Domaine technique
[0001] La présente invention concerne un mécanisme horloger comprenant un organe horloger
rotatif agencé pour être mobile en rotation de centre O autour d'un axe de rotation
Z dans un plan XY perpendiculaire à l'axe Z entre au moins deux positions angulaires
minimale et maximale et associé à au moins un dispositif à raideur angulaire prédéfinie
pour contrôler ou guider l'organe horloger lors d'un changement de positions.
[0002] L'invention concerne également une pièce d'horlogerie comprenant un tel mécanisme
horloger.
Etat de la technique
[0003] De tels mécanismes horlogers comprenant un organe horloger rotatif soumis à un dispositif
à raideur angulaire prédéfinie sont décrits par exemple dans les demandes
WO 2020/016818 ou dans la demande
EP20173411 de la demanderesse. L'organe rotatif est par exemple un doigt agissant sur une bascule
présentant un palpeur coopérant avec une came escargot d'un mécanisme de compteur
de minutes instantané d'un chronographe. Le dispositif à raideur angulaire prédéfinie
est un ressort comprenant au moins un bras élastique de forme sinueuse correspondant
à une courbe de Bézier. Le ressort présente à une première extrémité un premier élément
rotatif monté sur l'axe de pivotement du doigt de sorte que la première extrémité
du ressort est pivotée. La bascule est maintenue en appui contre la périphérie de
la came escargot par ledit ressort agissant sur l'axe de pivotement du doigt, ce doigt
agissant lui-même sur la bascule. A chaque tour de came, la bascule monte le long
de la came, ce qui arme progressivement le ressort. Dans la publication
WO 2020/016818, le ressort présente à sa deuxième extrémité une base fixée au bâti du mécanisme
horloger de sorte que la première extrémité du ressort est pivotée et la deuxième
extrémité du ressort est encastrée. Dans la demande
EP20173411, le ressort présente à sa deuxième extrémité un second élément rotatif également
monté pivotant sur le bâti de sorte que les première et deuxième extrémités du ressort
sont pivotées.
[0004] Les montages à extrémités pivotée/encastrée ou pivotée/pivotée décrits respectivement
dans la publication
WO 2020/016818 et dans la demande
EP20173411 permettent, selon des configurations choisies, d'obtenir un dispositif à raideur
angulaire prédéfinie, à savoir une raideur négative ou une raideur sensiblement nulle
(et donc un couple constant), dans une plage prédéterminée de positions angulaires
que peut prendre le premier élément rotatif pendant le fonctionnement du mécanisme.
Cela permet par exemple de diminuer l'intensité de la force appliquée à la came escargot
par le ressort par rapport à un ressort traditionnel, réduisant ainsi l'énergie requise
pour faire tourner la came escargot.
[0005] Toutefois, ces dispositifs à raideur angulaire prédéfinie nécessitent d'utiliser
des lames qui peuvent s'avérer difficiles à dimensionner ou à contrôler de par leur
forme.
[0006] De plus, lorsque la configuration est choisie pour que le dispositif à raideur angulaire
prédéfinie exerce sur l'organe horloger un couple correspondant à un raideur négative,
celle-ci n'est parfois pas suffisamment négative.
[0007] Enfin, ces dispositifs à raideur angulaire prédéfinie connus ne permettent pas de
conférer de bistabilité à l'organe horloger.
[0008] La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant un mécanisme
horloger comprenant un organe horloger rotatif associé à un dispositif à raideur angulaire
prédéfinie facile à fabriquer, simple à configurer pour obtenir la raideur angulaire
souhaitée en fonction des applications de l'organe horloger, cette raideur angulaire
pouvant être positive, nulle, négative, ou correspondre à un comportement bistable.
Divulgation de l'invention
[0009] A cet effet, l'invention concerne un mécanisme horloger comprenant un organe horloger
rotatif agencé pour être mobile en rotation de centre O autour d'un axe de rotation
Z dans un plan XY perpendiculaire à l'axe Z entre au moins deux positions angulaires
minimale et maximale et associé à au moins un dispositif à raideur angulaire prédéfinie
pour contrôler ou guider l'organe horloger lors d'un changement de positions.
[0010] Selon l'invention, ledit dispositif à raideur angulaire prédéfinie comprend un connecteur
de raideur linéaire k1, une première lame de raideur linéaire k2 dont une première
extrémité est solidaire d'une première extrémité du connecteur, et une deuxième lame
de raideur linéaire k3 dont une première extrémité est solidaire d'une deuxième extrémité
du connecteur, la deuxième extrémité de l'une des première et deuxième lames étant
solidaire d'un élément de fixation, la deuxième extrémité de l'autre des première
et deuxième lames étant solidaire de l'organe horloger, la première lame, la deuxième
lame et le connecteur étant coplanaires, parallèles au plan XY, la première et la
deuxième lames étant positionnées du même côté du connecteur, leurs deuxièmes extrémités
étant tournées l'une vers l'autre, les lames formant des droites parallèles non alignées
lorsque le dispositif à raideur angulaire prédéfinie est à l'état de repos, les lames
étant non comprimées, l'angle entre les deuxièmes extrémités des première et deuxième
lames par rapport au centre de rotation O et les raideurs k1, k2 et k3 étant choisis
pour que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie exerce sur l'organe horloger
un couple correspondant à une raideur angulaire prédéfinie au moins lors d'un déplacement
dans le sens de rotation de l'organe horloger correspondant au sens dans lequel les
première et deuxième lames doivent se rapprocher pour s'aligner et se comprimer, au
moins entre deux positions angulaires comprises entre les deux positons angulaires
minimale et maximale.
