EP2413202A1 - Procédé d'amélioration de tenue à l'usure et aux chocs d'un composant de mouvement d'horlogerie. Ancre pour mouvement d'horlogerie résistante à l'usure et aux chocs - Google Patents

Procédé d'amélioration de tenue à l'usure et aux chocs d'un composant de mouvement d'horlogerie. Ancre pour mouvement d'horlogerie résistante à l'usure et aux chocs Download PDF

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EP2413202A1
EP2413202A1 EP10171477A EP10171477A EP2413202A1 EP 2413202 A1 EP2413202 A1 EP 2413202A1 EP 10171477 A EP10171477 A EP 10171477A EP 10171477 A EP10171477 A EP 10171477A EP 2413202 A1 EP2413202 A1 EP 2413202A1
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EP
European Patent Office
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slot
anchor
horn
chamber
elastic
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EP10171477A
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German (de)
English (en)
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EP2413202B1 (fr
Inventor
David Richard
Andrés Cabezas Jurin
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ETA SA Manufacture Horlogere Suisse
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ETA SA Manufacture Horlogere Suisse
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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
    • G04B43/00—Protecting clockworks by shields or other means against external influences, e.g. magnetic fields
    • G04B43/002—Component shock protection arrangements
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for improving wear resistance and impact resistance of a clockwork component performing a pulse or percussion function during discontinuous contacts at at least one contact surface. that comprises an end contact zone called horn.
  • the invention relates to an anchor for a clockwork escapement mechanism, comprising at least one fork defining a fork entry which comprises horns arranged to cooperate with a beam.
  • the invention also relates to an escape mechanism comprising such an anchor.
  • the invention also relates to a timepiece comprising at least one such anchor, and / or such an escape mechanism, and / or at least one component made or improved according to this method.
  • the invention relates to the field of watch mechanisms, and more particularly the field of escape mechanisms.
  • the anchor cooperates, on the one hand with a balance, and on the other hand with an escape wheel.
  • an anchor works on shocks, on the one hand at the level of its fork, with horns, which cooperate with the balance plate pin and with the plateau ellipse, and of on the other hand at the level of pallets which cooperate periodically with the escape wheel.
  • These incessant shocks are generators of wear, and therefore of degradation of the properties of the movement over time.
  • the wear of the fork inlets results in a decrease in the overall efficiency of the exhaust, and in the amplitude drop. The problem is therefore to reduce the wear of the escapement mechanism, in particular the anchor, and to make elastic the contact zone between the anchor and the balance, respecting a certain bulk imposed by the mechanism.
  • the patent document is still known EP 1 870 784 in the name of OMEGA, which describes a serrated wheel with teeth, and proposes a solution to prevent these teeth from being damaged by shocks.
  • the wheel according to this patent comprises flexible and curved arms, these arms bending tangentially, with a decreasing width towards the periphery of the wheel. These arms each have an end tooth, which is also flexible. If such a wheel may be suitable for an escape wheel, its arrangement is less suitable, in the same way as for the previous patent document, the particular kinematics related to certain components such as anchors. Furthermore, the equipment of an escape mechanism by such an escape wheel involves the replacement of the original wheel by this special wheel, without the possibility of reuse of the previous one.
  • the stroke inherent to the flexibility of the arms, evaluated at the level of the teeth is of the order of a few hundredths to a few tenths of a millimeter, which may prove to be too important in certain mechanisms.
  • the object of the present invention is to overcome all or part of the disadvantages mentioned above.
  • the invention has sought to make elastic the contact area between the anchor and the balance, while respecting a certain size.
  • the invention relates to a method for improving wear resistance and shock resistance of a clockwork component performing a pulse or percussion function during discontinuous contacts at the level of at least a contact surface that comprises an end contact zone called horn, characterized in that provides flexibility to said end horn by arranging it by making at least one slot or a micrometer chamber in the vicinity of said contact surface or said contact surfaces, for delimiting at least one elastic lip extending between said contact surface and said at least one slot or chamber.
  • said elastic lip is made comprising, on one of its external surfaces, at least one said contact surface.
  • said slot or chamber is made substantially perpendicular to a plane in which said component develops, said plane being itself orthogonal to said contact surface or to said contact surfaces.
  • said opening slot is made at the level of lateral surfaces that comprises said horn parallel to said plane, by wire electro-erosion, or by laser, or, when one chooses to manufacture said material component.
  • said slot is produced during the manufacture of said component according to the MEMS technologies or according to the "LIGA” method.
  • said chamber is made in the thickness of said horn, without access to any of the external surfaces thereof, during the manufacture of said component made of micro-machinable material according to the MEMS technologies or according to the "LIGA" method.
  • the invention also relates to an anchor for a watch movement escapement mechanism, produced by this method, and comprising at least one fork defining a fork entry which comprises horns arranged to cooperate with a balance, characterized in that said fork entry comprises, at the level of at least one said horn, a slot and / or a chamber, said slot or chamber being arranged to provide the corresponding horn with an elasticity which makes it possible to soften the shock during each pulse, in absorbing part of the impact energy, then restoring it after this impact.
  • the invention also relates to an escape mechanism comprising such an anchor.
  • the invention also relates to a timepiece comprising at least one such anchor, and / or such an escape mechanism, and / or at least one component made or improved according to this method.
  • the invention relates to a method for improving wear resistance and impact resistance of a clockwork component performing a pulse or percussion function during discontinuous contacts at at least one contact surface.
  • a clockwork component performing a pulse or percussion function during discontinuous contacts at at least one contact surface.
  • horn is chosen to simplify the presentation. If, in general, the components which are preferred to apply the invention are salient, they may equally well include reentrant surfaces, and the invention applies in the same way.
  • flexibility is provided to this end horn by arranging it by making at least one slot or a micrometer chamber in the vicinity of the contact surface or the contact surfaces as the case may be, to delimit at least one elastic lip extending between said contact surface and said at least one slot or chamber, as visible on the Figures 1, 2, 3, 6, and 7 .
  • said at least one elastic lip is made comprising, on one of its external surfaces, at least one said contact surface.
