PROTECTION ANTICHOC D'UN RÉSONATEUR À LAMES A PIVOT RCC

Abstract

 Mécanisme résonateur (100) d'horlogerie, comportant une structure (1) et un élément inertiel (2) oscillant autour d'un axe (D), soumis aux rappels exercés par un pivot flexible RCC (200, 201, 301) à lames élastiques (3), chacune fixée à la structure (1) et audit élément inertiel (2) et déformable essentiellement dans un plan perpendiculaire audit axe (D), droites et s'étendant dans des plans parallèles ou confondus, le croisement, en projection sur un plan perpendiculaire audit axe (D), de leurs directions (D1; D2) définissant ledit axe (D), ces lames (3) sont fixées du côté de l'élément inertiel (2) à un élément rigide (13), que comporte un élément élastique (10), et sur lequel sont fixées ces lames (3) et qui est solidaire de lames flexibles (11) agencées pour le maintien en suspension dudit élément inertiel (2), ledit élément élastique (10) assurant la protection antichoc des lames (3) du pivot flexible (200, 201, 301).

Description

Domaine de l'invention

[0001] L'invention concerne un mécanisme résonateur d'horlogerie, Mécanisme résonateur d'horlogerie, comportant une structure et au moins un élément inertiel agencé pour osciller dans un mouvement de pivotement autour d'un axe de pivotement, avec le centre d'inertie de cet au moins élément inertiel aligné sur l'axe de pivotement, cet au moins un élément inertiel étant soumis à des efforts de rappel exercés par au moins un pivot flexible RCC comportant une pluralité de lames élastiques chacune fixée, directement ou indirectement, à une première extrémité à la structure et fixée, directement ou indirectement, à une deuxième extrémité audit au moins un élément inertiel, chaque lame élastique s'étendant dans un plan perpendiculaire à l'axe de pivotement, et étant déformable essentiellement dans le plan perpendiculaire à l'axe de pivotement, où les lames élastiques sont droites et s'étendent dans des plans parallèles entre eux ou confondus, et où le croisement, en projection sur un plan perpendiculaire à l'axe de pivotement, des directions selon lesquelles s'étendent les lames élastiques, définit l'axe de pivotement.

[0002] L'invention concerne encore un oscillateur comportant au moins un tel mécanisme résonateur et un mécanisme d'échappement.

[0003] L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant au moins un tel oscillateur et/ou au moins un tel mécanisme résonateur.

[0004] L'invention concerne encore une montre comportant un tel mouvement d'horlogerie, et/ou au moins un tel oscillateur et/ou au moins un tel mécanisme résonateur.

[0005] L'invention concerne le domaine des résonateurs d'horlogerie, et tout particulièrement ceux qui comportent des lames élastiques faisant fonction de moyens de rappel pour la marche de l'oscillateur.

Arrière-plan de l'invention

[0006] La tenue aux chocs est un point délicat pour la plupart des oscillateurs d'horlogerie, et notamment pour les résonateurs à lames croisées. En effet, lors de chocs hors plan, la contrainte subie par les lames atteint rapidement des valeurs très importantes, ce qui réduit d'autant la course que peut parcourir la pièce avant de céder.

[0007] Les amortisseurs de chocs pour les pièces d'horlogerie se déclinent dans de nombreuses variantes. Cependant, ils ont essentiellement pour but de protéger les pivots fragiles de l'axe, et non pas les éléments élastiques, tel que classiquement le ressort spiral.

