CH705300A2 - Roue d'échappement. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne une roue d’échappement (1) pour pièce d’horlogerie, comportant un moyeu (2), une serge (3) et au moins un organe de liaison reliant ledit moyeu (2) à ladite serge (3), ladite roue d’échappement (1) étant destinée d’une part à se mouvoir en rotation sous l’action d’un organe moteur et d’autre part à transmettre de l’énergie à un organe régulateur, caractérisée en ce que ledit au moins un organe de liaison est déformable élastiquement.

Description

Domaine technique

[0001] La présente invention se rapporte au domaine technique général de l’horlogerie et plus particulièrement au domaine technique des systèmes d’échappement.

Etat de la technique

[0002] Les systèmes d’échappement sont connus et ne sont par conséquent pas présentés en détails dans le présent document. Ces systèmes comportent un ensemble de pièces constitutives dont, en particulier, une roue d’échappement destinée, d’une part, à être entraînée en rotation sous l’action d’au moins un organe moteur et, d’autre part, à coopérer mécaniquement avec au moins un organe régulateur, pour lui transmettre périodiquement de l’énergie afin d’entretenir ses oscillations.

[0003] De manière usuelle, la roue d’échappement comporte un moyeu, une serge munie d’une denture et des bras de liaison reliant rigidement le moyeu à la serge.

[0004] Le mécanisme d’échappement le plus répandu est l’échappement à ancre suisse, notamment en raison de sa fiabilité. Sa réalisation actuelle présente cependant un rendement perfectible. En effet, on constate que, lors de la phase de dégagement, c’est-à-dire avant la phase d’impulsion, le basculement de l’ancre induit un mouvement de recul à la roue d’échappement. Suite à ce mouvement de recul, l’une des dents de la roue d’échappement entre en contact avec l’une des palettes de l’ancre à environ un tiers de la longueur du plan d’impulsion de la palette; le glissement relatif entre la dent et la palette, et donc la transmission de l’énergie de la roue d’échappement à l’ancre, se fait donc sur environ deux tiers de la longueur du plan d’impulsion, l’énergie de la roue d’échappement n’étant pas transmise à l’ancre durant le tiers restant. Ceci affecte négativement le rendement de l’échappement.

Divulgation de l’invention

[0005] L’objet de la présente invention est de fournir une roue d’échappement améliorée permettant d’augmenter le rendement d’un échappement. L’invention s’applique particulièrement à un échappement à ancre, notamment à ancre suisse, mais peut aussi s’implémenter dans d’autres systèmes d’échappement.

[0006] Les objets assignés à l’invention sont atteints à l’aide d’une roue d’échappement pour pièce d’horlogerie, comportant un moyeu, une serge et au moins un organe de liaison, reliant ledit moyeu à ladite serge, ladite roue d’échappement étant destinée d’une part à se mouvoir en rotation sous l’action d’un organe moteur et d’autre part à transmettre de l’énergie à un organe régulateur.

[0007] Selon l’invention, ledit au moins un organe de liaison est déformable élastiquement dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation de ladite roue d’échappement en réponse à des forces appliquées sur ladite roue d’échappement.

[0008] Une force exercée sensiblement tangentiellement sur la serge provoque alors un fléchissement réversible de l’organe de liaison reliant le moyeu à ladite serge. La déformation s’effectue donc essentiellement dans le plan de la roue d’échappement. Une telle déformation peut résulter d’un blocage de la roue d’échappement sur l’ancre et de l’application d’un couple au niveau du moyeu par l’intermédiaire de l’organe moteur.

[0009] La transmission d’énergie entre la roue d’échappement et l’ancre se trouve ainsi améliorée.

[0010] Les revendications dépendantes donnent des caractéristiques d’exemples de réalisation d’une roue d’échappement selon l’invention.

[0011] Les objets assignés à l’invention sont également atteints à l’aide d’un échappement pour mouvement horloger comportant notamment au moins une roue d’échappement telle que présentée ci-dessus.

