rotation est une caractéristique importante de l'invention, elle
permet à l'oscillateur de vibrer plus longtemps, et d'avoir un meilleur facteur qualité.
De plus, la sensibilité aux chocs est moindre.
[0024] Bien sûr, le fait d'annuler les réactions aux encastrements n'est pas indispensable
pour le fonctionnement de l'oscillateur, mais il représente une caractéristique très
avantageuse car cette disposition améliore très sensiblement la sensibilité aux petits
chocs.
[0025] De plus, les résonateurs primaires 10 et le mobile 13 sont agencés de telle façon
que les deuxièmes axes d'articulation de deux quelconques des résonateurs primaires
10, et le premier axe de commande du moyen de commande 15, ne sont jamais coplanaires.
En d'autres termes, les projections de ces axes selon un plan perpendiculaire commun
ne sont jamais alignées. On comprend que les axes d'articulation peuvent, dans certaines
réalisations, être des axes de pivots virtuels.
[0026] Dans les variantes non limitatives de réalisation illustrées aux figures 1 à 9, le
mobile 13 est soumis à un mouvement de rotation; plus particulièrement, les moyens
moteurs 12 sont agencés pour entraîner le mobile 13 selon un mouvement de rotation
autour d'un axe de rotation A.
[0027] Selon l'invention, les moyens d'entraînement et de guidage 14 sont constitués par
une rainure 140 dans laquelle coulisse un doigt 150 que comporte le moyen de commande
15. De préférence, cette rainure 140 est sensiblement radiale par rapport à l'axe
de rotation A du mobile 13.
[0028] On comprend que le mobile 13 se substitue à une roue d'échappement classique, et
est préférentiellement en aval d'un rouage de finissage alimenté par un barillet ou
similaire.
[0029] Les moyens de transmission 16 peuvent en particulier être réalisés sous la forme
de bielles 160, comportant chacune une première articulation 161 avec le moyen de
commande 15, et une deuxième articulation 162 avec la masse inertielle 5 considérée.
La première articulation 161 et la deuxième articulation 162 définissent ensemble
une direction de bielle. Selon l'invention, toutes les directions de bielle font deux
à deux, à tout instant, un angle différent de zéro ou π. Autrement formulé, le produit
vectoriel des deux directions de bielles est différent de zéro.
[0030] Dans une application particulière, les moyens de transmission 16 sont des bielles
160 non colinéaires. Le mobile 13, soumis à un couple moteur, et les moyens de couplage
11 ont une géométrie d'interaction, qui permet de transmettre essentiellement des
forces tangentielles à ces bielles 160.
[0031] On appelle ci-après résonateurs élémentaires des résonateurs constituant ensemble
un résonateur primaire: ils sont montés en diapason, de telle façon que les réactions
et les erreurs s'annulent. Quand un nombre n de résonateurs élémentaires constituent
ensemble un résonateur primaire, ils sont déphasés entre eux de 2π/n.
[0032] La figure 1 illustre un cas général de deux résonateurs élémentaires 10A et 10B de
type masse-ressort oscillant linéairement et selon des directions différentes, et
dont les masses 5A et 5B sont articulées à des bielles 16A et 16B, lesquelles coopèrent
ensemble de façon articulée avec un doigt 150, qui constitue le moyen de commande
15, qui parcourt une rainure 140 d'une roue constituant le mobile 13, les moyens moteurs
étant représentés en figure 4 qui montre un détail au niveau de l'articulation des
bielles sur le moyen de commande 15.
[0033] Dans une application particulière préférée, mais non limitative, et illustrée par
les figures, les résonateurs primaires 10 sont des résonateurs rotatifs. On entend
par là qu'au moins un mobile du résonateur primaire a une amplitude d'oscillation
importante, de préférence supérieure à 180° et avantageusement supérieure à 270 °.
On distingue un tel résonateur rotatif d'un résonateur angulaire avec des lames encastrées
en porte-à-faux connu de l'art antérieur
FR 630831, où l'oscillation d'une lame est limitée à un angle faible, de l'ordre de 30°.
[0034] Ces résonateurs primaires 10 rotatifs sont peu sensibles aux chocs en translation,
et aux problèmes de positionnement, contrairement aux résonateurs linéaires et angulaires.
