EP2450755A1 - Echappement synchrone pour mécanisme d'horlogerie - Google Patents

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EP2450755A1
EP2450755A1 EP10189996A EP10189996A EP2450755A1 EP 2450755 A1 EP2450755 A1 EP 2450755A1 EP 10189996 A EP10189996 A EP 10189996A EP 10189996 A EP10189996 A EP 10189996A EP 2450755 A1 EP2450755 A1 EP 2450755A1
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EP
European Patent Office
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wheel
tooth
release
pivoting
exhaust
Prior art date
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EP10189996A
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German (de)
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EP2450755B1 (fr
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Arthur Queval
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Nivarox Far SA
Nivarox SA
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Nivarox Far SA
Nivarox SA
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Publication date
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Priority to US13/272,330 priority patent/US8439556B2/en
Priority to RU2011144882/12A priority patent/RU2571651C2/ru
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Priority to CN2011103450406A priority patent/CN102467071B/zh
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    • G04B13/02—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots
    • G04B13/021—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots elastic fitting with a spindle, axis or shaft
    • G04B13/022—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots elastic fitting with a spindle, axis or shaft with parts made of hard material, e.g. silicon, diamond, sapphire, quartz and the like
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    • G04B15/14—Component parts or constructional details, e.g. construction of the lever or the escape wheel
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    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/20—Compensation of mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/26—Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of variations of the impulses
    • G—PHYSICS
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to an escape wheel for a clockwork mechanism comprising, coaxially and synchronously pivotally about a pivot axis, a plurality of toothed wheels comprising at least a first impulse gear in a first plane of rotation. pulse and at least one second release gear in a second stop plane parallel to or coincident with the first pulse plane.
  • the invention also relates to an escapement mechanism comprising, pivotally movable relative to a plate, at least one such escape wheel and receiving a pivoting torque from integrated transmission or energy storage means or not to said mechanism, and at least one balance pivoting about a balance shaft and having at least one pulse surface, an actuating surface, and a release surface.
  • the invention also relates to a watch movement comprising means for storing and transmitting energy for transmitting a pivoting torque, and comprising at least one such exhaust mechanism driven by the pivoting torque, or and at least one such escape wheel arranged to pivot under the effect of said pivoting torque and transmit it in the form of a periodic pulse to a rocker that includes the movement.
  • the invention also relates to a timepiece comprising at least one such watch movement and / or at least one such escapement mechanism and / or at least one such escape wheel.
  • the invention relates to the field of watchmaking, and more specifically, the field of escape mechanisms.
  • the efficiency of the escapement escapement mechanisms is indeed greater than that of the anchor escapements, because the escape wheel only imparts an impulse to the balance once per oscillation, during which the escape wheel pivots by not angular. As a result, the loss of energy due to the inertia of the escape wheel takes place once by oscillation, as against once alternately on the anchor escapements.
  • detent escapements comprise a trigger rocker also said blocker, which comprises locking means constituted by at least one pallet rest for holding the escape wheel in the locked position.
  • This rocker further comprises an actuating finger or a spout, which may also be formed by the end of a spring fixed to this rocker, to cooperate with a release pallet that comprises a fixed plate of the balance, or with a notch that includes this plateau.
  • the pendulum still carries, usually on another plateau, a pulse pallet. During the release of the escape wheel, the torque of the barrel is transmitted by the escape wheel to this pulse pallet, which maintains the alternating pivoting movement of the balance.
  • the escape wheel is released when the platforms of the balance pivot in one direction, and it remains blocked when these plates rotate in the other direction.
  • the pulse is given only once per oscillation.
  • gallop has the effect of distorting the isochronism of the oscillator.
  • the patent CH 3299 in the name of James Emile, 1891 describes a mechanism where the trigger-rocker is supported by a spiral spring, and where the maintenance of the escape wheel on the rest is ensured in case of shock or shock.
  • a first platform of the balance has a lift which cooperates with a leaf spring fixed to the trigger rocker.
  • the latter has a spout which, when the lift raises the trigger, cooperates with a notch of a second balance plate parallel to the first.
  • the sprung spring on which is mounted the trigger tends to maintain the support between the escape wheel and the pallet rest.
  • This mechanism is transposable to escapements spring-relaxation.
  • the Daniels escapement known from the patent EP 0 018 796 in the name of Daniels George in 1984 .