[0012] Les objets assignés à l’invention sont également atteints à l’aide d’une pièce d’horlogerie comportant au moins une roue d’échappement conforme à l’invention.

[0013] La roue d’échappement conforme à l’invention présente l’avantage de diminuer le chemin perdu de ladite roue avant l’impulsion, augmentant ainsi le rendement de l’échappement dans lequel ladite roue d’échappement est intégrée.

[0014] La forme et les dimensions de ces différents éléments constitutifs de la roue d’échappement sont choisies de manière à conférer d’une part la rigidité radiale nécessaire et d’autre part la flexibilité tangentielle nécessaire.

Brève description des dessins

[0015] D’autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé, donné à titre d’exemple non limitatif, dans lequel: <tb>les fig. 1, 2 et 3<sep>représentent un exemple de réalisation d’un échappement à ancre suisse, respectivement dans une phase de repos, au début d’une phase de dégagement et au début d’une phase d’impulsion, ledit échappement comportant une roue d’échappement conforme à l’invention, <tb>les fig. 4, 5 et 6<sep>illustrent schématiquement différents exemples de réalisation d’une roue d’échappement conforme à l’invention, <tb>les fig. 7 et 8<sep>représentent des vues en perspective d’éléments constitutifs d’un autre exemple de réalisation d’une roue d’échappement conforme à l’invention, <tb>la fig. 9<sep>illustre une vue en perspective des éléments des fig. 7 et 8, assemblés, pour constituer une roue d’échappement conforme à l’invention, <tb>la fig. 10<sep>représente une vue de dessus de la roue d’échappement de la fig. 9, <tb>la fig. 11<sep>représente une vue selon une coupe A-A de la roue d’échappement représentée à la fig. 10, et <tb>les fig. 12 et 13<sep>illustrent deux autres exemples de réalisation d’une roue d’échappement conforme à l’invention.

Mode(s) de réalisation de l’invention

[0016] Les éléments structurellement et fonctionnellement identiques et présents sur plusieurs figures distinctes, sont affectés d’une même référence numérique ou alphanumérique.

[0017] La fig. 1 illustre, à titre d’exemple, une réalisation d’un échappement à ancre suisse comportant une roue d’échappement 1. L’échappement tel qu’illustré à la fig. 1, utilisé par exemple dans une montre mécanique, est dans la phase de repos.

[0018] La roue d’échappement 1 comporte un moyeu 2, une serge 3 et au moins deux organes de liaison reliant ledit moyeu 2 à ladite serge 3. La roue d’échappement 1 est reliée cinématiquement à un organe moteur non représenté et sa rotation est typiquement engendrée par l’action d’un ressort de barillet.

[0019] L’échappement comprend également une ancre 5 restituant une partie de l’énergie libérée par le ressort, à une cheville montée sur un plateau 6 solidaire d’un organe régulateur, habituellement formé d’un balancier-spiral.

[0020] L’ancre 5 présente une extrémité se terminant par une fourchette 5a transmettant des impulsions à la cheville de plateau. De l’autre côté de son point de pivot 15, l’ancre 5 présente un bras d’entrée 8 et un bras de sortie 9 destinés à coopérer chacun avec des dents 7 de la roue d’échappement 1, respectivement par des palettes d’entrée 10 et de sortie 11, fixées sur les bras d’entrée 8 et de sortie 9 ou venues de matière avec l’ancre.

[0021] Comme le sait l’homme du métier, chaque palette 10, 11 présente à son extrémité libre un bec de repos 12 et un bec d’impulsion 13 délimitant, notamment, le plan d’impulsion destiné à coopérer avec les dents 7 de la roue d’échappement 1.