[0035] La figure 2 illustre un tel exemple, où les résonateurs primaires 10A, 10B, sont
des ensembles balancier-spiral, où les spiraux 6A, 6B sont attaché au niveau de leur
spire externe à la structure 2, et au niveau de leur spire interne aux balanciers
5A, 5B, lesquels sont articulés avec des extrémités 162A, 162B, de bielles 16A, 16B,
agencées de façon similaire à celles de la figure 1.
[0036] Pour obtenir un meilleur facteur de qualité, l'oscillateur 1 est agencé de façon
à ce que les forces et les couples de réactions de l'ensemble des résonateurs primaires
10 sur le support 2 (ou sur le cadre 4 s'ils sont tous fixés sur un tel cadre) s'annulent.
Les forces s'annulent parce que le centre de masse ne bouge pas, ou très peu, quand
l'axe de rotation passe par le centre de masse. Le centre de masse est sensiblement
confondu avec le centre de rotation, c'est-à-dire avec un écart de position de seulement
quelques micromètres ou dizaines de micromètres. Les couples s'annulent car chaque
composant en rotation est compensé par un autre composant en rotation inverse. Le
couplage entre les résonateurs peut se faire via un encastrement flexible comme dans
un diapason ou via les bielles 160, ou, plus généralement, les moyens de transmission
16. Le couplage des résonateurs primaires 10 les uns par rapport aux autres se fait
alors par un encastrement flexible de chacun des résonateurs primaires 10 par rapport
à la structure commune 2 ou au cadre 4.
[0037] Ainsi, de préférence, la résultante des efforts et couples de réaction des résonateurs
primaires 10 par rapport à la structure commune 2 ou au cadre 4, à laquelle ou auquel
ils sont fixés, est nulle, grâce à l'agencement déphasé des n résonateurs primaires
10, en particulier rotatifs.
[0038] Pour un fonctionnement optimal, les résonateurs primaires rotatifs 10 sont agencés
de façon à ce que leurs centres de masse restent en position fixe, au moins lors des
oscillations normales de ces résonateurs primaires 10. L'oscillateur horloger 1 comporte
de préférence des moyens de butée pour limiter leur course en cas de choc ou similaire.
[0039] De préférence, ces résonateurs primaires 10 ont au moins un mode de résonance sensiblement
identique, ils sont agencés pour vibrer selon un déphasage entre eux de la valeur
2π/n, où n est leur nombre, et ils sont agencés selon une symétrie dans l'espace telle
que la résultante des efforts et des couples appliqués par les résonateurs primaires
10 sur la structure 2, ou sur un cadre 4 qui les supporte, est nulle.
[0040] Par « mode de résonance sensiblement identique », on entend que ces résonateurs primaires
10 ont sensiblement la même amplitude, sensiblement la même inertie, et sensiblement
la même fréquence propre. Le plus important est ce déphasage temporel de 2π/n. Dans
une application particulière, tel que visible sur les figures, les résonateurs primaires
10 sont en nombre pair, et ils constituent deux à deux des paires dans lesquelles
les masses inertielles 5 sont en mouvement déphasé de π l'un par rapport à l'autre.
[0041] Dans un agencement particulier, tel que visible sur les figures 3 et 5, au moins
un des résonateurs primaires 10 est constitué d'une pluralité de n résonateurs élémentaires
810. Ces résonateurs élémentaires 810 comportent chacun au moins une masse élémentaire
portée par une lame flexible élastique élémentaire, constituant un moyen de rappel
élastique, et qui est agencée pour travailler en flexion, et qui est encastrée dans
une traverse élémentaire.
[0042] Ces résonateurs élémentaires 810 ont au moins un mode de résonance sensiblement identique,
et sont agencés pour vibrer selon un déphasage entre eux de la valeur 2π/n, où n est
le nombre des résonateurs élémentaires 810. Ils sont agencés selon une symétrie dans
l'espace, telle que la résultante des efforts et des couples appliqués par les résonateurs
élémentaires 810 sur la traverse élémentaire est nulle.
[0043] Cette traverse élémentaire est fixée au support fixe 2 par une liaison élastique
principale élémentaire, dont la rigidité est supérieure à la rigidité de chaque lame
flexible élastique élémentaire, et dont l'amortissement est supérieur à l'amortissement
de chaque lame flexible élémentaire. Et les résonateurs élémentaires 810 sont agencés
dans l'espace de manière à ce que la résultante de leurs erreurs de marche dues à
la gravitation soit nulle.
