CH709279B1 - Régulation en fréquence d'un résonateur d'horlogerie par action sur la raideur d'un moyen de rappel élastique. - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un procédé d’entretien et de régulation en fréquence d’un résonateur d’horlogerie autour de sa fréquence propre ω0. Un dispositif régulateur (2) agit sur ledit résonateur avec un mouvement périodique qui impose une modulation périodique de la fréquence de résonance dudit résonateur, en agissant au moins sur la raideur d’un moyen de rappel que comporte ledit résonateur, avec une fréquence de régulation ωR comprise entre 0,9 fois et 1,1 fois la valeur d’un multiple entier de ladite fréquence propre ω0, ledit entier étant supérieur ou égal à 2. On fait agir ledit dispositif régulateur (2) en commandant une variation périodique de la raideur dudit moyen de rappel élastique (40) en modulant sa section et/ou son module d’élasticité et/ou les contraintes à ses points de fixation.

Description

Description

Domaine de l’invention [0001] L’invention concerne un procédé d’entretien et de régulation en fréquence, autour de sa fréquence propre, d’un mécanisme résonateur d’horlogerie comportant au moins un moyen de rappel élastique lequel comporte au moins un spiral ou un fil de torsion ou un guidage flexible, où on met en oeuvre au moins un dispositif régulateur agissant sur ledit mécanisme résonateur avec un mouvement périodique.

[0002] L’invention concerne encore un mouvement d’horlogerie comportant au moins un mécanisme résonateur d’horlogerie conçu pour osciller à une fréquence propre, ledit mécanisme résonateur d’horlogerie comportant au moins un moyen de rappel élastique comportant au moins un spiral ou un fil de torsion ou un guidage flexible.

[0003] L’invention concerne encore une pièce d’horlogerie comportant au moins un tel mouvement d’horlogerie.

[0004] L’invention concerne le domaine des bases de temps en horlogerie mécanique, en particulier basées sur un mécanisme résonateur à balancier-spiral.

Arrière-plan de l’invention [0005] La recherche de l’amélioration de performances des bases de temps horlogères est une préoccupation constante. Une limitation importante à la performance chronométrique des montres mécaniques réside dans l’utilisation des échappements impulsionnels conventionnels, et aucune solution d’échappement n’a jamais pu éviter ce type de perturbation. Résumé de l’invention [0006] L’invention se propose d’obtenir une base de temps la plus précise possible.

[0007] A cet effet, l’invention concerne un procédé d’entretien et de régulation en fréquence d’un mécanisme résonateur d’horlogerie autour de sa fréquence propre, caractérisé en ce qu’on met en oeuvre au moins un dispositif régulateur agissant sur ledit mécanisme résonateur avec un mouvement périodique, caractérisé en ce que ledit mouvement périodique impose une modulation périodique au moins de la fréquence de résonance dudit mécanisme résonateur, en agissant au moins sur la raideur d’un moyen de rappel élastique que comporte ledit mécanisme résonateur, avec une fréquence de régulation qui est comprise entre 0,9 fois et 1,1 fois la valeur d’un multiple entier de ladite fréquence propre, ledit entier étant supérieur ou égal à 2, et en ce qu’on fait agir ledit dispositif régulateur en commandant une variation périodique de la raideur dudit moyen de rappel élastique en modulant sa section et/ou son module d’élasticité et/ou les contraintes à ses points de fixation.

[0008] Selon une forme de réalisation de l’invention, ledit mouvement périodique impose une modulation périodique de la fréquence de résonance dudit mécanisme résonateur, en imposant une modulation de la section d’un ressort que comporte ledit mécanisme résonateur, et/ou une modulation du module d’élasticité du moyen de rappel élastique que comporte ledit mécanisme résonateur.

[0009] Selon une forme de réalisation de l’invention, on met en oeuvre ledit dispositif régulateur imprimant un mouvement périodique à au moins un composant dudit mécanisme résonateur ou à un outillage influant sur la position d’un tel composant dudit mécanisme résonateur et on imprime ledit mouvement périodique audit mécanisme résonateur comportant ledit moyen de rappel élastique comportant au moins un spiral ou un fil de torsion ou un guidage flexible.

[0010] L’invention concerne encore un mouvement d’horlogerie comportant au moins un mécanisme résonateur d’horlogerie conçu pour osciller à une fréquence propre, ledit mécanisme résonateur d’horlogerie comportant au moins un moyen de rappel élastique comportant au moins un spiral ou un fil de torsion ou un guidage flexible, caractérisé en ce que ledit mouvement comporte au moins un dispositif régulateur agencé pour la mise en oeuvre de ce procédé d’entretien et de régulation en fréquence, autour de sa fréquence propre ωθ, dudit mécanisme résonateur, et agencé pour commander une variation périodique de la raideur dudit moyen de rappel élastique avec une fréquence de régulation coFt qui est comprise entre 0,9 fois et 1,1 fois la valeur d’un multiple entier de ladite fréquence propre ωθ dudit résonateur, ledit entier étant supérieur ou égal à 2, et en ce que ledit dispositif régulateur est agencé pour imprimer un mouvement périodique à au moins un composant dudit mécanisme résonateur, et en ce que ledit dispositif régulateur est agencé pour imposer une modulation de la section dudit moyen de rappel élastique, et/ou une modulation du module d’élasticité dudit moyen de rappel élastique, et/ou une modulation des contraintes aux points de fixation dudit moyen de rappel élastique.

