EP1272906A1 - Dispositif d'echappement pour piece d'horlogerie - Google Patents

Dispositif d'echappement pour piece d'horlogerie

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EP1272906A1
EP1272906A1 EP01907312A EP01907312A EP1272906A1 EP 1272906 A1 EP1272906 A1 EP 1272906A1 EP 01907312 A EP01907312 A EP 01907312A EP 01907312 A EP01907312 A EP 01907312A EP 1272906 A1 EP1272906 A1 EP 1272906A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pinion
oscillator
torque
energy
transmitted
Prior art date
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EP01907312A
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German (de)
English (en)
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EP1272906B1 (fr
Inventor
Michel Schwab
Mai-Xuan Tu
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Detra SA
Original Assignee
Detra SA
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Publication date
Application filed by Detra SA filed Critical Detra SA
Publication of EP1272906A1 publication Critical patent/EP1272906A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1272906B1 publication Critical patent/EP1272906B1/fr
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C5/00—Electric or magnetic means for converting oscillatory to rotary motion in time-pieces, i.e. electric or magnetic escapements
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B15/00—Escapements
    • G04B15/06—Free escapements
    • G04B15/08—Lever escapements
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B15/00—Escapements
    • G04B15/14—Component parts or constructional details, e.g. construction of the lever or the escape wheel
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
    • G04C3/04—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a balance
    • G04C3/042—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a balance using mechanical coupling

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust device for a timepiece.
  • the exhaust device constitutes a master piece, being responsible on the one hand for delivering the energy necessary for the maintenance of the oscillating movement of the oscillator. mechanical, balance and hairspring, and on the other hand to transmit the oscillation frequency of the oscillator to the gear train causing the time display.
  • the prior art concerning this type of device is therefore considerable,
  • the manuals entitled “Exhausts and stepper motors” and “Clockwork theory”, ISBN 2-940025-10-X, both published by the Federation of Schools Swiss techniques describe many exhaust systems, in particular the so-called “anchor”, “detent” and “Graham” escapements.
  • An object of the present invention is therefore to propose an escapement device for an improved timepiece relative to known devices, that is to say the known drawbacks of which have been at least partially reduced.
  • Another object of the invention is to provide an exhaust device insensitive to external shocks and having no galloping phenomenon.
  • Yet another object of the invention is to propose a timepiece provided with such an escapement device.
  • FIG. 1 represents a block diagram of a mechanical watch
  • FIG. 2 represents a first embodiment of an exhaust device according to the invention
  • Figure 3 shows a detail of a locking device of the exhaust device of the previous figure
  • Figure 4 shows a diagram of the mechanical torque transmitted
  • the FIG. 5 represents a first embodiment of the means for producing a variable torque
  • FIG. 6 represents a diagram of the magnetic torque transmitted
  • FIG. 7 represents the intermediate transmission means
  • FIG. 8 represents the release means
  • the Figure 9 shows the energy transmission means
  • Figure 10 shows a diagram of the resulting torque
  • Figure 1 1 shows a second embodiment means for producing a variable torque
  • FIG. 12 represents a second embodiment of an exhaust device according to the invention
  • FIG. 13 represents a detail of the locking device of the exhaust device of FIG. 12
  • FIG. 14 represents the means for releasing the exhaust device from FIG. 12
  • Figure 1 5 shows the energy transmission means of the exhaust device of Figure 12
  • Figure 16 shows another diagram of the mechanical torque transmitted
  • Figure 17 shows another diagram of the magnetic torque transmitted.
  • FIG. 1 represents a schematic diagram of a mechanical watch in which the mechanical energy coming from a winding device, manual or automatic, is stored in a barrel spring 1 to be distributed through a set of cogs 2 to an exhaust device 3 and a display 4.
  • the aim of the exhaust device 3 is, on the one hand, to deliver the energy necessary for the maintenance of the oscillations of the oscillator 5, generally comprising a spring hairspring and a mass of inertia, and on the other hand to transmit the frequency delivered by this oscillator to the train 2 in order to synchronize the time display with this frequency.
  • a good exhaust system must not only have good transmission efficiency between the power source and the oscillator, but it must also preserve the isochronism of the oscillator. For this, the inertias linked to the exhaust device must be reduced to a minimum and the transfer of energy between the exhaust device and the oscillator must be done over a very short time, while the speed of the oscillator is Max.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of an exhaust device 3 according to the invention comprising: a transmission wheel 30, driven by the set of cogs 2 seen above, locking means 31, means for producing a magnetic torque 32, intermediate transmission means 33, unlocking means 34 and energy transmission means 35. These different means are described in more detail below.
  • FIG. 3 shows the transmission wheel 30 as well as the locking means 31.
  • the transmission wheel 30 is driven in rotation from the barrel spring 1 via the cogs 2, being driven by a mechanical torque essentially of constant value.
  • the shaft 300 supporting the transmission wheel 30 transmits the advance movement to the device display 4.
  • the locking means 31 here consist of a shaped part or cam 310, mounted on the same shaft 333 as a pinion 330 forming part of the intermediate transmission means shown in more detail in FIG. 7, as well as pins 31 1 mounted projecting from the transmission wheel 30, perpendicular to the plane of said transmission wheel.
  • the pins 31 1 are regularly distributed over a perimeter of said transmission wheel.
  • the transmission wheel 30 comprises 10 pins 31 1, but it could include a different number as necessary.