[0022] Comme illustré notamment sur la fig. 4, les organes de liaison peuvent être des bras de liaison 4 et, selon l’invention, ils sont déformables élastiquement. Les bras de liaison 4 peuvent ainsi subir un fléchissement réversible, dans le plan de la roue 1, c’est-à-dire dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation de la roue 1, sous l’action notamment du couple exercé par l’organe moteur. La serge 3 et le moyeu 2 sont en revanche rigides et leurs déformations sont négligeables par rapport à la déformation des bras de liaison 4. On relèvera que la déformation élastique des bras de liaison 4 peut notamment se traduire avantageusement par le fait que lesdits bras de liaison 4 sont susceptibles de fléchir dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation de ladite roue d’échappement 1, relativement au moyeu 2, d’une part, et à la serge 3, d’autre part, la flexion étant notamment définie par la jonction entre les bras de liaison 4 et le moyeu 2, respectivement la serge 3.

[0023] On pourra donc prévoir que l’élasticité de l’organe de liaison se manifeste au niveau des jonctions avec le moyeu 2 ou la serge 3, et/ou au niveau de l’organe de liaison lui-même. L’homme du métier pourrait également envisager que l’organe de liaison comporte des portions rigides et des portions déformables élastiquement, conférant toutefois une déformabilité suffisante à l’organe de liaison.

[0024] Ainsi, la forme et les dimensions des bras de liaison 4 sont avantageusement choisies de manière à pouvoir atteindre, lors de leur déformation élastique, un décalage angulaire relatif entre la serge 3 et le moyeu 2, par rapport à une position correspondant à un état non déformé desdits bras de liaison. Ce décalage angulaire est par exemple compris entre 0,5° et 7° et de préférence compris entre 1,5° et 2,5° et typiquement égal à 2°. Ces valeurs s’appliquent également aux modes de réalisation décrits ci-après.

[0025] Ainsi, durant la phase de repos, une dent 7 de la roue d’échappement 1 est en appui sur le plan de repos de la palette d’entrée 10, comme cela est représenté à la fig. 1. L’ancre 5 prend appui sur une goupille de limitation d’entrée 14 de l’échappement.

[0026] Sous l’effet du couple appliqué à la roue d’échappement 1, les bras de liaison 4 se déforment. Cette déformation est d’autant plus grande que l’armage du ressort moteur est important. La flexion des bras de liaison 4 tend, sous l’effet du couple appliqué, à donner de l’avance au moyeu 2, c’est-à-dire à décaler angulairement le moyeu 2 en référence à la serge 3 immobilisée sur l’ancre 5.

[0027] Au début de la phase de dégagement, illustré à la fig. 2, un basculement de l’ancre 5 selon la flèche B, autour de son point de pivot 15, transmet un mouvement de recul à la roue d’échappement 1. Ce recul correspond à une légère rotation de la roue d’échappement 1 dans le sens trigonométrique T. Ce mouvement de recul se fait à rencontre de l’action du ressort moteur qui transmet à la roue d’échappement 1 une rotation dans le sens anti-trigonométrique AT.

[0028] Lors de la phase de dégagement, le mouvement de recul de la roue d’échappement 1, et par conséquent de la serge 3, peut augmenter la flexion des bras de liaison 4.

[0029] Dès la fin de ce mouvement de recul, l’avance de la roue d’échappement 1, sous l’effet du couple moteur, s’effectue simultanément au retour élastique des bras de liaison 4.

[0030] La serge 3 effectue un mouvement de rotation dans le sens anti-trigonométrique AT, sous l’effet de l’élasticité des bras de liaison 4 en flexion, jusqu’à ce que l’une des dents 7 vienne en contact avec la palette d’entrée 10. Ce contact correspond au début de la phase d’impulsion. Ce contact est par ailleurs localisé sur le plan d’impulsion de la palette d’entrée 10, dans une zone proche de son bec de repos 12.

[0031] Par rapport à une roue d’échappement 1 classique comportant des bras de liaison 4 rigides, la zone de contact pour une roue d’échappement 1 conforme à l’invention, est plus proche du bec de repos 12. Ce meilleur positionnement est lié au fait que les bras de liaison 4, déformés élastiquement, reprennent leur position initiale à l’issue du mouvement de recul de la roue d’échappement 1.