  • This method can be implemented both in the manufacture of new components, as part of an improvement of existing components. However, as will be seen in the following description, some embodiments are reserved for new confections. This is particularly the case when one chooses to make the clock component in a micro-machinable material according to the MEMS technologies or according to the "LIGA" method, which is particularly suitable for the implementation of the invention.
  • this slot or chamber is made so as to define this elastic lip between this contact surface, this slot or chamber, and at least one other peripheral surface of the horn.
  • this lip and therefore this slot or chamber, is produced substantially perpendicularly or perpendicularly to a plane along which the component develops, this plane being itself orthogonal to the contact surface or contact surfaces as appropriate.
  • At least one slot emerging at the level of lateral surfaces that the horn comprises parallel to this plane is carried out by wire electro-erosion, or by laser, or, when one chooses to manufacture said component made of micro material -usable by MEMS technology or according to the "LIGA” process, this slot is made during the manufacture of the component during its manufacture according to MEMS technologies or according to the "LIGA” method.
  • the latter is made in the thickness of the horn, without access to any of the external surfaces. of the latter, during the manufacture of said micro-machinable material component according to MEMS technologies or according to the "LIGA" method.
  • the making of such chambers is also possible with more traditional materials such as steel or alloys, but then involves a more expensive multi-layer realization.
  • the width that is to say the smallest dimension of the slot or the chamber, be very small, so as to provide the flexibility of the elastic lip, but without allowing a movement detrimental to the held in time.
  • FIGs 9 and 10 schematize the deformation of an elastic lip 20 arranged at a horn 3 of an anchor 1, in the vicinity of a slot 5.
  • An impact force F is applied at a contact surface S. last is at a distance L1 from the embedding point A of the elastic lip 5, which has a total length L2.
  • the slot 5 has a width E1, and the lip 20 has a thickness E2.
  • the deformation of the lip 20, over its entire length AB, is L2, remains in the elastic domain, this deformation dependent on the material, F, E2, and L1 or L2.
  • it is made to limit the smallest dimension of the elastic lip, to give it sufficient flexibility.
  • width E2 is an important parameter of its dimensioning, because it must be ensured that the combination of the impact force F and the dimensions of the elastic lip causes deformations of the lip in its elastic domain.
  • the width E2 of the elastic lip is less than a quarter of its length L2, and preferably less than one-eighth of L2. In a preferred application, this width E2 is, again, less than or equal to 30 ⁇ m.
  • the smallest dimension of the slot E1 must be just large enough to prevent any contact of the point B of the lip with the other part of the horn 3.
  • this slot or chamber is made with a smaller dimension of a few micrometers, in a ratio of less than one eighth with respect to its development in length.
  • it is arranged to also limit the smallest dimension of the elastic lip, to give it sufficient flexibility.
  • the invention is particularly applicable to the components of an escape mechanism, which are the most frequently solicited by constraints related to pulses and shocks.
  • the invention thus relates to an anchor 1 for a watch movement escapement mechanism, comprising at least one fork defining a fork inlet 2.
  • This fork inlet 2 comprises horns 3 and 4 arranged to cooperate at the level of surfaces. S contact, with a rocker, which is not shown in the figures, usually at a plateau pin that includes the pendulum.
  • the fork inlet 2 comprises, at the level of at least one horn 3, 4, and preferably at the level of each horn 3, 4, at least one slot, respectively 5, 6, and / or at least one chamber 30 for delimiting at least one elastic lip 20, 21, extending between a contact surface S, and this slot 5, 6 or chamber 30.
  • Each slot 5, 6, or chamber 30, is arranged to provide the corresponding horn with an elasticity, which makes it possible to soften the shock during each pulse, absorbing part of the impact energy, then restoring it subsequently. to this impact.
  • the slot or the chamber makes it possible to make the contact zone elastic.
  • the function of the slot or chamber is to reduce wear by softening the contacts between the ellipse of the platform or the pendulum plate anchor and the anchor fork, during the release and impulse phases.
  • Another object achieved by the invention is to reduce the phenomenon of adhesion to the exhaust.
  • Each slot or room is in straight or any profile.
  • a room here will be called a volume enclosed in the material and not opening, and will be called slot a space opening on at least one of the outer surfaces of the component concerned.
  • each slot is preferably a few micrometers, and is always very small relative to its development in length, in a ratio preferably of less than one-eighth.
  • each slot extends in at least one oblique direction relative to a plane P in which the fork inlet 2 develops, or even the entire anchor 1 as is generally the case.
  • each slot extends perpendicularly to this plane P.
  • the manufacture of a slot perpendicular to the plane P is preferable because it can be made by wire EDM, or wire cutting, laser, plastic injection, or the like.
  • the anchor 1 can also be made of a more conventional material: uncured steel "S15 P”, lead-free steel "Ck75", aluminum alloy, other metal or alloy.
  • uncured steel "S15 P” lead-free steel "Ck75”
  • aluminum alloy other metal or alloy.
  • the treatment for manufacturing the board from which the anchor is taken is of particular importance, and is well known to those skilled in the art.
  • plastics a polymer such as POM "Hostaform" can be used.
  • a component according to the invention may, in such a material, be produced by laser technology, with a through etching, wire electro-erosion, water jet cutting, or the like.
  • each slot opens at the peripheral contour of the fork inlet 2, that is to say, as the case may be, towards the inside of the horns, that is to say on the the balance plate pin, at an internal surface, respectively 7, 8, or outwardly of the horns, that is to say on the opposite side to the plateau pin, at a level of outer surface, respectively 9, 10.
  • the fork inlet 2 comprises, at the level of at least one horn, and preferably at the level of each horn, a slot 5, 6, which extends perpendicularly to the plane of the anchor, and opens towards the inside.
  • horns that is to say the fork entry 2 on the side of the balance plate pin, at an inner surface 7, 8, delimiting at least one elastic lip 20, 21, s' extending between this inner surface 7, 8, and this slot 5, 6.
  • the fork inlet comprises, at the level of at least one horn, and preferably at the level of each horn, a slot which extends perpendicular to the plane of the anchor, and opens outwards, that is, that is to say on the opposite side to the pendulum plate peg.