  • the shape and dimensions of the cam 310, as well as the diameter of the pins 31 1 as well as the diameter of the perimeter on which they are installed are determined so that when the cam 310, in simultaneous rotation with the pinion 330 driven by the transmission wheel 30, has one or other of its lateral faces 312 to the transmission wheel 30, the torque transmission can be done directly from the wheel 30 to the pinion 330.
  • the torque transmission can be done directly from the wheel 30 to the pinion 330.
  • it is an end face 313 which arrives opposite a pin 31 1 1 there is a blockage of this end face 313 of the cam 310 on the pin 31 1, with interruption of the transmitted torque.
  • FIG. 4 shows the shape of the mechanical torque transmitted to the shaft 333 carrying the pinion 330 as a function of the angle of rotation of said pinion.
  • the curve first presents a torque of constant value, until the cam 310 arrives in the blocking position, marked at A- ⁇ in the figure, where the transmitted torque is canceled.
  • Unlocking means which will be described below then enable the device to be unlocked, then allowing the torque of constant value to be transmitted again until the next blocking, marked at A 2 , and so on.
  • the locking means 31 described here cause two locking positions Ai and A 2 per revolution of the pinion 330, but they could just as easily be designed to cause a different number.
  • FIG. 5 shows a preferred embodiment of means making it possible to obtain a variable torque as a function of the angle of rotation of the pinion 330.
  • these means 32 are of magnetic type, comprising a stator 320 and a rotor 321 disposed inside said stator.
  • the stator 320 consists of a ring of soft ferromagnetic material, having on its inner periphery two diametrically opposite cells 322.
  • the rotor 321 consists of a permanent magnet of cylindrical shape, having a diametrical magnetization, represented by the arrow in the drawing.
  • the rotor 321 is fixed on the same shaft 333 as the pinion 330 and the cam 310 described above.
  • the presence of the cells 322 creates, during the rotation of the rotor 321, a magnetic torque exerted on said rotor, having an essentially sinusoidal shape as seen in FIG. 6.
  • the rotor 321 is oriented so as to that its magnetization axis is parallel to the axis CC of Figure 5, respectively is perpendicular to the axis BB carrying the two cells 322, the rotor 321 is in a stable equilibrium position, a slight angular offset tending to bring the rotor to this stable position, while when the same rotor is oriented so that its magnetization axis is parallel to the axis BB, it is in an unstable equilibrium position, that is to say say that a slight angular offset tends to move the rotor even further from this unstable position.
  • the stable angular positions are marked S on the curve of FIG. 6, they correspond to a zero crossing of the curve with a negative slope of the torque curve while the unstable angular positions are marked I on the same curve and correspond to a zero crossing with a positive slope of the torque curve.
  • the intermediate transmission means 33 shown in FIG. 7 essentially comprise the pinion 330 already seen above as well as a second transmission wheel 331 mounted on a shaft 339. Recall that the shaft 333 carrying the pinion 330 also carries the cam 310 as well as the rotor 321.
  • the intermediate transmission means 33 allow the combination of the different couples involved in the device.
  • the release means 34 of Figure 8 are of known construction.
  • the release pallet 340 is integral with the oscillator (not shown in the figure) and oscillates on the shaft 341. When it oscillates in an anti-clockwise direction, the tooth of the pallet 340 meets a tooth of the escape wheel 342, giving it a torque pulse clockwise.
  • the escape wheel 342 being mounted on the same shaft 339 as the second transmission wheel 331 seen above, this torque pulse is therefore transmitted from this transmission wheel 331 to the pinion 330.
  • FIG. 9 shows means 35 for transmitting energy to the oscillator of conventional construction, consisting of a transmission wheel 350 fixed on the same shaft 339 as the wheel 331 and the escape wheel 342, and a shaped part 351, mounted on the shaft 341 seen above and fixed to the balance spring (not shown).
  • a transmission wheel 350 fixed on the same shaft 339 as the wheel 331 and the escape wheel 342, and a shaped part 351, mounted on the shaft 341 seen above and fixed to the balance spring (not shown).
  • release means 34 and the energy transmission means 35 are of known construction and described here by way of exemplary embodiments; other devices fulfilling the same functions can therefore be provided as a replacement.
  • the resulting torque on the pinion 330 consisting of the essentially constant torque transmitted by the wheel 30 and represented in FIG. 4 and the variable torque transmitted by the stator / magnetic rotor assembly and represented in FIG. 6, is represented in FIG. 10 .
  • this pair comprises two stable positions for one revolution of the pinion 330, marked Si and S 2 in the figure, these two stable positions corresponding to the two positions blocking of Figure 4.
  • These two stable positions Si and S 2 are defined as above by a zero crossing of the torque curve with a negative slope.
  • the torque also includes two unstable positions for a revolution of the pinion 330, these positions being marked and l 2 , corresponding to the two release positions of FIG. 4. These two unstable positions ⁇ , and l 2 are defined as previously by passing through zero of the torque curve with a positive slope.
  • FIG. 1 there is shown a second way to obtain a variable mechanical torque having two stable points and two unstable points per wheel revolution.
  • a cam 323 is fixed on the same shaft 333 as the pinion 330 seen above; this cam having two concave portions and two convex portions.
  • a spring lever 324, pivoting on one of its ends presses via a roller 325 on the periphery of the cam 323.
