CH714030A2 - Clock oscillator with flexible guides with long angular travel. - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un oscillateur mécanique d’horlogerie, comportant, entre un premier élément (4) et un deuxième élément inertiel (5), deux lames flexibles (31; 32) distinctes rappelant l’élément inertiel (5) vers une position de repos dans un plan d’oscillation, les projections de ces lames se croisant, en position de repos, en un point (P), par lequel passe l’axe de pivotement du deuxième élément inertiel massif (5), et le rapport d’aspect hauteur sur épaisseur est inférieur à 10 pour chaque lame (31; 32), et le nombre total des lames flexibles (31; 32) est strictement supérieur à deux.The invention relates to a clockwork mechanical oscillator, comprising, between a first element (4) and a second inertial element (5), two distinct flexible blades (31; 32) recalling the inertial element (5) towards a position of resting in a plane of oscillation, the projections of these blades intersecting, in the rest position, at a point (P), through which the pivot axis of the second solid inertial element (5) passes, and the ratio of aspect height over thickness is less than 10 for each blade (31; 32), and the total number of flexible blades (31; 32) is strictly greater than two.
Description
DescriptionDescription
Domaine de l’invention [0001] L’invention concerne un oscillateur mécanique d’horlogerie, comportant un premier élément support rigide, un deuxième élément inertiel massif, et, entre ledit premier élément support rigide et ledit deuxième élément inertiel massif au moins deux premières lames flexibles qui supportent ledit deuxième élément inertiel massif et sont agencées pour le rappeler vers une position de repos, ledit deuxième élément inertiel massif étant agencé pour osciller angulairement selon un plan d’oscillation autour de ladite position de repos, lesdites deux premières lames flexibles ne se touchant pas et leurs projections sur ledit plan d’oscillation se croisant, en position de repos, en un point de croisement, au voisinage immédiat duquel ou par lequel passe l’axe de rotation dudit deuxième élément inertiel massif perpendiculairement audit plan d’oscillation, et les encastrements desdites premières lames flexibles avec ledit premier élément support rigide et ledit deuxième élément inertiel massif définissant deux directions de lames parallèles audit plan d’oscillation.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to a mechanical clockwork oscillator, comprising a first rigid support element, a second massive inertial element, and, between said first rigid support element and said second massive inertial element at least two first flexible blades which support said second massive inertial element and are arranged to return it to a rest position, said second massive inertial element being arranged to oscillate angularly according to a plane of oscillation around said rest position, said first two flexible blades not touching each other and their projections on said plane of oscillation intersecting, in the rest position, at a point of intersection, in the immediate vicinity of or through which passes the axis of rotation of said second massive inertial element perpendicular to said plane of oscillation , and the embedding of said first flexible blades with said first rigid support element and said second massive inertial element defining two directions of blades parallel to said plane of oscillation.
[0002] L’invention concerne encore un mouvement d’horlogerie comportant au moins un tel oscillateur mécanique.The invention also relates to a timepiece movement comprising at least one such mechanical oscillator.
[0003] L’invention concerne encore une montre comportant un tel mouvement d’horlogerie.The invention also relates to a watch comprising such a clockwork movement.
[0004] L’invention concerne le domaine des oscillateurs mécaniques d’horlogerie comportant des guidages à lames flexibles assurant les fonctions de maintien et de rappel d’éléments mobiles.The invention relates to the field of mechanical watch oscillators comprising guides with flexible blades ensuring the functions of retaining and recalling moving elements.
Arrière-plan de l’invention [0005] L’utilisation de guidages flexibles, notamment à lames souples, dans des oscillateurs mécaniques d’horlogerie, est rendue possible par des procédés d’élaboration, tels que «MEMS», «LIGA» ou similaires, de matériaux micro-usinables, tels que le silicium et ses oxydes, qui permettent une fabrication très reproductible de composants qui présentent des caractéristiques élastiques constantes dans le temps et une grande insensibilité aux agents extérieurs tels que température et humidité. Des pivots à guidage flexible, tels que décrits dans les demandes EP 1 419 039 ou EP 16 155 039 du même déposant, permettent notamment de remplacer le pivot d’un balancier classique, ainsi que le ressort-spiral qui lui est usuellement associé. La suppression des frottements de pivots permet d’augmenter substantiellement le facteur de qualité d’un oscillateur. Toutefois les pivots à guidage flexible ont généralement une course angulaire faible, de l’ordre de 10° à 20°, ce qui est très faible en comparaison de l’amplitude usuelle de 300° d’un balancier-spiral, et qui n’autorise pas leur combinaison directe avec des mécanismes d’échappement classiques, et notamment avec des arrêtoirs usuels tels qu’une ancre suisse ou similaire, qui exigent une grande course angulaire pour assurer leur bon fonctionnement.BACKGROUND OF THE INVENTION The use of flexible guides, in particular with flexible blades, in mechanical clock oscillators, is made possible by production methods, such as “MEMS”, “LIGA” or similar, of micro-machinable materials, such as silicon and its oxides, which allow a very reproducible manufacture of components which have elastic characteristics constant over time and a great insensitivity to external agents such as temperature and humidity. Pivots with flexible guidance, as described in applications EP 1 419 039 or EP 16 155 039 from the same applicant, in particular make it possible to replace the pivot of a conventional balance, as well as the balance spring which is usually associated with it. By eliminating the friction of pivots, the quality factor of an oscillator can be substantially increased. However, the pivots with flexible guidance generally have a small angular travel, of the order of 10 ° to 20 °, which is very small compared to the usual amplitude of 300 ° of a balance spring, and which does not not allow their direct combination with conventional exhaust mechanisms, and in particular with usual retainers such as a Swiss anchor or the like, which require a large angular travel to ensure their proper functioning.
