EP2290476A1 - Correcteur d'isochronisme pour échappement horloger et échappement muni d'un tel correcteur - Google Patents

Correcteur d'isochronisme pour échappement horloger et échappement muni d'un tel correcteur Download PDF

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EP2290476A1
EP2290476A1 EP09168113A EP09168113A EP2290476A1 EP 2290476 A1 EP2290476 A1 EP 2290476A1 EP 09168113 A EP09168113 A EP 09168113A EP 09168113 A EP09168113 A EP 09168113A EP 2290476 A1 EP2290476 A1 EP 2290476A1
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EP
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blade
frame
corrector
flexible
adjustment means
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German (de)
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EP2290476B1 (fr
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Simon Henein
Philippe Schwab
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Centre Suisse dElectronique et Microtechnique SA CSEM
Original Assignee
Centre Suisse dElectronique et Microtechnique SA CSEM
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    • 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
    • G04B15/12—Adjusting; Restricting the amplitude of the lever or the like
    • 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
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • 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
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/045—Oscillators acting by spring tension with oscillating blade springs

Definitions

  • the present invention relates to a mechanical oscillator isochronism corrector comprising a frame, a flexible blade integral with the frame to act on the mechanical oscillator at a contact portion that has the blade.
  • the invention also relates to an exhaust mechanism provided with such a corrector.
  • the object of the invention is thus to provide a corrector of the isochronism defect induced by the variations of the engine torque of the mainspring, according to a principle of correction as a function of the amplitude.
  • the object of the invention is to be able to maintain a constant frequency of the oscillator, in its useful range of operation, based on the amplitude variations to correct an effect comparable to a non-linearity of the spring of recall.
  • the corrector may advantageously comprise second means for adjusting the position of the contact portion, for adjusting the position in which the oscillator comes into contact with the flexible blade, said second adjustment means being integral with the frame and independent of the first adjustment means.
  • the invention also relates to an escapement mechanism equipped with a corrector as proposed above.
  • the isochronism corrector according to the invention is particularly applicable to the exhaust system described in the document EP 1736838 already quoted, in particular at figure 2a , which may be referred to for details on non-specific elements of the present invention.
  • the essential elements of such an escapement are represented on the figure 13 .
  • a pendulum 1 (partially shown) oscillating about an axis 2 is recognized and its return spring, or spiral spring, 3 fixed between an arm of the balance and a frame 4 of the watch.
  • a T-piece called anchor 6 can be associated with the balance, to form a two-stage oscillator.
  • an escapement wheel 5 is driven by two elastic strips 7 connected at one end to the balance 1 or to the anchor 6, and whose other end, or pallet, engages in the teeth (partially shown)
  • the term mechanical oscillator refers to the balance and its elastic return system or, the balance, its elastic system and the anchor 6, forming a second stage of the oscillator .
  • the driving torque of the mainspring decreases, resulting in a corresponding decrease in the oscillation amplitude of the oscillator (to maintain the balance with the dissipated power) and also of its frequency by the effect of the permanent contact.
  • the frequency varies linearly with the variations of the motor torque.
  • the principle of the invention consists in providing the oscillator with a corrector 10 having a frequency characteristic inverse to its own in the operating domain.
  • the figure 1 represents such a corrector. It comprises a frame 12, intended to allow the assembly of the corrector on the watch movement in which it participates. This frame 12 is rigid and ensures accurate positioning of the corrector with reference to the exhaust. It also makes it possible to serve as a reference for the mobile parts of the corrector which will be described below.
  • the corrector 10 also comprises a flexible blade 14, integral with the frame and defining a longitudinal axis AA. This flexible blade is intended to cooperate with the oscillator of the exhaust, in particular with its anchor 6, at the level of a pin 9 integral with the anchor, the figure 13 showing two.
  • the flexible blade 14 is in contact with the anchor 6 at a contact portion 14a and it constitutes an additional spring which acts on the balance in addition to the spiral spring 3. If the amplitude of the oscillations increases, there comes a time when the flexible blade 14 stops being in contact with the anchor, thus changing the elastic constant of the overall return spring.
  • the flexible blade 14 is connected to the frame by means of adjustment systems, which will now be described.
  • the blade 14 is embedded in a first intermediate element 16.
  • the latter comprises, according to the example illustrated in the drawing, a body 16a of parallelepipedal general shape, of axis parallel to the axis AA in neutral position.
  • This body 16a is provided with a transverse wing 16b, on which is embedded the flexible blade 14.
  • the body 16a is extended by a tail 16c to limit the displacement of the body 16a.
  • the first intermediate element 16 is secured to the frame 12, thanks to a first 18a and a second 18b elastic blades.
  • the first elastic blade 18a is integrally arranged on the flange 16b, in the extension of the flexible blade 14.
  • the second blade 18b is integrally arranged on the body 16a, on the opposite side to the flexible blade 14, in a direction perpendicular to the first blade 18a.
  • the elastic blades are connected to second intermediate element, serving as the first reference element, with respect to which the elastic blades 18a and 18b can deform.
  • the resilient blades 18a and 18b associated with the first intermediate member 16 form a first deformable structure. More particularly, it is a resiliently deformable structure around a pivot to remote compliance center (better known as Remote Center Compliant flexure pivot), whose center of rotation is located at the intersection of the blades elastic.
  • the first reference element is provided with a preloading finger 22, positioned to exert a stress on the flexible blade 14.
  • the first reference element being fixed during the deformations of the deformable structure, it is understood that the flexible blade 14 is moves with reference to preload finger 22, which has the effect of modifying the stress exerted by the finger on the flexible blade 14, as illustrated by FIG. figure 5 .
  • a positioning system 24 of the deformable structure which will be described in detail later with reference to the figures 10 and 11 , is arranged to act on the first intermediate element 16 at the tail 16c, and move the flexible blade 14 around the center of rotation of the first deformable structure and thus adjust the prestressing it undergoes.
  • the elastic blades 32a and 32b are connected to the frame 12, serving as a second reference element, with respect to which the resilient blades 32a and 32b can be deform.