  • the torque resulting from this device has a variable shape, with two stable points when the roller 325 is aligned with the axis CC and two unstable points when it is aligned with the axis BB. We therefore see that there are several possibilities of obtaining a variable mechanical torque having at least one stable point and one unstable point.
  • FIG. 10 represents the shape of the mechanical torque exerted on the shaft 333 of the pinion 330 in the absence of contact with the oscillator as a function of the angle of rotation of said pinion, we can now describe in parallel the operation of the device as a function of time.
  • the device After a first rotation, the device arrives in the blocking position, as described with reference to FIG. 3, and corresponding to point Si in FIG. 10. The device remains in this position for a duration Ti.
  • the pinion 330 receives the unlocking pulse, as described with reference to FIG. 8, it passes from the position Si to the position of FIG. 10, this passage being effected for a very short time, called T 2 , less to the thousandth of a second. This duration should be as short as possible in order to disturb the oscillator only minimally.
  • the resulting torque becoming positive supplies the oscillator, through the energy transmission means described, with the energy necessary for the oscillator for a duration T 3 of the order of a few thousandths of seconds , until the next blocking position S 2 -
  • a mechanical oscillator has an oscillation frequency of a few Hz, typically 4 Hz.
  • the period T corresponding to the sum of Ti + T 2 + T 3 is 250 ms.
  • the unlocking means 34 give more than one impulse per period of oscillation, which causes the watch to advance in advance, called gallop here.
  • FIG. 12 shows another embodiment of an exhaust device 3 according to the invention, by which the above-mentioned drawback is avoided.
  • This embodiment of the exhaust device comprises, as previously, a transmission wheel 30 driven by all of the wheels 2 (see fig 1), locking means 31, means for producing a magnetic torque 32, intermediate transmission means 33, unlocking means 34 and energy transmission means 35, these various means being described below.
  • FIG. 13 is composed of a toothed wheel 354 cooperating with the pinion 330.
  • the toothed wheel 354 here has eight teeth of asymmetrical shape and is mounted on the same axis 300 and pivots with the transmission wheel 30 seen upper.
  • the rest position represented in FIG. 13
  • the end of the tooth 332 of the pinion 330 is rested on the right flank of an asymmetrical tooth of the wheel 354.
  • the unlocking means 34 of this embodiment are visible in Figure 14.
  • the release pallet 344 is integral with the oscillator (not shown in the figure) and oscillates on the shaft 341. During its movement of oscillation, the tooth 3441 of the pallet 344 alternately meets the teeth 3451 and 3452 of an intermediate piece 345 depending on whether the pallet 344 rotates anti-clockwise or clockwise.
  • the oscillation movement of the intermediate piece 345 around the axis 3450 is limited by the pins 347 and 348.
  • the impulse of release, from the balance, is transmitted to the pallet 346, mounted on the same axis 333 and pivoting with the pinion 330 seen above, currently blocked.
  • FIG. 15 shows another embodiment of the energy transmission means 35; these means operating in a similar fashion to those described with reference to FIG. 9.
  • the means for producing a variable magnetic torque 32 as a function of time are similar to those described with regard to FIG. 5.
  • FIG. 16 shows another diagram of the torque transmitted by an exhaust device. As before, this couple is superimposed on that produced by the magnet to obtain that shown in FIG. 17.
  • An exhaust device intended to operate according to these diagrams comprises blocking means having two stable positions by alternating oscillation, in other words four stable positions per period, which represents another way of avoiding the galloping phenomenon mentioned above. .
  • the inertia of said rotating parts is significantly lower, • the energy required for unlocking is lower; more this release is not generally accompanied by a backward movement as in the known anchor escapements, • thanks to the variable shape of the torque curve, sinusoidal in the embodiments described, there is a maximum of torque just after the unlocking position, causing the maximum energy to be transmitted immediately after the unlocking, ie over a limited oscillation angle of the oscillator, when the latter is at its maximum speed; in this way, the isochronism of the oscillator is preserved as much as possible,
  • the transmission wheels have conventional profiles with transmission efficiencies of the order of 90%. • Some of the movement transmissions are made by cogwheels, they do not require as frequent oiling as conventional transmissions.
  • An escapement device as described according to one or other of its embodiments can easily be installed in a timepiece, particularly in a wristwatch given the small diameter of the constituent parts of said device.

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Description

Dispositif d'échappement pour pièce d'horlogerie.
La présente invention concerne un dispositif d'échappement pour une pièce d'horlogerie.
Pour une pièce d'horlogerie, notamment une pièce d'horlogerie mécanique, le dispositif d'échappement constitue une pièce maîtresse, étant chargé d'une part de délivrer l'énergie nécessaire pour l'entretien du mouvement d'oscillation de l'oscillateur mécanique, balancier et spiral, et d'autre part de transmettre la fréquence d'oscillation de l'oscillateur au rouage entraînant l'affichage horaire. L'art antérieur concernant ce type de dispositifs est donc considérable, Les manuels intitulés « Echappements et moteurs pas à pas » et « Théorie d'horlogerie », ISBN 2-940025-10-X, édités tous les deux par la Fédération des Ecoles Techniques de Suisse, décrivent de nombreux dispositifs d'échappement, notamment les échappements dit « à ancre », « à détente » et « de Graham ».
