CH712958A2 - Oscillating element and mechanical clock oscillator comprising such an oscillating element. - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un élément oscillant (10) pour un oscillateur mécanique horloger, comprenant: un élément fixe (1), une première masse supérieure (2) et une seconde masse (3); chacune des masses (2, 3) étant reliée à l’élément fixe (1) par au moins une lame flexible (4a, 4b, 4c, 4d) de manière à pouvoir osciller selon un mouvement de va-et-vient dans une direction (x) sensiblement linéaire par rapport à l’élément fixe (1); et dans lequel la première masse (2) est disposée tête-bêche par rapport à la seconde masse (3); et dans lequel un élément de couplage (11) relie chacune des masses (2, 3) entre elles de manière à ce que les masses (2, 3) oscillent en phase et à la même fréquence d’oscillation, indépendamment de la direction de la gravité par rapport à la direction (x) du mouvement de va-et-vient. L’invention concerne également un oscillateur mécanique horloger comprenant au moins deux des éléments oscillants (10), un dispositif pivot comportant une partie mobile entraînée en pivotement par l’une des masses (2, 3) de chacun des deux éléments oscillants (10).The invention relates to an oscillating element (10) for a clockwork mechanical oscillator, comprising: a fixed element (1), a first upper mass (2) and a second mass (3); each of the masses (2, 3) being connected to the fixed element (1) by at least one flexible blade (4a, 4b, 4c, 4d) so as to be able to oscillate in a back and forth motion in one direction (x) substantially linear with respect to the fixed member (1); and wherein the first mass (2) is arranged head to tail relative to the second mass (3); and wherein a coupling element (11) connects each of the masses (2, 3) to one another so that the masses (2, 3) oscillate in phase and at the same oscillation frequency, independently of the direction of rotation. the gravity with respect to the direction (x) of the movement back and forth. The invention also relates to a clockwork mechanical oscillator comprising at least two of the oscillating elements (10), a pivot device comprising a movable part driven in pivoting by one of the masses (2, 3) of each of the two oscillating elements (10). .
Description
DescriptionDescription
Domaine technique [0001] La présente invention concerne un élément oscillant pour un oscillateur mécanique horloger dont la sensibilité à la direction de la gravité est minimisée. La présente invention concerne également un oscillateur.Technical Field [0001] The present invention relates to an oscillating element for a mechanical watch oscillator whose sensitivity to the direction of gravity is minimized. The present invention also relates to an oscillator.
Etat de la technique [0002] L’organe régulateur est le cœur d’une montre mécanique. Il engendre les oscillations qui découpent le temps en unités égales et est responsable de la précision de la montre. Dans une montre mécanique classique, le régulateur est constitué d’un balancier, d’un ressort spiral et d’un échappement à ancre suisse.STATE OF THE ART [0002] The regulating organ is the heart of a mechanical watch. It generates the oscillations which divide time into equal units and is responsible for the precision of the watch. In a classic mechanical watch, the regulator consists of a balance, a spiral spring and a Swiss lever escapement.
[0003] Ce type de système présente des pertes importantes d’énergie par frottement au niveau des pivots du balancier, des palettes de l’ancre et des différentes interfaces. La précision du balancier-spiral est également affectée par son orientation dans l’espace. En effet, les problèmes de plat-pendu liés à la gravité affectent l’isochronisme de la montre et augmentent les frottements secs.This type of system has significant losses of energy by friction at the level of the pendulum pivots, the pallets of the anchor and the various interfaces. The accuracy of the balance spring is also affected by its orientation in space. Indeed, the problems of flat hanged linked to gravity affect the isochronism of the watch and increase dry friction.
[0004] Le brevet EP 2 090 941 au nom de la demanderesse propose un oscillateur mécanique comportant un système d’articulations flexibles en silicium montées autour d’un pivot virtuel, capable d’augmenter significativement la réserve de marche de la montre.Patent EP 2 090 941 in the name of the applicant proposes a mechanical oscillator comprising a system of flexible silicon articulations mounted around a virtual pivot, capable of significantly increasing the power reserve of the watch.
[0005] Cependant, comme la majorité des oscillateurs horlogers, le déplacement de l’inertie est réalisé selon une trajectoire circulaire.However, like the majority of watch oscillators, the inertia is displaced along a circular path.
Bref résumé de l’invention [0006] L’invention concerne un élément oscillant pour un oscillateur mécanique horloger, comprenant: un élément fixe, une première masse supérieure et une seconde masse; chacune des masses étant reliée à l’élément fixe par au moins une lame flexible de manière à pouvoir osciller selon un mouvement de va-et-vient dans une direction sensiblement linéaire par rapport à l’élément fixe; la première masse étant disposée tête-bêche par rapport à la seconde masse; et un élément de couplage reliant chacune des masses entre elles de manière à ce que les masses oscillent en phase et à la même fréquence d’oscillation, indépendamment de la direction de la gravité par rapport à la direction du mouvement de va-et-vient.Brief Summary of the Invention The invention relates to an oscillating element for a mechanical watch oscillator, comprising: a fixed element, a first upper mass and a second mass; each of the masses being connected to the fixed element by at least one flexible blade so as to be able to oscillate in a reciprocating movement in a substantially linear direction relative to the fixed element; the first mass being arranged head to tail relative to the second mass; and a coupling element connecting each of the masses to one another so that the masses oscillate in phase and at the same oscillation frequency, independently of the direction of gravity with respect to the direction of the reciprocating movement .