  • the slot 5, 6 opens at the peripheral contour of the fork inlet 2 towards the outside of the horns, at an outer surface 9, 10, delimiting at least one elastic lip 20, 21 extending between this outer surface 9, 10, and this slot 5, 6. This arrangement also reduces the intensity of the impacts with the reversal stops.
  • a particular advantage of this arrangement is to limit the over-stresses, in case of impact of the ellipse on the top of the horn, and to limit the risk of breakage, for example breakage of the pendulum pivot.
  • a third variant embodiment combines the embodiments of the first mode and the second mode, with on each horn a slot opening on an inner end surface and a slot opening on an outer end surface.
  • each horn 3, 4 has a slot 5, 6 opening on an inner surface 7, 8 and a slot 5A, 6A opening on an outer surface 9, 10, delimiting a plurality of elastic lips 20, 20A, 20B, 21, 21 A, 21 B, extending between the periphery of the horn 3, 4, the inner surface 7, 8, the outer surface 9, 10, and the slots 5, 5A, 6, 6A.
  • a fourth embodiment variant is represented on the figure 6 , in which the elastic slit 5, 6, is not open on an internal end surface 7, 8, or outer 9, 10, but only on at least one of the side faces 16, 17, that includes the anchor 1, parallel to the plane P of the latter.
  • the slot opens on the two opposite lateral faces.
  • a fifth embodiment variant is shown on the Figures 7 and 8 : it comprises at least one chamber 30 inside a horn, this chamber 30 is not open, and is delimited preferably on the side of the inner end surface 7 and the outer end surface 9, by outer zones of small section 12, 13, so that the end of the horn has an elastic behavior.
  • the chamber 30 is also delimited, on the side of each of the lateral surfaces 16, 17, of the anchor 1, by a lateral zone of small section, 14, 15.
  • the production of an anchor 1 according to this fifth mode is possible by a development in a micro-machinable material according to MEMS technologies, or according to the "LIGA" method or the like, and is particularly easy.
  • the choice of such a micro-machinable material makes it possible, precisely, to make slits or very thin chambers, without having to fear the existence of a local defect in material, a pre-crack, or local over-constraints, which can be further meet with a more traditional steel or alloy.
  • the very small dimensioning of the slot or chamber in its smaller dimension limits the amplitude of vibration of the elastic lips, prevents any non-reversible deformation, and prevents any breakage of these lips.
  • an elastic lip component according to the invention in another material, steel or other alloy, with advantageously a layer deposited on the surface of this component, or a heat treatment and / or surface of this component .
  • the slot or chamber is not filled with air or vacuum, but with another material with different characteristics of the base material, for example an adhesive, or a surface treatment or coating.
  • the base material for example an adhesive, or a surface treatment or coating.
  • This other material may have particular elastic characteristics, which makes it possible to adapt a particular elastic behavior, and to participate in the damping and the anti-wear action.
  • the fact of having a solid component makes it possible to avoid the accumulation of wear waste from the clockwork movement in the slots, which moreover constitutes the advantage of being made with a non-opening chamber.
  • a plurality of slots or substantially parallel chambers, shaped chevron allows, even if they are very small, including a small development in their largest dimension, to give the horn sufficient flexibility.
  • the entire anchor horn is thus made flexible by at least one such slot or chamber, to reduce wear, making elastic the contact zone with the balance.
  • a particular embodiment is made with an anchor 1 made of silicon, or a silicon compound.
  • the invention also relates to an escape mechanism comprising at least one such anchor.
  • the invention also relates to a timepiece comprising at least one such anchor, and / or such an escape mechanism, and / or at least one component made or improved according to this method.

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Abstract

Procédé d'amélioration de tenue à l'usure et aux chocs d'un composant de mouvement d'horlogerie remplissant une fonction d'impulsion ou de percussion lors de contacts discontinus au niveau d' une surface de contact que comporte une corne. Il se caractérise en ce qu'on procure une flexibilité à ladite corne en l'aménageant par la confection d'une fente ou chambre micrométrique au voisinage de ladite surface de contact, pour délimiter une lèvre élastique s'étendant entre ladite surface de contact et ladite fente ou chambre. Il est aussi divulgué une ancre (1 ) avec une entrée de fourchette (2) qui comporte, au niveau d'au moins une corne (3 ; 4), une telle fente (5 ; 6) ou chambre (30), agencée pour procurer à ladite corne une élasticité qui permet d'adoucir le choc lors de chaque impulsion, en absorbant une partie de l'énergie d'impact, puis en la restituant postérieurement à cet impact.

Description

    Domaine de l'invention
  • L'invention concerne un procédé d'amélioration de tenue à l'usure et aux chocs d'un composant de mouvement d'horlogerie remplissant une fonction d'impulsion ou de percussion lors de contacts discontinus au niveau d'au moins une surface de contact que comporte une zone de contact d'extrémité dite corne.
  • L'invention concerne une ancre pour mécanisme d'échappement de mouvement d'horlogerie, comportant au moins une fourchette délimitant une entrée de fourchette laquelle comporte des cornes agencées pour coopérer avec un balancier.
  • L'invention concerne encore un mécanisme d'échappement comportant une telle ancre.
  • L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie comportant au moins une telle ancre, ou/et un tel mécanisme d'échappement, ou/et au moins un composant réalisé ou amélioré selon ce procédé.
    • Arrière plan de l'invention
  • L'invention concerne le domaine des mécanismes d'horlogerie, et plus particulièrement le domaine des mécanismes d'échappement.
  • Dans un tel mécanisme, l'ancre coopère, d'une part avec un balancier, et d'autre part avec une roue d'échappement. D'un côté comme de l'autre, une ancre travaille aux chocs, d'une part au niveau de sa fourchette, comportant des cornes, qui coopèrent avec la cheville de plateau du balancier et avec l'ellipse de plateau, et d'autre part au niveau de palettes qui coopèrent périodiquement avec la roue d'échappement. Ces chocs incessants sont générateurs d'usure, et donc de dégradation dans le temps des propriétés du mouvement. En particulier, dans un mécanisme d'échappement, l'usure des entrées de fourchette se traduit par une diminution du rendement global de l'échappement, et par la chute d'amplitude. Le problème est donc de réduire l'usure du mécanisme d'échappement, en particulier de l'ancre, et de rendre élastique la zone de contact entre l'ancre et le balancier, en respectant un certain encombrement imposé par le mécanisme.