[0008] Le document EP3054357A1 au nom de ETA Manufacture Horlogère Suisse SA décrit un oscillateur horloger comportant une structure et des résonateurs primaires distincts, déphasés temporellement et géométriquement, comportant chacun une masse rappelée vers la structure par un moyen de rappel élastique. Cet oscillateur comporte des moyens de couplage pour l'interaction des résonateurs primaires, comportant des moyens moteurs pour entraîner en mouvement un mobile lequel comporte des moyens d'entraînement et de guidage agencés pour entraîner et guider un moyen de commande articulé avec des moyens de transmission, chacun articulé, à distance du moyen de commande, avec une masse d'un résonateur primaire. Les résonateurs primaires et le mobile sont agencés de telle façon que les axes des articulations de deux quelconques des résonateurs primaires et l'axe d'articulation du moyen de commande ne sont jamais coplanaires.

[0009] Le document EP3035127A1 au nom de SWATCH GROUP RESEARCH & DEVELOPMENT Ltd décrit un oscillateur d'horlogerie comportant un résonateur constitué par un diapason lequel comporte au moins deux parties mobiles oscillantes, fixées à un élément de liaison par des éléments flexibles dont la géométrie détermine un axe de pivotement virtuel de position déterminée par rapport à une plaque, et autour duquel oscille la partie mobile respective, dont le centre de masse est confondu en position de repos avec l'axe de pivotement virtuel respectif. Pour au moins une partie mobile, les éléments flexibles sont constitués de lames élastiques croisées à distance l'une de l'autre dans deux plans parallèles, dont les projections des directions sur un des plans parallèles se croisent au niveau de l'axe de pivotement virtuel de la partie mobile.

Résumé de l'invention

[0010] L'invention se propose de protéger contre les chocs les lames d'un résonateur à lames à pivot flexible RCC (« remote center compliance »), et donc d'assurer une meilleure tenue du système.

[0011] A cet effet, l'invention concerne un mécanisme résonateur à lames selon la revendication 1.

[0012] L'invention concerne encore un oscillateur comportant au moins un tel mécanisme résonateur et un mécanisme d'échappement.

[0013] L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant au moins un tel oscillateur et/ou au moins un tel mécanisme résonateur.

[0014] L'invention concerne encore une montre comportant un tel mouvement d'horlogerie, et/ou au moins un tel oscillateur et/ou au moins un tel mécanisme résonateur.

Description sommaire des dessins

[0015] 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, partielle, et en vue en plan, un mécanisme résonateur à lames élastiques, avec un pivot flexible RCC, et comportant, à l'extrémité des lames élastiques de ce pivot RCC, un élément élastique selon l'invention, dans lequel est maintenu un arbre d'une masse inertielle non représentée ;
• la figure 2 est un détail de cet élément élastique, qui comporte un élément rigide extérieur sensiblement annulaire, auquel est suspendue une bague intérieure élastique, par l'intermédiaire de trois lames flexibles qui assurent la protection antichoc du pivot RCC ; cette bague intérieure pince, avec serrage, l'arbre de la masse inertielle ;
• les figures 3 et 4 représentent, de façon schématisée, respectivement en coupe axiale et en vue de dessus, un montage avec deux pivots RCC mis face à face, l'un supérieur au-dessus d'un pont, l'autre inférieur en-dessous d'une platine, chacun serrant une extrémité de l'arbre de la masse inertielle qui est située entre le pont et la platine ;
• la figure 5 représente, de façon schématisée, en coupe axiale, un détail de la figure3 au niveau du pivot supérieur ;
• la figure 6 est un schéma-blocs représentant une montre comportant un mouvement, comportant un oscillateur qui comporte lui-même un mécanisme résonateur selon l'invention ;
• les figures 7 et 8 représentent, de façon similaire respectivement aux figures 3 et 4, une variante de montage avec deux pivots RCC superposés, et également disposés de part et d'autre de la platine et du pont.

Description détaillée des modes de réalisation préférés

[0016] L'invention se propose de protéger contre les chocs les lames d'un résonateur à lames à pivot flexible RCC (« remote center compliance »), et donc d'assurer une meilleure tenue du système.