[0007] L’invention concerne également un oscillateur mécanique horloger comprenant au moins deux des éléments oscillants; les éléments oscillants étant fixés sur un bâti par l’intermédiaire de l’élément fixe de sorte que deux éléments oscillants adjacents soient sensiblement parallèles l’un par rapport à l’autre; l’oscillateur comprenant en outre un dispositif pivot comportant une partie mobile pouvant pivoter autour d’un axe de pivotement; la partie mobile étant entraînée en pivotement par l’une des masses de chacun des deux éléments oscillants adjacents de manière à ce que les masses de l’un des éléments oscillants oscillent en opposition de phase avec les masses de l’autre élément oscillant.The invention also relates to a mechanical watch oscillator comprising at least two of the oscillating elements; the oscillating elements being fixed to a frame by means of the fixed element so that two adjacent oscillating elements are substantially parallel to each other; the oscillator further comprising a pivot device comprising a movable part which can pivot about a pivot axis; the movable part being pivotally driven by one of the masses of each of the two adjacent oscillating elements so that the masses of one of the oscillating elements oscillate in phase opposition with the masses of the other oscillating element.
[0008] L’invention se distingue donc des systèmes traditionnels à balancier-spiral où l’inertie est déplacée en rotation et où les frottement secs affectent le facteur de qualité de l’oscillateur.The invention therefore differs from traditional balance-spring systems where the inertia is moved in rotation and where dry friction affects the quality factor of the oscillator.
[0009] L’oscillateur de l’invention est peu sensible aux perturbations extérieures, tels que les chocs (par exemple des chocs accidentels subits par une montre comprenant l’oscillateur). Les forces de réaction sur la partie fixe de l’oscillateur sont en bonne partie annulées.The oscillator of the invention is not very sensitive to external disturbances, such as impacts (for example accidental impacts suffered by a watch comprising the oscillator). The reaction forces on the fixed part of the oscillator are largely canceled out.
[0010] L’oscillateur selon l’invention peut être réalisé en silicium en utilisant les techniques de gravure habituelles. Ce matériau possède de nombreux atouts: il ne présente aucune fatigue, est amagnétique et ne comporte pas de domaine plastique. En outre, le silicium permet de fabriquer des pièces en série avec une grande précision d’usinage, tout en offrant une grande liberté de conception.The oscillator according to the invention can be made of silicon using the usual etching techniques. This material has many advantages: it has no fatigue, is non-magnetic and has no plastic area. In addition, silicon makes it possible to mass produce parts with high machining precision, while offering great freedom of design.
[0011] L’oscillateur ne comportant aucun pivot physique, aucun frottement sec ne dissipe l’énergie du système, ce qui lui confère un grand facteur de qualité. Cela contraste fortement avec les systèmes classiques à pivot physique où la dissipation d’énergie par frottement est importante.The oscillator having no physical pivot, no dry friction dissipates energy from the system, which gives it a great quality factor. This contrasts sharply with conventional systems with physical pivot where energy dissipation by friction is important.
[0012] Un aspect de l’élément d’oscillation et de l’oscillateur décrits ici est de posséder des masse d’inertie se déplaçant selon une trajectoire quasi-linéaire, sans subir de rotation. Il est connu que des masse se déplaçant selon un mouvement linéaire sur des lames flexibles constitue un mauvais oscillateur en terme d’insensibilité à l’orientation de la gravité. Cependant, l’oscillateur de l’invention offre une bien meilleure immunité de l’isochronisme face à une variation d’orientation de la gravité par l’ajout d’une seconde masse de translation orientée tête-bêche en regard de la première masse de translation sur lames flexibles.One aspect of the oscillation element and the oscillator described here is to have inertia masses moving in a quasi-linear path, without undergoing rotation. It is known that masses moving in a linear movement on flexible blades constitutes a bad oscillator in terms of insensitivity to the orientation of gravity. However, the oscillator of the invention offers a much better immunity of isochronism against a variation in orientation of gravity by the addition of a second mass of translation oriented head to tail facing the first mass of translation on flexible blades.
[0013] En résumé, l’oscillateur selon l’invention comprend différents avantages. Par exemple, il ne subit aucun frottement sec et présente un très bon facteur de qualité. Sa fréquence et son inertie sont facilement réglables. Il peut former un système compact ne comportant que des éléments bidimensionnels. Il présente une grande facilité et reproductibilité de fabrication. Il peut être assemblé au niveau du wafer et donc être produit à grande échelle. Il ne présente aucune fatigue et est amagnétique. De plus l’équilibrage des masses autour du pivot le rend peu sensible aux forces pertubatrices.In summary, the oscillator according to the invention has different advantages. For example, it does not undergo any dry friction and has a very good quality factor. Its frequency and inertia are easily adjustable. It can form a compact system with only two-dimensional elements. It is very easy and reproducible to manufacture. It can be assembled at the wafer level and therefore be produced on a large scale. It has no fatigue and is non-magnetic. In addition, balancing the masses around the pivot makes it not very sensitive to disturbing forces.
CH 712 958 A2CH 712 958 A2
Brève description des figures [0014] Des exemples de mise en œuvre de l’invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles:Brief description of the figures Examples of implementation of the invention are indicated in the description illustrated by the appended figures in which:
la fig. 1 montre un élément oscillant, selon un mode de réalisation;fig. 1 shows an oscillating element, according to one embodiment;
la fig. 2 illustre un système oscillant comportant deux éléments oscillants et un dispositif pivot, selon un mode de réalisation;fig. 2 illustrates an oscillating system comprising two oscillating elements and a pivot device, according to one embodiment;
la fig. 3 montre le dispositif pivot, selon une forme d’exécution;fig. 3 shows the pivot device, according to one embodiment;
la fig. 4 illustre un élément oscillant, selon un autre mode de réalisation la fig. 5 montre une vue de l’oscillateur, selon un autre mode de réalisation;fig. 4 illustrates an oscillating element, according to another embodiment of FIG. 5 shows a view of the oscillator, according to another embodiment;
la fig. 6 montre une vue en éclaté de l’oscillateur de la fig. 5;fig. 6 shows an exploded view of the oscillator of FIG. 5;
la fig. 7 illustre un élément oscillant, selon une variante de réalisation;fig. 7 illustrates an oscillating element, according to an alternative embodiment;
la fig. 8 montre le dispositif pivot, selon une autre forme d’exécution; et la fig. 9 montre un système oscillant comportant deux éléments oscillants selon la variante de la fig. 7 et un dispositif pivot selon la variante de la fig. 8.fig. 8 shows the pivot device, according to another embodiment; and fig. 9 shows an oscillating system comprising two oscillating elements according to the variant of FIG. 7 and a pivot device according to the variant of FIG. 8.