[0011] Ainsi, le dispositif à raideur angulaire prédéfinie utilisé dans l'invention utilise
des lames droites faciles à dimensionner et à fabriquer. De plus, différentes raideurs
angulaires, notamment une raideur négative ou un comportement bistable, peuvent être
obtenues facilement en modifiant simplement les raideurs k1, k2 et k3 des lames et
du connecteur, notamment en jouant sur leurs dimensions, et/ou en modifiant l'angle
entre les deuxièmes extrémités des première et deuxième lames par rapport au centre
de rotation O.
[0012] L'invention concerne également une pièce d'horlogerie comprenant un tel mécanisme
horloger.
Brève description des dessins
[0013] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la
lecture de la description détaillée suivante de différents modes de réalisation de
l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et faite en référence aux dessins
annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue de dessus d'un dispositif à raideur angulaire prédéfinie utilisé
dans l'invention;
- la figure 2 est une représentation graphique du couple exercé par un dispositif à
raideur angulaire similaire à celui de la figure 1 sur un organe horloger rotatif
en fonction du déplacement angulaire dudit organe horloger, pour différents angles
entre les deuxièmes extrémités des première et deuxième lames par rapport au centre
de rotation O et pour différents ratios k3/k1 ;
- la figure 3 est une vue schématisée d'un sautoir dans sa position angulaire minimale,
associé à un dispositif à raideur angulaire prédéfinie utilisé dans l'invention, à
l'état de repos, les lames étant non comprimées;
- la figure 4 est une vue schématisée du sautoir de la figure 3 levé dans sa position
angulaire maximale, les lames du dispositif à raideur angulaire prédéfinie étant comprimées
;
- la figure 5 est une vue de dessus d'un organe d'obturation dans sa position angulaire
minimale, associé à deux dispositifs à raideur angulaire prédéfinie utilisés dans
l'invention, à l'état de repos, les lames étant non comprimées ;
- la figure 6 est une représentation graphique du couple exercé par les dispositifs
à raideur angulaire sur l'organe d'obturation de la figure 5 en fonction du déplacement
angulaire dudit organe d'obturation ;
- la figure 7 représente une autre configuration de deux dispositifs à raideur angulaire
prédéfinie utilisés dans l'invention, à l'état de repos, les lames étant non comprimées
;
- les figures 8 et 9 sont des vues schématisées d'un organe horloger associé aux deux
dispositifs à raideur angulaire prédéfinie de la figure 7, respectivement dans sa
position angulaire minimale et maximale ; et
- la figure 10 est une représentation graphique du couple exercé par les dispositifs
à raideur angulaire sur l'organe horloger des figures 8 et 9 en fonction du déplacement
angulaire dudit organe horloger.
Modes de réalisation de l'invention
[0014] En référence à la figure 1, la présente invention concerne un mécanisme horloger
comprenant un organe horloger rotatif, représenté ici uniquement par son moyeu 1,
agencé pour être mobile en rotation de centre O autour d'un axe de rotation Z dans
un plan XY perpendiculaire à l'axe Z entre au moins deux positions angulaires minimale
et maximale.
[0015] L'organe horloger est associé à au moins un dispositif 2 à raideur angulaire prédéfinie
pour contrôler ou guider l'organe horloger lors d'un changement de positions.
[0016] Conformément à l'invention, ledit dispositif 2 à raideur angulaire prédéfinie comprend
un connecteur 4 de raideur linéaire k1, une première lame 6 de raideur linéaire ?
k2 dont une première extrémité 6a est solidaire d'une première extrémité 4a du connecteur
4, et une deuxième lame 8 de raideur linéaire ? k3 dont une première extrémité 8a
est solidaire d'une deuxième extrémité 4b du connecteur 4. Les raideurs k1, k2, k3
sont définies comme étant des raideurs linéaires.
[0017] La deuxième extrémité 6b, 8b de l'une des première et deuxième lames 6,8 est solidaire
d'un élément de fixation destiné à être assemblé à un bâti ou à une partie fixe ou
immobile par rapport à l'organe horloger, la deuxième extrémité 6b, 8b de l'autre
des première et deuxième lames 6 ,8 étant solidaire de l'organe horloger.
[0018] Dans l'exemple de la figure 1, la deuxième extrémité 6b de la première lame 6 est
directement solidaire d'une patte de fixation 10, destinée à être montée par vissage
sur un élément du bâti du mécanisme horloger. La deuxième extrémité 8b de la deuxième
lame 8 est solidaire du moyeu 1 par l'intermédiaire d'un bras 12. Dans cette configuration,
le bras 12 est donc monté pivotant en O, avec le moyeu 1, autour de l'axe de rotation
Z, qui constitue dans cette variante un axe de rotation physique, le moyeu 1 étant
monté sur un tenon par exemple. Le bras 12 présente une raideur linéaire k4 suffisamment
grande pour que le bras 12 soit le plus rigide possible afin de ne pas participer
au comportement du dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2. Notamment la raideur
k4 du bras 12 est supérieure à la raideur k1 du connecteur 4.
[0019] La première lame 6, la deuxième lame 8 et le connecteur 4 sont coplanaires. De plus,
ils sont disposés de manière à être dans un même plan parallèle au plan XY. Ainsi,
le dispositif à raideur angulaire prédéfinie utilisé dans l'invention s'étend dans
un plan principal qui est perpendiculaire à l'axe de rotation Z de l'organe horloger.
[0020] D'une manière avantageuse, l'élément de fixation, ici la patte de fixation 10, ainsi
que le bras 12 et le moyeu 1 sont prévu dans le même plan que les lames 6 et 8 et
le connecteur 4.
[0021] De préférence, l'organe horloger rotatif est configuré pour se déplacer dans sensiblement
le même plan que son moyeu 1 et son bras 12 et que le dispositif à raideur angulaire
prédéfinie 2.