[0006] Lors du Congrès de Chronométrie de Montreux, Suisse, des 28 et 29 septembre 2016, l’équipe de Μ. H. Kahrobaiyan a abordé l’augmentation de cette course angulaire dans l’article «Gravity insensitive flexure pivots for watch oscillators», et il apparaît que la solution -complexe- envisagée n’est pas isochrone.During the Chronometry Congress in Montreux, Switzerland, on September 28 and 29, 2016, the de team. H. Kahrobaiyan discussed the increase in this angular travel in the article "Gravity insensitive flexure pivots for watch oscillators", and it appears that the solution -complex- envisaged is not isochronous.
[0007] Le document EP 3 035 127 A1 au nom de même déposant SWATCH GROUP RESEARCH & DEVELOPMENT Ltd décrit un oscillateur d’horlogerie comportant une base de temps avec au moins un résonateur constitué par un diapason lequel comporte au moins deux parties mobiles oscillantes, lesdites parties mobiles étant fixées à un élément de liaison, que comporte ledit oscillateur, par des éléments flexibles dont la géométrie détermine un axe de pivotement virtuel de position déterminée par rapport audit élément de liaison, autour duquel axe de pivotement virtuel oscille ladite partie mobile respective, dont le centre de masse est confondu en position de repos avec ledit axe de pivotement virtuel respectif. Pour au moins une dite partie mobile, lesdits éléments flexibles sont constitués de lames élastiques croisées et s’étendant à distance l’une de l’autre dans deux plans parallèles, et dont les projections des directions sur un desdits plans parallèles se croisent au niveau dudit axe de pivotement virtuel, de ladite partie mobile considérée.Document EP 3 035 127 A1 in the name of the same applicant SWATCH GROUP RESEARCH & DEVELOPMENT Ltd describes a clock oscillator comprising a time base with at least one resonator constituted by a tuning fork which comprises at least two oscillating moving parts, said movable parts being fixed to a connecting element, which comprises said oscillator, by flexible elements whose geometry determines a virtual pivot axis of position determined relative to said connecting element, around which virtual pivot axis oscillates said respective movable part , whose center of mass coincides in the rest position with said respective virtual pivot axis. For at least one said movable part, said flexible elements consist of crossed elastic blades and extending at a distance from each other in two parallel planes, and the projections of the directions on one of said parallel planes intersect at the level of said virtual pivot axis, of said movable part considered.
[0008] Le document US 3 628 781A au nom de GRIB décrit une fourche de diapason, sous la forme d’une structure en porte-à-faux double, pour permettre un mouvement de rotation accentué d’une paire d’éléments mobiles, par rapport à un plan de référence fixe comprenant un premier corps élastiquement déformable ayant au moins deux parties flexibles allongées élastiquement similaires, les extrémités de chacune desdites parties flexibles étant respectivement solidaire de parties rigides agrandies dudit élément, la première desdites parties rigides étant fixée pour définir un plan de référence et la seconde étant supportée élastiquement pour avoir un mouvement de rotation accentué par rapport à la première, un second corps déformable élastiquement sensiblement identique au premier corps déformable élastiquement, et des moyens pour fixer rigidement les premières desdites parties rigides respectives desdits corps élastiquement déformables en relation espacée pour fournir une structure de fourche de diapason dans laquelle chacune des dents du diapason comprend l’extrémité libre de l’un desdits corps élastiquement déformables.Document US 3,628,781A in the name of GRIB describes a tuning fork, in the form of a double cantilever structure, to allow an accentuated rotational movement of a pair of mobile elements, with respect to a fixed reference plane comprising a first elastically deformable body having at least two elastically similar elongated flexible parts, the ends of each of said flexible parts being respectively integral with enlarged rigid parts of said element, the first of said rigid parts being fixed to define a reference plane and the second being resiliently supported to have an accentuated rotational movement with respect to the first, a second elastically deformable body substantially identical to the first elastically deformable body, and means for rigidly fixing the first of said respective rigid parts of said body elastically deformable in relation to esp acée to provide a tuning fork structure in which each of the tuning fork teeth includes the free end of one of said elastically deformable bodies.
