[0001] La présente invention se rapporte à un oscillateur mécanique apte à équiper un mouvement
d'horlogerie mécanique comprenant un balancier relié par au moins un ressort à un
organe d'ancrage. Plus particulièrement l'invention concerne un oscillateur mécanique
comportant un balancier sans pivots de manière à éviter toutes les causes d'imprécision
métrologique dues aux frottements des pivots des balanciers habituels.
[0002] Un certain nombre d'oscillateurs mécaniques horlogers de ce type sont connus de par
les documents
CH 703464,
CH 701421 ou
EP 1736838. Ces réalisations sont complexes et comportent toujours un ou plusieurs organes d'ancrage
fixes par rapport au mouvement et décentrés par rapport au balancier. On connaît également
du document
CH 120553 un balancier dont la serge est reliée à un moyeu par des bras coudés flexibles situés
dans le plan de ladite serge. Le moyeu comporte des pivots, cause d'imprécisions métrologiques.
[0003] Le but de la présente invention est de réaliser un oscillateur mécanique sans pivots
de construction simple. Un autre but de l'invention est de réaliser un tel oscillateur
mécanique dont l'organe d'ancrage soit situé coaxialement au balancier. Un autre but
de l'invention est d'améliorer la rotation du balancier autour de son axe tout en
limitant tous ses déplacements parasites tels que son roulis, son pompage et ses translations.
[0004] La présente invention a pour objet un oscillateur mécanique comprenant un balancier
sans pivot apte à équiper un mouvement d'horlogerie comprenant une serge située dans
un premier plan et un organe d'ancrage apte à être fixé sur une partie non oscillante
du mouvement d'horlogerie ainsi qu'au moins deux ressorts reliant chacun le balancier
à l'organe d'ancrage, caractérisé par le fait que l'organe d'ancrage est coaxial au
balancier et qu'au moins une partie principale de chaque ressort s'étend, en position
non déformée élastiquement, hors dudit premier plan ou d'un plan parallèle à ce premier
plan ; par le fait que chaque ressort est fixé par une première extrémité à l'organe
d'ancrage et par une seconde extrémité au balancier ; et par le fait que les points
de fixation des premières extrémités des ressorts sur l'organe d'ancrage sont situés
hors dudit premier plan.
[0005] La présente invention a également pour objet un mouvement d'horlogerie mécanique
comportant un tel oscillateur mécanique.
[0006] Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple plusieurs formes d'exécution
de l'oscillateur mécanique pour mouvement d'horlogerie selon l'invention.
La figure 1 est une vue en perspective d'une première forme d'exécution de l'oscillateur
mécanique.
La figure 2 est une vue en perspective d'une seconde forme d'exécution de l'oscillateur
mécanique.
La figure 3 illustre une troisième forme d'exécution de l'oscillateur mécanique.
La figure 4 illustre une quatrième forme d'exécution de l'oscillateur mécanique.
La figure 5 illustre une cinquième forme d'exécution de l'oscillateur mécanique.
La figure 6 illustre la cinquième forme d'exécution de l'oscillateur mécanique, les
ressorts de celui-ci étant déformés élastiquement.
[0007] La présente invention a pour objet un mouvement d'horlogerie mécanique comprenant
un organe moteur, par exemple un barillet, un rouage de finissage reliant l'organe
moteur à une roue d'échappement, un mécanisme d'échappement et un oscillateur mécanique.
Une particularité de ce mouvement d'horlogerie mécanique est l'utilisation d'un oscillateur
mécanique comprenant un balancier sans pivots relié à un organe d'ancrage uniquement
par des ressorts.
[0008] Un avantage d'un tel mouvement comportant un balancier sans pivots par rapport à
un mouvement mécanique traditionnel est que l'on évite tous les frottements dus aux
pivots d'un balancier traditionnel qui péjorent la précision chronométrique du balancier.
[0009] Par contre la difficulté rencontrée dans un tel mouvement est de supprimer ou de
limiter tant que possible les déplacements parasites du balancier, par exemple sous
l'effet de choc. Ces mouvements parasites sont toute translation du balancier, tout
déplacement axial du balancier ou tout mouvement de roulis du balancier. Il faut de
par la conception de l'oscillateur mécanique et plus particulièrement de ses ressorts,
que tous ces mouvements parasites du balancier soient négligeables par rapport au
mouvement de rotation du balancier autour de son axe de symétrie, perpendiculaire
à son plan.
[0010] Dans sa première forme d'exécution l'oscillateur mécanique comporte un balancier
2 situé dans un premier plan et trois lames ressorts 1 a, 1 b, 1 c disposées en position
de repos non déformées élastiquement, dans trois plans perpendiculaires au plan du
balancier 2 formant des angles de 120° entre eux et se coupant sur l'axe de symétrie
x-x du balancier 2.