[0022] Ainsi, l'organe horloger et le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 occupent
un espace très compact.
[0023] La première et la deuxième lames 6,8 sont positionnées du même côté du connecteur
4, leurs deuxièmes extrémités 6b, 8b étant tournées l'une vers l'autre.
[0024] Avantageusement, la première lame 6 et la deuxième lame 8 forment des droites parallèles
non alignées, c'est-à-dire décalées l'une par rapport à l'autre lorsque le dispositif
à raideur angulaire prédéfinie 2 est à l'état de repos, lesdites première et deuxième
lames 6, 8 étant alors non comprimées. L'angle α entre les deuxièmes extrémités 6b,
8b des première et deuxième lames 6, 8 par rapport au centre de rotation O est donc
différent de 0 à l'état de repos, lesdites première et deuxième lames 6, 8 étant alors
non comprimées.
[0025] De préférence, la deuxième lame 8 est disposée plus près du connecteur 4 que la première
lame 6 de sorte que l'extrémité 4b est plus courte que l'extrémité 4c
[0026] Le connecteur 4 peut présenter une forme globalement droite en forme de crochet ]
dont la longueur principale 4c est parallèle aux première et deuxième lames 6, 8,
les extrémités 4a, 4b étant perpendiculaires à la longueur principale 4c. Il est bien
évident que le connecteur 4 peut présenter une forme plus arrondie. Par exemple la
longueur principale 4c peut être plus ou moins courbe, en forme de C.
[0027] D'une manière particulièrement avantageuse, l'angle α entre les deuxièmes extrémités
6b, 8b des première et deuxième lames 6, 8 par rapport au centre de rotation O et
les raideurs k1, k2 et k3 du connecteur 4 et des première et deuxième lames 6, 8 sont
choisis pour que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 exerce sur l'organe
horloger un couple correspondant à une raideur angulaire prédéfinie au moins lors
d'un déplacement dans le sens de rotation de l'organe horloger correspondant au sens
dans lequel les deuxièmes extrémités 6b, 8b des première et deuxième lames 6, 8 doivent
se rapprocher pour que lesdites des première et deuxième lames 6, 8 s'alignent et
se compriment, au moins sur une plage de positions angulaires comprise entre les deux
positons angulaires minimale et maximale.
[0028] Par exemple, dans le cas du dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 représenté
sur la figure 1, le couple exercé sur l'organe horloger par ledit dispositif 2 peut
être contrôlé lorsque l'organe horloger pivote dans le sens antihoraire, afin de rapprocher
la deuxième lame 8 de la première lame 6 pour que lesdites lames s'alignent et se
compriment, pour amorcer le flambage.
[0029] Avantageusement, il apparait que les paramètres principaux à prendre en compte pour
la configuration du couple exercé par le dispositif 2 sur l'organe horloger sont la
raideur k1 du connecteur 4, l'angle α, et la raideur k3 de la deuxième lame 8 la plus
proche du connecteur 4. La raideur k2 de la première lame 6, la plus éloignée du connecteur
4, peut être considérée comme sans influence.
[0030] Ainsi, les raideurs k1 et k3 et l'angle α peuvent être choisis par l'horloger pour
réaliser en conséquence le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 configuré de
manière à obtenir une raideur positive, nulle, négative, ou un effet bistable, et
donc un couple correspondant adapté à la fonction de l'organe horloger auquel il est
associé, la raideur angulaire étant la dérivée du couple.
[0031] Par exemple, pour un même angle α, on obtient différents comportements de raideur
en faisant varier le ratio k3/k1.
[0032] Pour un même ratio k3/k1, on obtient différents comportements de raideur en faisant
varier l'angle α.
[0033] De préférence, le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 est configuré pour
obtenir ladite raideur angulaire sur sensiblement toute la plage de positions angulaires
θ prises par l'organe horloger entre les deux positions angulaires minimale et maximale.
θ est égal à zéro lorsque le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 est au repos,
c'est-à-dire lorsque les lames 6 et 8 sont droites et parallèles, non comprimées,
l'organe horloger étant dans sa position angulaire minimale, et augmente avec le déplacement
angulaire de l'organe horloger dans sa position angulaire maximale dans le sens de
rotation nécessaire pour rapprocher la deuxième lame 8 de la première lame 6, afin
de comprimer la deuxième lame 8 par rapport à sa position de repos.
[0034] Plus particulièrement, et en référence avec la figure 2, l'angle α entre les deuxièmes
extrémités 6b, 8b des première et deuxième lames 6, 8 par rapport au centre de rotation
O et le rapport k3/k1 peuvent être choisis pour que le dispositif à raideur angulaire
prédéfinie exerce sur l'organe horloger un couple correspondant à une raideur angulaire
positive entre les deux positons angulaires minimale et maximale, comme représenté
par la courbe A.
[0035] Par exemple, le dispositif de la figure 1 peut être modifié pour que l'angle α soit
inférieur à 10° et le rapport k3/k1 supérieur à 2.
[0036] L'angle α entre les deuxièmes extrémités 6b, 8b des première et deuxième lames 6,
8 par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 peuvent être choisis pour
que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie exerce sur l'organe horloger un couple
correspondant à une raideur angulaire nulle, et donc un couple sensiblement constant,
au moins entre deux positions angulaires θ1, θ2 comprises entre les deux positons
angulaires minimale et maximale, comme représenté par la courbe B. On entend par couple
« sensiblement constant » un couple ne variant pas de plus de 10%, de préférence 5%,
plus préférentiellement 3%, étant entendu que ce pourcentage peut être diminué davantage.
[0037] Par exemple, le dispositif de la figure 1 peut être modifié pour que l'angle α soit
égal à 5° et le rapport k3/k1 égal à 2.