  • This exhaust differs somewhat from conventional expansion exhausts, but it has the main features, including a rocker cooperating on the one hand with a pin of the balance, and on the other hand with a first external escape wheel, which communicates the impulse to the balance wheel, through two entry and exit pallets, and with a second escape wheel coaxial with the first by a separate pulse pallet.
  • the patent EP 1 538 490 in the name of MONTRES BREGUET SA describes such an exhaust, comprising a rocker-trigger with a pallet of rest and a first actuating finger.
  • the latter cooperates with a second actuating finger mounted on a long-length elastic member pivoting on the platform of the balance beam carrying the pulse pallet.
  • This second finger can drive the first finger when the plate pivots in a first direction to actuate the rocker, and can bypass this finger without causing it when the plate rotates in direction reverse.
  • This resilient member has an opening movable about a first pin that the plate carries, the latter still carrying a second pin cooperating or not with the elastic member according to its level of tension or relaxation.
  • this escapement comprises the elastic member on the rocker, and not on the plate.
  • This elastic member may consist of a spiral spring, or a coil spring.
  • the first EP 1 538 491 discloses a mechanism without elastic member on the trigger, and with an elastic member carrying the second actuating finger on the plate.
  • Which plate is provided with a cam in the form of a notch that runs through a spout located at the end of an arm-probe of the trigger rocker.
  • the patent EP 1,544,689 discloses a similar mechanism, but without elastic member, the second actuating finger is positioned opposite the notched cam, and it cooperates with one or the other side of the first finger of the rocker-trigger in the direction of pivoting the tray, to move or maintain the pallet of rest.
  • the second actuating finger is responsible for reengaging the pallet of rest in the escape wheel, and there is no use of a probe arm nozzle.
  • the patent EP 1 708 047 discloses a rocker having an arm carrying both a first finger to cooperate with the second actuating finger, and a beak probe cooperating with a notched cam similar to the previous.
  • the first finger drives the second finger to disengage the pallets or rest of the escape wheel.
  • the spout of the arm-probe is then driven by a rising edge of the notched cam, to re-engage the locking means in the escape wheel.
  • the first finger drives the second finger to maintain the locking means engaged in the escape wheel.
  • the meeting of the first and the second finger whatever the pivoting direction of the trays, generates a rotating and natural force on the axis of the rocker.
  • this mechanism comprises two juxtaposed rest palettes comprising contiguous but non-aligned resting planes, which makes it possible to accommodate the tip of the wheel tooth. exhaust on a line of rest at the junction of these rest planes, creating a pull effect to overcome any stop pin.
  • the rest plan of the stopping pallet closest to the escape wheel is indeed in front of the tooth, and prevents it from continuing on its way. In this position of total rest of the tooth of the escape wheel, the beak of the arm-probe takes off from the periphery of the plate, and leaves full freedom to the balance to complete its first alternation.
  • the patent EP 1 708 046 discloses an improvement applicable to these different versions, in the form of a safety finger fixed on the plate, and arranged to cooperate with the teeth of the escape wheel and block if the pulse pallet was to be released by accident of the teeth of the wheel. This arrangement prevents any panic of the escape wheel in the event of shock resulting in the reversal of the direction of rotation of the trays at the precise moment of the impulse of the wheel. The encountering a tooth of the wheel with this safety finger blocks the wheel, brings the trays back in the correct direction of rotation.
  • a first mobile is subjected to a periodic torque, obtained for example by a rotor mounted in a stator.
  • This first mobile comprises, firstly in a base plane a first wheel having teething gaps on its periphery, and secondly on a second plane a first blocker having a plurality of fingers and adapted to block a release lever that has a balance plate in a first pivoting direction of the latter.
  • This first mobile cooperates, depending on its position, either by the first blocker, or by its first wheel, with a second mobile.
  • This second mobile comprises, in the base plane, a second wheel having teething gaps, in the second plane a shaped piece having a plurality of fingers and adapted to lock the release lever of the balance plate, in a second pivoting direction. opposed to the first, and the second mobile further comprises, in a first plane parallel to the previous plans a locking piece.
  • This second mobile cooperates, depending on its position, either by the locking piece or by its second wheel, with an escape wheel, which comprises, in the base plane, a toothed wheel having teething gaps, and in the first plan impulse wheel receiving a continuous mechanical torque such as that of a cylinder, similar to a conventional escape wheel, and adapted to cooperate with a lever pulse that includes the balance plate, to maintain the movement of oscillation of this denier.