  • the resilient blades 32a and 32b associated with the second intermediate element 20 form a second deformable structure. More particularly, it is an elastically deformable structure around a pivot with a remote compliance center, whose center of rotation is located at the intersection of the elastic blades.
  • the elastic blade 32b is arranged in such a way that the center of rotation of the first deformable structure coincides with that of the second deformable structure.
  • the body 20 moves relative to the frame 12, integrally with the first elastic structure and the flexible blade 14.
  • the flexible blade 14 and particularly its end and its contact portion 14a intended to come into contact with the anchor 6, move with reference to the oscillator, which has the effect of modifying the position of the blade along the path followed by the pin 9 as shown in figure 6 . Note in passing that this setting has no influence on the prestressing force of the flexible blade 14 against the preload finger 22, since the blade 14 and the finger 22 move together.
  • a positioning system 34 of the second deformable structure which will be described in detail later with reference to the figures 10 , 11 and 12 , is arranged to act on the second intermediate element 20 at the tail 20, and move the flexible blade 14 and the first reference element around the center of rotation of the second deformable structure and thus adjust the point of contact between the pin 9 of the anchor 6 and the flexible blade 14. It will be noted in passing, on the figure 6 , the stroke limitation achieved through the tail 20c which bears on the frame 12.
  • FIGS 2 to 4 show different positions of the pin 9 with reference to the flexible blade 14, during oscillation of the oscillator, to better understand the action of flexible blade 14 on the oscillator of the movement.
  • the flexible blade 14 is in its neutral position, that is to say that the first and second resiliently deformable structures are not deformed by their respective positioning system.
  • the flexible blade 14 is in abutment against the pin 9 secured to the anchor 6. It should be noted that, for optimum operation of the corrector, and as shown particularly in FIG. figure 9 , the center of the circular path that follows the pin 9 is located in the plane of the flexible blade 14, of length L, at a distance L / 3 of its point of installation in the transverse wing 16b. The center of rotation of the anchor 6 coincides with the pivot centers of the elastically deformable structures.
  • the pin 9 is shown in the position it has when the anchor 6 is in the neutral position, that is to say with the spiral spring at rest. In this position, the flexible blade is detached from the preloading finger 22.
  • the pin 9 is shown in the position it has when the anchor 6 is in the extreme position to the right, with reference to the drawing. In this position, the flexible blade 14 is more detached from the preloading finger 22 than in the position of the figure 2 .
  • the pin 9 is shown in the position it has when the anchor 6 is in the extreme position to the left, with reference to the drawing. In this position, the flexible blade 14 bears against the preload stop and is no longer in contact with the pin 9 of the anchor 6.
  • the contact portion 14a of the blade 14 with the pin 9 follows a path substantially coincident with that of the pin 9, thus minimizing the relative friction between these two parts.
  • the adjustment of the contact angle between the pin 9 and the flexible blade 14, set by the second elastically deformable structure has no influence on the adjustment of the prestressing.
  • the preload adjustment also has little or no influence on the adjustment of the contact angle
  • the preloading finger 22 must be placed as close as possible to the contact portion. 14a of the flexible blade 14 intended to be in contact with the pin 9. In the first order, it can be considered that the adjustment of the prestressing and the adjustment of the contact angle are independent of one another.
  • the figure 7 proposes a second embodiment of the invention, in which the corrector according to the invention has, arranged symmetrically with respect to an axis parallel to the axis AA, two correctors such as that described above, each defining a first and a second parts.
  • the anchor 6 has two pins 9, which are shown in the neutral position.
  • the four elastically deformable structures are also presented in a neutral position, that is to say undeformed.
  • the flexible blades 14, the deformable structures and the frame 12 of the first and second parts form a flat piece, preferably made monolithically, by the known techniques of the skilled in the art, such as wire electroerosion, photolithography or deep etching.
  • the centers of rotation of the deformable structures can not be confused with the center of rotation of the anchor 6, as for the first embodiment.
  • the center of pivoting of the anchor 6 is positioned in the middle of the segment connecting the pivot centers of the deformable structures, on the one hand, of the first part of the corrector and, on the other hand, of the second part of the corrector.
  • the blades 14 are arranged closest to a line perpendicular to the trajectory of the oscillator.
  • the figure 8 illustrates a third adjustment that the isochronism corrector, in its simple or symmetrical versions, can present.
  • This adjustment makes it possible to act on the active length of the flexible blade 14 with reference to the oscillator. In other words, it acts on the distance between the point of insertion of the flexible blade 14 and the flexible blade support point 14 on the pin 9.
  • the frame 12 is mounted to move in translation in translation. reference to the oscillator, in a direction parallel to the axis AA. This can be simply obtained by oblongs 36 formed in the frame 12, within which clamping screws 38 (FIG. Fig. 12 ). As a result of this adjustment, the apparent rigidity of the flexible blade 14 is modified.
  • FIG 8 there is shown a shift of the corrector towards the oscillator, which shortens the active length of the flexible blade 14 and thus increases its apparent rigidity. Note that this setting has no effect on the prestressing force of the flexible blade 14 against the preload finger 22. In addition, if the angular position of the pin 9 for which the latter loses contact with the flexible blade 14 to course of its displacement to the left (with reference to the drawing) is located with reference to the preload finger 22, on a line parallel to the axis AA, then the adjustment of the rigidity shown in this figure has no influence either on the adjustment of the contact angle described in figure 6 . Finally, note that the setting shown on this figure 8 shifts the center of pivoting structures elastically deformable relative to the center of rotation of the anchor. This offset has the effect of slightly increasing the friction at the point of contact between the pin 9 of the anchor 6 and the flexible blade 14, but in acceptable proportions.
  • the isochronism corrector according to the invention can be machined in a metal alloy sheet with properties suitable for the manufacture of springs (it is possible to choose alloys based on copper and beryllium or carbon steel, known from the skilled person).
  • the different holes, tapping and milling are done first.
  • treatment is carried out by structural hardening.
  • the elastic structure is cut by wire EDM.