[0038] L'angle α entre les deuxièmes extrémités 6b, 8b des première et deuxième lames 6,
8 par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 peuvent être choisis pour
que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie exerce sur l'organe horloger un couple
correspondant à une raideur angulaire négative au moins entre deux positions angulaires
comprises entre les deux positons angulaires minimale et maximale, comme représenté
par la courbe C où la raideur devient négative à partir de θ=8°par exemple. Avantageusement,
l'organe horloger peut être précontraint jusqu'à la valeur de déplacement angulaire
θ pour laquelle la raideur devient uniquement négative afin de ne travailler que sur
la plage de déplacement angulaire pour laquelle la raideur exercée par le dispositif
à raideur angulaire prédéfinie est négative.
[0039] Par exemple, le dispositif de la figure 1 peut être modifié pour l'angle α soit inférieur
à 10° et le rapport k3/k1 inférieur à 1 ou pour que l'angle α soit supérieur ou égal
à 10°, quel que soit le rapport k3/k1.
[0040] L'angle α entre les deuxièmes extrémités 6b, 8b des première et deuxième lames 6,
8 par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 peuvent être choisis pour
que l'organe horloger soit bistable, comme représenté par la courbe D.
[0041] Par exemple, le dispositif de la figure 1 peut être modifié pour l'angle α soit inférieur
à 10° et le rapport k3/k1 inférieur à 0.3 ou pour que l'angle α soit supérieur ou
égal à 10° et le rapport k3/k1 inférieur à 0.5.
[0042] Avantageusement, les raideurs k1 et k3 peuvent être modifiées en modifiant les longueurs
et épaisseurs du connecteur 4 et/ou de la deuxième lame 8.
[0043] De préférence, le connecteur 4 présente une longueur telle que la distance entre
les premières extrémités 6a, 8a des première et deuxième lames 6, 8 est L1 et une
épaisseur e1, la première lame 6 présente une longueur L2 (entre ses première 6a et
deuxième extrémité 6b) et une épaisseur e2 et la troisième lame 8 présente une longueur
L3 (entre ses première 8a et deuxième extrémité 8b) et une épaisseur e3, choisies
telles que L1> L2+L3, L3/L2 ≥1, de préférence L3/L2 >2, L1/L3 > 2, e2=e3, e1/e3 ≥
4.
[0044] La hauteur du connecteur 4, des première et deuxième lames 6, 8 est de préférence
comprise entre 0.1 mm et 5 mm, de préférence entre 0.1 mm et 2 mm. La hauteur correspond
à la mesure sur le chant des pièces. Cette dimension étant hors plan par rapport aux
représentations 2D des exemples, n'est pas représentée sur les figures.
[0045] La longueur L1 du connecteur 4 est de préférence comprise entre 5 mm et 50 mm, et
l'épaisseur e1 du connecteur est de préférence comprise entre 0.1 mm et 20 mm.
[0046] De préférence, l'angle α entre les deuxièmes extrémités 6b, 8b des première et deuxième
lames 6, 8 par rapport au centre de rotation O est compris entre 3° et 15°, les cotes
étant prises au niveau de la demi-épaisseur des lames 6, 8.
[0047] Les dimensions des première et deuxième lames 6, 8 et du connecteur 4 sont adaptées
et choisies en respectant les définitions ci-dessus pour obtenir les raideurs k1,
k2 et k3 nécessaires pour que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 exerce
sur l'organe horloger le couple correspondant à la raideur angulaire prédéfinie, choisie
en fonction des applications de l'organe horloger. Le dispositif à raideur angulaire
prédéfinie 2 peut être utilisé soit pour commander et contrôler un déplacement de
l'organe horloger, soit pour guider ledit organe horloger lorsqu'il change de position.
[0048] Les première et deuxième lames 6, 8 et le connecteur 4 sont avantageusement réalisés
d'une seule pièce. Il est bien évident qu'ils peuvent être des pièces assemblées.
[0049] Les première et deuxième lames 6, 8 et le connecteur 4 sont avantageusement réalisés
dans un matériau présentant un module de Young compris entre 40 GPa et 300 GPa, les
modules de Young des première et deuxième lames et du connecteur étant de préférence
égaux. Ce matériau peut être à base de nickel-titane tel que le Nitinol ou autre matériau
à mémoire de forme, un acier, un matériau à base de cuivre, d'aluminium, de titane,
de silicium, de silicium oxydé, de nickel, de nickel-phosphore, un verre métallique
amorphe, etc...
[0050] De préférence, les première et deuxième lames 6, 8 et le connecteur 4 sont avantageusement
réalisés dans un même matériau.
[0051] Selon un premier mode de réalisation représenté en référence aux figures 3 et 4,
l'organe horloger est associé à un seul dispositif à raideur angulaire prédéfinie
2, la deuxième extrémité 6b de la première lame 6 étant solidaire d'un élément de
fixation destiné à être assemblé à un bâti, telle que la patte de fixation 10, et
la deuxième extrémité 8b de la deuxième lame 8 est solidaire de l'organe horloger
par l'intermédiaire du bras 12, l'angle α entre les deuxièmes extrémités 6b, 8b des
première et deuxième lames 6, 8 par rapport au centre de rotation O et le rapport
k3/k1 étant choisis pour que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 exerce
sur l'organe horloger un couple correspondant à une raideur angulaire négative au
moins entre deux positions angulaires comprises entre les deux positons angulaires
minimale et maximale, comme représenté par la courbe C sur la figure 2.
[0052] L'organe horloger est par exemple un sautoir 14 solidaire du moyeu 1, agencé pour
coopérer par exemple avec une roue dentée (non représentée) du mécanisme horloger.