Exemple(s) de mode de réalisation de l’invention [0015] La fig. 1 montre un élément oscillant 10, selon un mode de réalisation. L’élément oscillant 10 comporte un élément fixe 1, une première masse 2 et une seconde masse 3 mobiles par rapport à l’élément fixe 1. Quatre lames flexibles 4a, 4b, 4c, 4d sont arrangées sensiblement perpendiculaires à la première masse 2 et la seconde masse 3 de manière à les relier à l’élément fixe 1. Les lames flexibles 4a, 4b, 4c, 4d peuvent être sensiblement identiques.Example (s) of embodiment of the invention [0015] FIG. 1 shows an oscillating element 10, according to one embodiment. The oscillating element 10 comprises a fixed element 1, a first mass 2 and a second mass 3 movable relative to the fixed element 1. Four flexible blades 4a, 4b, 4c, 4d are arranged substantially perpendicular to the first mass 2 and the second mass 3 so as to connect them to the fixed element 1. The flexible blades 4a, 4b, 4c, 4d can be substantially identical.
[0016] La première masse 2 et la seconde masse 3 se déplacent donc selon un mouvement de va-et-vient dans une direction x sensiblement linéaire par rapport à l’élément fixe 1. Lors de ce déplacement, les lames flexibles 4a, 4b, 4c, 4d exercent une force de rappel opposée au mouvement de déplacement, de sorte que la première et seconde masse 2, 3 se mette à osciller autour d’une position d’équilibre le long de la direction x.The first mass 2 and the second mass 3 therefore move back and forth in a direction x substantially linear with respect to the fixed element 1. During this movement, the flexible blades 4a, 4b , 4c, 4d exert a restoring force opposite to the movement of displacement, so that the first and second mass 2, 3 starts to oscillate around an equilibrium position along the direction x.
[0017] Dans cette configuration, seuls le frottement de l’air et l’amortissement interne du matériau constituant l’élément oscillant 10 dissipent l’énergie mécanique et ralentissent le mouvement d’oscillation de la première et seconde masse 2,In this configuration, only the friction of the air and the internal damping of the material constituting the oscillating element 10 dissipate the mechanical energy and slow down the oscillation movement of the first and second mass 2,
3. L’élément oscillant 10 possède donc un bon facteur de qualité.3. The oscillating element 10 therefore has a good quality factor.
[0018] La première masse 2 et la seconde masse 3 sont disposées tête-bêche. Lorsque la gravité g est orientée selon l’un des axes x ou z, les lames flexibles 4a, 4b, 4c, 4d subissent des contraintes identiques et les deux masses 2, 3 oscillent sensiblement à la même fréquence d’oscillation. En particulier, lorsque la gravité g est orientée selon le vecteur «-y», les lames flexibles 4a, 4c reliant la première masse 2 au bâti 1 sont en compression et les lames flexibles 4c, 4d reliant la seconde masse 3 au bâti 1 sont en traction. De façon similaire, lorsque la gravité est orientée selon le vecteur «+ y», les lames flexibles 4b, 4b reliant la première masse 2 au bâti 1 sont en traction tandis que les lames flexibles 4b, 4d reliant la seconde masse 3 au bâti 1 sont en compression.The first mass 2 and the second mass 3 are arranged head to tail. When gravity g is oriented along one of the x or z axes, the flexible blades 4a, 4b, 4c, 4d undergo identical stresses and the two masses 2, 3 oscillate at substantially the same frequency of oscillation. In particular, when gravity g is oriented along the vector "-y", the flexible blades 4a, 4c connecting the first mass 2 to the frame 1 are in compression and the flexible blades 4c, 4d connecting the second mass 3 to the frame 1 are in traction. Similarly, when gravity is oriented according to the vector "+ y", the flexible blades 4b, 4b connecting the first mass 2 to the frame 1 are in traction while the flexible blades 4b, 4d connecting the second mass 3 to the frame 1 are in compression.
[0019] Dans l’exemple de la fig. 1, les lames flexibles 4a-4d sont des lames droites, mais peuvent également être à double cols prismatiques, circulaires ou elliptiques, ou encore de forme à serpentins (lames disposées en série à la façon d’un zigzag).In the example of FIG. 1, the flexible blades 4a-4d are straight blades, but can also be with double prismatic, circular or elliptical necks, or else of serpentine shape (blades arranged in series in the form of a zigzag).
[0020] L’élément oscillant 10 comprend un élément de couplage 11 couplant la première masse 2 avec la seconde masse 3 de manière à ce que les masses 2, 3 (ou le centre de masse de chacune des masses 2, 3) oscillent en phase et à la même fréquence d’oscillation. En effet, l’absence d’élément de couplage 11 résulterait dans une différence de fréquence d’oscillation pour chacune des masses 2, 3 selon la position de l’élément oscillant 10 par rapport à la gravité g. La configuration de l’élément oscillant 10 permet donc de minimiser sa sensibilité à la direction de la gravité g.The oscillating element 10 comprises a coupling element 11 coupling the first mass 2 with the second mass 3 so that the masses 2, 3 (or the center of mass of each of the masses 2, 3) oscillate in phase and at the same oscillation frequency. Indeed, the absence of coupling element 11 would result in a difference in oscillation frequency for each of the masses 2, 3 depending on the position of the oscillating element 10 relative to gravity g. The configuration of the oscillating element 10 therefore makes it possible to minimize its sensitivity to the direction of gravity g.