[0032] Le chemin perdu de la roue d’échappement 1, avant la phase d’impulsion, est donc substantiellement diminué avec la roue d’échappement 1 conforme à l’invention.

[0033] Le phénomène décrit précédemment s’applique bien entendu également à l’interaction d’une dent 7 avec la palette de sortie 11.

[0034] Ainsi, durant une alternance de l’organe régulateur, la roue d’échappement 1 selon l’invention, transmettra plus d’énergie à l’ancre 5 et par conséquent à l’organe régulateur. L’échappement comportant une roue d’échappement 1 selon l’invention, présente donc un rendement augmenté comparativement au même échappement pourvu d’une roue d’échappement connue, présentant des bras de liaison 4 rigides.

[0035] La fig. 4 représente un exemple de réalisation d’une roue d’échappement 1 conforme à l’invention, comportant cinq bras de liaison 4 orientés radialement et répartis angulairement.

[0036] La fig. 5 représente un autre exemple de réalisation d’une roue d’échappement 1 selon l’invention, comportant dix bras de liaison 4 orientés radialement et répartis angulairement.

[0037] Selon un exemple de réalisation conforme à l’invention, au moins un organe de liaison comporte une section transversale dont l’épaisseur et/ou la hauteur peut être variable en fonction de la longueur dudit organe de liaison, ladite section pouvant par exemple être circulaire et/ou rectangulaire.

[0038] La fig. 6 représente un autre exemple de réalisation d’une roue d’échappement 1 conforme à l’invention dans laquelle chacun des cinq bras de liaison 4 orientés radialement et répartis angulairement, comporte un assemblage de branches 4a, 4b, 4c. Une première branche 4a et une seconde branche 4b, orientées sensiblement radialement, sont reliées par une extrémité respectivement au moyeu 2 et à la serge 3, les autres extrémités desdites branches 4a, 4b étant reliées entre-elles par l’intermédiaire d’au moins une branche additionnelle 4c. Cette dernière est reliée aux première et seconde branches 4a, 4b par un coude flexible entre deux branches consécutives.

[0039] La branche additionnelle 4c s’étend sensiblement radialement en référence à la roue. Elle pourrait également avoir d’autres orientations, notamment une orientation essentiellement tangente à un cercle centré sur le moyeu. Les branches 4a, 4b, 4c présentent par exemple une forme sensiblement en S dans leur configuration non déformée. Les branches 4a, 4b, 4c sont par exemple identiques ou similaires dans leurs formes.

[0040] Les organes de liaison, la serge 3 et le moyeu 2 sont par exemple réalisés dans un matériau métallique. De préférence, ils sont réalisés en une seule pièce. Une réalisation par procédé DRIE (Deep Reactive Ion Etching -gravure ionique réactive profonde) ou par procédé LIGA (Röntgenlithographie, Galvanoformung, Abformung - lithographie aux rayons X, galvanisation, formage) ou par découpe laser, par exemple d’un matériau à base de silicium peut aussi être envisagée pour la fabrication de la roue d’échappement 1 conforme à l’invention. Une roue d’échappement 1 selon l’invention peut également être réalisée à base d’acier, de laiton, de nickel, de diamant ou de silicium recouvert de diamant.

[0041] Les fig. 7 et 8 sont des représentations en perspective d’éléments constitutifs d’un autre exemple de réalisation d’une roue d’échappement 1 conforme à l’invention. La roue d’échappement 1 comprend un premier élément, constitué d’un disque 17 solidaire en rotation du moyeu 2. Le disque 17 présente, sur l’une de ses faces, un tigeron 2a en saillie et des plots 18 également en saillie. Les plots 18 peuvent être des goupilles fixées au disque et le tigeron 2a un axe fixé au disque également. L’homme du métier peut également envisager une réalisation monolithique.

[0042] Un second élément constitutif de la roue d’échappement 1 comprend le moyeu 2, la serge 3 et l’organe de liaison sous forme d’un ressort spiral 19.

[0043] Le ressort spiral 19 comporte d’une part une extrémité centrale 19a fixée sur le moyeu 2, lequel est solidaire du tigeron 2a et d’autre part une extrémité périphérique 19b solidaire de la serge 3.