[0053] Avantageusement, le sautoir 14 est précontraint jusqu'à la valeur de déplacement
angulaire θ pour laquelle la raideur devient uniquement négative, le dispositif à
raideur angulaire prédéfinie 2 exerçant alors sur ledit sautoir 14 un couple correspondant
à une raideur angulaire négative lorsque le sautoir 14 se lève, soulevé par les dents
de la roue associée.
[0054] Lorsque le sautoir 14 est au repos, le dispositif à raideur angulaire prédéfinie
2 est au repos, les lames 6 et 8 étant droites et parallèles, non comprimées, comme
représenté sur la figure 3.
[0055] Lorsque le sautoir 14 est soulevé par la roue dentée, il pivote avec le moyeu 1 et
le bras 12 autour de son axe de rotation, qui est ici un axe physique solidaire du
moyeu 1, dans le sens horaire d'un angle θ selon la configuration représentée sur
les figures 3 et 4. La rotation du moyeu 1 et du bras 12 dans le sens horaire force
la deuxième lame 8 à se rapprocher de la première lame 6 en se comprimant pour s'aligner
et amorcer le flambage responsable de la raideur négative, comme représenté sur la
figure 4. Cela permet au sautoir 14 de passer la dent de la roue dentée sans effort.
Lorsque le sautoir 14 retombe, le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 reprend
sa forme de repos, la deuxième lame 8 étant en flexion seulement.
[0056] Selon un autre mode de réalisation représenté en référence aux figures 5 et 6, l'organe
horloger est associé à au moins deux dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2.
[0057] Dans ce mode de réalisation, pour chaque dispositif à raideur angulaire prédéfinie
2, la deuxième extrémité 6b de la première lame 6, la plus éloignée du connecteur
4, est directement solidaire de l'organe horloger, et la deuxième extrémité 8b de
la deuxième lame 8, la plus proche du connecteur 4, est solidaire, par l'intermédiaire
du bras 12, d'un élément de fixation 16 centré en O destiné à être assemblé à une
partie fixe par rapport à l'organe horloger. Lorsque les deux dispositifs à raideur
angulaire prédéfinie 2 sont au repos, toutes les lames 6, 8 sont droites, non comprimées,
les premières lames 6 étant parallèles aux deuxièmes lames associées 8, comme représenté
sur la figure 5.
[0058] Dans ce mode de réalisation, le mécanisme comprenant un cadran (non représenté) présentant
au moins une fenêtre parallèle au plan XY et l'organe horloger est par exemple un
organe d'obturation 18 mobile en rotation de centre O autour de l'axe Z, définissant
ici un axe de rotation virtuel. L'organe d'obturation 18 est agencé pour pouvoir évoluer
entre une position fermée, dans laquelle il obture la fenêtre, et une position ouverte,
dans laquelle il laisse la fenêtre au moins partiellement libre. La position angulaire
minimale de l'organe d'obturation 18 peut correspondre par exemple à la position fermée
et la position angulaire maximale de l'organe d'obturation 18 peut correspondre à
la position ouverte dans laquelle la fenêtre est entièrement dégagée. L'inverse est
bien sûr possible selon la configuration de l'organe d'obturation 18.
[0059] Dans l'exemple représenté, l'organe d'obturation 18 est agencé pour obturer trois
fenêtres de manière simultanée. A cet effet, il présente globalement une forme d'anneau
ouvert concentrique au cadran et aux trois fenêtres. L'organe d'obturation 18 présente
trois ouvertures 20 disposées de sorte qu'une ouverture 20 coïncide avec une fenêtre
associée lorsque l'organe d'obturation 18 est en position ouverte. A côté des ouvertures
20, l'anneau est plein, au moins au niveau des zones qui coïncident avec une fenêtre
associée lorsque l'organe d'obturation 5 est en position fermée. L'organe d'obturation
18 comprend également deux découpes 22 agencées pour y loger les dispositifs à raideur
angulaire prédéfinie 2.
[0060] L'organe d'obturation 18 comprend également un mécanisme de commande agencé pour
pouvoir l'entrainer en rotation autour de O.
[0061] Ledit mécanisme de commande comprend par exemple un élément de commande 24 représenté
schématiquement ici sous la forme d'une tige, mais il est bien évident que tout autre
élément de commande approprié peut être utilisé, tel qu'un levier ou une bascule,
commandé par exemple de manière manuelle par un utilisateur, au moyen d'un poussoir,
d'un verrou prévu sur une boite de montre ou de la tige de remontoir par exemple,
ou de manière automatique par un mécanisme de commande prévu dans la pièce d'horlogerie
à cet effet. De préférence, le mécanisme de commande est agencé pour être actionné
depuis l'extérieur par un utilisateur, afin de pouvoir ouvrir ou fermer l'organe d'obturation
18 à la demande.
[0062] L'élément de fixation 16 peut se présenter sous la forme d'un anneau central coaxial
au cadran, dimensionné et positionné par exemple pour permettre le passage des aiguilles
au centre du cadran. Il est bien évident qu'il est possible de prévoir une ouverture
pour le passage d'autres éléments différents d'aiguilles, cette ouverture pouvant
être centrée ou non. L'élément de fixation 16 peut également être plein.
[0063] L'élément de fixation 16 est solidaire d'une partie de fixation 26 agencée pour être
fixe par rapport à l'organe d'obturation 18. Cette partie de fixation 26 est sous
la forme d'un anneau extérieur ouvert, concentrique au cadran et à l'organe d'obturation,
et s'étendant d'un côté à l'autre de l'élément de commande 24. L'élément de fixation
16 est relié à la partie de fixation 26 par deux bras 27. La partie de fixation 26
comprend des oreilles 28 prévues pour fixer solidairement la partie de fixation 26
sur la face intérieure du cadran, par vissage par exemple. La partie de fixation 26
peut également être collée au cadran. Il est bien évident que dans d'autres modes
de réalisation, l'anneau peut être non concentrique au cadran, en fonction de la disposition
des fenêtres et de l'organe d'obturation.