[0009] Le document EP 3 130 966 A1 au nom de ETA Manufacture Horlogère Suisse décrit un mouvement d’horlogerie mécanique qui comprend au moins un barillet, un ensemble de roues d’engrenage entraîné à une extrémité par le barillet, et un mécanisme d’échappement d’un oscillateur local avec un résonateur sous forme d’un balancier-spiral et un système de rétroaction du mouvement d’horlogerie. Le mécanisme d’échappement est entraîné à une autre extrémité de l’ensemble de roues d’engrenage. Le système de rétroaction comprend au moins un oscillateur de référence précis, combiné à un comparateur de marche pour comparer la marche des deux oscillateurs, et un mécanisme de réglage du résonateur deDocument EP 3 130 966 A1 in the name of ETA Manufacture Horlogère Suisse describes a mechanical clockwork movement which comprises at least one barrel, a set of gear wheels driven at one end by the barrel, and a mechanism for exhaust of a local oscillator with a resonator in the form of a balance-spring and a clock movement feedback system. The escapement mechanism is driven at another end of the gear wheel assembly. The feedback system comprises at least one precise reference oscillator, combined with a path comparator to compare the path of the two oscillators, and a mechanism for adjusting the resonator of
CH 714 030 A2 l’oscillateur local pour ralentir ou accélérer le résonateur sur la base d’un résultat de la comparaison dans le comparateur de marche.CH 714 030 A2 the local oscillator to slow down or speed up the resonator based on a result of the comparison in the walking comparator.
[0010] Le document CH 709 536 A2 au nom de ETA Manufacture Horlogère Suisse décrit un mécanisme régulateur d’horlogerie comportant, montés mobiles, au moins en pivotement par rapport à une platine, une roue d’échappement agencée pour recevoir un couple moteur via un rouage, et un premier oscillateur comportant une première structure rigide reliée à ladite platine par des premiers moyens de rappel élastique. Ce mécanisme régulateur comporte un deuxième oscillateur comportant une deuxième structure rigide reliée à ladite première structure rigide par des deuxièmes moyens de rappel élastique, et qui comporte des moyens de guidage agencés pour coopérer avec des moyens de guidage complémentaire que comporte ladite roue d’échappement, synchronisant ledit premier oscillateur et ledit deuxième oscillateur avec ledit rouage.Document CH 709 536 A2 in the name of ETA Manufacture Horlogère Suisse describes a clockwork regulating mechanism comprising, mounted movably, at least in pivoting relative to a plate, an escapement wheel arranged to receive a motor torque via a gear train, and a first oscillator comprising a first rigid structure connected to said plate by first elastic return means. This regulating mechanism comprises a second oscillator comprising a second rigid structure connected to said first rigid structure by second elastic return means, and which comprises guide means arranged to cooperate with complementary guide means which comprises said escape wheel, synchronizing said first oscillator and said second oscillator with said train.
[0011] La demande de brevet EP 17 183 666 du même déposant, incorporée ici par référence, décrit un pivot à grande course angulaire. En utilisant un angle entre les lames d’environ 25° à 30°, et un point de croisement situé à environ 45% de leur longueur, et en introduisant un décalage du centre de masse du résonateur par rapport à l’axe de rotation, il est possible d’obtenir simultanément un bon isochronisme et une insensibilité aux positions sur une grande course angulaire (jusqu’à 40° ou plus). Afin de maximiser la course angulaire tout en conservant une bonne rigidité hors plan, on tend à affiner les lames tout en augmentant leur hauteur. L’utilisation d’une grande valeur du rapport d’aspect, c’est-à-dire du rapport entre la hauteur de la lame sur son épaisseur est théoriquement avantageuse, mais dans la pratique on observe que pour de grandes amplitudes angulaires il se produit une inhibition de la courbure anticlastique, qui altère les propriétés d’isochronisme du résonateur.Patent application EP 17 183 666 by the same applicant, incorporated here by reference, describes a pivot with a large angular stroke. By using an angle between the blades of approximately 25 ° to 30 °, and a crossing point located approximately 45% of their length, and by introducing an offset of the center of mass of the resonator with respect to the axis of rotation, it is possible to simultaneously obtain good isochronism and insensitivity to positions over a large angular travel (up to 40 ° or more). In order to maximize the angular travel while retaining good off-plane rigidity, we tend to refine the blades while increasing their height. The use of a large value of the aspect ratio, that is to say the ratio between the height of the blade over its thickness is theoretically advantageous, but in practice it is observed that for large angular amplitudes it is produces an inhibition of anticlastic curvature, which alters the isochronism properties of the resonator.
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