[0011] L’invention concerne encore une pièce d’horlogerie comportant au moins un tel mouvement d’horlogerie.

Description sommaire des dessins [0012] 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 fig. 1 représente, de façon schématisée, un pendule dont on fait varier la longueur; la fig. 2 représente, de façon schématisée, un diapason avec deux balanciers-spiraux attachés l’un à l’autre; la fig. 3 représente, de façon schématisée, et partielle, le spiral d’un ensemble balancier-spiral, avec une spire addi tionnelle fixée à ce spiral et venant en doublure localement avec la courbe terminale du spiral, et un dispositif régulateur pour effectuer des torsions de sens opposés sur la courbe terminale et sur cette spire additionnelle; la fig. 4 représente, de façon similaire à la fig. 3, une spire additionnelle et un dispositif régulateur actionnant une extrémité de cette spire additionnelle; la fig. 5 représente un spiral auquel est fixé un bras, et un dispositif régulateur actionnant une extrémité de ce bras; la fig. 6 illustre un spiral avec, au voisinage de sa courbe terminale, une autre spire qui est maintenue à une pre mière extrémité par un appui manoeuvré par un dispositif régulateur, et qui est libre à une deuxième extrémité agencée pour venir périodiquement en contact avec la courbe terminale sous l’action du dispositif régulateur sur cet appui; la fig. 7 illustre un spiral comportant deux lames conductrices séparées par des éléments isolants, et les fig. 7A et 7B montrent, en coupe, deux sections de ce spiral selon les champs électriques appliqués à ce spiral; la fig. 8 illustre un dispositif régulateur comportant un mobile rotatif équipé d’aimants à sa périphérie et dont le champ coopère périodiquement avec un aimant placé sur la courbe terminale d’un spiral; la fig. 9 illustre un mécanisme résonateur comportant un balancier comportant une virole maintenant un fil de torsion, dont un dispositif régulateur commande une variation périodique de la tension; la fig. 10 représente, sous forme d’un schéma-blocs, une montre comportant un mouvement mécanique avec un mécanisme résonateur régulé selon l’invention.

Description détaillée des modes de réalisation préférés [0013] Le but de l’invention est de fabriquer une base de temps pour rendre une pièce d’horlogerie mécanique, notamment une montre mécanique, la plus précise possible.

[0014] Une manière d’y parvenir consiste à associer différents résonateurs, soit directement, soit via l’échappement.

[0015] Pour pallier le facteur d’instabilité lié au mécanisme d’échappement, un système de résonateur paramétrique permet de diminuer l’influence de l’échappement et de rendre ainsi la montre plus précise.

[0016] Selon l’invention, un oscillateur paramétrique utilise, pour le maintien des oscillations, une actuation paramétrique qui consiste à faire varier un des paramètres de l’oscillateur avec une fréquence de régulation coFt comprise entre 0,9 fois et 1,1 fois la valeur d’un multiple entier de la fréquence propre coO du système oscillateur à réguler, cet entier étant supérieur ou égal à 2, et qui est de préférence multiple entière, notamment double, de la fréquence propre ωθ.

[0017] Par convention et afin de bien les distinguer, on appelle ici «régulateur» 2 l’oscillateur qui sert à l’entretien et à la régulation en fréquence de l’autre système entretenu, lequel est dénommé «le résonateur» 1.

[0018] La lagrangienne L d’un résonateur paramétrique de dimension 1 est:

où T est l’énergie cinétique et V l’énergie potentielle et l’inertie l(t), la raideur k(t) et la position de repos x0(t) dudit résonateur sont une fonction périodique du temps, x est la coordonnée généralisée du résonateur.

[0019] L’équation du résonateur paramétrique forcé et amorti est obtenue par l’équation de Lagrange pour la lagrangienne L en ajoutant un forçant f(t) et une force de Langevin prenant en compte les mécanismes dissipatifs:

où le coefficient de la dérivée du premier ordre en x est: Y(t) = [β(1) + i(t)]/l(t), 3(t) >0 étant le terme décrivant les pertes, et où le coefficient du terme d’ordre nul dépend de la fréquence du résonateur [0020] La fonction f(t) prend la valeur 0 dans le cas d’un oscillateur non-forcé.

Cette fonction f(t) peut, encore, être une fonction périodique, ou encore être représentative d’une impulsion de type Dirac.

[0021] L’invention consiste à faire varier, par l’action d’un oscillateur d’entretien ou régulateur, l’un ou l’autre, ou tous, les termes 3(t), co(t), en modifiant la partie réelle et imaginaire de la raideur, avec une fréquence de régulation coR qui est comprise entre 0,9 fois et 1,1 fois la valeur d’un multiple entier, cet entier étant supérieur ou égal à 2, notamment double, de la fréquence propre ωθ du système oscillateur à réguler.

[0022] Dans une réalisation particulière, la fréquence de régulation coFt est multiple entière, notamment double, de la fréquence propre ωθ du système résonateur à réguler.

[0023] Dans une variante, la position de repos x0(t), varie simultanément avec les paramètres β(ΐ), co(t), avec une fréquence de régulation coFt qui est comprise entre 0,9 fois et 1,1 fois la valeur d’un multiple entier, cet entier étant supérieur ou égal à 2, notamment double, de la fréquence propre coO du système oscillateur à réguler.