  • Peu de documents font état du problème d'usure. Les rares solutions proposées proposent des revêtements de surface, des choix particuliers de matériaux, l'utilisation de roulements, ou encore la réduction de l'inertie par des bras de levier courts. Le choix de matériaux ou de revêtements de surface particuliers n'atténue pas les chocs, mais en retarde les effets. L'utilisation de roulements s'accorde mal avec un système en permanence soumis à des chocs, et la durée de vie de roulements sur de tels mécanismes est généralement réduite, ce qui est incompatible avec une pièce d'horlogerie. La réduction de l'inertie est plus intéressante, mais il est difficile d'intervenir sur un mouvement existant, et de modifier sa cinématique.
  • On notera, à ce propos, qu'une autre façon de réduire l'inertie est connue, par l'emploi de composants en silicium ou similaire, par le document de brevet EP 0 732 635 CSEM.
  • Certains documents de brevets concernent la résistance mécanique, qui est le problème le plus proche de celui de l'invention.
  • On connaît ainsi un brevet US 2 717 488 , au nom de La Générale Horlogère, relatif à un échappement à niveau de bruit réduit, comportant une roue d'échappement à entailles radiales permettant l'amortissement des chocs associés aux impacts des dents de la roue d'échappement sur les palettes de l'ancre, chaque dent pouvant, encore, du fait de la flexibilité apportée par l'entaille, s'appuyer sur la dent voisine, ce qui confère à la roue, en même temps que la flexibilité requise, une certaine robustesse. Les entailles ont nécessairement une ampleur suffisante pour permettre la flexibilité de l'intégralité de chaque dent, par rapport à une zone d'attache par rapport à laquelle l'entaille procure en fait à chaque dent un degré de liberté en pivotement. Cette disposition n'est pas applicable à de nombreux composants, dont une mobilité en pivotement n'est pas compatible avec leur cinématique de fonctionnement.
  • On connaît encore le document de brevet EP 1 870 784 au nom d'OMEGA, qui décrit une roue sans serge comportant des dents, et qui propose une solution évitant que ces dents ne soient endommagées par des chocs. La roue selon ce brevet comporte des bras flexibles et courbes, ces bras s'infléchissant tangentiellement, avec une largeur dégressive vers la périphérie de roue. Ces bras comportent chacun une dent d'extrémité, qui est également flexible. Si une telle roue peut convenir pour une roue d'échappement, son agencement convient moins, de la même façon que pour le document de brevet précédent, à la cinématique particulière liée à certains composants comme les ancres. Par ailleurs, l'équipement d'un mécanisme d'échappement par une telle roue d'échappement implique le remplacement de la roue d'origine par cette roue spéciale, sans possibilité de réemploi de la précédente.
  • Dans ces réalisations, la course, inhérente à la flexibilité des bras, évaluée au niveau des dents est de l'ordre de quelques centièmes à quelques dixièmes de millimètre, ce qui peut s'avérer trop important dans certains mécanismes.
    • Résumé de l'invention
  • Le but de la présente invention est de pallier tout ou partie les inconvénients cités précédemment. Pour résoudre le problème particulier de l'usure de l'ancre, l'invention s'est attachée à rendre élastique la zone de contact entre l'ancre et le balancier, tout en respectant un certain encombrement.
  • A cet effet, l'invention concerne un procédé d'amélioration de tenue à l'usure et aux chocs d'un composant de mouvement d'horlogerie remplissant une fonction d'impulsion ou de percussion lors de contacts discontinus au niveau d'au moins une surface de contact que comporte une zone de contact d'extrémité dite corne, caractérisé en ce qu'on procure une flexibilité à ladite corne d'extrémité en l'aménageant par la confection d'au moins une fente ou une chambre micrométrique au voisinage de ladite surface de contact ou desdites surfaces de contact, pour délimiter au moins une lèvre élastique s'étendant entre ladite surface de contact et ladite au moins une fente ou chambre.
  • Selon une caractéristique de l'invention, on réalise ladite lèvre élastique comportant, sur une des ses surfaces externes, au moins une dite surface de contact.
  • Selon une caractéristique de l'invention, on réalise ladite fente ou chambre de façon sensiblement perpendiculaire à un plan selon lequel se développe ledit composant, ledit plan étant lui-même orthogonal à ladite surface de contact ou auxdites surfaces de contact.
  • Selon une caractéristique de l'invention, on réalise ladite fente débouchante au niveau de surfaces latérales que comporte ladite corne parallèlement audit plan, par électro-érosion à fil, ou par laser, ou bien, lorsqu'on choisit de fabriquer ledit composant en matériau micro-usinable selon les technologies MEMS ou selon le procédé « LIGA », on réalise ladite fente lors de la fabrication dudit composant selon les technologies MEMS ou selon le procédé « LIGA ».
  • Selon une caractéristique de l'invention, on réalise ladite chambre dans l'épaisseur de ladite corne, sans accès sur l'une quelconque des surfaces externes de ce dernier, lors de la fabrication dudit composant en matériau micro-usinable selon les technologies MEMS ou selon le procédé « LIGA ».
  • L'invention concerne encore une ancre pour mécanisme d'échappement de mouvement d'horlogerie, réalisée par ce procédé, et comportant au moins une fourchette délimitant une entrée de fourchette laquelle comporte des cornes agencées pour coopérer avec un balancier, caractérisée en ce que ladite entrée de fourchette comporte, au niveau d'au moins une dite corne, une fente ou/et une chambre, ladite fente ou chambre étant agencée pour procurer à la corne correspondante une élasticité qui permet d'adoucir le choc lors de chaque impulsion, en absorbant une partie de l'énergie d'impact, puis en la restituant postérieurement à cet impact.
  • L'invention concerne encore un mécanisme d'échappement comportant une telle ancre.
  • L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie comportant au moins une telle ancre, ou/et un tel mécanisme d'échappement, ou/et au moins un composant réalisé ou amélioré selon ce procédé.