  • the silicon corrector can be made using the DRIE (Deep Reactive Ion Etching) technique.
  • the figures 10 and 11 represent the positioning systems for adjusting the deformation of deformable structures, advantageously used in an isochronous corrector according to the invention. The skilled person may consider using other positioning systems.
  • the figures particularly represent the positioning system 24 of the first deformable structure, but the positioning system 34 of the second deformable structure is quite similar.
  • each positioning system comprises two set screws 40 which ensure both the actual adjustment, that is to say the displacement of the elastically deformable structure, and the locking of its position.
  • the set screws 40 are screwed into studs 41, themselves fixed to the frame 12 of the corrector.
  • the tail 16c or 20c has a circular recess 42, so that the action of the conical portion of the needle cooperates effectively with the intermediate element 16 or 20.
  • the screws Needles 40 are eccentrically disposed with respect to the circular recess 42, offset from the shank side 16c or 20c.
  • the needle screws 40 exert a pressure only on the intermediate element 16 or 20 with which they cooperate.
  • the depression of the needle screw 40 with reference to the intermediate element 16 or 20 and therefore the radius of the cone at the contact with the recess 42 makes it possible to adjust the position of the intermediate element 16 or 20.
  • one of the screws 40 of a positioning system is slightly loosened, then the tail 16c or 20c is brought into contact with this screw 40 by slightly tightening the other screw 40.
  • the displacement can be estimated by means of an angular mark fixed directly on the clamping screws.
  • the adjustment of the deformable structures can be performed with a precision of the order of one micron.
  • the two screws acting at an intermediate element 16 or 20 are tightened, the position of this element is secured. It is particularly interesting to be able to adjust the position of the deformable structures and the locking of their positioning, by means of a single device, as well, it avoids any risk of changing the setting when locking.
  • figure 12 represents the corrector according to the invention in its symmetrical version, provided with positioning systems 24 and 34 of each elastically deformable structures. It can be seen that the screws of the adjustment systems are advantageously accessible from above, which, given the accuracy of the adjustments to be made, is an important advantage at the practical level, for the operations to be performed manually by a watchmaker.
  • an isochronous corrector offering particularly interesting adjustment facilities of its action on a mechanical oscillator.
  • its design allows an easy and precise realization, limiting the clutter generated in the watch movement.
  • a blade is a piece of flat, thin and flexible material. Flexibility can be achieved over the entire length of the blade or only in a limited portion. It is also conceivable to have a blade whose flexibility is obtained by a structure elastically around a pivot with a remote compliance center.
  • the figure 14 proposes such an arrangement, wherein each corrector portion has three structures with remote compliance center, two similar to those described above, and one to ensure the bending of the blade. It will be noted that, in a particularly advantageous manner, it is possible, in such a configuration, that the centers of rotation of the deformable structures coincide with the center of rotation of the anchor 6, as for the first embodiment described above. .

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Abstract

La présente invention concerne un correcteur d'isochronisme d'oscillateur mécanique comportant : - un bâti (12), - une lame flexible (14) solidaire du bâti pour agir sur l'oscillateur mécanique au niveau d'une portion de contact (14a) que présente la lame, - des premiers moyens de réglage de la précontrainte de ladite lame flexible comprenant un doigt de précontrainte (22) agissant sur ladite lame flexible, lesdits premiers moyens de réglage étant solidaires du bâti.

Description

    Domaine technique
  • La présente invention se rapporte à un correcteur d'isochronisme d'oscillateur mécanique comportant un bâti, une lame flexible solidaire du bâti pour agir sur l'oscillateur mécanique au niveau d'une portion de contact que présente la lame. L'invention concerne également un mécanisme d'échappement muni d'un tel correcteur.
    • Etat de la technique
  • Les oscillateurs conventionnels qui équipent les garde-temps mécaniques comprennent, classiquement, un élément ressort, ou spiral, permettant le rappel en position neutre d'un élément régulateur, ou balancier. L'énergie dissipée par l'oscillation est compensée par l'application d'un couple moteur fourni par un ressort de charge, ou ressort de barillet. Cependant, ce couple d'entraînement exercé par le ressort de barillet varie au cours du temps en fonction de la charge (ou état de remontage) de ce dernier et, dans la plupart des garde-temps mécaniques, notamment lorsque le barillet est couplé directement aux rouages de la chaîne dynamique, cette variation a pour effet de modifier l'amplitude d'oscillation ainsi que, dans une certaine mesure, la période de l'oscillateur. Une telle modification peut se traduire, pour certaines réalisations, par une déviation d'une à plusieurs dizaines de secondes par jour.
  • Pour compenser l'effet de la variation d'intensité du couple moteur, il a été proposé d'utiliser un dispositif appelé fusée (voir le «Dictionnaire professionnel illustré de l'horlogerie» de G. A. Berner), qui permet de régulariser la force motrice transmise au rouage par le ressort de barillet. Toutefois, un tel dispositif est difficilement miniaturisable et, pour cette raison, ne peut pas être réellement appliqué dans les montres-bracelets mécaniques.
  • Un autre dispositif de correction a été décrit en relation avec la figure 7 de la demande de brevet européen EP 1736838 au nom de la demanderesse. Dans ce dernier document, il est proposé de faire agir le couple moteur du ressort de barillet sur un organe flexible, lequel contrôle la longueur active d'un élément qui participe à la constante d'oscillation de l'oscillateur mécanique.
  • Comme dans le cas de la fusée, un tel dispositif n'est pas simple à mettre en oeuvre et, surtout, aucun des deux dispositifs ne permet de tenir compte des variations de couple qui seraient dues à des frottements existant, par exemple, au niveau des différentes pièces incluant l'oscillateur ainsi que les rouages de transmission du couple moteur à ce dernier.
  • En régime d'oscillation quasi-permanent, c'est-à-dire lorsque l'intensité du couple moteur varie suffisamment lentement par rapport à la période d'oscillation, on peut admettre que la variation de période induite est équivalente à celle qui serait induite par un couple de rappel non linéaire en fonction de la déflexion. Un tel défaut d'isochronisme peut être corrigé par une non linéarité inverse du ressort de rappel.