[0024] De préférence, tous les termes β(ΐ), co(t), x0(t), varient avec une fréquence de régulation coFt qui est de préférence multiple entière, notamment double, de la fréquence propre coO du système résonateur à réguler.

[0025] Généralement, l’oscillateur d’entretien ou régulateur, en plus que la modulation des termes paramétriques, introduit aussi un terme d’entretien non paramétrique f(t), dont l’amplitude est négligeable une fois que le régime paramétrique est atteint [W. B. Case, The pumping of a swing from the standing position, Am. J. Phys. 64, 215 (1996)].

Dans une variante, le terme forçant f(t) peut être introduit par un deuxième mécanisme d’entretien.

[0026] Les paramètres de cette équation sont le terme de fréquence co et le terme de pertes et frottements β. Le facteur de qualité de l’oscillateur est défini par Q = ω/β.

[0027] Pour mieux comprendre le phénomène, on peut se rapprocher de l’exemple d’un pendule dont on fait varier la longueur. Dans ce cas,

avec L la longueur du pendule, et g l’attraction de la pesanteur.

[0028] Dans cet exemple particulier, si la longueur L est modulée dans le temps périodiquement avec une fréquence 2co et une amplitude de modulation ôL suffisante (ôL/L > 2β/ω), le système oscille à la fréquence ω sans s’amortir.

[D. Ftugar et P. Grutter, Mechanical parametric amplification and thermomechanical noise squeezing, PRL 67, 699 (1991), A. H. Nayfeh and D. T. Mook, Nonlinear Oscillations, Wiley-lnterscience, (1977)].

[0029] Le principe peut être repris dans une pièce d’horlogerie ou une montre qui comporte un résonateur mécanique à balancier-spiral, avec une extrémité du spiral fixée à une virole solidaire du balancier, et l’autre extrémité fixée à un piton.

[0030] L’entretien paramétrique d’un tel système balancier-spiral peut notamment être réalisé en rendant ce piton mobile, de façon périodique.

[0031] L’oscillation peut être maintenue et la précision du système est notoirement améliorée.

[0032] Le choix d’une fréquence d’un oscillateur d’excitation au double de la fréquence du système que l’on veut stabiliser en régularité d’oscillation permet d’effectuer la modulation sur une alternance complète, et d’obtenir un amortissement nul ou négatif.

[0033] L’industrialisation de tels systèmes d’oscillateurs paramétriques est liée aux deux fonctions essentielles: la fourniture d’énergie et le comptage.

[0034] Ces deux fonctions peuvent être séparées, comme illustré par la fig. 2, en utilisant un diapason avec deux balanciers-spiraux attachés l’un à l’autre, où l’un oscillant à une fréquence 2ω est lié à l’échappement, et l’autre oscillant à une fréquence ω est lié au comptage.

[0035] Il est encore possible de privilégier une modification des pertes par frottements dans l’air, plutôt que de faire osciller le terme de fréquence, ou encore de modifier l’inertie du balancier par un balourd.

[0036] Pour une efficacité maximale, l’entretien est avantageusement effectué avec une fréquence multiple entière, notamment double, de la fréquence du résonateur entretenu. Les moyens mécaniques d’entretien peuvent prendre différentes formes.

[0037] La présente invention consiste à faire varier la raideur du spiral.

[0038] L’excitation au double de la fréquence peut être effectuée avec un signal carré, ou encore avec un signal impulsionnel, il n’est pas indispensable d’avoir une excitation sinusoïdale.

[0039] Le régulateur d’entretien n’a pas besoin d’être très précis: son défaut de précision éventuel se traduit seulement par une perte d’amplitude, mais sans variation de la fréquence (sauf bien sûr si cette fréquence est très variable, ce qui est à éviter). En fait, ces deux oscillateurs, régulateur d’entretien et résonateur entretenu, ne sont pas couplés, mais l’un entretient l’autre, à sens unique.

[0040] Dans une réalisation préférée, il n’y a pas de ressort de couplage entre ces deux oscillateurs.

[0041] On comprend bien que l’invention se distingue des oscillateurs couplés connus par ailleurs: en effet, on ne souhaite pas, dans la mise en oeuvre de l’invention, de réversibilité du transfert d’énergie entre deux oscillateurs, mais plutôt, dans la mesure du possible, un transfert d’énergie à sens unique d’un oscillateur vers l’autre.

[0042] L’invention concerne plus particulièrement la régulation en fréquence d’un résonateur d’horlogerie par action sur la raideur d’un moyen de rappel élastique.

[0043] Ainsi, l’invention concerne un procédé de régulation en fréquence d’un mécanisme résonateur 1 d’horlogerie autour de sa fréquence propre ωθ. Ce procédé met en oeuvre au moins un dispositif régulateur 2 imprimant un mouvement périodique à au moins un composant du mécanisme résonateur 1 ou à un outillage influant sur la position ou sur la raideur d’un tel composant du mécanisme résonateur 1.

[0044] Et ce mouvement périodique impose une modulation périodique au moins de la fréquence de résonance du mécanisme résonateur 1, en agissant au moins sur la raideur d’un moyen de rappel élastique que comporte ce mécanisme résonateur 1, avec une fréquence de régulation coFt qui est comprise entre 0,9 fois et 1,1 fois la valeur d’un multiple entier de la fréquence propre ωθ, cet entier étant supérieur ou égal à 2.