[0017] La demande CH01511/16 au nom de The Swatch Group Research & Development Ltd décrit des antichocs pour pivotes flexibles en vé tête-bêche, et pour pivots flexibles RCC. Cette demande comporte de nombreux agencements de butées qui sont avantageux pour de tels mécanismes, faciles à mettre en oeuvre par l'homme du métier, en combinaison avec l'exposée de la présente description, et qui ne sont pas redétaillés ici.

[0018] On peut noter que l'agencement d'un pivot flexible en vé tête-bêche présente l'avantage de juxtaposer quatre lames, dont toujours l'une au moins peut plier ou flamber, et prévenir la casse de l'ensemble.

[0019] La situation est plus délicate pour un choc survenant sur un pivot RCC, car, si la direction du choc est parallèle à une des lames, et tend à allonger cette lame qui est très rigide, celle-ci peut casser en cas de trop forte élongation. L'invention se propose donc de fournir une solution simple à ce cas particulier.

[0020] A cet effet, l'invention consiste à introduire au moins un élément élastique entre les lames du pivot RCC et l'élément inertiel.

[0021] Ainsi, l'invention concerne un mécanisme résonateur 100 d'horlogerie, comportant une structure 1 et au moins un élément inertiel 2, qui est agencé pour osciller dans un mouvement de pivotement autour d'un axe de pivotement D. Le centre d'inertie de cet au moins un élément inertiel 2 est aligné sur l'axe de pivotement D pendant l'oscillation.

[0022] Cet au moins un élément inertiel 2 est soumis à des efforts de rappel exercés par au moins un pivot flexible RCC 200 sur les figures 1 et 2, 201 et 301 sur les figures 3 et 4. Ce pivot flexible 200, 201, 301, comporte une pluralité de lames élastiques 3. Chacune de ces lames 3 est fixée, directement ou indirectement, à une première extrémité à la structure 1, et est fixée, directement ou indirectement, à une deuxième extrémité à au moins un élément inertiel 2. Chaque lame élastique 3 s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe de pivotement D, et est déformable essentiellement dans le plan perpendiculaire à l'axe de pivotement D. De préférence les lames élastiques 3 sont droites. Ces lames 3 s'étendent dans des plans parallèles entre eux ou confondus, et où le croisement, en projection sur un plan perpendiculaire à l'axe de pivotement D, des directions D1; D2, selon lesquelles s'étendent les lames élastiques 3 définit l'axe de pivotement D.

[0023] Selon l'invention, le mécanisme résonateur 100 comporte un élément élastique 10 qui comporte un élément rigide 13, sur lequel sont fixées les deuxièmes extrémités des lames 3, et qui est solidaire d'au moins une lame flexible 11 agencée pour le maintien en suspension de l'élément inertiel 2. Cet élément élastique 10 assure la protection antichoc des lames 3 du pivot flexible 200, 201, 301.

[0024] Plus particulièrement, l'élément rigide 13 est au moins 100 fois plus rigide, selon tous les degrés de liberté, que les lames élastiques 3 du pivot flexible, et que chaque lame flexible 11 que comporte l'élément élastique antichoc 10.

[0025] Différents agencements des lames flexibles 11 sont possibles.

[0026] Dans une première variante, chaque lame flexible 11 est sensiblement spiralée autour de l'axe de pivotement D.

[0027] Dans une deuxième variante, chaque lame flexible 11 est sensiblement de révolution autour de l'axe de pivotement D.

[0028] Plus particulièrement, l'élément élastique 10 comporte une pluralité de lames flexibles 11 identiques, et régulièrement réparties autour de l'axe de pivotement D.

[0029] Dans une réalisation avantageuse visible sur les figures 1 et 2, l'élément élastique 10 comporte une bague intérieure élastique 14, à laquelle est fixée intérieurement chaque lame flexible 11 qui est fixée extérieurement à l'élément rigide 13, qui est sensiblement annulaire, et auquel est suspendue la bague intérieure élastique 14. Et la bague intérieure élastique 14 comporte plus particulièrement une pluralité de portées internes 12 pour le maintien par serrage concentrique d'un arbre 22 que comporte l'élément inertiel 2.