  • L'invention a ainsi pour but de fournir un correcteur du défaut d'isochronisme induit par les variations du couple moteur du ressort de barillet, selon un principe de correction en fonction de l'amplitude.
  • Plus généralement, le but de l'invention est de pouvoir maintenir une fréquence constante de l'oscillateur, dans son domaine utile de fonctionnement, en se basant sur les variations d'amplitude pour corriger un effet assimilable à une non-linéarité du ressort de rappel.
    • Divulgation de l'invention
  • De manière plus précise, l'invention porte sur un correcteur d'isochronisme d'oscillateur mécanique comportant
    • un bâti,
    • une lame flexible solidaire du bâti pour agir sur l'oscillateur mécanique au niveau d'une portion de contact que présente la lame,
    • des premiers moyens de réglage de la précontrainte de ladite lame flexible comprenant un organe agissant sur ladite lame flexible, lesdits premiers moyens de réglage étant solidaires du bâti.
  • Le correcteur peut avantageusement comporter des deuxièmes moyens de réglage de la position de la portion de contact, pour ajuster la position dans laquelle l'oscillateur entre au contact de la lame flexible, lesdits deuxièmes moyens de réglage étant solidaires du bâti et indépendants des premiers moyens de réglage.
  • L'invention porte également sur un mécanisme d'échappement équipé d'un correcteur tel que proposé ci-dessus.
  • D'autres caractéristiques avantageuses de l'invention sont définies dans les revendications.
    • Brève description des dessins
  • L'invention apparaîtra plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé, dans lequel:
    • la figure 1 représente une vue de dessus d'un correcteur selon l'invention, en position neutre, c'est-à-dire sans action des moyens de réglage,
    • les figures 2, 3 et 4 représentent également une vue de dessus d'un correcteur selon l'invention, en position neutre, mais dans différentes situations de coopération avec un organe oscillateur de l'échappement,
    • la figure 5 représente une vue de dessus d'un correcteur selon l'invention, avec une représentation volontairement exagérée de l'action des premiers moyens de réglage,
    • la figure 6 représente une vue de dessus d'un correcteur selon l'invention, avec une représentation volontairement exagérée de l'action des deuxièmes moyens de réglage,
    • la figure 7 montre un deuxième mode de réalisation d'un correcteur selon l'invention, en position neutre, en coopération avec un organe oscillateur de l'échappement,
    • la figure 8 représente une vue de dessus d'un correcteur selon l'invention, avec une représentation de l'action des troisièmes moyens de réglage,
    • la figure 9 est une vue schématique de la disposition géométrique de certains éléments du correcteur et de l'organe oscillateur de l'échappement,
    • les figures 10 et 11 illustrent plus particulièrement les systèmes de positionnement des moyens de réglage,
    • la figure 12 propose une vue de dessus d'un correcteur selon l'invention, de ses moyens de réglages incluant les systèmes de positionnement,
    • la figure 13 représente schématiquement un mécanisme d'échappement sur lequel peut s'intégrer avantageusement un correcteur d'isochronisme selon l'invention, et
    • la figure 14 propose une autre variante de réalisation d'un correcteur selon l'invention, particulièrement de la lame flexible.
    Mode(s) de réalisation de l'invention
  • Le correcteur d'isochronisme selon l'invention est particulièrement applicable au système d'échappement décrit dans le document EP 1736838 , déjà cité, notamment à la figure 2a, auquel on pourra se référer pour avoir des détails sur des éléments non spécifiques à la présente invention. Les éléments essentiels d'un tel échappement sont représentés sur la figure 13.
  • On reconnaît un balancier 1 (partiellement représenté) oscillant autour d'un axe 2 et son ressort de rappel, ou ressort spiral, 3 fixé entre un bras du balancier et un bâti 4 de la montre. Une pièce en T appelée ancre 6 peut être associée au balancier, pour former un oscillateur à deux étages. Selon l'enseignement du document EP 1736838 , une roue d'échappement 5 est entraînée par deux lames élastiques 7 liées, par une extrémité, au balancier 1 ou à l'ancre 6, et dont l'autre extrémité, ou palette, s'engage dans les dents (partiellement représentées) de la roue d'échappement 5. Dans la présente invention, le terme d'oscillateur mécanique désigne le balancier et son système élastique de rappel ou, le balancier, son système élastique et l'ancre 6, formant un deuxième étage de l'oscillateur.
  • En oscillant, sous l'impulsion d'un couple moteur dispensé par un ressort de barillet, le balancier-spiral entraîne en rotation la roue d'échappement 5 à un rythme qui doit être aussi régulier que possible, car il détermine la précision de la montre qu'il contrôle. Or, comme cela a été mentionné précédemment, les montres mécaniques et, plus particulièrement, celles équipées d'un système d'échappement tel qu'il vient d'être décrit, souffrent d'un défaut d'isochronisme pouvant se traduire par un écart de quelque dix secondes par jour pour une variation du couple moteur de dix pourcent, correspondant à une variation d'amplitude de cinq pourcent. Un tel écart tient au fait que, contrairement aux systèmes d'échappement libre, tels que ceux dits à ancre suisse, l'ancre 6 particulière du document EP précité est, par l'intermédiaire de ses lames élastiques 7, en contact permanent avec la roue d'échappement 5. Au cours de sa décharge, le couple moteur du ressort de barillet décroît, ce qui entraîne une diminution correspondante de l'amplitude d'oscillation de l'oscillateur (pour maintenir l'équilibre avec la puissance dissipée) et aussi de sa fréquence par l'effet du contact permanent. Pour de petites variations, correspondant au domaine de fonctionnement, on peut admettre que la fréquence varie linéairement avec les variations du couple moteur.
  • Le principe de l'invention consiste à doter l'oscillateur d'un correcteur 10 ayant une caractéristique de fréquence inverse de la sienne dans le domaine de fonctionnement.