[0044] Les plots 18 sont agencés de manière à s’engager librement dans des ouvertures 21 ménagées dans la serge 3. Le premier élément et les ouvertures 21 définissent un dispositif de centrage qui force les axes de révolution du moyeu 2 et de la serge 3 à être sensiblement coïncidents et qui positionne radialement le moyeu 2 et la serge 3.

[0045] L’arrivée en butée des plots 18 dans les ouvertures 21 peut permettre de limiter et de définir avec précision le décalage angulaire entre le moyeu 2 et la serge 3.

[0046] La fig. 9 est une représentation en perspective des éléments des fig. 7 et 8, une fois assemblés pour constituer la roue d’échappement 1 conforme à l’invention.

[0047] La fig. 10 est une vue de dessus de la roue d’échappement 1 de la fig. 9 et la fig. 11 est une vue selon une coupe A-A de la roue d’échappement représentée à la fig. 10.

[0048] La fig. 12 illustre un autre exemple de réalisation de la roue d’échappement 1 conforme à l’invention. Dans cet exemple de réalisation, chaque bras de liaison 4 présente, à l’instar du mode de réalisation de la fig. 6, une première branche 4a et une seconde branche 4b reliées par une première extrémité respectivement au moyeu 2 et à la serge 3. Les première et seconde branches 4a, 4b sont reliées par leur deuxième extrémité, au moyen d’au moins une branche additionnelle 4c.

[0049] La branche additionnelle 4c est reliée aux première et seconde branches 4a, 4b par un coude flexible entre deux branches consécutives, c’est-à-dire entre la première branche 4a et la branche additionnelle 4c, et entre cette dernière et la deuxième branche 4b.

[0050] L’homme du métier peut envisager d’utiliser une succession de branches additionnelles articulées, disposées par exemple en accordéon ou en méandre, pour relier les première et deuxième branches 4a et 4b.

[0051] Ainsi, pour les roues d’échappement des fig. 6 et 12, les orientations des branches les unes en référence aux autres, mais aussi en référence au moyeu 2 et à la serge 3, sont susceptibles de varier lors des décalages angulaires de la serge 3 et du moyeu 2, mais en restant dans le plan de la roue. La longueur effective des bras de liaison peut donc s’adapter lors des décalages angulaires, en limitant les efforts de traction et compression subis par les bras. La roue d’échappement 1 comporte par exemple cinq bras de liaison 4.

[0052] La fig. 13 illustre un autre exemple de réalisation de la roue d’échappement 1 conforme à l’invention. Dans cet exemple de réalisation, la serge 3 est interrompue. Elle définit ainsi des parties de serge 3a non directement reliées entre elles et indépendantes les unes des autres. Chaque partie de serge 3a est reliée au moyeu 2 par l’intermédiaire d’un organe de liaison sous forme, par exemple, de bras de liaison 4. Ce dernier s’étend par exemple radialement en référence à la roue d’échappement 1. On pourrait également avoir une serge 3 interrompue avec un organe de liaison sous forme de ressort spiral 19, tel que mentionné ci-dessus.

[0053] Chaque partie de serge 3a porte au moins une dent de la roue d’échappement. La roue d’échappement 1 comporte par exemple vingt bras de liaison 4. De manière avantageuse, ce mode de réalisation permet qu’une déformation élastique appliquée à un bras de liaison n’implique pas de contrainte mécanique sur les autres bras de liaison de la roue. Aussi, il permet aux organes de liaisons d’être sollicités sensiblement uniquement en flexion. Ceci a pour avantage de limiter le déplacement radial de chaque partie de serge.

[0054] Selon un exemple de réalisation de la roue d’échappement conforme à l’invention, au moins une dent de la roue d’échappement a une géométrie telle que, durant toute la phase de dégagement, seul son bec de repos 12 est en contact avec le plan de repos 22 de la palette de l’ancre. Ainsi, les forces appliquées au cours du cycle d’échappement sont conformes à un échappement conventionnel. Une telle géométrie de dent s’appliquera de manière particulièrement avantageuse au mode de réalisation de la fig. 13.