[0045] Dans une mise en oeuvre particulière de l’invention, le mouvement périodique impose une modulation périodique de la fréquence de résonance du mécanisme résonateur 1, en imposant à la fois une modulation de la raideur du mécanisme résonateur 1 et une modulation d’inertie de ce mécanisme résonateur 1.

[0046] Dans une mise en oeuvre particulière de l’invention, le mouvement périodique impose une modulation périodique de la fréquence de résonance du mécanisme résonateur 1, en imposant une modulation de la section d’un ressort que comporte ledit mécanisme résonateur 1 et/ou une modulation du module d’élasticité d’un moyen de rappel élastique que comporte le mécanisme résonateur 1, et/ou une modulation de la forme d’un moyen de rappel élastique que comporte le mécanisme résonateur 1.

[0047] Dans une application particulière, ce mouvement périodique peut, encore, imposer une modulation périodique de la fréquence de résonance du mécanisme résonateur 1, en imposant, encore, une modulation de la longueur active d’un ressort que comporte ce mécanisme résonateur 1.

[0048] Dans une mise en oeuvre particulière de l’invention, le mouvement périodique impose une modulation périodique de la fréquence de résonance du mécanisme résonateur 1 en imposant à la fois une modulation de la raideur du mécanisme résonateur 1, et une modulation du point de repos du mécanisme résonateur 1.

[0049] Dans une application particulière illustrée par les figures, on met en oeuvre au moins un tel dispositif régulateur 2 imprimant un mouvement périodique à au moins un composant du mécanisme résonateur 1 ou à un outillage influant sur la position d’un tel composant du mécanisme résonateur 1, et on imprime ce mouvement périodique à un mécanisme résonateur 1 comportant au moins un moyen de rappel élastique 40 comportant au moins un spiral 4 ou un fil de torsion (ou un guidage flexible) 46, et on fait agir au moins un dit dispositif régulateur 2 en commandant une variation périodique de la raideur du moyen de rappel élastique 40 en modulant sa section et/ou son module d’élasticité et/ou sa forme et/ou les contraintes à ses points de fixation.

[0050] Selon l’invention, on applique ce procédé à un mécanisme résonateur 1 comportant au moins un moyen de rappel élastique 40 comportant au moins un spiral 4 ou un fil de torsion ou un guidage flexible 46, et on fait agir au moins un tel dispositif régulateur 2 en commandant une variation périodique de la partie réelle et/ou de la partie imaginaire de la raideur de ce moyen de rappel élastique 40, la partie réelle de la raideur définissant la fréquence de ce mécanisme résonateur 1, et la partie imaginaire de la raideur définissant le facteur de qualité de ce mécanisme résonateur 1.

[0051] Dans les variantes illustrées aux fig. 3 à 8 (où le balancier n’est pas représenté pour ne pas encombrer les figures), on applique ce procédé à un ensemble balancier-spiral 3, dont le spiral 4 constitue le moyen de rappel élastique 40 et est maintenu entre un piton 5 à une première extrémité externe 6 et à une virole 7 à une deuxième extrémité interne 8, et on fait agir au moins un tel dispositif régulateur 2 en commandant une variation périodique de la partie réelle et/ou de la partie imaginaire de la raideur du spiral 4.

[0052] Dans la variante de la fig. 3, on double localement la courbe terminale 17 du spiral 4 par une spire additionnelle 18 fixée à ce spiral 4 en au moins un premier point de jonction 19, et on effectue de façon périodique avec le dispositif régulateur 2 des torsions de sens opposés sur la courbe terminale 17 et sur la spire additionnelle 18, en agissant sur le piton 5 pour la courbe terminale 17, et sur une extrémité 18A opposée à ce premier point de jonction 19 de la spire additionnelle 18 pour la spire additionnelle 18. Cette double torsion présente l’avantage de permettre la modification de la raideur du spiral, sans modifier sa position dans son plan.

[0053] Dans la variante de la fig. 4, on double localement la courbe terminale 17 du spiral 4 par une spire additionnelle 18 fixée à ce spiral 4 en au moins un premier point de jonction 19, et on effectue de façon périodique avec le dispositif régulateur 2 un mouvement sur une extrémité 18A opposée à ce premier point de jonction 19 de la spire additionnelle 18. On modifie, ainsi, la raideur de la courbe terminale, et, par conséquent, celle du spiral. On peut, aussi, utiliser le dispositif régulateur 2 pour mouvoir le piton 5 et l’extrémité 18A.

[0054] On peut choisir de donner une raideur particulière à cette spire additionnelle 18: - ou bien on choisit une telle spire additionnelle 18 de raideur équivalente à celle de la courbe terminale 17, - ou bien on choisit une telle spire additionnelle 18 plus rigide que la courbe terminale 17.

[0055] Dans la variante de la fig. 5, on fixe à la courbe terminale 17 du spiral 4 un bras 20 en au moins un deuxième point de jonction 21, et on effectue de façon périodique avec le dispositif régulateur 2 un mouvement sur une extrémité 22 du bras 20 opposée à ce deuxième point de jonction 21. Dans une variante particulière, on choisit le bras 20 plus rigide que la courbe terminale 17.