[0011] Chacune de ces trois lames ressorts 1a, 1 b, 1 c présente à l'état de repos, non
déformée élastiquement la forme d'un serpentin plan dont la première extrémité, interne,
est solidaire d'un organe d'ancrage 3 et dont la seconde extrémité, externe, est solidaire
du balancier 2. L'organe d'ancrage 3 est central, disposé dans un second plan perpendiculaire
au premier plan suivant l'axe de symétrie x-x du balancier 2. L'organe d'ancrage 3
est solidaire d'un élément non oscillant du mouvement mécanique tel que la platine,
un pont, un mobile rotatif ou la roue d'échappement de ce mouvement mécanique.
[0012] Le balancier 2 est annulaire et son axe de symétrie x-x, confondu avec son axe d'oscillation
est perpendiculaire à son plan et est confondu avec l'axe de l'organe d'ancrage 3.
[0013] Chaque ressort 1a, 1 b, 1 c comporte plusieurs mais au moins deux portions rectilignes
parallèles situées dans un plan à l'état de repos non déformé élastiquement du ressort,
et reliées entre elles par une portion de liaison de manière à former un serpentin
plan. De préférence chaque ressort en forme de serpentin comporte 4 à 8 portions rectilignes
parallèles pour permettre une oscillation angulaire du balancier de 50° à 500°, de
préférence de 180° à 300° par déformation élastique des lames ressorts en forme de
serpentin.
[0014] A l'état de repos, non déformées, les lames ressorts 1a, 1b, 1c de l'oscillateur
mécanique sont disposées dans des plans perpendiculaires au plan du balancier se croisant
sur l'axe de symétrie x-x du balancier répartis uniformément autour de cet axe de
symétrie x-x.
[0015] Le nombre de ressorts 1 est au moins de deux mais peut être de 3, 4 ou 5 suivant
les exécutions. L'épaisseur des ressorts 1 est de préférence inférieure à la hauteur
h de chaque partie rectiligne de la lame ressort.
[0016] Ainsi de par leur forme spécifique en lames minces en forme de serpentin ces ressorts
1 s'opposent à tout déplacement du balancier 2 en translation perpendiculairement
ou parallèlement à son axe de symétrie x-x de même qu'à tout déplacement du balancier
hors de son plan. Le balancier ne peut ainsi qu'osciller autour de son axe de symétrie
x-x ce qui permet d'atteindre le but recherché, c'est-à-dire d'éviter toute perturbation
des oscillations du balancier.
[0017] Les lames ressorts 1a, 1b, 1c peuvent être identiques ou différentes les unes des
autres pour autant qu'elles présentent la forme d'un serpentin plan à l'état de repos.
[0018] Le balancier 2 et les lames ressorts 1 a, 1 b, 1 c peuvent être réalisées en une
seule pièce de fabrication par moulage, usinage laser, gravure, impression 3D ou autre
technique mais ils peuvent également être fabriqués séparément puis assemblés par
collage, vissage, chassage, collage anodique par exemple.
[0019] Suivant le type d'échappement utilisé dans le mouvement mécanique l'organe d'ancrage
3 est fixé sur le bâti du mouvement, soit sur la platine ou un pont, ou cet organe
d'ancrage 3 peut être formé par une portion de l'axe de la roue d'échappement.
[0020] Cette première forme d'exécution de l'oscillateur mécanique comporte donc un balancier
2, un organe d'ancrage central 3 et plusieurs, au moins deux, ressorts 1 en forme
de serpentins plans à l'état de repos reliant le balancier 2 à l'organe d'ancrage
3 disposés à l'état de repos dans des plans perpendiculaires au plan du balancier
se croisant sur l'axe x-x du balancier et répartis autour dudit axe x-x du balancier
2 de préférence de façon uniforme. Dans cette première forme d'exécution le groupe
de ressorts 1 est situé d'un côté du plan du balancier.
[0021] Dans la seconde forme d'exécution de l'oscillateur mécanique illustrée à la figure
2, celui-ci comporte comme décrit précédemment un balancier 2, un organe d'ancrage
central 3 et un premier groupe de ressorts 1 en forme de serpentin situés d'un côté
du balancier 2 mais il comporte encore un second groupe de ressorts en forme de serpentin
4a, 4b, 4c disposés de l'autre côté du plan du balancier 2.
[0022] Les ressorts 4 en forme de serpentin du deuxième groupe de ressorts sont également
formés par des bandes serpentines reliant l'organe d'ancrage 3 au balancier 2 et sont
disposés à l'état de repos non déformés élastiquement dans des plans perpendiculaires
au plan du balancier 2 et passant par l'axe de symétrie x-x du balancier 2, ces plans
étant décalés par rapport aux plans contenant les ressorts 1 du premier groupe de
ressorts, de sorte que les plans contenant les ressorts 1 du premier groupe et ceux
contenant les ressorts 4 du second groupe soient de préférence uniformément répartis
autour de l'axe de symétrie x-x du balancier 2.