  • La figure 1 représente un tel correcteur. Il comporte un bâti 12, destiné à permettre l'assemblage du correcteur sur le mouvement de montre auquel il participe. Ce bâti 12 est rigide et permet d'assurer le positionnement précis du correcteur en référence à l'échappement. Il permet donc, également, de servir de référentiel pour les parties mobiles du correcteur qui seront décrites ci-après. Le correcteur 10 comprend également une lame flexible 14, solidaire du bâti et définissant un axe longitudinal AA. Cette lame flexible est destinée à coopérer avec l'oscillateur de l'échappement, notamment avec son ancre 6, au niveau d'une goupille 9 solidaire de l'ancre, la figure 13 en montrant deux. Selon l'enseignement de la demande EP08101699 au nom de la demanderesse, on rappellera ainsi que, pour de petites amplitudes du balancier, la lame flexible 14 est en contact avec l'ancre 6 au niveau d'une portion de contact 14a et elle constitue un ressort additionnel qui agit sur le balancier en complément du ressort spiral 3. Si l'amplitude des oscillations augmente, il arrive un moment où la lame flexible 14 cesse d'être en contact avec l'ancre, modifiant ainsi la constante élastique du ressort de rappel global. Cela crée une non linéarité négative, constituée d'une part d'une diminution de pente et d'autre part d'un saut de force, dans la réponse de ce ressort de rappel global, et c'est cette non linéarité qui permet de compenser le défaut d'isochronisme positif mentionné plus haut (c'est-à-dire, une fréquence qui augmente quand l'amplitude augmente). Les moyens de réglage proposés dans la demande EP08101699 sont difficiles à mettre en oeuvre d'un point de vue pratique. Particulièrement, le dispositif décrit ne permet pas de régler la précontrainte exercée sur la lame élastique, cette précontrainte étant exercée par une butée fixe.
  • Particulièrement à l'invention, la lame flexible 14 est reliée au bâti par l'intermédiaire de systèmes de réglage, qui vont maintenant être décrits. La lame 14 est encastrée sur un premier élément intermédiaire 16. Ce dernier comporte, selon l'exemple illustré au dessin, un corps 16a de forme générale parallélépipédique, d'axe parallèle à l'axe AA en position neutre. Ce corps 16a est doté d'une aile transversale 16b, sur laquelle est encastrée la lame flexible 14. En outre, le corps 16a est prolongé par une queue 16c permettant de limiter les déplacements du corps 16a. Le premier élément intermédiaire 16 est solidaire du bâti 12, grâce à une première 18a et à une deuxième 18b lames élastiques. La première lame élastique 18a est agencée solidairement sur l'aile 16b, dans le prolongement de la lame flexible 14. La deuxième lame 18b est agencée solidairement sur le corps 16a, du côté opposé à la lame flexible 14, selon une direction perpendiculaire à la première lame 18a. Les lames élastiques sont reliées à deuxième élément intermédiaire, servant de premier élément de référence, par rapport auquel les lames élastiques 18a et 18b peuvent se déformer. Comme on le comprendra mieux par la suite, les lames élastiques 18a et 18b, associées au premier élément intermédiaire 16 forment une première structure déformable. Plus particulièrement, il s'agit d'une structure déformable élastiquement autour d'un pivot à centre de compliance déporté (plus connu sous le terme anglais Remote Center Compliant flexure pivot), dont le centre de rotation est situé à l'intersection des lames élastiques.
  • Le premier élément de référence est doté d'un doigt de précontrainte 22, positionné de manière exercer une contrainte sur la lame flexible 14. Le premier élément de référence étant fixe lors des déformations de la structure déformable, on comprend que la lame flexible 14 se déplace en référence au doigt de précontrainte 22, ce qui a pour effet de modifier la contrainte exercée par le doigt sur la lame flexible 14, comme l'illustre la figure 5.
  • Un système de positionnement 24 de la structure déformable, qui sera décrit en détails ultérieurement en référence aux figures 10 et 11, est agencé pour agir sur le premier élément intermédiaire 16 au niveau de la queue 16c, et déplacer la lame flexible 14 autour du centre de rotation de la première structure déformable et ajuster ainsi la précontrainte qu'elle subit. On remarquera au passage, sur la figure 5, la limitation de course réalisée grâce à la queue 16c qui vient en appui sur l'élément de référence.
  • Plus particulièrement, le deuxième élément intermédiaire 20 comporte, selon l'exemple illustré au dessin, un corps 20a de forme générale parallélépipédique, d'axe parallèle à l'axe AA en position neutre. Ce corps 20a est doté d'une aile transversale 20b, sur laquelle est encastrée la lame élastique 18a. En outre, le corps 20a est prolongé par une queue 20c permettant de limiter les déplacements du corps 20a. Le deuxième élément intermédiaire 20 est solidaire du bâti 12, grâce à une première 32a et à une deuxième 32b lames élastiques. La première lame élastique 32a est disposée sur l'aile 20b, dans le prolongement de la lame flexible 14 et de la lame élastique 18a. La deuxième lame 32b est disposée sur le corps 20a, du côté opposé à la lame flexible 14. Les lames élastiques 32a et 32b sont reliées au bâti 12, servant de deuxième élément de référence, par rapport auquel les lames élastiques 32a et 32b peuvent se déformer. Comme on le comprendra mieux par la suite, les lames élastiques 32a et 32b, associées au deuxième élément intermédiaire 20 forment une deuxième structure déformable. Plus particulièrement, il s'agit d'une structure déformable élastiquement autour d'un pivot à centre de compliance déporté, dont le centre de rotation est situé à l'intersection des lames élastiques. La lame élastique 32b est agencée de manière à ce que le centre de rotation de la première structure déformable soit confondu avec celui de la deuxième structure déformable.
  • Lors de la déformation de la deuxième structure élastique, le corps 20 se déplace par rapport au bâti 12, solidairement avec la première structure élastique et la lame flexible 14. Ainsi, la lame flexible 14 et particulièrement son extrémité et sa portion de contact 14a destinée à entrer au contact de l'ancre 6, se déplacent en référence à l'oscillateur, ce qui a pour effet de modifier la position de la lame le long de la trajectoire suivie par la goupille 9, comme le montre la figure 6. On notera au passage que ce réglage n'a aucune influence sur la force de précontrainte de la lame flexible 14 contre le doigt de précontrainte 22, étant donné que la lame 14 et le doigt 22 se déplacent solidairement.