  • the locking pieces, or of shape, or the teeth cooperate with each other, so that the device has, for each rotation revolution of the first axis, four stable locking positions, between which it has as many unlocking positions.
  • the combination of two locking means and two means of unlocking the mechanical torque, and the particular sequence imposing an unlocking operation between two blocking operations realize the prevention of any runaway or gallop in case of impact on the mechanism.
  • Such a mechanism is complex, relatively expensive, and unfolds in several planes, which makes its thickness significant.
  • a large platform of the balance typically carries a pulse pallet, preceded by a first recess, and followed by a second recess, to allow the release of the pallet rest when the release pallet rotates the trigger rocker.
  • the choice of a particular geometry both in terms of the positioning of the pallet of rest and the pallet of impulse in quasi-symmetry of the line of the centers of the escape wheel and the pendulum during the phase of rest, which 'at the fork formed by the finger and the free end of the leaf spring, limit the disruptive effect related to the inertia of the trigger on the pendulum oscillations.
  • the amplitude of the pivoting movements of the trigger in case of shock, is limited by the interaction of the pallet rest and large plateau.
  • this mechanism comprises an anti-gallop rocker, in the vicinity of the small plate, pivotally mounted on the movement between two stable end positions held by a jumper on stops with which can cooperate a first end, and a second fork-shaped end interacts with the release pallet: each passage in the fork, the release pallet exerts pressure to tilt the anti-gallop rocker from one to the other of its stable positions.
  • the fork is thus two stops for the small plateau in case of galloping, and prevents the pendulum to do more than one turn in pivoting.
  • the document EP 1 860 511 in the name of Christophe Claret SA describes a moving bridge movement, providing protection against side impacts of a detent escapement.
  • This movable bridge carries the pivot axis of the sprung balance, the pivot axis of the escape wheel, the pivot axis of the trigger, and a part of the finishing gear. It is pivoted elastically on the axis of one of the wheels of the work train, for example the second wheel. Forces, such as a side impact, capable of disengaging the pallet of rest, then drive the movable bridge in its entirety, and the relative positions of the trigger and the escape wheel are maintained. Thus, a constant step of the exhaust is ensured.
  • This movable bridge can, again, be damped by a damping system that allows to dissipate some of the energy due to impact.
  • release finger must therefore overcome the resistance of any elastic member to pass the obstacle of the finger of the trigger rocker, during the alternation where the balance does not receive a pulse of its oscillating movement. release finger fades and remains set back from the periphery of the plateau. There is neither loss of energy nor disturbance of the pendulum swing period.
  • the patent application CH 700 091 in the name of Christophe Claret SA describes a detent escapement, with a trigger rocker pivotally mounted on a spiral spring and cooperating at the other end with a first recessed spring blade in the vicinity of the pivot.
  • the balance plate has two separate pallets.
  • a movable member disposed on the opposite side of the escape wheel, relative to the trigger rocker, carries a pivoting cam, holding a cam spring blade, and biased toward the trigger by a spiral spring at a stop position. This cam is arranged to cooperate the cam spring-blade, or in a first state with the end of the load-bearing latch of the leaf spring, or in a second state with the pallets of release of the balance.
  • the first release pallet is arranged to cooperate with the first leaf spring and operate the trigger when the first paddle crosses the first blade in a first direction, and to cooperate only with the first blade and without actuating the trigger when it crosses in the opposite direction.
  • the cam in its first state, cooperates with the trigger to limit the movements thereof.
  • the second clearance pallet is arranged to move the cam into its second state where the trigger is free to perform its release and release the exhaust wheel tooth of the pallet rest.
  • the two disengagement pallets are close together, and arranged in such a way that the cam is brought into its second state just before the detent makes its disengagement.
  • the spiral return cam spring stronger than the cam spring blade, tends to return the cam to its first state.
  • the cam in its first state, is positioned to oppose any inadvertent movement of the trigger which would result in an untimely release of the pallet rest, and the exhaust is less sensitive to the effects of a shock.
  • the adjustment of this mechanism is difficult because it depends on the characteristics of the springs it comprises, the number of at least three.