[0064] D'une manière avantageuse, les dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2, les
bras 12, l'organe d'obturation 18, la partie de fixation 26 et son élément de fixation
16 sont réalisés d'une seule pièce.
[0065] Tous les éléments de l'organe d'obturation 18, des dispositif à raideur angulaire
prédéfinie 2, des bras 12, et de la partie de fixation 26 avec son élément de fixation
16 sont disposés dans un seul et même plan, de sorte que l'épaisseur occupée par ces
éléments est très faible. Ces éléments forment globalement un disque très fin qui
peut se loger dans ou sous le cadran, dans un plan sensiblement parallèle à la fenêtre
dudit cadran.
[0066] L'angle α entre les deuxièmes extrémités 6b, 8b des première et deuxième lames 6,
8 par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 sont choisis pour que chaque
dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 exerce sur l'organe horloger, ici l'organe
d'obturation 18, un couple conférant un effet bistable audit organe horloger entre
les deux positons angulaires minimale et maximale, l'une des positions stables ou
position d'équilibre correspondant à la positon angulaire minimale de l'organe d'obturation,
ici la position fermée, l'autre des positions stables ou position d'équilibre correspondant
à la positon angulaire maximale, ici la position ouverte, de l'organe d'obturation,
comme représenté sur la figure 6. Ainsi, l'organe horloger a un comportement global
bistable.
[0067] De ce fait, aucun dispositif de verrouillage en position de l'organe d'obturation
n'est nécessaire, le comportement bistable procuré par les dispositifs à raideur angulaire
prédéfinie 2 permettant de maintenir l'organe d'obturation 18 en position stable ouverte
ou fermée sans autre mécanisme.
[0068] Dans ce mode de réalisation, lesdits dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2
sont disposés autour de l'élément de fixation 16 de sorte qu'ils se superposent si
l'un est ramené vers l'autre en le faisant tourner autour du centre de rotation O.
Dans cet agencement, le comportement bistable est asymétrique comme montré par la
figure 6.
[0069] Dans l'exemple représenté, le nombre de dispositifs à raideur angulaire prédéfinie
2 est de deux, mais il est bien évident que le nombre de dispositifs à raideur angulaire
prédéfinie 2 peut être supérieur ou égal à 2.
[0070] Le premier changement de position de l'organe d'obturation 18 doit se faire dans
le sens de rotation permettant de rapprocher la première lame 6 de la deuxième lame
8 des deux dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2 pour que lesdites lames 6,
8 s'alignent et se compriment, pour amorcer le flambage. Ici, les deux dispositifs
à raideur angulaire prédéfinie 2 sont au repos, les lames 6, 8 étant toutes non comprimées,
lorsque l'organe d'obturation est dans sa position angulaire minimale. Le premier
passage de la position angulaire minimale à la position angulaire maximale de l'organe
d'obturation se fait donc en tournant ledit organe d'obturation 18 dans le sens horaire
au moyen de l'élément de commande 24.
[0071] Dans un autre mode de réalisation représenté sur les figures 7 à 10, l'organe horloger
est associé à au moins deux dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2.
[0072] Dans ce mode de réalisation, pour chaque dispositif à raideur angulaire prédéfinie
2, la deuxième extrémité 6b de la première lame 6, la plus éloignée du connecteur
4, est solidaire d'un élément de fixation, telle qu'une patte de fixation 10, destiné
à être assemblé à une partie fixe par rapport à l'organe horloger, par exemple un
élément du bâti du mécanisme horloger. La deuxième extrémité 8b de la deuxième lame
8, la plus proche du connecteur 4, est solidaire de l'organe horloger par l'intermédiaire
du bras 12 solidaire du moyeu 1, de manière similaire au dispositif à raideur angulaire
prédéfinie 2 des figures 1, 3 et 4. Lors de la réalisation de l'ensemble, les deux
dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2 sont au repos, toutes les lames 6, 8
étant droites, non comprimées, parallèles les unes aux autres, comme représenté sur
la figure 7.
[0073] Dans ce mode de réalisation, l'organe horloger est par exemple un organe d'obturation,
utilisé comme l'organe d'obturation 18 pour obturer ou libérer une fenêtre d'un cadran,
l'organe d'obturation étant solidaire du moyeu 1 et des bras 12, et mobile en rotation
de centre O autour de l'axe Z, définissant ici un axe de rotation physique, le moyeu
1 étant monté sur un tenon par exemple. L'organe d'obturation est par exemple un volet
porté par le moyeu 1 et les bras 12. Les pattes de fixation 10 sont par exemple assemblées
par vissage au cadran.
[0074] L'organe d'obturation comprend également un mécanisme de commande agencé pour pouvoir
l'entrainer en rotation autour de O.
[0075] L'angle α entre les deuxièmes extrémités 6b, 8b des première et deuxième lames 6,
8 par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 sont choisis pour que chaque
dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 exerce sur l'organe horloger, ici l'organe
d'obturation, un couple conférant un effet bistable audit organe horloger entre les
deux positons angulaires minimale et maximale, l'une des positions stables correspondant
à la positon angulaire minimale de l'organe d'obturation, c'est-à-dire l'une des positions
ouverte ou fermée, l'autre des positions stables correspondant à la positon angulaire
maximale, c'est-à-dire l'autre des positions ouverte ou fermée, de l'organe d'obturation,
comme représenté sur la figure 10. Ainsi, l'organe horloger a un comportement global
bistable.