[0021] Selon une forme d’exécution, l’élément de couplage 11 comprend une portion rigide de couplage 12 solidaire de la première masse 2 et une lame de précontrainte 6 reliant la portion rigide de couplage 12 avec la seconde masse 3. Selon l’exemple illustré à la fig. 2, une extrémité 7 de la lame de précontrainte 6 peut être insérée dans une gorge 8 pratiquée dans la seconde masse 3 de manière à solidariser la lame de précontrainte 6 avec la seconde masse 3. Dans l’exemple particulier, la portion rigide de couplage comprend un premier bras de couplage 12 est solidaire de la première masse 2 et un second bras de couplage 12' relié au premier bras de couplage 12 par des lames flexibles de couplages 29 et solidaire de la lame de précontrainte 6.According to one embodiment, the coupling element 11 comprises a rigid coupling portion 12 secured to the first mass 2 and a prestressing blade 6 connecting the rigid coupling portion 12 with the second mass 3. According to the example illustrated in fig. 2, one end 7 of the prestressing blade 6 can be inserted into a groove 8 formed in the second mass 3 so as to secure the prestressing blade 6 with the second mass 3. In the particular example, the rigid coupling portion comprises a first coupling arm 12 is secured to the first mass 2 and a second coupling arm 12 'connected to the first coupling arm 12 by flexible coupling blades 29 and secured to the prestressing blade 6.
[0022] Selon une forme d’exécution, la position en «y» de l’élément de couplage 11 peut être réglée, par exemple à l’aide d’une vis de précision 14, de manière à ajuster la déformation de la lame de précontrainte 6 ainsi que l’intensité de laAccording to one embodiment, the position in "y" of the coupling element 11 can be adjusted, for example using a precision screw 14, so as to adjust the deformation of the blade prestress 6 as well as the intensity of the
CH 712 958 A2 force de précharge sur lame de précontrainte 6. Dans l’exemple de la fig. 2, visser la vis 14 permet de pousser l’élément de couplage 11 dans la direction «y», vers la seconde masse 3. Il est ainsi possible de régler facilement la fréquence d’oscillation de l’élément oscillant 10. En effet, la lame de précontrainte 6 applique un effort de déformation en flexion au niveau des lames flexibles 4a-4d qui se traduit par une compressions des lames flexibles 4a-4d. Il en résulte une raideur apparente des lames flexibles 4a-4d qui est plus faible que la raideur nominale, lorsque les lames flexibles 4a-4d ne sont pas chargées par un effort normal. La modification de raideur apparente des lames flexibles 4a-4d résulte dans un réglage fin de la fréquence d’oscillation des masses 2, 3.CH 712 958 A2 preload force on preload blade 6. In the example of fig. 2, screwing the screw 14 pushes the coupling element 11 in the “y” direction, towards the second mass 3. It is thus possible to easily adjust the oscillation frequency of the oscillating element 10. Indeed, the prestressing blade 6 applies a bending deformation force at the flexible blades 4a-4d which results in compression of the flexible blades 4a-4d. This results in an apparent stiffness of the flexible blades 4a-4d which is lower than the nominal stiffness, when the flexible blades 4a-4d are not loaded by a normal force. The change in apparent stiffness of the flexible blades 4a-4d results in a fine adjustment of the frequency of oscillation of the masses 2, 3.
[0023] Chacune de la première et seconde masse 2, 3 peut comporter des trous 16 destinés à recevoir des masselottes de lestage de manière à régler l’inertie de chacune des masses 2, 3 ainsi que la fréquence d’oscillation des masses 2, 3.Each of the first and second masses 2, 3 may include holes 16 intended to receive ballast weights so as to adjust the inertia of each of the masses 2, 3 as well as the frequency of oscillation of the masses 2, 3.
[0024] L’inertie de chacune des masses 2, 3 peut également être modifiée par de la matière rajoutée sur les surfaces des masses 2, 3 et/ou par la matériau constituant les masses 2, 3. Par exemple la matière peut être ajoutée par un procédé de déposition. Le matériau déposé a préférablement une densité élevée et une bonne adhérence à la surface des masses 2, 3. L’or est un bon exemple d’un tel matériau. Le dépôt peut être réalisé au moment de la fabrication des masses 2, 3 ou ultérieurement.The inertia of each of the masses 2, 3 can also be modified by the material added to the surfaces of the masses 2, 3 and / or by the material constituting the masses 2, 3. For example the material can be added by a deposition process. The deposited material preferably has a high density and good adhesion to the surface of the masses 2, 3. Gold is a good example of such a material. The deposit can be made at the time of manufacture of the masses 2, 3 or later.
[0025] Un système oscillant 100 comportant deux éléments oscillants 10 selon le mode de réalisation de la fig. 1 est illustré à la fig. 2. Chacun des éléments oscillants 10 est fixé de manière sensiblement parallèle l’un par rapport à l’autre, sur un même bâti 9. Les deux éléments oscillants 10 sont couplés ensembles par l’intermédiaire d’un dispositif pivot 20.An oscillating system 100 comprising two oscillating elements 10 according to the embodiment of FIG. 1 is illustrated in fig. 2. Each of the oscillating elements 10 is fixed substantially parallel to one another, on the same frame 9. The two oscillating elements 10 are coupled together by means of a pivot device 20.