[0030] Avantageusement, les lames flexibles 11 sont calculées de façon à ce que la fréquence de résonance en rotation de l'élément élastique 10 selon son premier mode propre soit supérieure à 1000 Hz, voire à quelques milliers de Hz.

[0031] Du côté du pivot flexible, la fréquence d'oscillation de l'élément inertiel 2 est plus particulièrement comprise entre 5 Hz et 100 Hz.

[0032] Un montage avec deux pivots RCC mis face à face permet de :

• annuler les effets de positions, lors du porté, sur la fréquence du résonateur ; le centre de masse de la masse inertielle doit être à égale distance des pivots RCC ;
• rigidifier le système et limiter les mouvements de la masse inertielle à une rotation selon l'axe Z qui correspond à l'axe de pivotement D.

[0033] Ainsi cet au moins un élément inertiel 2 est soumis à des efforts de rappel exercés par une paire de pivots flexibles RCC 201, 301, identiques, montés en opposition, et dont toutes les lames 3 sont fixées à leur deuxième extrémité à un tel élément élastique 10 unique et commun.

[0034] Le centre de masse de l'élément inertiel est à égale distance des axes de pivotement des pivots flexibles RCC 201, 301 quand ces axes sont distincts, ou aligné avec eux quand ils sont coaxiaux.

[0035] Les figures 3 et 4 illustrent un cas particulier non limitatif, où les pivots flexibles RCC 201, 301 de la paire sont agencés dans des plans parallèles, de part et d'autre de l'élément inertiel 2. Plus particulièrement, ces pivots flexibles RCC 201, 301 de la paire sont agencés de part et d'autre de deux éléments fixes de la structure 1, entre lesquels est mobile l'élément inertiel 2.

[0036] Les figures 7 et 8 représentent, de façon similaire respectivement aux figures 3 et 4, une variante de montage avec deux pivots RCC superposés, et également disposés de part et d'autre de la platine et du pont.

[0037] Dans une variante, au sein de l'élément élastique 10, au moins une lame flexible 11 est agencée pour le maintien par serrage élastique de l'élément inertiel 2. Plus particulièrement, l'élément élastique 10 comporte une pluralité de lames flexibles 11, chacune agencée pour le maintien par serrage élastique de l'élément inertiel 2.

[0038] On peut dire que, pour une même masse d'inertie :

• la rigidité en rotation (fréquence de résonance du système) des lames 11 est au moins 100 fois, et plus particulièrement au moins 500 fois, et plus particulièrement encore au moins 1000 fois, supérieure à la rigidité des lames 3, afin de ne pas perturber la fréquence de résonance ;
• la rigidité en translation (fréquence de résonance du système) dans le plan des lames 11 est au moins 100 fois, et plus particulièrement au moins 500 fois, et plus particulièrement encore au moins 1000 fois, inférieure à la rigidité des lames 3, afin d'assurer le déplacement en cas de choc.

[0039] En ce qui concerne les rigidités en translation dans la direction Z des lames 11 et des lames 3, elles sont telles que, en cas de choc, à la fois les lames 11 et les lames 3 participent au déplacement de la masse d'inertie jusqu'en butée.

[0040] Plus particulièrement, le mécanisme résonateur 100 comporte des moyens de butée axiale comportant au moins une butée axiale inférieure et/ou une butée axiale supérieure, les moyens de butée axiale étant agencés pour coopérer en appui de butée avec au moins un élément inertiel 2 pour la protection du mécanisme résonateur 100 contre les chocs axiaux selon la direction de l'axe de pivotement D.

[0041] Les différents agencements de la demande CH01511/16 peuvent avantageusement être incorporés à ce mécanisme.