  • Un système de positionnement 34 de la deuxième structure déformable, qui sera décrit en détails ultérieurement en référence aux figures 10, 11 et 12, est agencé pour agir sur le deuxième élément intermédiaire 20 au niveau de la queue 20, et déplacer la lame flexible 14 et le premier élément de référence autour du centre de rotation de la deuxième structure déformable et ajuster ainsi le point de contact entre la goupille 9 de l'ancre 6 et la lame flexible 14. On remarquera au passage, sur la figure 6, la limitation de course réalisée grâce à la queue 20c qui vient en appui sur le bâti 12.
  • Les figures 2 à 4 montrent différentes positions de la goupille 9 en référence à la lame flexible 14, au cours d'une oscillation de l'oscillateur, afin de mieux comprendre l'action de lame flexible 14 sur l'oscillateur du mouvement. Sur ces figures 2 à 4, la lame flexible 14 est dans sa position neutre, c'est-à-dire que les première et deuxième structures déformables élastiquement ne sont pas déformées par leur système de positionnement respectif.
  • Sur la figure 2, la lame flexible 14 est en appui contre la goupille 9 solidaire de l'ancre 6. On notera que, pour un fonctionnement optimal du correcteur, et comme le montre particulièrement la figure 9, le centre de la trajectoire circulaire que suit la goupille 9 est situé dans le plan de la lame flexible 14, de longueur L, à une distance L/3 de son point d'encastrement dans l'aile transversale 16b. Le centre de rotation de l'ancre 6 coïncide avec les centres de pivotement des structures déformables élastiquement. Sur la figure 2, la goupille 9 est représentée dans la position qu'elle a lorsque l'ancre 6 est en position neutre, c'est-à-dire avec le ressort spiral au repos. Dans cette position, la lame flexible est décollée du doigt de précontrainte 22.
  • Sur la figure 3, la goupille 9 est représentée dans la position qu'elle a lorsque l'ancre 6 est en position extrême vers la droite, en référence au dessin. Dans cette position, la lame flexible 14 est davantage décollée du doigt de précontrainte 22 que dans la position de la figure 2.
  • Sur la figure 4, la goupille 9 est représentée dans la position qu'elle a lorsque l'ancre 6 est en position extrême vers la gauche, en référence au dessin. Dans cette position, la lame flexible 14 est en appui contre la butée de précontrainte et n'est plus en contact avec la goupille 9 de l'ancre 6.
  • La figure 9 représente schématiquement ces différentes positions. Ainsi, la goupille 9 suit un mouvement alterné le long de l'arc de cercle dessiné en traitillé. La position A représente la position angulaire extrême à droite de la goupille 9 au cours de son oscillation, la goupille est en contact avec la lame flexible 14. Dans la position B, la goupille 9 est en position neutre, et est en contact avec la lame flexible 14. Dans la position C, la lame vient en appui sur le doigt de précontrainte 22 et quitte la gouille 9 de l'ancre 6. Ceci produit une cassure de pente et un saut de force de la caractéristique angle-couple de l'oscillateur, due à la perte de contact de ce dernier avec la lame flexible 14. La position D montre la position extrême à gauche de la goupille, dans laquelle il n'y a pas de contact entre elle et la lame flexible 14. Comme évoqué ci-dessus, pour minimiser les frottements de la goupille 9 sur la lame flexible 14, cette dernière est placée de telle manière que :
    • le centre de rotation de l'ancre soit situé dans le plan de la lame flexible 14,
    • le centre de rotation de l'ancre soit situé à une distance d'environ 1/3 de la longueur active totale de la lame, en référence à son point d'encastrement.
  • Ainsi, la portion de contact 14a de la lame 14 avec la goupille 9 suit une trajectoire sensiblement confondue avec celle de la goupille 9, minimisant ainsi les frottements relatifs entre ces deux pièces. En outre, comme mentionné ci-dessus, le réglage de l'angle de contact entre la goupille 9 et la lame flexible 14, réglée par la deuxième structure déformable élastiquement, n'a pas d'influence sur le réglage de la précontrainte. En outre, pour que le réglage de la précontrainte n'ait, lui aussi, pas ou peu d'influence sur le réglage de l'angle de contact, le doigt de précontrainte 22 doit être placé aussi proche que possible de la portion de contact 14a de la lame flexible 14 destinée à être au contact de la goupille 9. Au premier ordre, on peut considérer que le réglage de la précontrainte et le réglage de l'angle de contact sont indépendants l'un de l'autre.
  • La figure 7 propose un deuxième mode de réalisation de l'invention, dans lequel le correcteur selon l'invention présente, arrangés symétriquement par rapport un axe parallèle à l'axe AA, deux correcteurs tels que celui décrit ci-dessus, définissant chacun une première et une deuxième parties. Sur cette figure tout comme sur la figure 13, l'ancre 6 comporte deux goupilles 9, qui sont représentées en position neutre. Les quatre structures déformables élastiquement sont également présentées en position neutre, c'est-à-dire non déformée. De préférence, afin de diminuer l'encombrement d'un tel correcteur, les lames flexibles 14, les structures déformables et le bâti 12 des première et deuxième parties forment une pièce plane, de préférence réalisée de manière monolithique, par les techniques connues de l'homme du métier, telles que l'électroérosion à fil, la photolithographie ou la gravure profonde.
  • Dans une structure planaire telle que proposée au dessin, les centres de rotations des structures déformables ne peuvent être confondus avec le centre de rotation de l'ancre 6, comme pour le premier mode de réalisation. Pour s'approcher au mieux de ces conditions optimales décrites ci-dessus en référence aux figures 2 et 9, le centre de pivotement de l'ancre 6 est positionné au milieu du segment reliant les centres de pivotement des structures déformables, d'une part, de la première partie du correcteur et, d'autre part, de la deuxième partie du correcteur. Les lames 14 sont agencées au plus proche d'une ligne perpendiculaire à la trajectoire de l'oscillateur.