    • Description sommaire des dessins
  • D'autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
    • la figure 1 représente, de façon schématisée, partielle, et en perspective, une ancre d'horlogerie à laquelle a été appliquée le procédé selon l'invention, dans une première variante de réalisation ;
    • la figure 2 représente, de façon schématisée, partielle, et en perspective, une ancre d'horlogerie à laquelle a été appliquée le procédé selon l'invention, dans une deuxième variante de réalisation ;
    • la figure 3 représente, de façon schématisée, partielle, et en perspective, une ancre d'horlogerie à laquelle a été appliquée le procédé selon l'invention, dans une troisième variante de réalisation ;
    • la figure 4 représente, de façon schématisée, partielle, et en section selon un plan médian d'entrée de fourchette, l'ancre de la figure 1, vue selon une direction A ;
    • la figure 5 représente, de façon schématisée, partielle, et en vue de bout, l'ancre de la figure 2, vue selon une direction B ;
    • la figure 6 représente, de façon schématisée, partielle, et en vue de face, une ancre d'horlogerie à laquelle a été appliquée le procédé selon l'invention, dans une quatrième variante de réalisation ;
    • la figure 7 représente, de façon schématisée, partielle, et en vue de face, une ancre d'horlogerie à laquelle a été appliquée le procédé selon l'invention, dans une cinquième variante de réalisation ;
    • la figure 8 représente, de façon schématisée, partielle, et en section selon un plan CC perpendiculaire au plan de fourchette, l'ancre de la figure 7 ;
    • la figure 9 représente, de façon schématisée, partielle et en vue de face, un détail de la déformation d'une lèvre élastique réalisée selon l'invention ;
    • la figure 10 représente, de façon schématisée, l'évolution de la déformation d'une telle lèvre élastique.
    Description détaillée des modes de réalisation préférés
  • L'invention concerne un procédé d'amélioration de tenue à l'usure et aux chocs d'un composant de mouvement d'horlogerie remplissant une fonction d'impulsion ou de percussion lors de contacts discontinus au niveau d'au moins une surface de contact que comporte une zone de contact d'extrémité dite ci-après corne.
  • Le terme de corne est choisi dans un but de simplification de l'exposé. Si, en général, les composants auxquels on préfère appliquer l'invention sont saillants, ils peuvent tout aussi bien comporter des surfaces rentrantes, et l'invention s'y applique de la même façon.
  • Selon l'invention, on procure une flexibilité à cette corne d'extrémité en l'aménageant par la confection d'au moins une fente ou une chambre micrométrique au voisinage de la surface de contact ou des surfaces de contact selon le cas, pour délimiter au moins une lèvre élastique s'étendant entre ladite surface de contact et ladite au moins une fente ou chambre, tel que visible sur les figures 1, 2, 3, 6, et 7.
  • Selon une caractéristique de l'invention, on réalise ladite au moins une lèvre élastique comportant, sur une des ses surfaces externes, au moins une dite surface de contact.
  • Ce procédé peut être mis en oeuvre aussi bien lors de la confection de composants neufs, que dans le cadre d'une amélioration de composants existants. Toutefois, comme on le verra dans la suite de la description, certains modes de réalisation sont réservés à des confections neuves. C'est en particulier le cas quand on choisit de réaliser le composant d'horlogerie dans un matériau micro-usinable selon les technologies MEMS ou selon le procédé « LIGA », ce qui convient particulièrement bien à la mise en oeuvre de l'invention.
  • Dans la suite de la description, on parlera indifféremment de réalisation de composants, il convient donc de comprendre qu'il peut s'agir aussi bien de confection neuve que d'amélioration d'un composant ou d'un mouvement.
  • Dans une réalisation particulière de l'invention, on réalise cette fente ou chambre de façon à délimiter cette lèvre élastique entre cette surface de contact, cette fente ou chambre, et au moins une autre surface périphérique de la corne.
  • De façon préférée mais non limitative, on réalise cette lèvre, et donc cette fente ou chambre, de façon sensiblement perpendiculaire, ou perpendiculaire, à un plan selon lequel se développe le composant, ce plan étant lui-même orthogonal à la surface de contact ou aux surfaces de contact selon le cas.
  • De façon préférée, au moins une fente débouchante au niveau de surfaces latérales que comporte la corne parallèlement à ce plan, est réalisée par électro-érosion à fil, ou par laser, ou bien, lorsqu'on choisit de fabriquer ledit composant en matériau micro-usinable selon les technologies MEMS ou selon le procédé « LIGA », on réalise cette fente lors de la fabrication du composant lors de sa fabrication selon les technologies MEMS ou selon le procédé « LIGA ».
  • Dans un mode de réalisation où l'on choisit de donner de la flexibilité à la corne par la confection d'au moins une chambre, on réalise cette dernière dans l'épaisseur de la corne, sans accès sur l'une quelconque des surfaces externes de ce dernier, lors de la fabrication dudit composant en matériau micro-usinable selon les technologies MEMS ou selon le procédé « LIGA ». La confection de telles chambres est également possible avec des matériaux plus traditionnels tels qu'aciers ou alliages, mais implique alors une réalisation multi-couches plus coûteuse.
  • Il convient de donner de la flexibilité à la corne, sans pour autant l'affaiblir et dégrader sa résistance mécanique. Il convient d'éviter toute déformation plastique, irréversible. Il faut en particulier que la flexibilité ne se traduise pas par des oscillations de grande amplitude autour d'une zone d'attache, ce qui se traduirait tôt ou tard par des phénomènes de fatigue au sens métallurgique, et un risque de bris de la lèvre élastique, voire de la corne elle-même. Il est donc préférable que la largeur, c'est-à-dire la plus petite dimension de la fente ou de la chambre, soit très petite, de façon à procurer la flexibilité de la lèvre élastique, mais sans autoriser un mouvement préjudiciable à la tenue dans le temps.