[0044] Plus particulièrement, au moins un des résonateurs primaires 10 est constitué d'une
paire de tels résonateurs élémentaires 810. Dans cette paire, les masses inertielles
élémentaires sont en mouvement déphasé de π l'un par rapport à l'autre.
[0045] Plus particulièrement encore, cette paire est constituée de résonateurs élémentaires
810 identiques, qui sont en opposition géométrique et de phase l'un par rapport à
l'autre.
[0046] Dans le cas particulier des figures 3 et 5, chaque résonateur primaire 10 est constitué
d'une telle paire de résonateurs élémentaires 810.
[0047] Dans la variante de la figure 3, chaque résonateur primaire 10A, 10B, forme ainsi,
par la combinaison de deux résonateurs élémentaires 8101, 8102, respectivement 8103,
8104, un mécanisme oscillateur isochrone de type diapason dit en cornes de bouc. Une
traverse 40A, respectivement 40B, est fixée au support fixe 2 par une liaison élastique
principale 3A, respectivement 3B, dont la rigidité est supérieure à la rigidité de
chaque lame flexible élastique 61 A, 62A, respectivement 61 B, 62B. Et l'amortissement
de cette liaison élastique principal est supérieur à celui de chaque lame flexible.
Ces caractéristiques assurent un couplage entre les résonateurs élémentaires 8101
et 8102, respectivement 8103 et 8104.
[0048] Dans cette variante, chaque résonateur primaire 10 est équilibré pour lui-même, en
translation et en rotation.
[0049] Pour chaque résonateur primaire 10A, 10B, au moins la liaison élastique principale
3A, respectivement 3B, la traverse 40A, respectivement 40B, les lames flexibles élastiques
61 A, 62A, respectivement 61 B, 62B, forment ensemble une structure monolithique primaire
plane, en matériau micro-usinable, tel que silicium, ou silicium oxydé, ou quartz,
ou DLC, ou similaire, qui, dans la position de repos du mécanisme oscillateur isochrone
1, est symétrique par rapport à un plan de symétrie. Avantageusement, le support fixe
2 forme un ensemble monolithique avec ces deux structures monolithiques primaires.
Par « structure plane », on entend que cette structure monolithique est un prisme
droit, réalisé par élévation d'un contour à deux dimensions, le long d'une direction
d'élongation, et délimité par deux plans de bout parallèles entre eux et perpendiculaires
à cette direction d'élongation du prisme.
[0050] Si, dans une réalisation particulière, la structure monolithique a une épaisseur
constante définie par l'écartement de ces deux plans de bout, et a de ce fait un seul
niveau, dans certaines variantes certaines zones, notamment des lames flexibles de
la structure monolithique, peuvent n'occuper qu'une partie de cette épaisseur.
[0051] Une telle réalisation monolithique, particulièrement avantageuse, est applicable
aux différentes variantes non limitatives de l'invention illustrées dans la présente
description. Dans une première variante, la structure monolithique est élaborée par
un procédé de croissance, de type « MEMS », « LIGA », ou similaire.
[0052] Dans une autre variante, la structure monolithique est élaborée par découpe d'une
plaque, par exemple par électro-érosion au fil ou/et enfonçage.
[0053] La traverse 40A, respectivement 40B, porte une paire de masses 5, repérées 51A et
52 A, respectivement 51B et 52 B, montées de façon symétrique de part et d'autre du
support fixe 2 et de la liaison élastique principale 3A, respectivement 3B. Chacune
de ces masses est montée de façon oscillante et rappelée par une lame flexible élastique
61 A, 62A, respectivement 61 B, 62B, qui est un spiral, ou encore un assemblage de
spiraux. Ces spiraux sont, chacun, lié directement ou indirectement à une masse au
niveau de leur spire interne, et attachés à la traverse 40A, respectivement 40B, par
sa spire externe. Chaque masse pivote autour d'un axe de pivotement virtuel de position
déterminée par rapport à la traverse 40A, respectivement 40B. Chaque axe de pivotement
virtuel est, en position de repos du mécanisme oscillateur isochrone 1, confondu avec
le centre de masse, de la masse respective. Les masses s'étendent sensiblement parallèlement
l'une à l'autre en position au repos, selon une direction transversale. Pour limiter
le déplacement des centres de masse à une course transversale par rapport à la traverse
4, aussi réduite que possible dans cette direction transversale Y, et à une course
longitudinale selon une direction longitudinale (perpendiculaire à cette direction
transversale) qui est supérieure à cette course transversale, chaque spiral est à
section ou courbure variable le long de son développement.