Les inconvénients majeurs de ces dispositif connus sont :
• un faible rendement ; le meilleur rendement qu'il est possible d'obtenir avec ces dispositifs connus est de l'ordre de 30 % à 40 %, ce qui limite l'autonomie de la montre, • une fréquence de travail limitée ; le rendement des échappements connus diminue considérablement lorsqu'on augmente de manière sensible la fréquence de l'oscillateur, de plus pour les échappements à ancre il apparaît un problème d'usure de la roue d'échappement lorsque la fréquence est élevée.
• des difficultés de fabrication ; Pour obtenir des rendements de l'ordre de 30 % à 40 %, les échappements à ancre nécessitent plusieurs retouches finales de grande précision.
Un but de la présente invention est donc de proposer un dispositif d'échappement pour une pièce d'horlogerie amélioré relativement aux dispositifs connus, c'est-à-dire dont les inconvénients connus ont été pour le moins partiellement diminués.
Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif d'échappement insensible aux chocs extérieurs et ne présentant pas de phénomène de galop.
Encore un autre but de l'invention est de proposer une pièce d'horlogerie munie d'un tel dispositif d'échappement. Ces buts sont obtenus par un dispositif d'échappement pour pièce d'horlogerie tel que décrit dans la revendication 1 ainsi que par une pièce d'horlogerie telle que décrite dans la revendication 19. Des formes d'exécution particulières ou variantes sont décrites dans les revendications dépendantes.
D'autres avantages de l'invention apparaissent dans la description détaillée qui suit, qui est à lire en regard du dessin annexé comportant les figures où : la figure 1 représente un schéma de principe d'une montre mécanique, la figure 2 représente une première forme d'exécution d'un dispositif d'échappement selon l'invention, la figure 3 représente un détail d'un dispositif de blocage du dispositif d'échappement de la figure précédente, la figure 4 représente un diagramme du couple mécanique transmis, la figure 5 représente une première forme d'exécution des moyens de production d'un couple variable, la figure 6 représente un diagramme du couple magnétique transmis, la figure 7 représente les moyens intermédiaires de transmission, la figure 8 représente les moyens de dégagement, la figure 9 représente les moyens de transmission d'énergie, la figure 10 représente un diagramme du couple résultant, la figure 1 1 représente une deuxième forme d'exécution des moyens de production d'un couple variable, la figure 12 représente une deuxième forme d'exécution d'un dispositif d'échappement selon l'invention, la figure 13 représente un détail du dispositif de blocage du dispositif d'échappement de la figure 12, la figure 14 représente les moyens de dégagement du dispositif d'échappement de la figure 12, la figure 1 5 représente les moyens de transmission d'énergie du dispositif d'échappement de la figure 12, la figure 16 représente un autre diagramme du couple mécanique transmis, et la figure 17 représente un autre diagramme du couple magnétique transmis.
Dans certaines des figures mentionnées ci-dessus et décrites en détail ci-dessous, certaines pièces superposées sont représentées comme si elles étaient transparentes, ceci afin de mieux comprendre leurs interactions. La figure 1 représente un schéma de principe d'une montre mécanique dans laquelle l'énergie mécanique provenant d'un dispositif de remontage, manuel ou automatique, est emmagasinée dans un ressort de barillet 1 pour être distribuée à travers un ensemble de rouages 2 à un dispositif d'échappement 3 et à un affichage 4. Le dispositif d'échappement 3 a pour but, d'une part de délivrer l'énergie nécessaire à l'entretien des oscillations de l'oscillateur 5, comprenant de manière générale un ressort spiral et une masse d'inertie, et d'autre part de transmettre la fréquence délivrée par cet oscillateur au rouage 2 afin de synchroniser l'affichage horaire avec cette fréquence. Un bon dispositif d'échappement doit non seulement avoir un bon rendement de transmission entre la source d'énergie et l'oscillateur, mais il doit aussi préserver l'isochronisme de l'oscillateur. Pour ceci, les inerties liées au dispositif d'échappement doivent être réduites au minimum et le transfert d'énergie entre le dispositif d'échappement et l'oscillateur doit se faire sur un temps très court, alors que la vitesse de l'oscillateur est maximale.
La figure 2 montre une première forme d'exécution d'un dispositif d'échappement 3 selon l'invention comprenant : une roue de transmission 30, entraînée par l'ensemble de rouages 2 vu plus haut, des moyens de blocage 31 , des moyens de production d'un couple magnétique 32, des moyens intermédiaire de transmission 33, des moyens de déblocage 34 et des moyens de transmission d'énergie 35. Ces différents moyens sont décrits plus en détail ci-dessous.
La figure 3 montre la roue de transmission 30 ainsi que les moyens de blocage 31 . La roue de transmission 30 est entraînée en rotation à partir du ressort à barillet 1 via les rouages 2, étant entraînée par un couple mécanique essentiellement de valeur constante. L'arbre 300 supportant la roue de transmission 30 transmet le mouvement d'avance au dispositif d'affichage 4. Les moyens de blocage 31 sont constitués ici d'une pièce de forme ou came 310, montée sur le même arbre 333 qu'un pignon 330 faisant partie des moyens intermédiaires de transmission représentés plus en détail à la figure 7, ainsi que de goupilles 31 1 montées en saillie sur la roue de transmission 30, perpendiculairement au plan de ladite roue de transmission. Les goupilles 31 1 sont régulièrement réparties sur un périmètre de ladite roue de transmission. Dans l'exemple de forme d'exécution représenté, la roue de transmission 30 comprend 10 goupilles 31 1 , mais elle pourrait en comprendre un nombre différent selon les nécessités.