[0076] Dans ce mode de réalisation, lesdits dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2
sont disposés sur le moyeu 1 symétriquement par rapport à un axe S du plan XY passant
par le centre de rotation O. Dans cet agencement, le comportement bistable de l'organe
d'obturation est très avantageusement symétrique lors de ses changements de position
ouverte/fermée, comme montré par la figure 10.
[0077] Dans l'exemple représenté, le nombre de dispositifs à raideur angulaire prédéfinie
2 est de deux, mais il est bien évident que le nombre de dispositifs à raideur angulaire
prédéfinie 2 peut être supérieur ou égal à 2.
[0078] D'une manière avantageuse, les deux dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2,
les pattes de fixation10, les bras 12 et le moyeu 1 sont réalisés d'une seule pièce.
[0079] Tous les éléments des dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2, des pattes de
fixation 10, des bras 12 et du moyeu 1 sont disposés dans un seul et même plan, de
sorte que l'épaisseur occupée par ces éléments est très faible. Ces éléments peuvent
se loger dans ou sous le cadran, dans un plan sensiblement parallèle à la fenêtre
dudit cadran.
[0080] Dans cette configuration, l'un des dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2 doit
être préalablement armé en rapprochant ses lames 6, 8 pour les comprimer. A cet effet,
lorsque l'ensemble est assemblé à la partie fixe par rapport à l'organe horloger,
par exemple un élément du bâti du mécanisme horloger ou le cadran, la patte de fixation
10 de l'un des dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2, ici le dispositif inférieur,
est fixée de manière décalée par rapport à la position de repos de manière à rapprocher
pour aligner et comprimer les lames 6, 8 du dispositif inférieur comme le montre la
figure 8.
[0081] L'autre dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2, ici le dispositif supérieur,
est laissé libre, dans son état de repos.
[0082] Cette première position stable représentée sur la figure 8 correspond par exemple
à la position angulaire minimale de l'organe d'obturation.
[0083] Le premier changement de position doit se faire ensuite dans le sens de rotation
permettant de rapprocher la deuxième lame 8 de la première lame 6 du dispositif à
raideur angulaire prédéfinie 2 non préarmé, ici le dispositif supérieur, pour que
lesdites lames 6, 8 du dispositif supérieur s'alignent et se compriment à leur tour.
Ici, le changement de position de l'organe d'obturation se fait en tournant ledit
organe d'obturation, et donc le moyeu 1 et les bras 12, dans le sens antihoraire au
moyen de l'élément de commande, comme représenté sur la figure 9.
[0084] L'autre dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2, ici le dispositif inférieur,
emmené par le bras 12 associé, retrouve son état de repos, les lames 6 et 8 étant
droites et non comprimées.
[0085] Cette deuxième position stable représentée sur la figure 9 correspond par exemple
à la position angulaire maximale de l'organe d'obturation.
[0086] Puis, lorsque l'organe d'obturation est tourné dans le sens horaire, le moyeu 1 et
les bras 12 reprennent leur position de la figure 8, le dispositif à raideur angulaire
prédéfinie 2 supérieur retrouvant son état de repos et le dispositif à raideur angulaire
prédéfinie 2 inférieur retrouvant son état de préarmé.
[0087] Les dispositifs à raideur angulaire prédéfinie mis en œuvre dans la présente invention
sont simples à fabriquer puisqu'ils sont réalisés en utilisant des lames droites.
De plus, ils sont très compacts, entrainant un encombrement réduit. Ils permettent
d'obtenir le comportement en raideur angulaire adéquat de l'organe horloger rotatif,
selon les applications, à partir de dimensionnements différents, facilement mis en
œuvre.
1. Mécanisme horloger comprenant un organe horloger rotatif agencé pour être mobile en
rotation de centre O autour d'un axe de rotation Z dans un plan XY perpendiculaire
à l'axe Z entre au moins deux positions angulaires minimale et maximale et associé
à au moins un dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2) pour contrôler ou guider
l'organe horloger lors d'un changement de positions, caractérisé en ce que ledit dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2) comprend un connecteur (4) de
raideur linéaire k1, une première lame (6) de raideur linéaire k2 dont une première
extrémité (6a) est solidaire d'une première extrémité (4a) du connecteur (4), et une
deuxième lame (8) de raideur linéaire k3 dont une première extrémité (8a) est solidaire
d'une deuxième extrémité (4b) du connecteur (4), la deuxième extrémité (6b, 8b) de
l'une des première et deuxième lames (6, 8) étant solidaire d'un élément de fixation,
la deuxième extrémité (6b, 8b) de l'autre des première et deuxième lames (6, 8) étant
solidaire de l'organe horloger, la première lame (6), la deuxième lame (8) et le connecteur
(4) étant coplanaires, parallèles au plan XY, les première et deuxième lames (6, 8)
étant positionnées du même côté du connecteur (4), leurs deuxièmes extrémités (6b,
8b) étant tournées l'une vers l'autre, les première et deuxième lames (6, 8) formant
des droites parallèles non alignées lorsque le dispositif à raideur angulaire prédéfinie
(2) est à l'état de repos, lesdites première et deuxième lames (6, 8) étant non comprimées,
l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames
(6, 8) par rapport au centre de rotation O et les raideurs k1, k2 et k3 étant choisis
pour que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2) exerce sur l'organe horloger
un couple correspondant à une raideur angulaire prédéfinie au moins lors d'un déplacement
dans le sens de rotation de l'organe horloger correspondant au sens dans lequel les
première et deuxième lames (6, 8) doivent se rapprocher pour s'aligner et se comprimer,
au moins entre deux positions angulaires comprises entre les deux positons angulaires
minimale et maximale.
2. Mécanisme horloger selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames
(6, 8) par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 sont choisis pour que
le dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2) exerce sur l'organe horloger un couple
correspondant à une raideur angulaire positive entre les deux positons angulaires
minimale et maximale.