[0054] La variante de la figure 5, est une structure similaire à celle de la figure 3, où
chaque résonateur primaire 10A, 10B, forme, par la combinaison de deux résonateurs
élémentaires 8101, 8102, respectivement 8103, 8104, un mécanisme oscillateur isochrone
de type diapason dit en H. Les lames flexibles élastiques 6 : 61 A, 62A, respectivement
61 B, 62B, ne sont plus constituées par des spiraux, mais par des lames droites et
courtes. On appelle ici « lame courte » une lame d'une longueur inférieure à la plus
petite valeur entre quatre fois sa hauteur ou trente fois son épaisseur, cette caractéristique
de lame courte permettant de limiter les déplacements du centre de masse concerné.
Ces lames courtes sont ici disposées de part et d'autre d'une traverse 40A, respectivement
40B, avec laquelle elle forment la barre horizontale d'un H dont les masses forment
les barres verticales. Du fait de la symétrie, et de l'alignement, la disposition
longitudinale des lames flexibles élastiques permet de compenser la direction de plus
grand déplacement des centres de masse, qui se déplacent de façon symétrique par rapport
au plan de symétrie.
[0055] Chaque résonateur primaire 10A, 10B, ainsi rendu isochrone par l'une de ces combinaisons
particulières de résonateurs élémentaires, comporte avantageusement des butées en
rotation, ou/et des butées de limitation de translation selon les directions longitudinale
et transversale, ou/et des butées de limitation en translation selon une direction
perpendiculaire aux deux précédentes. Ces moyens de limitation de course peuvent être
intégrés, faire partie d'une construction monobloc, ou/et être rapportés. Les masses
comportent, avantageusement, des moyens de butée agencés pour coopérer avec des moyens
de butée complémentaire que comportent les traverses 40A, 40B, pour limiter le déplacement
des lames flexibles élastiques par rapport à ces traverses, en cas de chocs ou d'accélérations
similaires.
[0056] La figure 5 illustre également une variante avantageuse où les moyens de transmission
16A, 16B, sont des lames flexibles élastiques. Il est, alors, possible de réaliser
un ensemble monolithique comportant la structure 2, les résonateurs primaires 10 tels
que décrits ci-dessus, notamment complets, et ces lames flexibles élastiques, et le
doigt 150.
[0057] Les figures 6 et 7 illustrent des variantes où les bielles sont des poutres comportant
des cols aux deux extrémités en lieu et place des moyeux. La figure 6 illustre un
cas de couplage de deux résonateurs primaires, la figure 7 de trois tels résonateurs.
Les moyens de transmission 16 comportent, ainsi, au moins une bielle monolithique
agencée pour coopérer à la fois avec le moyen de commande 15 et avec au moins deux
masses inertielles 5 d'autant de résonateurs primaires 10, et comportent au moins
un col flexible au niveau de chaque zone d'articulation.
[0058] Les figures 1, 2, 3, et 5 illustrent un oscillateur horloger 1 comportant deux résonateurs
primaires 10.
[0059] Dans une réalisation particulière, l'oscillateur horloger 1 comporte au moins trois
résonateurs primaires 10.
[0060] La figure 8 illustre un oscillateur horloger 1 comportant trois résonateurs primaires
10. Cette figure montre l'application du couplage de la figure 7 aux masses inertielles
5A, 5B, 5C, des trois résonateurs primaires 10A, 10B, 10C.
[0061] La figure 9 illustre un oscillateur horloger 1 comportant quatre résonateurs. Ces
quatre résonateurs peuvent être quatre résonateurs primaires 10. Ils peuvent aussi
être quatre résonateurs élémentaires, constituant deux à deux des résonateurs primaires:
l'un composés des résonateurs élémentaires 10A et 10C, déphasés de π, l'autre des
résonateurs élémentaires 10B et 10D, également déphasés de π.