La forme et les dimensions de la came 310, de même que le diamètre des goupilles 31 1 ainsi que le diamètre du périmètre sur lequel elles ont implantées sont déterminés de manière à ce que lorsque la came 310, en rotation simultanée avec le pignon 330 entraîné par la roue de transmission 30, présente l'une ou l'autre de ses faces latérales 312 à la roue de transmission 30, la transmission de couple peut se faire directement de la roue 30 au pignon 330. Par contre, lorsque c'est une face d'extrémité 313 qui arrive en face d'une goupille 31 1 , il se produit un blocage de cette face d'extrémité 313 de la came 310 sur la goupille 31 1 , avec interruption du couple transmis.
La figure 4 montre l'allure du couple mécanique transmis à l'arbre 333 portant le pignon 330 en fonction de l'angle de rotation dudit pignon. La courbe présente tout d'abord un couple de valeur constante, jusqu'à ce que la came 310 arrive en position de blocage, marquée en A-\ sur la figure, où le couple transmis s'annule. Des moyens de déblocage qui seront décrit plus bas permettent ensuite de débloquer le dispositif, permettant alors de transmettre à nouveau le couple de valeur constante jusqu'au prochain blocage, marqué en A2, et ainsi de suite.
Les moyens de blocage 31 décrits ici provoquent deux positions de blocage Ai et A2 par tour du pignon 330, mais il pourraient tout aussi bien être conçus pour en provoquer un nombre différent.
La figure 5 montre une forme d'exécution préférentielle de moyens permettant d'obtenir un couple variable en fonction de l'angle de rotation du pignon 330. Dans cette forme d'exécution, ces moyens 32 sont de type magnétique, comprenant un stator 320 et un rotor 321 disposé à l'intérieur dudit stator. Le stator 320 est constitué d'un anneau en matériau ferromagnétique doux, présentant sur son pourtour intérieur deux alvéoles 322 diamétralement opposées. Le rotor 321 est constitué d'un aimant permanent de forme cylindrique, présentant une aimantation diamétrale, représentée par la flèche sur le dessin. Le rotor 321 est fixé sur le même arbre 333 que le pignon 330 et la came 310 décrits précédemment. La présence des alvéoles 322 créent, lors de la mise en rotation du rotor 321 , un couple magnétique s'exerçant sur ledit rotor, ayant une allure essentiellement sinusoïdale comme on le voit à la figure 6. Lorsque le rotor 321 est orienté de manière à ce que son axe d'aimantation soit parallèle à l'axe C-C de la figure 5, respectivement soit perpendiculaire à l'axe B-B portant les deux alvéoles 322, le rotor 321 est en position d'équilibre stable, un léger décalage angulaire ayant tendance à ramener le rotor vers cette position stable, alors que lorsque le même rotor est orienté de manière à ce que son axe d'aimantation soit parallèle à l'axe B-B, il est en position d'équilibre instable, c'est-à-dire qu'un léger décalage angulaire a tendance à éloigner encore plus le rotor de cette position instable. Les positions angulaires stables sont marquées S sur la courbe de la figure 6, elles correspondent à un passage par zéro de la courbe avec une pente négative de la courbe de couple alors que les positions angulaires instables sont marquées I sur la même courbe et correspondent à un passage par zéro avec une pente positive de la courbe de couple.
On remarque ici que la fréquence de la courbe représentant le couple est double de celle de rotation de l'aimant., respectivement du pignon 330, ceci étant dû à la configuration stator/rotor décrite. Une autre configuration permettrait d'avoir un multiple différent de deux entre ces deux fréquences.
Les moyens intermédiaires de transmission 33 représentés à la figure 7 comprennent essentiellement le pignon 330 déjà vu plus haut ainsi qu'une deuxième roue de transmission 331 montée sur un arbre 339. Rappelons que l'arbre 333 portant le pignon 330 porte aussi la came 310 ainsi que le rotor 321. Les moyens intermédiaires de transmission 33 permettent la combinaison des différents couples intervenant dans le dispositif.
Les moyens de dégagement 34 de la figure 8 sont de construction connues. La palette de dégagement 340 est solidaire de l'oscillateur (non représenté sur la figure) et oscille sur l'arbre 341. Lors de son mouvement d'oscillation selon le sens anti-horaire, la dent de la palette 340 rencontre une dent de la roue d'échappement 342, lui donnant une impulsion de couple dans le sens horaire. La roue d'échappement 342 étant montée sur le même arbre 339 que la deuxième roue de transmission 331 vue plus haut, cette impulsion de couple est donc transmise de cette roue de transmission 331 au pignon 330. En calant correctement la roue d'échappement 342 sur la roue de transmission 331, de manière à ce que l'impulsion de couple soit transmise juste après que le dispositif de blocage décrit précédemment ait bloqué le pignon 330, l'impulsion de couple de sens anti horaire transmise au pignon 330 débloque la came 310 de sa position de blocage sur la goupille 31 1 , permettant à la roue de transmission 30 d'effectuer une portion de tour jusqu'au prochain blocage. L'affichage horaire 4 a ainsi avancé d'une portion horaire correspondant à un mouvement de la palette 340.