3. Mécanisme horloger selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames
(6, 8) par rapport au centre de rotation O est inférieur à 10° et le rapport k3/k1
est supérieur à 2.
4. Mécanisme horloger selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames
(6, 8) par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 sont choisis pour que
le dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2) exerce sur l'organe horloger un couple
correspondant à une raideur angulaire nulle au moins entre deux positions angulaires
comprises entre les deux positons angulaires minimale et maximale.
5. Mécanisme horloger selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames
(6, 8) par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 sont choisis pour que
le dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2) exerce sur l'organe horloger un couple
correspondant à une raideur angulaire négative au moins entre deux positions angulaires
comprises entre les deux positons angulaires minimale et maximale.
6. Mécanisme horloger selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames
(6, 8) par rapport au centre de rotation O est inférieur à 10° et le rapport k3/k1
est inférieur à 1 ou l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première
et deuxième lames (6, 8) par rapport au centre de rotation O est supérieur ou égal
à 10°, quel que soit le rapport k3/k1.
7. Mécanisme horloger selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames
(6, 8) par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 sont choisis pour que
l'organe horloger soit bistable.
8. Mécanisme horloger selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames
(6, 8) par rapport au centre de rotation O est inférieur à 10° et le rapport k3/k1
est inférieur à 0.3 ou l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première
et deuxième lames (6, 8) par rapport au centre de rotation O est supérieur ou égal
à 10° et le rapport k3/k1 est inférieur à 0.5.
9. Mécanisme horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le connecteur (4) présente une longueur telle que la distance entre les premières
extrémités (6a, 8a) des première et deuxième lames (6, 8) est L1 et une épaisseur
e1, la première lame (6) présente une longueur L2 et une épaisseur e2 et la troisième
lame (8) présente une longueur L3 et une épaisseur e3, choisies telles que L1> L2+L3,
L3/L2 ≥1, de préférence L3/L2 >2, L1/L3 > 2, e2=e3, e1/e3 ≥ 4, la hauteur du connecteur
(4), des première et deuxième lames (6, 8) étant de préférence comprise entre 0.1
mm et 5 mm, de préférence entre 0.1 mm et 2 mm, la longueur L1 du connecteur (4) étant
comprise entre 5 mm et 50 mm, et l'épaisseur e1 du connecteur (4) étant comprise entre
0.1 mm et 20 mm, l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première
et deuxième lames (6, 8) par rapport au centre de rotation O est compris entre 3°
et 15°, et le module de Young du matériau des première et deuxième lames (6, 8) et
du connecteur (4) est compris entre 40 GPa et 300 GPa, les modules de Young des première
et deuxième lames (6, 8) et du connecteur (4) étant de préférence égaux.
10. Mécanisme horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe horloger est associé à un seul dispositif à raideur angulaire prédéfinie
(2), la deuxième extrémité (6b) de la première lame (6) étant solidaire d'un élément
de fixation destiné à être assemblé à un bâti, la deuxième extrémité (8b) de la deuxième
lame (8) étant solidaire de l'organe horloger, l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités
(6b, 8b) des première et deuxième lames (6, 8) par rapport au centre de rotation O
et le rapport k3/k1 étant choisis pour que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie
exerce sur l'organe horloger un couple correspondant à une raideur angulaire négative
au moins entre deux positions angulaires comprises entre les deux positons angulaires
minimale et maximale.
11. Mécanisme horloger selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'organe horloger est un sautoir (14), le dispositif à raideur angulaire prédéfinie
(2) exerçant sur ledit sautoir (14) un couple correspondant à une raideur angulaire
négative lorsque le sautoir (14) se lève.
12. Mécanisme horloger selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'organe horloger est associé à au moins deux dispositifs à raideur angulaire prédéfinie
(2), la deuxième extrémité (6b) de la première lame (6) étant solidaire de l'organe
horloger, la deuxième extrémité (8b) de la deuxième lame (8) étant solidaire d'un
élément de fixation centré en O destiné à être assemblé à une partie fixe par rapport
à l'organe horloger, l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première
et deuxième lames (6, 8) par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 étant
choisis pour que chaque dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2) exerce sur l'organe
horloger un couple conférant un effet bistable entre les deux positons angulaires
minimale et maximale, lesdits dispositifs à raideur angulaire prédéfinie (2) étant
disposés de sorte qu'ils se superposent si l'un est ramené vers l'autre en le faisant
tourner autour du centre de rotation O.
13. Mécanisme horloger selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'organe horloger est associé à au moins deux dispositifs à raideur angulaire prédéfinie
(2), la deuxième extrémité (6b) de la première lame (6) étant solidaire d'un élément
de fixation destiné à être assemblé à une partie fixe par rapport à l'organe horloger,
la deuxième extrémité (8b) de la deuxième lame (8) étant solidaire de l'organe horloger,
l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames
(6, 8) par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 étant choisis pour
que chaque dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2) exerce sur l'organe horloger
un couple conférant un effet bistable entre les deux positons angulaires minimale
et maximale, lesdits dispositifs à raideur angulaire prédéfinie (2) étant disposés
symétriquement par rapport à un axe passant par le centre de rotation O.
14. Mécanisme horloger selon l'une des revendications 12 et 13 comprenant un cadran présentant
au moins une fenêtre parallèle au plan XY, caractérisé en ce que l'organe horloger est un organe d'obturation (18) mobile en rotation pour pouvoir
évoluer entre une position fermée, dans laquelle il obture la fenêtre, et une position
ouverte, dans laquelle il laisse la fenêtre au moins partiellement libre.
15. Pièce d'horlogerie comprenant un mécanisme horloger selon l'une des revendications
1 à 14.