  • Les figures 9 et 10 schématisent la déformation d'une lèvre élastique 20 agencée au niveau d'une corne 3 d'une ancre 1, au voisinage d'une fente 5. Une force d'impact F est appliquée au niveau d'une surface de contact S. Cette dernière est à une distance L1 du point d'encastrement A de la lèvre élastique 5, qui a une longueur totale L2. La fente 5 a une largeur E1, et la lèvre 20 a une épaisseur E2. La déformée de la lèvre élastique 5 suit une fonction D= B(y) qui est fonction du matériau, et des valeurs de F, de L2, et de E2.
  • Selon l'invention, on fait en sorte que la déformation de la lèvre 20, sur toute sa longueur AB, soit L2, reste dans le domaine élastique, cette déformation dépendant du matériau, de F, de E2, et de L1 ou L2.
  • On fait encore en sorte que, pour la valeur maximale admise Fm de F, et pour la valeur maximale de y, à savoir L2, D soit inférieure à E1, à savoir qu'il n'y ait pas de contact entre la lèvre élastique 20 et le reste de la corne 3.
  • Dans un exemple de réalisation d'une ancre 1 en acier de nuance S15P de limite élastique de 210 GPa, avec une force d'impact F de 80 mN, pour des dimensions E1=15 µm, E2=30 µm, et L2=150 µm, on obtient une valeur maximale de D égale à 2 µm, et un niveau de contraintes inférieur à 800 MPa.
  • Préférentiellement, on fait en sorte de limiter la plus petite dimension de la lèvre élastique, afin de lui donner une souplesse suffisante.
  • En somme, il faut faire en sorte que les déformations de la lèvre élastique restent dans le domaine élastique du matériau qui la constitue. Sa largeur E2 est un paramètre important de son dimensionnement, car il faut assurer que la combinaison de la force d'impact F et des dimensions de la lèvre élastique entraîne des déformations de la lèvre dans son domaine élastique.
  • De préférence, la largeur E2 de la lèvre élastique est inférieure au quart de sa longueur L2, et, de façon préférée, inférieure au huitième de L2. Dans une application préférée, cette largeur E2 est, encore, inférieure ou égale à 30 µm.
  • La plus petite dimension de la fente E1 doit être juste assez grande pour prévenir tout contact du point B de la lèvre avec l'autre partie de la corne 3.
  • A cet effet, avantageusement on réalise cette fente ou chambre avec une plus petite dimension de quelques micromètres, dans un rapport inférieur à un huitième par rapport à son développement en longueur.
  • Préférentiellement, on fait en sorte de limiter également la plus petite dimension de la lèvre élastique, afin de lui donner une souplesse suffisante.
  • L'invention s'applique particulièrement bien aux composants d'un mécanisme d'échappement, qui sont les plus fréquemment sollicités par des contraintes liées à des impulsions et des chocs.
  • Tout particulièrement, l'application de l'invention à une ancre est particulièrement avantageuse, et sera décrite ci-après plus précisément pour cette application non limitative de l'invention.
  • L'invention concerne ainsi une ancre 1 pour mécanisme d'échappement de mouvement d'horlogerie, comportant au moins une fourchette délimitant une entrée de fourchette 2. Cette entrée de fourchette 2 comporte des cornes 3 et 4 agencées pour coopérer, au niveau de surfaces de contact S, avec un balancier, qui n'est pas représenté sur les figures, en général au niveau d'une cheville de plateau que comporte ce balancier.
  • Selon l'invention, l'entrée de fourchette 2 comporte, au niveau d'au moins une corne 3, 4, et de préférence au niveau de chaque corne 3, 4, au moins une fente, respectivement 5, 6, ou/et au moins une chambre 30, pour délimiter au moins une lèvre élastique 20, 21, s'étendant entre une surface de contact S, et cette fente 5, 6 ou chambre 30.
  • Chaque fente 5, 6, ou chambre 30, est agencée pour procurer à la corne correspondante une élasticité, qui permet d'adoucir le choc lors de chaque impulsion, en absorbant une partie de l'énergie d'impact, puis en la restituant postérieurement à cet impact. Ainsi la fente ou la chambre permet de rendre élastique la zone de contact. La fonction de la fente ou de la chambre est de réduire l'usure en adoucissant les contacts entre l'ellipse du plateau ou la cheville de plateau de balancier et la fourchette de l'ancre, au cours des phases de dégagement et d'impulsion.
  • Un autre but atteint par l'invention est de réduire le phénomène de collement à l'échappement.
  • Chaque fente ou chambre est de profil droit ou quelconque. On appellera ici chambre un volume enfermé dans la matière et non débouchant, et on appellera fente un espace débouchant sur au moins une des surfaces externes du composant concerné.
  • La largeur de chaque fente est de préférence de quelques micromètres, et est toujours très faible par rapport à son développement en longueur, dans un rapport de préférence inférieur à un huitième.
  • De préférence, chaque fente s'étend selon au moins une direction oblique par rapport à un plan P selon lequel se développe l'entrée de fourchette 2, voire l'ancre 1 tout entière comme c'est généralement le cas. De façon préférée et économique, chaque fente s'étend perpendiculairement à ce plan P. Ainsi une élaboration de l'ancre 1 selon les technologies MEMS, ou encore selon le procédé « LIGA » ou similaire, est-elle particulièrement facile. Pour d'autres modes d'élaboration de l'ancre 1, notamment issue d'une feuille métallique, ou plastique, ou polymère, ou autre, la fabrication d'une fente perpendiculaire au plan P est préférable, car elle peut être réalisée par électro-érosion à fil, ou découpage au fil, au laser, par injection plastique, ou similaire.
  • L'ancre 1 peut aussi être réalisée dans un matériau plus classique : acier au plomb « S15 P » non durci, acier sans plomb « Ck75 », alliage d'aluminium, autre métal ou alliage. Le traitement permettant de fabriquer la planche dont on extrait l'ancre a une importance particulière, et est bien connu de l'homme de l'art. En ce qui concerne les matières plastiques, on peut utiliser un polymère tel que le POM « Hostaform ».
  • Un composant selon l'invention peut, dans un tel matériau, être réalisé par technologie laser, avec une gravure traversante, par électro-érosion à fil, par découpe jet d'eau, ou similaire.