La figure 9 montre des moyens 35 de transmission d'énergie à l'oscillateur de construction classique, constitués d'une roue de transmission 350 fixée sur le même arbre 339 que la roue 331 et la roue d'échappement 342, et d'une pièce de forme 351, montée sur l'arbre 341 vu plus haut et fixée au balancier du spiral (non représenté). Lorsque la roue 350 tourne dans le sens horaire comme indiqué et que l'une de ses dents rencontre l'extrémité 352 de la pièce de forme 351 se déplaçant dans le sens antihoraire à une vitesse inférieure, la roue 350 fournit de l'énergie cinétique à la pièce 351, respectivement au spiral, permettant ainsi d'entretenir le mouvement d'oscillation de l'oscillateur.
Comme indiqué, les moyens de dégagement 34 et les moyens 35 de transmission d'énergie sont de construction connue et décrits ici à titre d'exemples de réalisation ; d'autres dispositifs remplissant les mêmes fonctions peuvent donc être prévus en remplacement.
Le couple résultant sur le pignon 330, constitué du couple essentiellement constant transmis par la roue 30 et représenté à la figure 4 et du couple variable transmis par l'ensemble stator/rotor magnétique et représenté à la figure 6, est représenté à la figure 10.
Dans l'exemple représenté pour cette première forme d'exécution d'un dispositif d'échappement, ce couple comprend deux positions stables pour un tour du pignon 330, marquées Si et S2 sur la figure, ces deux positions stables correspondant aux deux positions de blocage de la figure 4. Ces deux positions stables Si et S2 sont définies comme précédemment par un passage par zéro de la courbe de couple avec une pente négative. Le couple comprend aussi deux positions instables pour un tour du pignon 330, ces positions étant marquées et l2, correspondant aux deux positions de déblocage de la figure 4. Ces deux positions instables \ , et l2 sont définies comme précédemment par un passage par zéro de la courbe de couple avec une pente positive.
On constate que le couple résultant est toujours positif, sauf aux positions de blocage où il est négatif. Sur la figure 1 1 , on a représenté une deuxième manière d'obtenir un couple mécanique variable présentant deux points stables et deux point instables par tour de roue. Une came 323 est fixée sur le même arbre 333 que le pignon 330 vu plus haut ; cette came présentant deux portions concaves et deux portions convexes. Un levier à ressort 324, pivotant sur une de ses extrémités appuie par l'intermédiaire d'une roulette 325 sur le pourtour de la came 323. Le couple résultant de ce dispositif présente une allure variable, avec deux points stables lorsque la roulette 325 se trouve alignée avec l'axe C-C et deux points instables lorsqu'elle est alignés sur l'axe B-B. On voit donc qu'il existe plusieurs possibilités d'obtenir un couple mécanique variable possédant au moins un point stable et un point instable.
La figure 10 représente l'allure du couple mécanique s'exerçant sur l'arbre 333 du pignon 330 en l'absence de contact avec l'oscillateur en fonction de l'angle de rotation dudit pignon, on peut maintenant décrire parallèlement le fonctionnement du dispositif en fonction du temps.
Après une première rotation, le dispositif arrive en position de blocage, comme décrite en regard de la figure 3, et correspondant au point Si de la figure 10. Le dispositif reste dans cette position pour une durée Ti. Lorsque le pignon 330 reçoit l'impulsion de déblocage, comme décrit en regard de la figure 8, il passe de la position Si à la position de la figure 10, ce passage s'effectuant durant un temps très court, appelé T2, inférieur au millième de seconde. Cette durée doit être aussi courte que possible afin de ne perturber l'oscillateur que de manière minime. A partir de cette position, le couple résultant devenant positif fournit à l'oscillateur, à travers les moyens de transmission d'énergie décrits, l'énergie nécessaire à l'oscillateur pendant une durée T3 de l'ordre de quelques millièmes de secondes, jusqu'à la prochaine position de blocage S2- Généralement un oscillateur mécanique a une fréquence d'oscillation de quelques Hz, typiquement 4 Hz. Pour cette fréquence, la période T, correspondant à la somme de Ti + T2 + T3 est de 250 ms. Vu les faibles valeurs indiquées plus haut pour T2 et T3, on aura une valeur Ti juste inférieure de quelques ms à la valeur de T. En conséquence, le dispositif est en position de blocage durant la plus grande partie de la période T.
Bien qu'une pièce d'horlogerie munie d'un dispositif d'échappement comme décrit ci-dessus satisfasse aux exigences indiquées, un tel dispositif d'échappement monté sur une montre bracelet pourrait être soumis au phénomène de galop. En effet, dans une montre bracelet, en l'absence de perturbation externe, l'amplitude d'oscillation du balancier dans le sens horaire est de l'ordre de +240° par rapport à l'axe passant par les centres de rotation et de l'ordre de -240° dans le sens opposé. Dans ces conditions la roue d'échappement 30 avance d'un pas dans le sens horaire à chaque oscillation du balancier.
Lors d'un choc comportant une composante située dans le plan de rotation du dispositif d'échappement, de l'énergie supplémentaire est transmise à l'oscillateur à travers l'inertie du balancier, faisant que l'amplitude d'oscillation du balancier peut augmenter au delà de 360°. Dans ces conditions, pour un dispositif d'échappement tel que représenté à la figure 2, les moyens de déblocage 34 donnent plus d'une impulsion par période d'oscillation, ce qui provoque une avance de marche de la montre appelé ici galop.