[0023] De préférence, mais non obligatoirement, les deux groupes de ressorts 1, 4 comportent
le même nombre de ressorts mais on pourrait dans des variantes avoir deux groupes
de ressorts 1, 4 comprenant des nombres de ressorts différents par exemple deux ressorts
dans le premier groupe et quatre ressorts dans le second groupe.
[0024] De même les ressorts d'un groupe de ressorts peuvent être tous les mêmes mais ils
peuvent également prendre des formes différentes notamment comporter le même nombre
de portions rectilignes ou un nombre de portions rectilignes différent.
[0025] Il est par contre nécessaire que l'ensemble de l'oscillateur, ressorts 1, 4, balancier
2 et organe d'ancrage 3, soit équilibré autour de son axe de symétrie x-x.
[0026] La seconde forme d'exécution de l'oscillateur mécanique peut également être monobloc
usiné à partir d'une seule pièce, ou réalisé par l'assemblage de plusieurs pièces.
[0027] D'une façon générale on voit que du fait de la réalisation de l'oscillateur mécanique
à l'aide de ressorts en forme de lames serpentines on garantit au balancier un mouvement
de rotation, oscillation, autour de son axe de symétrie x-x tout en minimisant tous
ses déplacements parasites de translation, pompage, roulis, de sorte que l'oscillateur
n'est pas perturbé par des chocs qu'il peut subir bien qu'il ne comporte pas de pivots
pour sa rotation.
[0028] Dans la troisième forme d'exécution de l'oscillateur mécanique sans pivot illustrée
à la figure 3, le balancier 2 comporte une serge 2.1 et des bras 2.2 reliant cette
serge 2 à un moyeu 2.3. Ce balancier 2 est situé dans un premier plan.
[0029] L'organe d'ancrage 3 de l'oscillateur est fixé à un organe non oscillant d'un mouvement
d'horlogerie tel que la platine, un pont, un mobile rotatif ou la roue d'échappement
de ce mouvement mécanique. Cet organe d'ancrage est positionné de manière à être situé
sur l'axe de rotation du balancier.
[0030] Dans cette forme d'exécution, six ressorts 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e et 1f relient
le moyeu 2.3 du balancier 2 à l'organe d'ancrage 3.
[0031] Chacun de ces ressorts 1a, 1b, 1c, 1d, 1e et 1f présente une partie principale, située
entre une première extrémité et une seconde extrémité du ressort, présentant une forme
sinueuse, c'est-à-dire formée d'une suite de courbes irrégulières et dans des sens
différents. La première extrémité de chaque ressort 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e et 1f
est fixée sur l'organe d'ancrage 3 tandis que la seconde extrémité de chacun de ces
ressorts 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e et 1f est fixée sur le moyeu 2.3 du balancier 2.
[0032] Dans l'exemple illustré, chaque ressort 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e et 1 f est formé
par un fil ou barreau de section circulaire mais des variantes peuvent présenter des
ressorts de section différente en forme de croix, polygonale, ovale ou autre.
[0033] L'ensemble de six ressorts 1a, 1b, 1c, 1d, 1e et 1f forme un organe élastique sensiblement
symétrique et équilibré autour de l'axe de rotation du balancier 2. Les ressorts 1
a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e, et 1 f formant cet organe élastique sont de forme sinueuse
et disposés hors du premier plan dans lequel se trouve le balancier mais également
hors de tous plans parallèles à ce premier plan.
[0034] On remarque que la forme en serpentin des ressorts 1 et 4 des deux premières formes
d'exécution décrites doivent être également considérées comme étant de forme sinueuse
bien que présentant des courbures plus abruptes et des parties rectilignes. Dans l'esprit
de cette description des serpentins sont assimilés à des formes sinueuses.
[0035] Il faut en outre remarquer que dans les trois formes d'exécution décrites jusqu'ici,
les figures 1, 2 et 3 sont des illustrations montrant l'oscillateur mécanique en position
de repos, les ressorts 1 n'étant pas déformés élastiquement.
[0036] La quatrième forme d'exécution de l'oscillateur mécanique, illustrée à la figure
4 en position de repos, ses ressorts étant en position non déformée élastiquement,
comporte un balancier 2 comportant une serge 2.1 située dans un premier plan. Ce balancier
comporte également un décor formé d'éléments transversaux 2.2 ou bras reliant différents
points de la serge 2.1 entre eux, ces bras étant également situés dans le premier
plan contenant le balancier 2.
[0037] L'organe d'ancrage 3 est formé dans cette forme d'exécution par une rondelle ou virole
centrée sur l'axe de rotation du balancier 2 située dans un second plan parallèle
au premier plan ou plan du balancier 2.