[0062] Pour les réalisations de ces figures 8 et 9, chaque résonateur pris isolément a une
réaction à l'encastrement, et c'est la juxtaposition et la combinaison judicieuse
des « n » résonateurs compense l'ensemble des réactions.
[0063] En somme, l'invention couvre l'ensemble des combinaisons entre des résonateurs primaires
qui sont :
- ou bien chacun équilibré, ou bien équilibrés collectivement du fait de leur agencement
particulier,
- équilibrés en translation ou/et en rotation.
[0064] Les figures 10, 12, et 13 illustrent une variante où au moins un moyen de rappel
élastique 6 constitue également un guidage rotatif, ce qui permet d'éviter les frottements
inhérents à l'utilisation de pivots.
[0065] La figure 10 montre un moyen de transmission 16 constitué par une lame flexible,
dans la configuration de la figure 9. Cette figure montre également des butées angulaires
: 71, 72, 710, 720, 76 sur la masse 5, les surfaces de butée complémentaires respectives
73, 74, 730, 740, 77 au niveau du cadre 4 sur lequel est attachée une lame flexible
courte 6, et une surface de butée antichoc 75 sur la masse 5, agencée pour coopérer
avec une surface complémentaire 750 au niveau du cadre 4. Ces antichocs intégrés sont
particulièrement avantageux, et ne nécessitent aucun réglage.
[0066] Dans les variantes illustrées, le mobile 13 est soumis à un mouvement de rotation
; plus particulièrement, les moyens moteurs 12 sont agencés pour entraîner le mobile
13 selon un mouvement de rotation, et le mobile 13 et les moyens d'entraînement et
de guidage 14 sont agencés pour appliquer au moyen de commande 15 un effort essentiellement
tangentiel par rapport à la rotation du mobile 13.
[0067] La figure 11 illustre une variante où le mobile 13 comporte une structure élastique
130 déformable, formant un guidage souple radialement et rigide tangentiellement,
cette structure déformable 130 comporte un logement 140 pour coopérer avec le doigt
150 du moyen de commande 15, à l'articulation principale.
[0068] Dans les différentes variantes décrites ici, de préférence les moyens de rappel élastique
6 des résonateurs primaires 10 comportent des lames flexibles, et les résonateurs
primaires 10 et/ou la structure commune 2, ou/et le cadre 4, comportent des butées
radiales et/ou angulaires et/ou axiales agencées pour limiter les déformations des
lames flexibles et pour éviter les ruptures en cas de chocs ou de couple moteur trop
élevé.
[0069] Dans une réalisation avantageuse, tel que visible notamment sur les figures 12 et
13, l'oscillateur horloger 1 comporte une structure monolithique qui regroupe une
structure commune 4 vers laquelle sont rappelées les masses inertielles 5 par leurs
moyens de rappel élastique 6, le moyen de commande 15 et ses articulations avec les
moyens de transmission 16, et les moyens de transmission 16 avec leurs articulations
aux masses inertielles 5. Les déphasages voulus sont parfaitement assurés, l'annulation
des réactions également.
[0070] De telles structures monolithiques permettent la suppression des pivots traditionnels,
en mettant en oeuvre des lames flexibles qui ont une double fonction : le guidage
en pivotement constituant un pivot virtuel, et le rappel élastique.
[0071] Avantageusement, cette structure monolithique comporte encore les butées.
[0072] De préférence, l'orientation des moyens de rappel élastique 6 des résonateurs primaires
10 est optimisée de manière à ce que les erreurs de marche dues à la gravité s'annule
entre les résonateurs primaires 10.
[0073] Dans une variante non illustrée, les moyens de rappel élastique 6 des résonateurs
primaires 10 sont des pivots virtuels à lames croisées.
[0074] Dans une variante particulière de l'oscillateur horloger 1 selon invention, les résonateurs
primaires 10 sont isochrones.
[0075] De préférence, au moins les moyens élastiques que comporte l'oscillateur horloger
1 selon l'invention sont compensés thermiquement. Une réalisation en matériau micro-usinable
permet d'assurer une telle compensation.
[0076] L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie 100 comportant au moins un
tel oscillateur horloger 1.
[0077] L'invention concerne encore une montre 200 comportant au moins un tel mouvement 100.