La figure 12 représente une autre forme d'exécution d'un dispositif d'échappement 3 selon l'invention, par lequel on évite l'inconvénient mentionné ci-dessus. Cette forme d'exécution du dispositif d'échappement comprend comme précédemment une roue de transmission 30 entraînée par l'ensemble des rouages 2 (cf fig 1 ), des moyens de blocage 31, des moyens de production d'un couple magnétique 32, des moyens intermédiaires de transmission 33, des moyens de déblocage 34 et des moyens de transmission d'énergie 35, ces différents moyens étant décrits ci- après. Les moyens de blocage 31 du dispositif d'échappement de la figure
12 sont visibles sur la figure 13, étant composés d'une roue dentée 354 coopérant avec le pignon 330. La roue dentée 354 possède ici huit dents de forme asymétrique et est montés sur le même axe 300 et pivote avec la roue de transmission 30 vue plus haut. Dans la position, dite position de repos, représentée sur la figure 13, l'extrémité de la dent 332 du pignon 330 est reposée sur le flanc droit d'une dent asymétrique de la roue 354.
Lorsqu'un couple est appliqué sur l'axe 300 de la roue 354 dans le sens de la flèche, il exerce une force passant par le centre de rotation de l'arbre 333 du pignon 330. De ce fait aucun couple n'est transmis au pignon et cet ensemble roue-pignon reste bloqué, ceci jusqu'au déblocage par les moyens de déblocage décrits ci-dessous.
Les moyens de déblocage 34 de cette forme d'exécution sont visibles sur la figure 14. La palette de dégagement 344 est solidaire de l'oscillateur (non représenté sur la figure) et oscille sur l'arbre 341. Lors de son mouvement d'oscillation, la dent 3441 de la palette 344 rencontre alternativement les dents 3451 et 3452 d'une pièce intermédiaire 345 suivant que la palette 344 tourne dans le sens anti-horaire ou dans le sens horaire. Le mouvement d'oscillation de la pièce intermédiaire 345 autour de l'axe 3450 est limité par les goupilles 347 et 348. L'impulsion de déblocage, en provenance du balancier, est transmise à la palette 346, montée sur le même axe 333 et pivotant avec le pignon 330 vu plus haut, actuellement bloqué. Cette transmission d'impulsion de fait via les dents 3454 et 3455 de la pièce intermédiaire 345 sur l'une des dents 3461 ou 3462 de la palette 346 et a pour effet de déloquer l'ensemble roue 300 - pignon 330 de la figure 13, permettant maintenant la libre rotation du pignon 330.
La figure 15 représente une autre forme d'exécution des moyens de transmissions d'énergie 35 ; ces moyens fonctionnant de manière similaire à ceux décrits en regard de la figure 9. Les moyens de production d'un couple magnétique 32 variable en fonction du temps sont semblables à ceux décrits en regard de la figure 5.
L'avantage de cette forme d'exécution du dispositif d'échappement selon la figure 12, par rapport à la forme d'exécution de la figure 2 est qu'il permet de limiter l'amplitude d'oscillation du balancier en cas de choc, grâce aux goupilles 347 et 348, empêchant ainsi la désynchronisation entre le mouvement du balancier et celui de la roue 30 et le galop mentionné plus haut.
La figure 16 montre un autre diagramme du couple transmis par un dispositif d'échappement. Comme précédemment, on superpose ce couple à celui produit par l'aimant pour obtenir celui représenté à la figure 17.
Un dispositif d'échappement prévu pour fonctionner selon ces diagrammes comprend des moyens de blocage ayant deux positions stables par alternance d'oscillation, autrement dit quatre positions stables par période, ce qui représente une autre manière d'éviter le phénomène de galop mentionné plus haut.
D'autres formes d'exécution et variantes que celles décrites ci-dessus peuvent encore être envisagées, en particulier, le pignon 330 pourrait être remplacé par une ancre ayant un mouvement d'oscillation, la baguette de la fourchette de ladite ancre portant deux aimants en opposition. Relativement aux dispositifs d'échappement de l'art antérieur, un dispositif d'échappement selon l'invention et selon l'une ou l'autre des formes d'exécution décrites , présente encore plusieurs avantages marquants :
• vu que les diamètres des pièces en rotation du dispositif selon l'invention sont plus faibles que ceux des pièces correspondantes des dispositifs connus, l'inertie desdites pièces en rotation est nettement plus faible, • l'énergie nécessaire pour le déblocage est plus faible ; de plus ce déblocage ne s'accompagne généralement pas d'un mouvement de recul comme dans les échappements à ancre connus, • grâce à l'allure variable de la courbe de couple, sinusoïdale dans les formes d'exécution décrites, on a un maximum de couple juste après la position de déblocage, faisant que le maximum d'énergie est transmis immédiatement après le déblocage, soit sur un angle d'oscillation limité de l'oscillateur, au moment où celui-ci est à sa vitesse maximum ; de cette manière, l'isochronisme de l'oscillateur est préservé au maximum,
• les roues de transmission possèdent des profils classiques avec des rendements de transmission de l'ordre de 90 %. • Certaines des transmissions de mouvement se faisant par roues dentées, elle ne nécessitent pas un huilage aussi fréquent que les transmissions conventionnelles.
Un dispositif d'échappement tel que décrit selon l'un ou l'autre de ses formes d'exécution peut facilement être implanté dans une pièce d'horlogerie, particulièrement dans une montre-bracelet vu le faible diamètre des pièces constitutives dudit dispositif.