[0056] Dans la variante de la fig. 6, on positionne, au voisinage de la courbe terminale 17 du spiral 4, une autre spire 23 qui est maintenue à une première extrémité par un appui 24 manoeuvré par le dispositif régulateur 2, et qui est libre à une deuxième extrémité 25 agencée pour venir périodiquement en contact avec la courbe terminale 17 sous l’action du dispositif régulateur 2 sur cet appui 24. Cette autre spire 23 courbe vient ainsi se rapprocher, et éventuellement coller, périodiquement au spiral 4, pour modifier la raideur du composant de rappel.

[0057] Dans la variante de la fig. 7, on réalise le spiral 4 avec au moins deux lames conductrices 41, 42, séparées par des éléments isolants 43 et on utilise un tel dispositif régulateur 2 pour appliquer périodiquement un champ aux deux lames 41, 42, de façon à modifier l’écart E1 (fig. 7A) ou E2 (fig. 7B) entre ces deux lames 41, 42, et ainsi à modifier la section totale et la raideur du spiral 4. Dans une variante, on leur applique périodiquement un champ différent.

[0058] Notamment on soumet les deux lames 41,42, à un champ, électromagnétique et/ou électrostatique et/ou magné-tostatique, différent, par un mouvement imprimé à une masse polaire ferromagnétique ou magnétisée ou électrostatique-ment conductrice ou électrisée (notamment aimants ou électrets) à proximité immédiate de chaque lame de façon à faire naître une force électrique ou magnétique ou électrostatique ou magnétostatique entre elles, et les approcher ou les éloigner l’une de l’autre. La raideur du spiral 4 est modifiée car sa section varie. Le mouvement est de préférence imprimé mécaniquement à ces masses polaires.

[0059] Dans une variante on soumet les deux lames 41,42, à un champ électrique ou électrostatique de façon à polariser localement le spiral 4 et à modifier localement sa raideur 4.

[0060] Dans la variante de la fig. 8, on utilise un tel dispositif régulateur 2 comportant un mobile rotatif 28 équipé d’aimants 29 à sa périphérie et dont le champ coopère périodiquement avec au moins un aimant 45 placé sur le spiral 4 (on peut imaginer placer l’aimant du côté de la virole), pour modifier périodiquement la raideur du spiral 4. La précontrainte du spiral et la position radiale du point de comptage sont également modifiées périodiquement.

[0061] Dans une autre variante, on utilise un mobile rotatif 28 aimanté de manière inhomogène pour modifier périodiquement la raideur du spiral 4 par le phénomène de la magnétostriction.

[0062] Dans une variante électrostatique, on utilise un tel dispositif régulateur 2 comportant un mobile rotatif 28 similaire, cette fois équipé d’électrets à sa périphérie, et dont le champ électrique coopère périodiquement avec au moins un électret placé sur la courbe terminale 17 du spiral 4, pour modifier périodiquement la raideur du spiral 4, par le phénomène de la piézoélectricité.

[0063] Dans une autre variante encore, on module la raideur à travers une variation de température.

[0064] Dans une mise en oeuvre avantageuse de ce procédé, valable pour toutes les variantes exposées ci-dessus, la fréquence de régulation coFt est le double de la fréquence propre coO.

[0065] Dans une mise en oeuvre avantageuse du procédé, l’amplitude relative de la modulation de la partie réelle de la raideur du mécanisme résonateur 1 est supérieure à deux fois l’inverse du facteur de qualité du mécanisme résonateur 1.

[0066] L’invention concerne encore un mouvement d’horlogerie 10, comportant au moins un mécanisme résonateur 1 d’horlogerie conçu pour osciller à une fréquence propre ωθ, ce mécanisme résonateur 1 d’horlogerie comportant au moins un moyen de rappel élastique 40 comportant au moins un spiral 4 ou un fil de torsion 46 ou un guidage flexible. Selon l’invention, ce mouvement 10 comporte au moins un dispositif régulateur 2 commandant une variation périodique de la raideur du moyen de rappel élastique 40 avec une fréquence de régulation coFt, qui est comprise entre 0,9 fois et 1,1 fois la valeur d’un multiple entier de la fréquence propre coO du résonateur 1, cet entier étant supérieur ou égal à 2.

[0067] Dans les variantes illustrées aux fig. 3 à 8, le mécanisme résonateur d’horlogerie 1 comporte au moins un ensemble balancier-spiral 3, dont le spiral 4 constitue le moyen de rappel élastique 40 et est maintenu entre un piton 5 à une première extrémité externe 6 et à une virole 7 à une deuxième extrémité interne 8, et le dispositif régulateur 2 commande une variation périodique de la raideur du spiral 4.

[0068] Dans la variante de la fig. 3, le mouvement 10 comporte une spire additionnelle 18 fixée à ce spiral 4 en au moins un premier point de jonction 19 et venant en doublure localement avec la courbe terminale 17 du spiral 4. Et le dispositif régulateur 2 effectue de façon périodique des torsions de sens opposés sur la courbe terminale 17 et sur la spire additionnelle 18, en agissant sur le piton 5 pour la courbe terminale 17, et sur une extrémité 18A de la spire additionnelle 18 opposée à ce premier point de jonction 19.

[0069] Dans la variante de la fig. 4, le mouvement 10 comporte une spire additionnelle 18 fixée à ce spiral 4 en au moins un premier point de jonction 19 et venant en doublure localement avec la courbe terminale 17 du spiral 4, et le dispositif régulateur 2 effectue de façon périodique un mouvement sur une extrémité 18A de la spire additionnelle 18 opposée à ce premier point de jonction 19.