[0078] Les avantages de l'invention sont nombreux :
- une roue à rainure, contrairement à une liaison élastique sur une manivelle, n'ajoute
pas de force de rappel parasite aux résonateurs lorsque l'amplitude change. Il s'ensuit
un meilleur isochronisme ;
- l'utilisation de résonateurs rotatifs dont le centre de rotation est sensiblement
confondu avec le centre de masse évite que le centre de masse se déplace dans le champ
de gravité, et, partant, évite que la période soit affectée par un changement d'orientation
de la montre. Le même argument explique que notre système est moins affecté par des
chocs en translations ;
- de préférence, les résonateurs sont tous identiques et montés en parallèle. Les mouvements
de l'un ne risquent donc pas de parasiter l'inertie de l'autre, contrairement aux
montages en série ;
- l'utilisation de deux résonateurs, ou davantage, complètement distincts, c'est-à-dire
avec une masse inertielle propre à chaque résonateur primaire ou élémentaire, permet
d'optimiser l'isochronisme des résonateurs séparément, et de jouer sur leur orientation
pour que les erreurs dues aux positions et les réactions à l'encastrement s'annulent.
Cela est un grand avantage pour obtenir un oscillateur indépendant des positions de
la montre, et ayant un facteur de qualité très élevé.
- la conception permet une fabrication très simple de la version intégrée ;
- l'invention permet des réalisations dans la plus pure tradition horlogère puisqu'on
peut simplement utiliser deux ensembles balancier-spiral reliés à la roue d'échappement
par des bielles très légères ou des lames flexibles.
1. Oscillateur horloger (1) comportant une structure (2) ou/et un cadre (4), et une pluralité
de résonateurs distincts, déphasés temporellement et géométriquement, et comportant
chacun au moins une masse inertielle (5) rappelée vers ladite structure (2) ou vers
ledit cadre (4) par un moyen de rappel élastique (6), où ledit oscillateur horloger
(1) comporte des moyens de couplage (11) agencés pour permettre l'interaction desdits
résonateurs, lesdits moyens de couplage (11) comportant un mobile (13) soumis à un
couple ou un effort moteur, lequel mobile (13) comporte des moyens d'entraînement
et de guidage (14) agencés pour entraîner et guider un moyen de commande (15) unique
lequel est articulé autour d'un premier axe de commande avec une pluralité de moyens
de transmission (16) chacun articulé autour d'un deuxième axe d'articulation, à distance
dudit moyen de commande (15) unique, avec une dite masse inertielle (5) d'un dit résonateur
primaire (10), et où lesdits résonateurs et ledit mobile (13) sont agencés de telle
façon que lesdits deuxièmes axes d'articulation de deux quelconques desdits résonateurs
et ledit premier axe de commande dudit moyen de commande (15) ne sont jamais coplanaires,
où lesdits résonateurs sont des résonateurs rotatifs dont les centres de masse restent,
lors des oscillations normales desdits résonateurs, au voisinage immédiat des centres
de rotation desdits résonateurs primaires, caractérisé en ce que ledit mobile (13) est soumis à un mouvement de rotation, et en ce que ledit mobile (13) comporte une structure élastique (130) formant un guidage souple
radialement et rigide tangentiellement.
2. Oscillateur horloger (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résultante des efforts et couples de réaction de l'ensemble desdits résonateurs
par rapport à ladite structure commune (2) ou audit cadre (4) est nulle.
3. Oscillateur horloger (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits résonateurs ont au moins un mode de résonance sensiblement identique, et
sont agencés pour vibrer selon un déphasage entre eux de la valeur 2π/n, où n est
le nombre desdits résonateurs.
4. Oscillateur horloger (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les centres de masse desdits résonateurs restent en position fixe lors des oscillations
normales desdits résonateurs.
5. Oscillateur horloger (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission (16) sont des lames flexibles élastiques.
6. Oscillateur horloger (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission (16) comportent au moins une bielle monolithique agencée
pour coopérer à la fois avec ledit moyen de commande (15) et avec au moins deux dites
masses inertielles (5) d'autant de dits résonateurs, et comportent au moins un col
flexible au niveau de chaque zone d'articulation.