Claims

Revendications
1. Dispositif d'échappement (3), notamment pour une pièce d'horlogerie, comprenant un moyen mobile (330) de transmission d'énergie vers un oscillateur (5) apte à recevoir ladite énergie et à transmettre une fréquence d'oscillation, ledit dispositif d'échappement étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre : des premiers moyens (32) aptes à produire au moins une première portion de l'énergie destinée à alimenter l'oscillateur (5), lesdits premiers moyens (32) étant configurés de manière à fournir un couple mécanique essentiellement variable en fonction de l'angle de déplacement angulaire dudit moyen mobile (330), ledit couple mécanique présentant au moins une position stable (S) et au moins une position instable (I) sur une période de déplacement angulaire dudit moyen mobile.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des deuxième moyens (1 ,2,30) aptes à produire une deuxième portion de l'énergie destinée à alimenter l'oscillateur (5), lesdits deuxièmes moyens étant configurés de manière à fournir un couple mécanique essentiellement constant en fonction de l'angle de déplacement angulaire dudit moyen mobile (330).
3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de blocage (31) aptes à bloquer la transmission d'énergie desdits deuxième moyens (1,2,30) aptes à produire une deuxième portion de l'énergie destinée à alimenter l'oscillateur (5).
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'énergie transmise à l'oscillateur par ledit moyen mobile (330) résulte de la combinaison desdits premiers moyens (32) de production d'énergie et desdits deuxième moyens (1,2,30) de production d'énergie, ladite transmission d'énergie étant bloquée durant l'actionnement desdits moyens de blocage (31 ).
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen mobile de transmission d'énergie est un pignon (330) en rotation qui transmet toujours un couple mécanique positif à l'exception des moments où le couple se situe entre une position stable et une position instable.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le couple transmis par ledit pignon (330) présente deux positions stables (S1 ,S2) et deux positions instables (11 ,12) par tour de rotation dudit pignon.
7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le couple transmis par ledit pignon (330) présente quatre positions stables (S1,S2,S'1,S'2) et quatre positions instables (11 ,12, M, l'2) par tour de rotation dudit pignon.
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens aptes à produire au moins une première portion de l'énergie destinée à alimenter l'oscillateur (5), comprennent un rotor (321) portant un aimant et fixé audit pignon (330) en rotation, ledit rotor étant disposé dans un circuit magnétique (320).
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le circuit magnétique (320) est formé d'un stator entourant ledit rotor (321), ledit stator présentant au moins une asymétrie (322).
10. Dispositif selon l'un des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens aptes à produire au moins une première portion de l'énergie destinée à alimenter l'oscillateur (5), comprennent une came (323) présentant au moins une portion concave et une portion convexe, fixée audit pignon (330) en rotation, un levier (324) étant en appui sur le périmètre de la came, étant pressé contre ledit périmètre par un moyen élastique.
1 1 . Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de blocage (31 ) est configuré de manière à fonctionner aux points d'équilibre stables (S1,S2,S'1 ,S'2) de la courbe de couple transmis.
12. Dispositif selon la revendication 1 1, caractérisé en ce que le dispositif de blocage (31 ) est configuré de manière à ce que son point de fonctionnement aux points d'équilibre stables (S1,S2,S'1 ,S'2) de la courbe du couple transmis soit plus proche de la position d'équilibre instable (I) du couple mécanique fourni par lesdits premiers moyens (32) aptes à produire ladite première portion de l'énergie destinée à alimenter l'oscillateur (5) que de la position stable (S) du couple mécanique transmis par les mêmes premiers moyens (32).
13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif de blocage (31 ) comprend une came (310) présentant au moins une portion de périmètre de blocage (313), ladite came étant fixée audit pignon (330) de transmission de l'énergie d'alimentation dudit oscillateur, et une roue de transmission (30) munie de protubérances en saillie (31 1) coopérant avec ladite came pour bloquer ledit échappement.
14. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif de blocage (31 ) comprend ledit pignon (330) de transmission de l'énergie d'alimentation dudit oscillateur et une roue dentée (354) présentant une pluralité de dents asymétriques, coopérant avec ledit pignon (330) pour bloquer ledit échappement.
15. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de déblocage (34) aptes à commander la reprise de transmission de l'énergie destinée à alimenter l'oscillateur, ledit dispositif de déblocage étant configuré de manière à fonctionner entre un point d'équilibre stable et un point d'équilibre instable de la courbe de couple transmis.
16. Dispositif selon la revendication 1 5, caractérisé en ce que le dispositif de déblocage (34) comprend une palette de dégagement (340) montée sur ledit oscillateur, ladite palette de dégagement étant apte à transmettre une impulsion de couple à une roue d'échappement (342) apte à retransmettre cette impulsion audit pignon (330), ladite impulsion étant apte à débloquer ladite came (310) bloquée par une desdites protubérances en saillie (31 1).
17. Dispositif selon la revendication 1 5, caractérisé en ce que le dispositif de déblocage (34) comprend une palette de dégagement (344) montée sur ledit oscillateur, ladite palette de dégagement étant apte à transmettre une impulsion de couple à une pièce intermédiaire (345) montée en pivotement oscillant sur un axe (3450), ladite pièce intermédiaire étant apte à retransmettre cette impulsion à une autre palette (346) montée sur ledit pignon (330) étant apte à débloquer ledit pignon (330) bloqué contre une dent de la roue dentée (354).
18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'amplitude du pivotement oscillant de la pièce intermédiaire (345) est limitée par deux goupilles (347,348).
19. Pièce d'horlogerie munie d'un dispositif d'échappement selon l'une des revendications précédentes.
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