[0070] La spire additionnelle 18 est, ou bien de raideur équivalente à celle de la courbe terminale 17, ou bien plus rigide que la courbe terminale 17.

[0071] Dans la variante de la fig. 5, le mouvement 10 comporte un bras 20 fixé à la courbe terminale 17 du spiral 4 en au moins un deuxième point de jonction 21, et le dispositif régulateur 2 effectue de façon périodique un mouvement sur une extrémité 22 du bras 20 opposée à ce deuxième point de jonction 21.

[0072] Dans une réalisation particulière, le bras 20 est plus rigide que la courbe terminale 17.

[0073] Dans la variante de la fig. 6, le mouvement 10 comporte, au voisinage de la courbe terminale 17 du spiral 4, une autre spire 23 qui est maintenue à une première extrémité par un appui 24 manoeuvré par le dispositif régulateur 2, et qui est libre à une deuxième extrémité 25 agencée pour venir périodiquement en contact avec la courbe terminale 17 sous l’action du dispositif régulateur 2 sur cet appui 24.

[0074] Dans la variante de la fig. 7, le spiral 4 comporte au moins deux lames conductrices 41, 42, séparées par des éléments isolants 43, et le dispositif régulateur 2 est agencé pour soumettre périodiquement les deux lames 41, 42, à un champ électrique et/ou magnétique (au sens large, selon la définition de champs plus haut), de façon à modifier l’écart E1, E2, entre les deux lames 41, 42, et ainsi à modifier la section totale et la raideur du spiral 4. De façon particulière, le régulateur 2 est agencé pour soumettre périodiquement les deux lames 41,42, à un champ électrique différent.

[0075] Dans la variante de la fig. 8, le dispositif régulateur 2 comporte un mobile rotatif 28 équipé d’aimants 29 à sa périphérie et dont le champ magnétique coopère périodiquement avec au moins un aimant 45 placé sur la courbe terminale 17 du spiral 4, pour modifier périodiquement la raideur du spiral 4.

[0076] Dans la variante de la fig. 9, le mécanisme résonateur 1 comporte au moins un balancier 26 comportant une virole 7 maintenant un fil de torsion 46 lequel constitue le moyen de rappel élastique 40, et le dispositif régulateur 2 commande une variation périodique de la tension du fil de torsion 46.

[0077] Dans une autre variante encore, des couches ou éléments électrostatiques peuvent être mis en oeuvre pour faire varier la raideur d’un ressort ou spiral en le recouvrant partiellement ou complètement d’une couche piézoélectrique activée par un petit module électronique.

[0078] De préférence, la fréquence de régulation coFt du dispositif régulateur 2 est le double de la fréquence propre coO du mécanisme résonateur 1.

[0079] L’invention concerne encore une pièce d’horlogerie 30 comportant au moins un tel mouvement d’horlogerie 10.

Claims (34)