  • La figure 8 illustre un troisième réglage que le correcteur d'isochronisme, dans ses versions simple ou symétrique, peut présenter. Ce réglage permet d'agir sur la longueur active de la lame flexible 14 en référence à l'oscillateur. En d'autres termes, on agit sur la distance entre le point d'encastrement de la lame flexible 14 et le point d'appui de lame flexible 14 sur la goupille 9. Pour ce faire, le bâti 12 est monté mobile en translation en référence à l'oscillateur, selon une direction parallèle à l'axe AA. Ceci peut être simplement obtenu par des oblongs 36 ménagés dans le bâti 12, à l'intérieur desquels coopèrent des vis de serrage 38 (fig. 12). Il résulte de ce réglage une modification de la rigidité apparente de la lame flexible 14. Sur la figure 8, on a représenté un décalage du correcteur en direction de l'oscillateur, ce qui raccourcit la longueur active de la lame flexible 14 et augmente donc sa rigidité apparente. Notons que ce réglage n'a aucun effet sur la force de précontrainte de la lame flexible 14 contre le doigt de précontrainte 22. En outre, si la position angulaire de la goupille 9 pour laquelle cette dernière perd le contact avec la lame flexible 14 au cours de son déplacement vers la gauche (en référence au dessin) est située en référence au doigt de précontrainte 22, sur une ligne parallèle à l'axe AA, alors le réglage de la rigidité illustré sur cette figure n'a aucune influence non plus sur le réglage de l'angle de contact décrit à la figure 6. Notons enfin que le réglage illustré sur cette figure 8 décale le centre de pivotement des structures déformables élastiquement par rapport au centre de rotation de l'ancre. Ce décalage a pour conséquence d'augmenter légèrement les frottements au niveau du point de contact entre la goupille 9 de l'ancre 6 et la lame flexible 14, mais dans des proportions acceptables.
  • Le correcteur d'isochronisme selon l'invention peut être usiné dans une tôle d'alliage métallique avec des propriétés adaptées à la fabrication de ressorts (on pourra choisir des alliages à base de cuivre et de béryllium ou d'acier au carbone, connus de l'homme du métier). Les différents perçages, taraudages et fraisages sont effectués en premier lieu. Ensuite, on effectue un traitement par durcissement structural. Enfin la structure élastique est découpée par électroérosion à fil (EDM).
  • D'autres matériaux peuvent aussi être utilisés, dès lors qu'ils présentent des caractéristiques élastiques satisfaisantes. La technique de réalisation est adaptée au matériau utilisé. On pourra notamment réaliser le correcteur en silicium, par la technique de DRIE (Deep Reactive Ion Etching).
  • Les figures 10 et 11 représentent les systèmes de positionnement permettant de régler la déformation des structures déformables, utilisés de manière avantageuse dans un correcteur d'isochronisme selon l'invention. L'homme du métier pourra envisager d'utiliser d'autres systèmes de positionnement. Les figures représentent particulièrement le système de positionnement 24 de la première structure déformable, mais le système de positionnement 34 de la deuxième structure déformable est tout à fait similaire.
  • Dans l'exemple représenté, chaque système de positionnement comporte deux vis pointeaux 40 qui assurent à la fois le réglage proprement dit, c'est-à-dire le déplacement de la structure déformable élastiquement, et le verrouillage de sa position. Les vis pointeaux 40 sont vissées dans des plots 41, eux-mêmes fixés au bâti 12 du correcteur.
  • On a une vis pointeau 40 disposée de chaque côté des éléments intermédiaires 16 et 20, au niveau de leur queue 16c ou 20c, en coopération avec elle. A l'endroit où les vis 40 exercent leur action, la queue 16c ou 20c présente une creusure circulaire 42, de manière à ce que l'action de la portion conique du pointeau coopère efficacement avec l'élément intermédiaire 16 ou 20. Les vis pointeaux 40 sont disposées de manière excentrique par rapport à la creusure circulaire 42, en étant décalée du côté de la queue 16c ou 20c. Ainsi, les vis pointeaux 40 n'exercent une pression que sur l'élément intermédiaire 16 ou 20 avec lequel elles coopèrent. L'enfoncement de la vis pointeau 40 en référence à l'élément intermédiaire 16 ou 20 et donc le rayon du cône au niveau du contact avec la creusure 42, permet d'ajuster la position de l'élément intermédiaire 16 ou 20.
  • Ainsi, on desserre légèrement l'une des vis 40 d'un système de positionnement, puis, on ramène la queue 16c ou 20c au contact de cette vis 40 en serrant légèrement l'autre vis 40. Le déplacement effectué peut être estimé au moyen d'un repère angulaire fixé directement sur les vis de serrage. En fonction de l'angle du cône de la vis pointeau 40 et du pas de celle-ci, on peut estimer que le réglage des structures déformables peut être effectué avec une précision de l'ordre du micron. Lorsque les deux vis agissant au niveau d'un élément intermédiaire 16 ou 20 sont serrées, la position de cet élément se trouve sécurisée. Il est particulièrement intéressant de pouvoir faire le réglage de la position des structures déformables et le verrouillage de leur positionnement, au moyen d'un seul dispositif, car ainsi, on évite tout risque de modifier le réglage lors du verrouillage.
  • Enfin, la figure 12 représente le correcteur selon l'invention dans sa version symétrique, muni des systèmes de positionnement 24 et 34 de chacune des structures déformables élastiquement. On peut constater que les vis des systèmes de réglage sont avantageusement accessibles par le dessus, ce qui, compte tenu de la précision des réglages à effectuer, est un avantage important au niveau pratique, pour les opérations à effectuer manuellement par un horloger.
  • Ainsi est proposé un correcteur d'isochronisme offrant des facilités de réglage particulièrement intéressantes de son action sur un oscillateur mécanique. En outre, son design permet une réalisation aisée et précise, en limitant l'encombrement généré dans le mouvement horloger.