7. Oscillateur horloger (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission (16) comportent des bielles (160) comportant chacune
une première articulation (161) avec ledit moyen de commande (15) et une deuxième
articulation (162) avec ladite masse inertielle (5), ladite première articulation
(161) et ladite deuxième articulation (162) définissant ensemble une direction de
bielle, et caractérisé en ce que toutes lesdites directions de bielle font deux à deux, à tout instant, un angle différent
de zéro ou π.
8. Oscillateur horloger (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ledit
mobile (13) est soumis à un mouvement de rotation, et en ce que ledit mobile (13)
et lesdits moyens d'entraînement et de guidage (14) sont agencés pour appliquer audit
moyen de commande (15) un effort essentiellement tangentiel par rapport à ladite rotation
dudit mobile (3).
9. Oscillateur horloger (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel élastique (6) desdits résonateurs comportent des lames flexibles,
et en ce que lesdits résonateurs et/ou ladite structure commune (2) ou audit cadre (4) comportent
des butées radiales et/ou angulaires et/ou axiales agencées pour limiter les déformations
desdites lames flexibles et pour éviter les ruptures en cas de chocs ou de couple
moteur trop élevé.
10. Oscillateur horloger (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit oscillateur horloger (1) comporte une structure monolithique qui regroupe une
structure commune (4) vers laquelle sont rappelées lesdites masses inertielles (5)
et leurs dits moyens de rappel élastique (6), ledit moyen de commande (15) et ses
articulations avec lesdits moyens de transmission (16), et lesdits moyens de transmission
(16) avec leurs articulations auxdites masses inertielles (5).
11. Oscillateur horloger (1) selon les revendications 9 et 10, caractérisé en ce que ladite structure monolithique comporte encore lesdites butées.
12. Oscillateur horloger (1) selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que ladite structure monolithique est un prisme droit délimité par deux plans parallèles
entre eux et perpendiculaires à la direction d'élongation dudit prisme.
13. Oscillateur horloger (1) selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel élastique (6) desdits résonateurs comportent des lames rectilignes
courtes, d'une longueur inférieure à la plus petite valeur entre quatre fois leur
hauteur ou trente fois leur épaisseur.
14. Oscillateur horloger (1) selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que lesdits résonateurs sont isochrones.
15. Oscillateur horloger (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdits moyens moteurs (12) sont agencés pour entraîner ledit mobile (13) selon un
mouvement de rotation, et en ce que lesdits moyens d'entraînement et de guidage (14) sont constitués par une rainure
(140) dans laquelle coulisse un doigt (150) que comporte ledit moyen de commande (15).
16. Oscillateur horloger (1) selon la revendication 15, caractérisé en ce que ladite rainure (140) est sensiblement radiale par rapport à l'axe de rotation (A)
dudit mobile (3).
17. Oscillateur horloger (1) selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que lesdits résonateurs forment ensemble un mécanisme oscillateur isochrone de type diapason
dit en H et comportent chacun des lames flexibles élastiques constituées par des lames
droites et courtes, d'une longueur inférieure à la plus petite valeur entre quatre
fois leur hauteur ou trente fois leur épaisseur, disposées de part et d'autre d'une
traverse (40A; 40B), avec laquelle elle forment la barre horizontale d'un H dont lesdites
masses (5) forment les barres verticales.
18. Oscillateur horloger (1) selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que lesdits résonateurs forment ensemble un mécanisme oscillateur isochrone de type diapason
dit en cornes de bouc et comportent chacune une traverse (40A ; 40B) portant des dites
masses (5) chacune montée de façon oscillante et rappelée par une lame flexible élastique
qui est un spiral ou un assemblage de spiraux, chaque dit spiral étant lié directement
ou indirectement à une dite masse (5) au niveau de sa spire interne, et attachés à
ladite traverse (40A ; 40B) par sa spire externe, chaque dit spiral étant à section
ou courbure variable le long de son développement.
19. Oscillateur horloger (1) selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que au moins un dit moyen de rappel élastique (6) constitue également un guidage rotatif.
20. Oscillateur horloger (1) selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que au moins lesdits moyens élastiques qu'il comporte sont compensés thermiquement.
21. Mouvement d'horlogerie (100) comportant au moins un oscillateur horloger (1) selon
une des revendications précédentes.
22. Montre (200) comportant au moins un mouvement (100) selon la revendication précédente.