1. Revendications

   1. Procédé d’entretien et de régulation en fréquence, autour de sa fréquence propre ωθ, d’un mécanisme résonateur (1) d’horlogerie comportant au moins un moyen de rappel élastique (40) lequel comporte au moins un spiral (4) ou un fil de torsion (46) ou un guidage flexible, caractérisé en ce qu’on met en oeuvre au moins un dispositif régulateur (2) agissant sur ledit mécanisme résonateur (1) avec un mouvement périodique, caractérisé en ce que ledit mouvement périodique impose une modulation périodique de la fréquence de résonance dudit mécanisme résonateur (1), avec une fréquence de régulation coFt qui est comprise entre 0,9 fois et 1,1 fois la valeur d’un multiple entier de ladite fréquence propre ωθ, ledit entier étant supérieur ou égal à 2, et en ce qu’on fait agir ledit dispositif régulateur (2) en commandant une variation périodique de la raideur dudit moyen de rappel élastique (40) en modulant sa section et/ou son module d’élasticité et/ou les contraintes à ses points de fixation.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit mouvement périodique impose une modulation périodique de la fréquence de résonance dudit mécanisme résonateur (1), en imposant une modulation de la section d’un ressort que comporte ledit mécanisme résonateur (1), et/ou une modulation du module d’élasticité du moyen de rappel élastique (40) que comporte ledit mécanisme résonateur (1).
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’on met en oeuvre le dit dispositif régulateur (2) imprimant un mouvement périodique à au moins un composant dudit mécanisme résonateur (1) ou à un outillage influant sur la position d’un tel composant dudit mécanisme résonateur (1), et en ce que l’on imprime ledit mouvement périodique audit mécanisme résonateur (1) comportant ledit moyen de rappel élastique (40) comportant au moins un spiral (4) ou un fil de torsion ou un guidage flexible (46).
4. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu’on l’applique à un ensemble balancier-spiral (3), dont le spiral (4) constitue ledit moyen de rappel élastique (40) et est maintenu entre un piton (5) à une première extrémité externe (6) et une virole (7) à une deuxième extrémité interne (8), en ce qu’on fait agir ledit dispositif régulateur (2) en commandant une variation périodique de la partie réelle et de la partie imaginaire de la raideur dudit spiral (4).
5. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’on double localement la courbe terminale (17) dudit spiral (4) par une spire additionnelle (18) fixée audit spiral (4) en au moins un premier point de jonction (19), et en ce qu’on effectue de façon périodique avec ledit dispositif régulateur (2) des torsions de sens opposés sur ladite courbe terminale (17) et sur ladite spire additionnelle (18), en agissant sur ledit piton (5) pour ladite courbe terminale (17), et sur une extrémité (18A) opposée audit premier point de jonction (19) de ladite spire additionnelle (18) pour ladite spire additionnelle (18).
6. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’on double localement la courbe terminale (17) dudit spiral (4) par une spire additionnelle (18) fixée audit spiral (4) en au moins un premier point de jonction (19), et en ce qu’on effectue de façon périodique avec ledit dispositif régulateur (2) un mouvement sur une extrémité (18A) opposée audit premier point de jonction (19) de ladite spire additionnelle (18).
7. 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu’on choisit ladite spire additionnelle (18) de raideur équivalente à celle de ladite courbe terminale (17).
8. 8. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu’on choisit ladite spire additionnelle (18) plus rigide que ladite courbe terminale (17).
9. 9. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’on fixe à la courbe terminale (17) dudit spiral (4) un bras (20) en au moins un deuxième point de jonction (21), et en ce qu’on effectue de façon périodique avec ledit dispositif régulateur (2) un mouvement sur une extrémité (22) dudit bras (20) opposée audit deuxième point de jonction (21).
10. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’on choisit ledit bras (20) plus rigide que ladite courbe terminale (17).
11. 11. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’on positionne, au voisinage de la courbe terminale (17) dudit spiral (4), une autre spire (23) maintenue à une première extrémité par un appui (24) manoeuvré par ledit dispositif régulateur (2), et libre à une deuxième extrémité (25) agencée pour venir périodiquement en contact avec ladite courbe terminale (17) sous l’action dudit dispositif régulateur (2) sur ledit appui (24).
12. 12. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’on réalise ledit spiral (4) avec au moins deux lames conductrices (41; 42) séparées par des éléments isolants (43) et en ce qu’on utilise ledit dispositif régulateur (2) pour appliquer périodiquement un champ électrique et/ou magnétique auxdites deux lames (41; 42) de façon à modifier l’écart (E1; E2) entre les deux dites lames (41; 42) et ainsi à modifier la section totale et la raideur dudit spiral (4).
13. 13. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’on réalise ledit spiral (4) avec au moins deux lames conductrices (41; 42) séparées par des éléments isolants (43) et en ce qu’on utilise ledit dispositif régulateur (2) pour soumettre périodiquement lesdites deux lames (41; 42) à un champ électrique ou électrostatique différent de façon à polariser localement ledit spiral (4) et modifier localement sa raideur (4).
14. 14. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’on utilise ledit dispositif régulateur (2) qui comporte un mobile rotatif (28) équipé d’aimants (29) à sa périphérie et dont le champ coopère périodiquement avec au moins un aimant (45) placé sur la courbe terminale (17) dudit spiral (4), pour modifier périodiquement la raideur dudit spiral (4).
15. 15. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’on utilise ledit dispositif régulateur (2) qui comporte un mobile rotatif (28) équipé d’électrets à sa périphérie et dont le champ électrique coopère périodiquement avec au moins un électret placé sur la courbe terminale (17) dudit spiral (4), pour modifier périodiquement la raideur dudit spiral (4).
16. 16. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’on utilise ledit dispositif régulateur (2) qui comporte un mobile rotatif (28) aimanté de manière inhomogène pour modifier périodiquement la raideur dudit spiral (4) par le phénomène de la magnétostriction.
17. 17. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu’on imprime ledit mouvement périodique au dit mécanisme résonateur (1) comportant ledit moyen de rappel élastique (40) comportant au moins un fil de torsion (46), et en ce qu’on fait agir le dit dispositif régulateur (2) en commandant une variation périodique de la raideur dudit moyen de rappel élastique (40) en modulant de façon périodique la tension dudit fil de torsion (46).