[0042] La figure 3 illustre un cas particulier avec un pivot RCC supérieur 200 à lames 203, avec une partie fixe 201 sur la face supérieure d'un pont 12, que comporte la structure 1, avec butées au voisinage d'un pivot supérieur 210 d'un arbre 22 de l'élément inertiel 2; celui-ci est enfermé entre ce pont 12 et une platine 13 de la structure 1, sous laquelle est fixée la partie fixe 301 d'un pivot RCC inférieur 300 à lames 303. De chaque côté, l'élément élastique 10 qui prolonge les lames élastiques 3, et qui n'est pas détaillé sur la figure 5, est conçu pour venir en appui de butée sur un épaulement 21 de l'arbre 22, à distance de la surface 121 correspondante du pont 12 (ou respectivement de la platine 13), et cet arbre 22 comporte, du côté de l'élément inertiel 2, un épaulement à distance de la face inférieure 122 du pont 12 (ou respectivement de la platine 13).

[0043] Dans une variante non illustrée, le mécanisme résonateur 100 comporte une pluralité de tels éléments inertiels 2 qui s'étendent sur plusieurs niveaux parallèles, et le mécanisme résonateur 100 comporte au moins une butée axiale intermédiaire agencée entre deux niveaux voisins d'éléments inertiels 2.

[0044] L'invention concerne encore un oscillateur 400 comportant un tel mécanisme résonateur 100, agencé pour coopérer avec un mécanisme d'échappement 300.

[0045] L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie 500 comportant au moins un tel oscillateur 400, et/ou au moins un tel mécanisme résonateur 100.

[0046] L'invention concerne encore une montre 1000 comportant au moins un tel mouvement 500, et/ou au moins un tel oscillateur 400, et7ou selon la revendication 16, et/ou au moins un tel mécanisme résonateur 100.

Revendications

1. Mécanisme résonateur (100) d'horlogerie, comportant une structure (1) et au moins un élément inertiel (2) agencé pour osciller dans un mouvement de pivotement autour d'un axe de pivotement (D), avec le centre d'inertie dudit au moins élément inertiel (2) aligné sur ledit axe de pivotement (D), ledit au moins un élément inertiel (2) étant soumis à des efforts de rappel exercés par au moins un pivot flexible RCC (200, 201, 301) comportant une pluralité de lames élastiques (3) chacune fixée, directement ou indirectement, à une première extrémité à ladite structure (1) et fixée, directement ou indirectement, à une deuxième extrémité audit au moins un élément inertiel (2), chaque dite lame élastique (3) s'étendant dans un plan perpendiculaire audit axe de pivotement (D), et étant déformable essentiellement dans ledit plan perpendiculaire audit axe de pivotement (D), où lesdites lames élastiques (3) sont droites et s'étendent dans des plans parallèles entre eux ou confondus, et où le croisement, en projection sur un plan perpendiculaire audit axe de pivotement (D), des directions (D1; D2) selon lesquelles s'étendent lesdites lames élastiques (3) définit ledit axe de pivotement (D), caractérisé en ce que ledit mécanisme résonateur (100) comporte un élément élastique (10) qui comporte un élément rigide (13), sur lequel sont fixées lesdites deuxièmes extrémités desdites lames (3) et qui est solidaire d'au moins une lame flexible (11) agencée pour le maintien en suspension dudit élément inertiel (2), ledit élément élastique (10) assurant la protection antichoc desdites lames (3) dudit pivot flexible (200, 201, 301).

2. Mécanisme résonateur (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément rigide (13) est au moins 100 fois plus rigide, selon tous les degrés de liberté, que lesdites lames élastiques (3) dudit pivot flexible, et que chaque dite lame flexible (11) dudit élément élastique antichoc (10).

3. Mécanisme résonateur (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque dite lame flexible (11) est sensiblement spiralée autour dudit axe de pivotement (D).

4. Mécanisme résonateur (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque dite lame flexible (11) est sensiblement de révolution autour dudit axe de pivotement (D).