[0026] La fig. 3 montre le dispositif pivot 20 isolément, selon une forme d’exécution. Le dispositif pivot 20 comporte une partie fixe 21 destinée à être fixée sur le bâti 9 et une partie mobile 23 reliée à la partie fixe 21 par un élément flexible de pivot, deux lames flexibles de pivot 22 disposées en croix dans l’exemple illustré. Dans cette configuration, la partie mobile 23 peut pivoter autour d’un axe de pivotement indiqué par le numéro 26 dans la fig. 3. Le dispositif pivot 20 comporte également deux lames de transmission 24, l’une d’elle reliant la partie mobile 23 à un élément de couplage pivot 5 de l’un des éléments oscillants 10 et l’autre reliant la partie mobile 23 à l’élément de couplage pivot 5 de l’autre élément oscillant 10. La liaison entre l’élément de couplage pivot 5 et la lame de transmission 24 peut être réalisée par un élément de liaison pivot 28, par exemple vissée à l’extrémité libre 15 de l’élément de couplage pivot 5. Dans l’exemple des fig. 1 et 2, l’élément de couplage pivot 5 comprend une lame flexible attachée au premier bras de couplage 12 à son autre extrémité.[0026] FIG. 3 shows the pivot device 20 in isolation, according to one embodiment. The pivot device 20 comprises a fixed part 21 intended to be fixed on the frame 9 and a movable part 23 connected to the fixed part 21 by a flexible pivot element, two flexible pivot blades 22 arranged in a cross in the example illustrated. In this configuration, the movable part 23 can pivot around a pivot axis indicated by the number 26 in FIG. 3. The pivot device 20 also comprises two transmission blades 24, one of them connecting the mobile part 23 to a pivot coupling element 5 of one of the oscillating elements 10 and the other connecting the mobile part 23 to the pivot coupling element 5 of the other oscillating element 10. The connection between the pivot coupling element 5 and the transmission blade 24 can be made by a pivot connection element 28, for example screwed to the free end 15 of the pivot coupling element 5. In the example of FIGS. 1 and 2, the pivot coupling element 5 comprises a flexible blade attached to the first coupling arm 12 at its other end.
[0027] Dans la configuration des fig. 2 et 3, les lames flexibles de pivot 22 sont croisées dans un plan sensiblement parallèle à la direction x de déplacement des masses 2, 3, de sorte que l’axe de pivotement 26 est sensiblement perpendiculaire à la direction x.In the configuration of FIGS. 2 and 3, the flexible pivot blades 22 are crossed in a plane substantially parallel to the direction x of displacement of the masses 2, 3, so that the pivot axis 26 is substantially perpendicular to the direction x.
[0028] L’un des éléments oscillants 10 entraîne l’un des éléments de liaison pivot 28 dans une direction, par exemple selon «+ x» et entraîne l’autre élément de liaison pivot 28 dans la direction inverse, par exemple selon «- x», dû l’oscillation contraire des masses 2, 3 de chacun des éléments oscillants 10. Le dispositif pivot 20 permet donc aux les masses 2, 3 de l’un des éléments oscillants 10 d’osciller en opposition de phase avec les masses 2, 3 de l’autre élément oscillant 10. L’élément mobile 23 du dispositif pivot 20 oscille donc de gauche à droite selon la fréquence d’oscillation des éléments oscillants 10. Une cheville 27 permet de transmettre ce mouvement à un organe d’échappement (non représenté) d’un organe réglant d’un instrument de précision, tel qu’un instrument horloger.One of the oscillating elements 10 drives one of the pivot connecting elements 28 in one direction, for example according to "+ x" and drives the other pivot connecting element 28 in the opposite direction, for example according to " - x ”, due to the opposite oscillation of the masses 2, 3 of each of the oscillating elements 10. The pivot device 20 therefore allows the masses 2, 3 of one of the oscillating elements 10 to oscillate in phase opposition with the masses 2, 3 of the other oscillating element 10. The mobile element 23 of the pivot device 20 therefore oscillates from left to right according to the frequency of oscillation of the oscillating elements 10. A pin 27 makes it possible to transmit this movement to a member d exhaust (not shown) of a regulating member of a precision instrument, such as a timepiece.
[0029] Les lames flexibles de pivot 22 peuvent prendre différentes configurations. Par exemple, les deux lames flexibles de pivot 22 en croix peuvent être formées intégrales. Les lames flexibles de pivot 22 peuvent être formées d’une lame simple ou double, à double cols prismatiques, circulaires ou elliptiques, ou encore à point de pivotement déporté (remote compliance center).The flexible pivot blades 22 can take different configurations. For example, the two flexible pivot blades 22 in a cross can be formed integral. The flexible pivot blades 22 can be formed of a single or double blade, with double prismatic, circular or elliptical necks, or even with a remote pivot point (remote compliance center).
[0030] L’oscillateur 100 étant rigide selon les axes y et z, les chocs subits dans ces directions n’affectent pas la marche de ce dernier. Lorsqu’un choc est exercé selon l’axe x, les deux masses 2, 3 de chacun des deux éléments oscillants 10 subissent une perturbation équilibrée par rapport au dispositif pivot 20. Ainsi, un choc selon l’axe x n’affecte pas ou peu la marche de l’oscillateur 100.The oscillator 100 being rigid along the y and z axes, the shocks suffered in these directions do not affect the operation of the latter. When a shock is exerted along the x axis, the two masses 2, 3 of each of the two oscillating elements 10 undergo a balanced disturbance with respect to the pivot device 20. Thus, a shock along the x axis does not affect or little step of the oscillator 100.
[0031] L’élément oscillant 10 et l’oscillateur 100 ne contiennent que des éléments bidimensionnels faciles à produire et assembler. Les différentes partie de l’oscillateur 100 peuvent être fabriquées en silicium en utilisant les techniques de gravure usuelles. D’autres matériaux que le silicium peuvent être utilisée, tel que le quartz, le verre, un verre métallique, un métal ou encore un polymère. L’élément oscillant 10 et l’oscillateur 100 peuvent être produits en série avec une excellente reproductibilité.The oscillating element 10 and the oscillator 100 contain only two-dimensional elements that are easy to produce and assemble. The different parts of the oscillator 100 can be made of silicon using the usual etching techniques. Other materials than silicon can be used, such as quartz, glass, metallic glass, metal or even a polymer. Oscillating element 10 and oscillator 100 can be mass produced with excellent reproducibility.