  • Dans une réalisation préférée, chaque fente débouche au niveau du contour périphérique de l'entrée de fourchette 2, c'est-à-dire, selon le cas, vers l'intérieur des cornes, c'est-à-dire du côté de la cheville de plateau du balancier, au niveau d'une surface interne, respectivement 7, 8, ou bien vers l'extérieur des cornes, c'est-à-dire du côté opposé à la cheville de plateau, au niveau d'une surface externe, respectivement 9, 10.
  • Une première variante de réalisation est représentée sur la figure 1. L'entrée de fourchette 2 comporte, au niveau d'au moins une corne, et de préférence au niveau de chaque corne, une fente 5, 6, qui s'étend perpendiculairement au plan de l'ancre, et débouche vers l'intérieur des cornes, c'est-à-dire l'entrée de fourchette 2 du côté de la cheville de plateau du balancier, au niveau d'une surface interne 7, 8, en délimitant au moins une lèvre élastique 20, 21, s'étendant entre cette surface interne 7, 8, et cette fente 5, 6.
  • Une deuxième variante de réalisation est représentée sur la figure 2. L'entrée de fourchette comporte, au niveau d'au moins une corne, et de préférence au niveau de chaque corne, une fente qui s'étend perpendiculairement au plan de l'ancre, et débouche vers l'extérieur, c'est-à-dire du côté opposé à la cheville de plateau du balancier. La fente 5, 6 débouche au niveau du contour périphérique de l'entrée de fourchette 2 vers l'extérieur des cornes, au niveau d'une surface externe 9, 10, en délimitant au moins une lèvre élastique 20, 21 s'étendant entre cette surface externe 9, 10, et cette fente 5, 6. Cette disposition permet aussi de réduire l'intensité des impacts avec les butées de renversement.
  • Un avantage particulier de cette disposition est de limiter les sur-contraintes, en cas de choc de l'ellipse sur le haut de la corne, ainsi que de limiter les risques de casse, par exemple de casse du pivot de balancier.
  • Une troisième variante de réalisation, tel que visible sur la figure 3, combine les réalisations du premier mode et du deuxième mode, avec sur chaque corne une fente débouchant sur une surface d'extrémité interne et une fente débouchant sur une surface d'extrémité externe. chaque corne 3, 4 comporte une fente 5, 6 débouchant sur une surface interne 7, 8 et une fente 5A, 6A débouchant sur une surface externe 9, 10, en délimitant une pluralité de lèvres élastiques 20, 20A, 20B, 21, 21 A, 21 B, s'étendant entre la périphérie de la corne 3, 4, la surface interne 7, 8, la surface externe 9, 10, et les fentes 5, 5A, 6, 6A.
  • Une quatrième variante de réalisation est représentée sur la figure 6, dans lequel la fente d'élasticité 5, 6, n'est pas débouchante sur une surface d'extrémité interne 7, 8, ou externe 9, 10, mais uniquement sur au moins une des faces latérales 16, 17, que comporte l'ancre 1, parallèlement au plan P de cette dernière. De préférence, pour une symétrie des contraintes internes, la fente débouche sur les deux faces latérales opposées.
  • Une cinquième variante de réalisation est représentée sur les figures 7 et 8 : elle comporte au moins une chambre 30 à l'intérieur d'une corne, cette chambre 30 n'est pas débouchante, et est délimitée de préférence, du côté de la surface d'extrémité interne 7 et de la surface d'extrémité externe 9, par des zones externes de section faible 12, 13, de façon à ce que l'extrémité de la corne ait un comportement élastique. De préférence et dans le même but, la chambre 30 est aussi délimitée, du côté de chacune des surfaces latérales 16, 17, de l'ancre 1, par une zone latérale de section faible, 14, 15. La réalisation d'une ancre 1 selon ce cinquième mode est possible par une élaboration dans un matériau micro-usinable selon les technologies MEMS, ou encore selon le procédé « LIGA » ou similaire, et est particulièrement facile.
  • A ce propos, le choix d'un tel matériau micro-usinable permet, précisément, la confection de fentes ou de chambres très fines, sans avoir à redouter l'existence d'un défaut local de matière, d'une pré-fissure, ou encore de sur-contraintes internes locales, que l'on peut davantage rencontrer avec un acier ou un alliage plus traditionnel. Le très faible dimensionnement de la fente ou chambre dans sa plus petite dimension limite l'amplitude de vibration des lèvres élastiques, empêche toute déformation non réversible, et prévient toute casse de ces lèvres.
  • Il est naturellement possible de réaliser un composant à lèvre élastique selon l'invention dans un autre matériau, acier ou autre alliage, avec avantageusement une couche déposée sur la surface de ce composant, ou encore un traitement thermique ou/et de surface de ce composant.
  • Dans une variante d'exécution, la fente ou chambre n'est pas remplie d'air ou de vide, mais d'un autre matériau de caractéristiques différentes du matériau de base, par exemple une colle, ou encore un traitement ou revêtement de surface souple et épais de l'ordre de 5 à 10 microns. Cet autre matériau peut posséder des caractéristiques élastiques particulières, ce qui permet d'adapter un comportement élastique particulier,.et de participer à l'amortissement et à l'action anti-usure. Le fait d'avoir un composant plein permet d'éviter l'accumulation de déchets d'usure du mouvement d'horlogerie dans les fentes, ce qui constitue d'ailleurs l'avantage d'une confection avec une chambre non débouchante.
  • De façon similaire, il est possible d'intercaler dans la fente ou chambre un plastique déformable.
  • On comprend que les figures ne représentent qu'une fente ou une chambre dans chaque réalisation, mais qu'il est naturellement possible de juxtaposer une pluralité de fentes ou/et de chambres, ainsi que de panacher les différents modes exposés, non limitatifs de l'invention.
  • Par exemple, une pluralité de fentes ou chambres sensiblement parallèles, en forme de chevron, permet, même si elles sont de très petite taille, et notamment d'un faible développement dans leur plus grande dimension, de donner à la corne une flexibilité suffisante.
  • La totalité d'une corne d'ancre est ainsi rendue flexible par au moins une telle fente ou chambre, pour diminuer l'usure, en rendant élastique la zone de contact avec le balancier.
  • Naturellement ce qui s'applique à une corne s'applique à l'autre, de préférence de façon symétrique par rapport à un plan médian P' orthogonal au plan P.