18. 18. Procédé selon l’une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que ledit mouvement périodique impose une modulation périodique de la fréquence de résonance dudit mécanisme résonateur (1 ), en imposant à la fois une modulation de la raideur dudit mécanisme résonateur (1) et une modulation d’inertie dudit mécanisme résonateur (1).
19. 19. Procédé selon l’une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que ledit mouvement périodique impose une modulation périodique de la fréquence de résonance dudit mécanisme résonateur (1) en imposant une modulation de la raideur dudit mécanisme résonateur (1), et une modulation de la position du point de repos dudit mécanisme résonateur (1).
20. 20. Procédé selon l’une des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que ladite fréquence de régulation (coFt) est le double de ladite fréquence propre (ωθ)
21. 21. Procédé selon l’une des revendications 1 à 20, caractérisé en ce que l’amplitude relative de la modulation de la partie réelle de la raideur dudit mécanisme résonateur (1) est supérieure à deux fois l’inverse du facteur de qualité dudit mécanisme résonateur (1).
22. 22. Mouvement d’horlogerie (10) comportant au moins un mécanisme résonateur (1) d’horlogerie conçu pour osciller à une fréquence propre ωθ, ledit mécanisme résonateur (1) d’horlogerie comportant au moins un moyen de rappel élastique (40) comportant au moins un spiral (4) ou un fil de torsion ou un guidage flexible (46), caractérisé en ce que ledit mouvement (10) comporte au moins un dispositif régulateur (2) agencé pour la mise en oeuvre du procédé, selon l’une des revendications 1 à 21, d’entretien et de régulation en fréquence, autour de sa fréquence propre ωθ, dudit mécanisme résonateur (1), et agencé pour commander une variation périodique de la raideur dudit moyen de rappel élastique (40) avec une fréquence de régulation coFt qui est comprise entre 0,9 fois et 1,1 fois la valeur d’un multiple entier de ladite fréquence propre ωθ dudit résonateur (1), ledit entier étant supérieur ou égal à 2, et en ce que ledit dispositif régulateur (2) est agencé pour imprimer un mouvement périodique à au moins un composant dudit mécanisme résonateur (1), et en ce que ledit dispositif régulateur (2) est agencé pour imposer une modulation de la section dudit moyen de rappel élastique (40), et/ou une modulation du module d’élasticité dudit moyen de rappel élastique (40), ou/et une modulation des contraintes aux points de fixation dudit moyen de rappel élastique (40).
23. 23. Mouvement d’horlogerie (10) selon la revendication 22, caractérisé en ce que ledit mécanisme résonateur (1) comporte au moins un ensemble balancier-spiral (3), dont le spiral (4) constitue ledit moyen de rappel élastique (40) et est maintenu entre un piton (5) à une première extrémité externe (6) et à une virole (7) à une deuxième extrémité interne (8), et en ce que ledit dispositif régulateur (2) commande une variation périodique de la raideur dudit spiral (4).
24. 24. Mouvement (10) selon la revendication 23, caractérisé en ce que ledit mécanisme résonateur (1) comporte une spire additionnelle (18) fixée audit spiral (4) en au moins un premier point de jonction (19) et venant en doublure localement avec la courbe terminale (17) dudit spiral (4), et en ce que ledit dispositif régulateur (2) effectue de façon périodique des torsions de sens opposés sur ladite courbe terminale (17) et sur ladite spire additionnelle (18), en agissant sur ledit piton (5) pour ladite courbe terminale (17), et sur une extrémité (18A) de ladite spire additionnelle (18) opposée audit premier point de jonction (19).
25. 25. Mouvement (10) selon la revendication 23, caractérisé en ce que ledit mécanisme résonateur (1) comporte une spire additionnelle (18) fixée audit spiral (4) en au moins un premier point de jonction (19) et venant en doublure localement avec la courbe terminale (17) dudit spiral (4), et en ce que ledit dispositif régulateur (2) effectue de façon périodique un mouvement sur une extrémité (18A) de ladite spire additionnelle (18) opposée audit premier point de jonction (19).
26. 26. Mouvement (10) selon la revendication 24 ou 25, caractérisé en ce que la raideur de ladite spire additionnelle (18) est équivalente à celle de ladite courbe terminale (17).
27. 27. Mouvement (10) selon la revendication 24 ou 25, caractérisé en ce que ladite spire additionnelle (18) est plus rigide que ladite courbe terminale (17).
28. 28. Mouvement (10) selon la revendication 23, caractérisé en ce qu’il comporte un bras (20) fixé à la courbe terminale (17) dudit spiral (4) en au moins un deuxième point de jonction (21), et en ce que ledit dispositif régulateur (2) effectue de façon périodique un mouvement sur une extrémité (22) dudit bras (20) opposée audit deuxième point de jonction (21).
29. 29. Mouvement (10) selon la revendication 28, caractérisé en ce que ledit bras (20) est plus rigide que ladite courbe terminale (17).
30. 30. Mouvement (10) selon la revendication 23, caractérisé en ce qu’il comporte, au voisinage de la courbe terminale (17) dudit spiral (4), une autre spire (23) qui est maintenue à une première extrémité par un appui (24) manoeuvré par ledit dispositif régulateur (2), et qui est libre à une deuxième extrémité (25) agencée pour venir périodiquement en contact avec ladite courbe terminale (17) sous l’action dudit dispositif régulateur (2) sur ledit appui (24).
31. 31. Mouvement (10) selon la revendication 23, caractérisé en ce que ledit spiral (4) comporte au moins deux lames conductrices (41; 42) séparées par des éléments isolants (43), et en ce que ledit dispositif régulateur (2) est agencé pour appliquer périodiquement un champ électrique et/ou magnétique auxdites deux lames (41; 42) de façon à modifier l’écart (E1 ; E2) entre les deux dites lames (41 ; 42) et ainsi à modifier la section totale et la raideur dudit spiral (4).
32. 32. Mouvement (10) selon la revendication 23, caractérisé en ce que ledit dispositif régulateur (2) comporte un mobile rotatif (28) équipé d’aimants (29) à sa périphérie et dont le champ coopère périodiquement avec au moins un aimant (45) placé sur la courbe terminale (17) dudit spiral (4), pour modifier périodiquement la raideur dudit spiral (4).
33. 33. Mouvement (10) selon l’une des revendications 22 à 32, caractérisé en ce que ladite fréquence de régulation coFt dudit dispositif régulateur (2) est le double de ladite fréquence propre ωθ dudit mécanisme résonateur (1).
34. 34. Pièce d’horlogerie (30) comportant au moins un mouvement d’horlogerie (10) selon l’une des revendications 22 à 33.