[0032] L’élément oscillant 10 et l’oscillateur 100 peuvent être fabriqués par une méthode d’usinage appropriée, par exemple une méthode de gravure ionique réactive profonde (DRIE), électroérosion, structuration par laser femtoseconde, LIGA, moulage, usinage de composants monolithiques ou assemblés, etc.The oscillating element 10 and the oscillator 100 can be manufactured by an appropriate machining method, for example a method of deep reactive ion etching (DRIE), electroerosion, structuring by femtosecond laser, LIGA, molding, machining of monolithic or assembled components, etc.
[0033] Dans le cas où l’élément oscillant 10 et l’oscillateur 100 sont fabriquées en silicium, une correction de la dérive thermique peut être réalisée en ajoutant une couche d’oxyde ayant une épaisseur appropriée. Cette correction peut être réalisée de manière à couvrir une température allant de 8 °C à 38 °C. L’épaisseur de l’oxyde est habituellement comprise entre 0 et 3 pm.In the case where the oscillating element 10 and the oscillator 100 are made of silicon, a correction of the thermal drift can be carried out by adding an oxide layer having an appropriate thickness. This correction can be made so as to cover a temperature ranging from 8 ° C to 38 ° C. The thickness of the oxide is usually between 0 and 3 µm.
CH 712 958 A2 [0034] La fig. 4 montre un des éléments oscillants 10 isolément, selon un second mode de réalisation. L’élément oscillants 10 comporte un élément fixe 1, une première masse 2 et une seconde masse 3. Quatre lames flexibles 4a, 4b, 4c, 4d sont arrangées sensiblement perpendiculaires à la première masse 2 et la seconde masse 3 de manière à les relier à l’élément fixe 1. Les lames flexibles 4a-4d peuvent être sensiblement identiques. Les masses 2, 3 peuvent donc osciller selon un mouvement de va-et-vient dans une direction x sensiblement linéaire par rapport à l’élément fixe 1. La première masse 2 et la seconde masse 3 sont disposées tête-bêche. Un élément de couplage 11 relie les deux masses 2, 3 entre elles de manière à ce que les masses 2, 3 oscillent en phase et à la même fréquence d’oscillation, indépendamment de la direction de la gravité par rapport à la direction «x» du mouvement de va-et-vient.CH 712 958 A2 [0034] FIG. 4 shows one of the oscillating elements 10 in isolation, according to a second embodiment. The oscillating element 10 comprises a fixed element 1, a first mass 2 and a second mass 3. Four flexible blades 4a, 4b, 4c, 4d are arranged substantially perpendicular to the first mass 2 and the second mass 3 so as to connect them to the fixed element 1. The flexible blades 4a-4d can be substantially identical. The masses 2, 3 can therefore oscillate in a back-and-forth movement in a direction x that is substantially linear with respect to the fixed element 1. The first mass 2 and the second mass 3 are arranged head to tail. A coupling element 11 connects the two masses 2, 3 to each other so that the masses 2, 3 oscillate in phase and at the same oscillation frequency, independently of the direction of gravity relative to the direction "x Of the back and forth movement.
[0035] L’élément de couplage 11 comprend une lame de précontrainte 6. La lame de précontrainte 6 est liée à la première et seconde masse 2, 3 par l’intermédiaire de bras de couplage 12.The coupling element 11 comprises a prestressing blade 6. The prestressing blade 6 is linked to the first and second mass 2, 3 by means of coupling arms 12.
[0036] L’élément oscillant 10 comprend une partie mobile 23 reliée à l’élément fixe 1 par une lame flexible de pivot 22. La partie mobile 23 est également relié à l’une des masses 2, 3, par exemple la première masse 2, par une lame de transmission 24.The oscillating element 10 comprises a movable part 23 connected to the fixed element 1 by a flexible pivot blade 22. The movable part 23 is also connected to one of the masses 2, 3, for example the first mass 2, by a transmission blade 24.
[0037] La fig. 5 montre une vue en perspective d’un oscillateur 100 formé de deux éléments oscillants 10 selon le second mode de réalisation. Les deux éléments oscillants 10 sont fixé de manière sensiblement parallèle l’un par rapport à l’autre sur un bâti 9. Ici, le bâti prend la forme d’un élément espaceur 9 placé entre deux éléments oscillants 10.[0037] FIG. 5 shows a perspective view of an oscillator 100 formed of two oscillating elements 10 according to the second embodiment. The two oscillating elements 10 are fixed substantially parallel to one another on a frame 9. Here, the frame takes the form of a spacer element 9 placed between two oscillating elements 10.
[0038] L’un des éléments oscillants 10 est orienté en opposition par rapport à l’autre, autrement dit, l’un des éléments oscillants 10 est tourné à 180° selon l’axe «x» par rapport à l’autre.One of the oscillating elements 10 is oriented in opposition relative to the other, in other words, one of the oscillating elements 10 is turned 180 ° along the axis "x" relative to the other.
[0039] La partie mobile 23, la lame flexible de pivot 22 et la lame de transmission 24 de chacun des éléments oscillants 10 forment le dispositif pivot 20. La configuration inversée des éléments oscillants 10 fait que les deux lames flexibles de pivot 22 sont croisées dans un plan sensiblement perpendiculaire à la direction «x» de déplacement des masses 2, 3, de sorte que l’axe de pivotement 26 est sensiblement parallèle à la direction «x».The movable part 23, the flexible pivot blade 22 and the transmission blade 24 of each of the oscillating elements 10 form the pivot device 20. The inverted configuration of the oscillating elements 10 means that the two flexible pivot blades 22 are crossed in a plane substantially perpendicular to the direction "x" of movement of the masses 2, 3, so that the pivot axis 26 is substantially parallel to the direction "x".