5. Mécanisme résonateur (100) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit élément élastique (10) comporte une pluralité de dites lames flexibles (11) identiques et régulièrement réparties autour dudit axe de pivotement (D).

6. Mécanisme résonateur (100) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit élément élastique (10) comporte une bague intérieure élastique (14) à laquelle est fixée intérieurement chaque dite lame flexible (11) qui est fixée extérieurement audit élément rigide (13) qui est sensiblement annulaire et auquel est suspendue ladite bague intérieure élastique (14), et en ce que ladite bague intérieure élastique (14) comporte une pluralité de portées internes (12) pour le maintien par serrage concentrique d'un arbre (22) que comporte ledit élément inertiel (2).

7. Mécanisme résonateur (100) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la fréquence de résonance en rotation dudit élément élastique (10) selon son premier mode propre est supérieure à 1000 Hz.

8. Mécanisme résonateur (100) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la fréquence d'oscillation dudit élément inertiel (2) est comprise entre 5 Hz et 100 Hz.

9. Mécanisme résonateur (100) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit au moins un élément inertiel (2) est soumis à des efforts de rappel exercés par une paire de dits pivots flexibles RCC (200, 201, 301) identiques, montés en opposition, et dont toutes les dites lames (3) sont fixées à leur dite deuxième extrémité audit élément élastique (10) unique et commun.

10. Mécanisme résonateur (100) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le centre de masse dudit élément inertiel est à égale distance des axes de pivotement desdits pivots flexibles RCC (200, 201, 301) quand ces axes sont distincts, ou aligné avec eux quand ils sont coaxiaux.

11. Mécanisme résonateur (100) selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que lesdits pivots flexibles RCC (200, 201, 301) de ladite paire sont agencés dans des plans parallèles, de part et d'autre dudit élément inertiel (2).

12. Mécanisme résonateur (100) selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits pivots flexibles RCC (200, 201, 301) de ladite paire sont agencés de part et d'autre des deux éléments fixes de ladite structure (1) entre lesquels est mobile ledit élément inertiel (2).

13. Mécanisme résonateur (100) selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que au moins une dite lame flexible (11) est agencée pour le maintien par serrage élastique dudit élément inertiel (2).

14. Mécanisme résonateur (100) selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que ledit élément élastique (10) comporte une pluralité de dites lames flexibles (11) chacune agencée pour le maintien par serrage élastique dudit élément inertiel (2).

15. Mécanisme résonateur (100) selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que ledit mécanisme résonateur (100) comporte des moyens de butée axiale comportant au moins une butée axiale inférieure et/ou une butée axiale supérieure, lesdits moyens de butée axiale étant agencés pour coopérer en appui de butée avec au moins un dit élément inertiel (2) pour la protection dudit mécanisme résonateur (100) contre les chocs axiaux selon la direction dudit axe de pivotement (D).

16. Mécanisme résonateur (100) selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que ledit mécanisme résonateur (100) comporte une pluralité de dits éléments inertiels (2) qui s'étendent sur plusieurs niveaux parallèles, et en ce que ledit mécanisme résonateur (100) comporte au moins une butée axiale intermédiaire agencée entre deux dits niveaux voisins de dits éléments inertiels (2).

17. Oscillateur (400) comportant un mécanisme résonateur (100) selon l'une des revendications 1 à 15, agencé pour coopérer avec un mécanisme d'échappement (300).

18. Mouvement d'horlogerie (500) comportant au moins un oscillateur (400) selon la revendication 16, et/ou au moins un mécanisme résonateur (100) selon l'une des revendications 1 à 15.

19. Montre (1000) comportant au moins un mouvement (500) selon la revendication 17 et/ou au moins un oscillateur (400) selon la revendication 16, et/ou au moins un mécanisme résonateur (100) selon l'une des revendications 1 à 15.

Dessins