[0055] Il est évident que la présente description ne se limite pas aux exemples explicitement décrits, mais comprend également d’autres modes de réalisation et/ou de mise en œuvre. En particulier, l’homme du métier saura définir et optimiser les formes et les dimensions des organes de liaison de manière à obtenir, selon le matériau choisi, le moment de force, l’élasticité et la déformation voulus.

Claims (15)

1. Roue d’échappement (1) pour pièce d’horlogerie, comportant un moyeu (2), une serge (3) et au moins un organe de liaison reliant ledit moyeu (2) à ladite serge (3), ladite roue d’échappement (1) étant destinée d’une part à se mouvoir en rotation sous l’action d’un organe moteur et d’autre part à transmettre de l’énergie à un organe régulateur, caractérisée en ce que ledit au moins un organe de liaison est déformable élastiquement dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation de ladite roue d’échappement (1) en réponse à des forces appliquées sur ladite roue d’échappement (1).

2. Roue d’échappement (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la forme et les dimensions dudit au moins un organe de liaison sont choisies de manière à pouvoir atteindre, lors de la déformation élastique dudit au moins un organe de liaison, un décalage angulaire réversible entre ladite serge (3) et ledit moyeu (2), compris entre 0,5° et 7° et plus préférentiellement compris entre 1,5° et 2,5°.

3. Roue d’échappement (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit au moins un organe de liaison est susceptible de fléchir dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation de ladite roue d’échappement (1), relativement audit moyeu (2), d’une part, et à ladite serge (3), d’autre part.

4. Roue d’échappement (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit au moins un organe de liaison est réalisé dans un matériau à base d’acier, de laiton, de nickel, de silicium, de diamant ou de silicium recouvert de diamant.

5. Roue d’échappement (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit au moins un organe de liaison, ledit moyeu (2) et ladite serge (3) sont réalisés en une seule pièce.

6. Roue d’échappement (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit au moins un organe de liaison est un bras de liaison (4).

7. Roue d’échappement (1) selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit au moins un bras de liaison (4) s’étend sensiblement radialement en référence à ladite roue d’échappement (1).

8. Roue d’échappement (1) selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que ledit au moins un bras de liaison (4) comporte une première branche (4a) et une seconde branche (4b) reliées par une première extrémité respectivement audit moyeu (2) et à ladite serge (3), lesdites première et seconde branches (4a, 4b) étant reliées par leur deuxième extrémité, au moyen d’au moins une branche additionnelle (4c).

9. Roue d’échappement (1) selon la revendication 8, caractérisée en ce que ladite au moins une branche additionnelle (4c) est reliée auxdites première et seconde branches (4a, 4b) par un coude flexible entre deux branches consécutives.

10. Roue d’échappement (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit au moins un organe de liaison est un ressort spiral (19).

11. Roue d’échappement (1) selon la revendication 10, caractérisée en ce qu’elle comporte un dispositif de centrage forçant les axes de révolution dudit moyeu (2) et de ladite serge (3) à être sensiblement coïncidents.

12. Roue d’échappement (1) selon la revendication 11, caractérisée en ce que ledit dispositif de centrage comporte un disque (17) solidaire en rotation dudit moyeu (2), ledit disque (17) étant muni d’au moins deux plots (18) ajustés librement dans des ouvertures (21) ménagées dans ladite serge (3).

13. Roue d’échappement (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite serge (3) est interrompue et définit des parties de serge (3a) non directement reliées entre elles et indépendantes les unes des autres, chaque partie de serge (3a) portant au moins une dent de ladite roue d’échappement (1).

14. Echappement pour pièce d’horlogerie, comportant au moins une roue d’échappement (1) conforme à l’une quelconque des revendications précédentes.

15. Pièce d’horlogerie comportant au moins une roue d’échappement (1) conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 13.