[0040] Le fonctionnement de l’oscillateur 100 selon le second mode de réalisation est similaire au fonctionnement de l’oscillateur 100 selon le premier mode de réalisation. Les deux masses 2, 3 de l’élément oscillant 10 oscillent en phase dans un plan Oxy et, pour chacun des éléments oscillants 10, la lame de transmission 24 transmet le mouvement d’oscillation des masses 2, 3 à la partie mobile 23 qui pivote sur la lame flexible de pivot 22 fixée à l’élément fixe 1, autour d’un axe de pivotement 26.The operation of the oscillator 100 according to the second embodiment is similar to the operation of the oscillator 100 according to the first embodiment. The two masses 2, 3 of the oscillating element 10 oscillate in phase in an Oxy plane and, for each of the oscillating elements 10, the transmission blade 24 transmits the oscillation movement of the masses 2, 3 to the mobile part 23 which pivots on the flexible pivot blade 22 fixed to the fixed element 1, around a pivot axis 26.
[0041] Le dispositif pivot 20 permet donc aux les masses 2, 3 de l’un des éléments oscillants 10 d’osciller en opposition de phase avec les masses 2, 3 de l’autre élément oscillant 10.The pivot device 20 therefore allows the masses 2, 3 of one of the oscillating elements 10 to oscillate in phase opposition with the masses 2, 3 of the other oscillating element 10.
[0042] Le dispositif pivot 20 peut être complété par un second élément espaceur 19 solidarisé à la partie mobile 23 de chacun des éléments oscillants 10. Le second élément espaceur 19 peut comporter une cheville 27 permettant de transmettre le mouvement de la partie mobile 23 à un organe d’échappement (non représenté) d’un organe réglant d’un instrument de précision, tel qu’un instrument horloger.The pivot device 20 may be completed by a second spacer element 19 secured to the movable part 23 of each of the oscillating elements 10. The second spacer element 19 may include a pin 27 for transmitting the movement of the movable part 23 to an escapement member (not shown) of a regulating member of a precision instrument, such as a timepiece.
[0043] La fig. 6 représente une vue en éclaté de Γoscillateur de la fig. 5 montrant les deux éléments oscillants 10, l’élément espaceur 9 et le second élément espaceur 19 comportant la cheville 27. L’oscillateur 100 peut être réalisé en assemblant (par exemple par collage) les deux éléments oscillants 10 sur la bâti 9 (ou l’élément espaceur 9).[0043] FIG. 6 shows an exploded view of the oscillator of FIG. 5 showing the two oscillating elements 10, the spacer element 9 and the second spacer element 19 comprising the pin 27. The oscillator 100 can be produced by assembling (for example by gluing) the two oscillating elements 10 on the frame 9 (or the spacer 9).
[0044] L’oscillateur 100 de l’invention peut être utilisé dans un organe réglant (non représenté) pour une pièce d’horlogerie. Un tel organe réglant peut alors être utilisé dans un pièce d’horlogerie. L’élément espaceur 9 peut alors être fixé sur une partie fixe du mouvement de la pièce d’horlogerie. La forme de l’élément espaceur 9 ainsi que les points d’attaches des lames flexibles 4a—4d peuvent être adaptés afin d’améliorer la compacité de l’oscillateur 100. Par exemple, dans les exemples des fig. 1 et 3, les lames flexibles 4a-4d sont imbriquées dans l’élément fixe 1.The oscillator 100 of the invention can be used in a regulating member (not shown) for a timepiece. Such a regulating member can then be used in a timepiece. The spacer element 9 can then be fixed to a fixed part of the movement of the timepiece. The shape of the spacer 9 as well as the attachment points of the flexible blades 4a-4d can be adapted in order to improve the compactness of the oscillator 100. For example, in the examples of FIGS. 1 and 3, the flexible blades 4a-4d are nested in the fixed element 1.
[0045] II va de soi que la présente invention n’est pas limitée au mode de réalisation qui vient d’être décrit et que diverses modifications et variantes simples peuvent être envisagées par l’homme de métier sans sortir du cadre de la présente invention.It goes without saying that the present invention is not limited to the embodiment which has just been described and that various modifications and simple variants can be envisaged by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. .
[0046] Par exemple, les fig. 7 à 9 représentent une variante de réalisation de l’élément oscillant 10 du dispositif pivot 20 et de l’oscillateur 100.For example, Figs. 7 to 9 show an alternative embodiment of the oscillating element 10 of the pivot device 20 and of the oscillator 100.