[0038] Cette forme d'exécution de l'oscillateur mécanique comporte trois ressorts 1 a, 1
b, 1 c sinueux en forme de serpentin. Chacun de ces ressorts sinueux 1 a, 1 b, 1c
comporte une première extrémité fixée à l'organe d'ancrage 3 et une seconde extrémité
fixée à la serge 2.1 du balancier 2.
[0039] Comme dans les deux premières formes d'exécution, les ressorts 1 a, 1 b, 1c sont
disposés dans des plans perpendiculaires au premier plan se recoupant sur l'axe de
pivotement du balancier 2, ces ressorts sont donc disposés hors des premier et second
plans ou de tous plans parallèles à ces premier et second plans.
[0040] La cinquième forme d'exécution de l'oscillateur mécanique illustrée en position de
repos à la figure 5, les ressorts 1 n'étant pas déformés élastiquement, est similaire
à la quatrième forme d'exécution. La seule différence entre ces deux formes d'exécution
est que dans la quatrième forme d'exécution chaque ressort en position non déformée
élastiquement est situé dans un plan tandis que dans la cinquième forme d'exécution
les ressorts 1 en position non déformée élastiquement sont situés dans une surface
courbe dont les génératrices sont perpendiculaires aux premier et second plans et
donc parallèles à l'axe de rotation du balancier.
[0041] La figure 6 illustre cette cinquième forme d'exécution de l'oscillateur mécanique
lorsque le balancier est déplacé angulairement hors de sa position de repos et visualise
la forme que peuvent prendre les ressorts 1a, 1 b, 1 c lorsqu'ils sont déformés élastiquement.
[0042] Dans toutes les formes d'exécution de l'oscillateur mécanique, le point de fixation
de la première extrémité des ressorts 1 à l'organe d'ancrage 3 est situé hors du premier
plan contenant le balancier.
[0043] Dans toutes les formes d'exécution de l'oscillateur mécanique, l'ensemble formé par
les ressorts 1 est de préférence symétrique et équilibré par rapport à l'axe de rotation
du balancier.
1. Oscillateur mécanique comprenant un balancier (2) sans pivot apte à équiper un mouvement
d'horlogerie comprenant une serge (2.1) située dans un premier plan et un organe d'ancrage
(3) apte à être fixé sur une partie non oscillante du mouvement d'horlogerie ainsi
qu'au moins deux ressorts (1,4) reliant chacun le balancier (2) à l'organe d'ancrage
(3), caractérisé par le fait que l'organe d'ancrage (3) est coaxial au balancier (2) et qu'au moins une partie principale
de chaque ressort (1,4) s'étend, en position non déformée élastiquement, hors dudit
premier plan ou d'un plan parallèle à ce premier plan ; par le fait que chaque ressort (1,4) est fixé par une première extrémité à l'organe d'ancrage (3)
et par une seconde extrémité au balancier (2) ; et par le fait que les points de fixation des premières extrémités des ressorts (1,4) sur l'organe d'ancrage
(3) sont situés hors dudit premier plan.
2. Oscillateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie principale de chaque ressort (1,4) présente une forme sinueuse.
3. Oscillateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comporte un premier groupe de ressorts (1) situé d'un côté du premier plan contenant
le balancier.
4. Oscillateur selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comporte un second groupe de ressorts (4) situé de l'autre côté du premier plan
contenant le balancier.
5. Oscillateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est monobloc, réalisé dans un seul bloc de matière par moulage, usinage, gravure
ou impression 3D.
6. Oscillateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il est obtenu par assemblage, par collage, chassage ou vissage des ressorts (1, 4)
sur l'organe d'ancrage (3) respectivement sur le balancier (2).
7. Oscillateur selon l'une des revendications précédentes caractérisé par le fait que les plans des ressorts (1, 4) à l'état de repos, non déformés élastiquement, sont
répartis uniformément autour de l'axe de symétrie (x-x) du balancier (2).
8. Oscillateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chaque ressort (1, 4) est un ressort à lame comportant plusieurs portions rectilignes
parallèles entre elles formant un serpentin.
9. Oscillateur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la hauteur (h) de chaque partie rectiligne de chaque ressort (1-4) est supérieure
à l'épaisseur de ces portions rectilignes.
10. Oscillateur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que chaque ressort est constitué par un fil de section circulaire, ovale ou polygonale.
11. Oscillateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le balancier (2) peut se déplacer angulairement par rapport à l'organe d'ancrage
(3) de 50° à 500°, de préférence de 180° à 300°, par déformation élastique des ressorts
(1, 4).
12. Oscillateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'ensemble des ressorts (1,4) est concentrique, symétrique et équilibré par rapport
à l'axe de rotation du balancier (2).
13. Mouvement d'horlogerie équipé d'un oscillateur mécanique selon l'une des revendications
précédentes.