  • Une réalisation particulière est faite avec une ancre 1 en silicium, ou en un composé de silicium.
  • L'invention concerne encore un mécanisme d'échappement comportant au moins une telle ancre.
  • L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie comportant au moins une telle ancre, ou/et un tel mécanisme d'échappement, ou/et au moins un composant réalisé ou amélioré selon ce procédé.
  • Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l'exemple illustré mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art.

Claims (16)

  1. Procédé d'amélioration de tenue à l'usure et aux chocs d'un composant de mouvement d'horlogerie remplissant une fonction d'impulsion ou de percussion lors de contacts discontinus au niveau d'au moins une surface de contact que comporte une zone de contact d'extrémité dite corne, caractérisé en ce qu'on procure une flexibilité à ladite corne d'extrémité en l'aménageant par la confection d'au moins une fente ou une chambre micrométrique au voisinage de ladite surface de contact ou desdites surfaces de contact, pour délimiter au moins une lèvre élastique s'étendant entre ladite surface de contact et ladite au moins une fente ou chambre.
  2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'on réalise ladite au moins une lèvre élastique comportant, sur une des ses surfaces externes, au moins une dite surface de contact.
  3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on réalise ladite au moins une fente ou chambre de façon à délimiter ladite au moins une lèvre élastique entre ladite surface de contact, ladite au moins une fente ou chambre, et au moins une autre surface périphérique de ladite corne.
  4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on réalise ladite au moins une fente ou chambre de façon sensiblement perpendiculaire à un plan selon lequel se développe ledit composant, ledit plan étant lui-même orthogonal à ladite surface de contact ou auxdites surfaces de contact.
  5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on réalise ladite au moins une fente débouchante au niveau de surfaces latérales que comporte ladite corne parallèlement audit plan, par électro-érosion à fil, ou par laser, ou bien, lorsqu'on choisit de fabriquer ledit composant en matériau micro-usinable selon les technologies MEMS ou selon le procédé « LIGA » et qu'on réalise alors ladite fente lors de la fabrication dudit composant selon les technologies MEMS ou selon le procédé « LIGA ».
  6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on réalise ladite au moins une chambre dans l'épaisseur de ladite corne, sans accès sur l'une quelconque des surfaces externes de ce dernier, lors de la fabrication dudit composant en matériau micro-usinable selon les technologies MEMS ou selon le procédé « LIGA ».
  7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on réalise la largeur (E2) de la lèvre élastique est inférieure au quart de sa longueur (L2), et est inférieure ou égale à 30 µm.
  8. Ancre (1) pour mécanisme d'échappement de mouvement d'horlogerie, réalisée par le procédé selon l'une des revendications précédentes, et comportant au moins une fourchette délimitant une entrée de fourchette (2) laquelle comporte des cornes (3 ; 4) agencées pour coopérer avec un balancier, caractérisée en ce que ladite entrée de fourchette (2) comporte, au niveau d'au moins une dite corne (3 ; 4), une fente (5 ; 6) ou/et une chambre (30), ladite fente (5 ; 6) ou chambre (30) étant agencée pour procurer à la corne correspondante une élasticité qui permet d'adoucir le choc lors de chaque impulsion, en absorbant une partie de l'énergie d'impact, puis en la restituant postérieurement à cet impact.
  9. Ancre (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ladite fente (5 ; 6) débouche au niveau du contour périphérique de ladite entrée de fourchette (2) vers l'extérieur des cornes, au niveau d'une surface externe (9 ; 10), en délimitant au moins une lèvre élastique (20 ; 21) s'étendant entre ladite surface externe (9 ; 10), et ladite au moins une fente (5 ; 6).
  10. Ancre (1) selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que ladite fente (5 ; 6) débouche au niveau du contour périphérique de ladite entrée de fourchette (2) vers l'intérieur des cornes, au niveau d'une surface interne (7 ; 8), en délimitant au moins une lèvre élastique (20 ; 21) s'étendant entre ladite surface interne (7 ; 8) et ladite au moins une fente (5 ; 6).
  11. Ancre (1) selon la revendication 10, caractérisée en ce que chaque corne (3 ; 4) comporte une fente (5 ; 6) débouchant sur une surface interne (7 ; 8) et une fente (5A ; 6A) débouchant sur une surface externe (9 ; 10), en délimitant une pluralité de lèvres élastiques (20 ; 20A ; 20B ; 21 ; 21 A ; 21 B), s'étendant entre la périphérie de ladite corne (3 ; 4), ladite surface interne (7 ; 8), ladite surface externe (9 ; 10), et lesdites fentes (5 ; 5A ; 6 ; 6A).
  12. Ancre (1) selon la revendication 8, caractérisée en ce que ladite fente (5 ; 6) n'est pas débouchante sur une surface d'extrémité interne (7 ; 8) ou externe (9 ; 10), mais uniquement sur au moins une des faces latérales (16 ; 17) que comporte ladite ancre (1) parallèlement au plan (P) de cette dernière.
  13. Ancre (1) selon la revendication 8, caractérisée en ce que ladite chambre (30) à l'intérieur d'une corne (3 ; 4) est délimitée du côté de ladite surface interne (7 ; 8) et de ladite surface externe (9 ; 10), par des lèvres élastiques (12 ; 13) de section faible, de façon à ce que l'extrémité de ladite corne (3 ; 4) ait un comportement élastique, et est aussi délimitée, du côté de chacune des faces latérales (16 ; 17) que comporte ladite ancre (1) parallèlement au plan (P) de cette dernière, par une zone latérale (14 ; 15) de section faible.
  14. Ancre (1) selon l'une des revendications 8 à 13, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en un matériau micro-usinable selon les technologies MEMS, ou encore selon le procédé « LIGA ».
  15. Mécanisme d'échappement comportant au moins une ancre(1) selon l'une des revendications 8 à 14.
  16. Pièce d'horlogerie comportant au moins une ancre (1) selon l'une des revendications 8 à 14, ou/et au moins un mécanisme d'échappement selon la revendication 15, ou/et au moins un composant réalisé ou amélioré selon le procédé selon l'une des revendications 1 à 7.
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