[0047] La fig. 7 illustre un l’élément oscillant 10 isolé, selon la variante. L’élément oscillant 10 est configuré de manière semblable à celui de la fig. 1 avec quelques différences. L’une d’elle concerne l’élément de couplage 11 dont le premier bras de couplage 12 solidaire de la première masse 2 comporte un premier doigt rigide 30, mobile en «± x», c’est-à-dire de manière sensiblement parallèle à la direction de déplacement des masses 2, 3. Le second bras de couplage 12' comporte un second doigt rigide 30' comprenant un plan incliné 31. Lorsque le plan incliné 31 et le second doigt 30' sont en contact, un déplacement du premier doigt rigide 30 en «- x», par exemple vers la gauche dans la fig. 7, déplace le second bras de couplage 12' en «+ y» (vers le haut) et un déplacement inverse (en «+ x») du premier doigt rigide 30 déplace le second bras de couplage 12' en «- y» (vers le bas). Le déplacement du premier doigt 30 est indiqué par la flèche en traitillée sur la fig. 7. Le déplacement du premier doigt 30 permet donc le réglage de la force de précharge appliqué par la lame de précontrainte 6 (de manière similaire à l’exemple de la fig. 1, l’extrémité 7 de la lame de précontrainte 6 peut être[0047] FIG. 7 illustrates an isolated oscillating element 10, according to the variant. The oscillating element 10 is configured in a similar manner to that of FIG. 1 with some differences. One of them relates to the coupling element 11, the first coupling arm 12 integral with the first mass 2 comprises a first rigid finger 30, movable in "± x", that is to say substantially parallel to the direction of movement of the masses 2, 3. The second coupling arm 12 'has a second rigid finger 30' comprising an inclined plane 31. When the inclined plane 31 and the second finger 30 'are in contact, a displacement of the first rigid finger 30 in "- x", for example to the left in FIG. 7, moves the second coupling arm 12 'in “+ y” (upwards) and a reverse movement (in “+ x”) of the first rigid finger 30 moves the second coupling arm 12' in “- y” ( down). The movement of the first finger 30 is indicated by the dashed arrow in FIG. 7. The movement of the first finger 30 therefore allows the adjustment of the preload force applied by the prestressing blade 6 (similarly to the example of FIG. 1, the end 7 of the prestressing blade 6 can be
CH 712 958 A2 insérée dans une gorge 8 pratiquée dans la seconde masse 3 de manière à solidariser la lame de précontrainte 6 avec la seconde masse 3).CH 712 958 A2 inserted in a groove 8 formed in the second mass 3 so as to secure the prestressing blade 6 with the second mass 3).
[0048] La fig. 9 montre le système oscillant 100 comportant deux éléments oscillants 10 selon le mode de réalisation de la fig. 7. Chacun des éléments oscillants 10 est fixé de manière sensiblement parallèle l’un par rapport à l’autre. Les deux éléments oscillants 10 sont couplés ensembles par l’intermédiaire d’un dispositif pivot 20. Chacune de la première et seconde masse 2, 3 peut recevoir une masse de lestage 40. La masse de lestage 40 peut être fixée sur la première et seconde masse 2, 3, par exemple par l’intermédiaire d’une rainure 41 pourvues dans la masse 2, 3. Il est alors possible de varier l’inertie de chacune des masses 2, 3 en fixant des masses de lestage 40 dont le poids peut être modifié par le choix du matériau composant la masse de lestage 40, les dimensions des masses de lestage 40, etc.[0048] FIG. 9 shows the oscillating system 100 comprising two oscillating elements 10 according to the embodiment of FIG. 7. Each of the oscillating elements 10 is fixed substantially parallel to one another. The two oscillating elements 10 are coupled together by means of a pivot device 20. Each of the first and second mass 2, 3 can receive a ballast mass 40. The ballast mass 40 can be fixed on the first and second mass 2, 3, for example by means of a groove 41 provided in mass 2, 3. It is then possible to vary the inertia of each of the masses 2, 3 by fixing ballast masses 40 whose weight can be modified by the choice of the material composing the ballast mass 40, the dimensions of the ballast masses 40, etc.
[0049] La fig. 8 montre le dispositif pivot 20 isolément, selon une forme d’exécution. A la différence du système pivot illustré à la fig. 3, dans la configuration de la fig. 8, les lames flexibles de pivot 22 sont formées intégrales.[0049] FIG. 8 shows the pivot device 20 in isolation, according to one embodiment. Unlike the pivot system illustrated in fig. 3, in the configuration of FIG. 8, the flexible pivot blades 22 are integrally formed.
[0050] Selon une autre forme d’exécution, les éléments oscillants 10 sont montés en série, au lieu d’être montées en parallèle comme dans les exemples des fig. 2 et 5. Dans ce cas, l’utilisation d’un levier de couplage du mouvement relatif des deux éléments oscillants 10 pourrait être nécessaire.According to another embodiment, the oscillating elements 10 are mounted in series, instead of being mounted in parallel as in the examples of figs. 2 and 5. In this case, the use of a lever for coupling the relative movement of the two oscillating elements 10 could be necessary.
[0051] Le dispositif pivot 20 peut être disposé parallèlement au éléments oscillants 10, voire même être intégré dans les plaques constituant les éléments oscillants 10, comme décrit dans le mode de réalisation des fig. 4 à 6.The pivot device 20 can be arranged parallel to the oscillating elements 10, or even be integrated in the plates constituting the oscillating elements 10, as described in the embodiment of FIGS. 4 to 6.
Numéros de référence employés sur les figures [0052] élément fixe première masse seconde masseReference numbers used in the figures [0052] fixed element first mass second mass
4a-d lame flexible élément de couplage pivot lame de précontrainte extrémité de la lame de précontrainte gorge bâti, élément espaceur élément oscillant élément de couplage bras de couplage4a-d flexible blade pivot coupling element prestressing blade preloading blade end groove frame, spacer element oscillating element coupling element coupling arm
12' second bras de couplage vis de précision extrémité libre de l’élément de couplage pivot trou second élément espaceur dispositif pivot partie fixe de pivot lame flexible de pivot partie mobile lame de transmission axe de pivotement cheville12 'second coupling arm precision screw free end of the coupling element pivot hole second spacer element device pivot fixed part of pivot flexible blade of pivot mobile part transmission blade pivot axis pin
CH 712 958 A2 élément de liaison pivot lames flexibles de couplage premier doigtCH 712 958 A2 pivot link element flexible first finger coupling blades
30' second doigt plan inclinée masse de lestage rainure30 'second inclined finger ballast weight groove
100 système oscillant100 oscillating system
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| JP2022097417A (en) * | 2020-12-18 | 2022-06-30 | オメガ・エス アー | Timepiece resonator mechanism with flexible guide equipped with means for adjusting stiffness |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CH712958B1 (en) | 2021-01-15 |
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