  • L'homme du métier pourra envisager diverses variantes, sans sortir du cadre de l'invention délimité par les revendications. Ainsi, il est envisageable de réaliser un correcteur comprenant plusieurs parties, telles que celle décrite dans le premier mode de réalisation, en référence aux figues 1 à 6. Les lames des différentes parties utilisées peuvent ne pas être parallèles, ni disposées symétriquement, bien que ces configurations soient moins favorables.
  • En outre, on relèvera que la notion de lame flexible doit être interprétée de manière large. Ainsi, selon la définition donnée par le «Dictionnaire professionnel illustré de l'horlogerie» de G. A. Berner, une lame est un morceau de matière plat, mince et flexible. La flexibilité peut être réalisée sur toute la longueur de la lame ou seulement en une portion limitée. On peut également envisager d'avoir une lame dont la flexibilité est obtenue par une structure élastiquement autour d'un pivot à centre de compliance déporté. La figure 14 propose un tel agencement, dans lequel chaque partie de correcteur présente trois structures à centre de compliance déporté, deux semblables à celles décrites ci-dessus, et une pour assurer la flexion de la lame. On relèvera que, de manière particulièrement avantageuse, il est possible, dans une telle configuration, que les centres de rotations des structures déformables soient confondus avec le centre de rotation de l'ancre 6, comme pour le premier mode de réalisation décrit ci-dessus.
  • On notera que, dans le cas d'une structure avec deux parties identiques mais disposées dans des plans différents, il est également possible que les centres de rotation de l'ancre et des structures déformables de chacune des parties soient superposés. Une telle réalisation pourrait également être réalisée de manière monolithique.

Claims (15)

  1. Correcteur d'isochronisme d'oscillateur mécanique comportant
    - un bâti (12),
    - une lame flexible (14) solidaire du bâti pour agir sur l'oscillateur mécanique au niveau d'une portion de contact (14a) que présente la lame,
    - des premiers moyens de réglage de la précontrainte de ladite lame flexible comprenant un doigt de précontrainte (22) agissant sur ladite lame flexible, lesdits premiers moyens de réglage étant solidaires du bâti.
  2. Correcteur d'isochronisme selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des deuxièmes moyens de réglage de la position de la portion de contact (14a), pour ajuster la position dans laquelle l'oscillateur entre au contact de la lame flexible, lesdits deuxièmes moyens de réglage étant solidaires du bâti et étant indépendants des premiers moyens de réglage.
  3. Correcteur d'isochronisme selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des troisièmes moyens de réglage de la rigidité angulaire de ladite lame flexible (14) en référence à l'oscillateur mécanique, par translation du bâti (12).
  4. Correcteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits premiers et deuxièmes moyens de réglage sont chacun formés d'une structure déformable élastiquement autour d'un pivot à centre de compliance déporté, chaque structure étant déformable indépendamment au moyen d'un système de positionnement respectif.
  5. Correcteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le centre de compliance des premiers moyens de réglage est situé au même endroit que le centre de compliance des deuxièmes moyens de réglage.
  6. Correcteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la structure déformable desdits premiers moyens de réglage comporte un premier élément intermédiaire (16), solidaire de la lame flexible (14) et une première (18a) et une deuxième (18b) lames élastiques reliées, d'une part, à un élément de référence muni dudit doigt de précontrainte (22) et, d'autre part, audit premier élément intermédiaire (16).
  7. Correcteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la structure déformable desdits deuxièmes moyens de réglage comporte un deuxième élément intermédiaire (20) solidaire de lame flexible (14), une première (32a) et une deuxième (32b) lames élastiques reliées, d'une part à un élément de référence et, d'autre part, audit deuxième élément intermédiaire (16).
  8. Correcteur selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que l'élément de référence de la structure déformable desdits premiers moyens de réglage est constitué par la structure déformable desdits deuxièmes moyens de réglage.
  9. Correcteur selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que le bâti, la lame et les structures déformables élastiquement forment une pièce plane et/ou monolithique.
  10. Correcteur selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend, disposés sur un même bâti (12), n correcteurs supplémentaires selon la revendication 7 ou la revendication 8.
  11. Correcteur selon la revendication 10, comportant deux correcteurs selon la revendication 7 ou la revendication 8 disposés de manière symétrique par rapport à une ligne perpendiculaire à la trajectoire d'une zone d'appui que comporte l'oscillateur.
  12. Correcteur selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que le bâti, les lames et les structures déformables élastiquement forment une pièce plane et/ou monolithique.
  13. Mécanisme d'échappement comprenant
    - un correcteur (10) selon l'une des revendications 1 à 8, ladite lame flexible (14) présentant une longueur L et une extrémité solidaire du bâti, et
    - un oscillateur mécanique présentant une zone d'appui (9) destinée à coopérer avec la portion de contact (14a) de ladite lame flexible, ladite zone d'appui décrivant une trajectoire circulaire,
    caractérisé en ce que la lame est agencée selon une ligne perpendiculaire à ladite trajectoire et en ce que le centre de ladite trajectoire est situé dans le plan de ladite lame, à une distance L/3 de son point de liaison au bâti.
  14. Mécanisme d'échappement comprenant
    - un correcteur selon l'une des revendications 9 et 10, lesdites lames flexibles (14) présentant une longueur L et une extrémité solidaire du bâti, et
    - un oscillateur mécanique présentant une première et une deuxième zones d'appui (9) destinées à coopérer respectivement avec la portion de contact (14a) des première et deuxième lames flexibles, lesdites zones d'appui décrivant une unique trajectoire circulaire,
    caractérisé en ce que lesdites lames sont agencées au plus proche d'une ligne perpendiculaire à la trajectoire de l'oscillateur.
  15. Mécanisme d'échappement selon la revendication 13, caractérisé en ce que le centre de ladite trajectoire est située symétriquement entre lesdites lames flexibles, à une distance normale L/3 de leur point de liaison au bâti.
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