  • the patent application EP 2,224,292 in the name of Rolex SA discloses a direct impulse escapement, including expansion. Its trigger rocker is arranged in a particular way, pivoting between two stops, it has, turned towards the escape wheel, a finger successively comprising a stop surface serving as a pallet of rest, a safety surface which, depending on the position of pivoting of the rocker, interferes or not with the trajectory of the escape wheel, and a sliding surface which forces the rocker to tilt, during the pivoting of the escape wheel, in order to reduce the sliding surface and therefore the stop surface in the interference zone with the escape wheel to stop the pivoting thereof.
  • the balance plate conventionally comprises a pulse pallet and a release finger.
  • the rocker During the alternation in a first pivoting direction of the balance, the rocker is in a first pivoted position in abutment which leaves the passage to the release finger, while in the other alternation in the other direction of pivoting, the pivoted rocker in another abutment position encounters, at a resilient clearance element that it comprises, the release finger.
  • the elastic travel of this resilient release member allows the balance to continue its course, the pulse pallet passes between two adjacent teeth of the escape wheel. Shortly afterwards, the balance is stopped by its spring-spiral and pivots in opposite directions.
  • the rocker remains braced on its stop, and the stop surface of the rocker slides on the tooth of the escape wheel that keeps it in stop.
  • the safety of this mechanism is ensured by the arrangement of the finger of the rocker, with a stop surface and a sliding surface which penetrate alternately in the trajectory of the toothing of the escape wheel.
  • the length of the safety surface between the stop surface and the sliding surface corresponds to the angle that the wheel travels to communicate the driving energy to the balance, to prevent the premature return of the stop element in the trajectory of the wheel, which constitutes a complementary security. Part of the energy of the cylinder is however consumed in friction during the sliding phase.
  • the invention proposes to offer an entirely new design of escape wheel, and exhaust mechanism, which can in particular be used for a relaxation exhaust, with the advantages of high precision recognized for this type of exhaust , while having a perfect guarantee of the alignments during the kinematics, a very reduced number of components, a very simple assembly, and settings reduced to the minimum.
  • the design of the exhaust mechanism according to the invention eliminates any intermediate component between the escape wheel and the rocker, whether it is a trigger rocker, a blocker, or an anchor.
  • the invention relates to an escape wheel for a clockwork mechanism, comprising, coaxially and synchronously pivotally about a pivot axis, a plurality of toothed wheels comprising at least a first impulse tooth wheel in a first impulse plane and at least one second release gear in a second stop plane parallel to or coincident with the first impulse plane, characterized in that said second release gear wheel comprises at least one moving element which comprises , on the one hand at least one radially movable release tooth with respect to said pivot axis and returned to an equilibrium position by first return means, and secondly at least one rest tooth biased in a first radial direction towards an abutment position by second return means, and further characterized in that said release tooth comprises driving means arranged for, when said release tooth moves in a second radial direction opposite to said first radial direction, to cooperate with complementary drive means that includes said tooth of rest for driving said rest tooth in the second radial direction, and in that said drive means, when said release tooth moves in the first radial direction, are
  • said impulse wheel comprises as many pulse teeth, tips directed in the second radial direction, that said second release wheel comprises said moving equipments each of which comprises a tip release tooth. directed in the second radial direction, and in that said pulse teeth are alternated with said release teeth.
  • said escape wheel is made of a micro-machinable material, or silicon, or quartz or one of their compounds, or an alloy derived from MEMS technology, or an alloy as obtained by the method DRIE or "LIGA", or at least partially amorphous material.
  • the invention also relates to an escapement mechanism comprising, pivotally movable with respect to a plate, at least one escape wheel according to one of the preceding claims and receiving a pivoting torque from transmission or storage means. energy integrated or not to said mechanism, and at least one rocker pivoting about a balance shaft and comprising at least one impulse surface, an operating surface, and a surface of release, characterized in that said plate comprises for each said escape wheel a stop which is arranged to successively cooperate with each said rest tooth in its said stop position to block the pivoting of said escape wheel, and to allow the pivoting of said escape wheel when said rest tooth is spaced from its abutment position by said corresponding release tooth.
  • the trajectory of said clearance surface is interfering successively with that of each said release tooth for, in a first pivoting direction of said balance, hooking said release tooth and away from said position of equilibrium in the second radial direction by driving said rest tooth to move it away from its said stop position and allow the pivoting of said escape wheel.
  • a pulse tooth communicates to said impulse surface of said balance wheel a pulse sufficient for complete oscillation, and further characterized in that, at the time of next alternation of said balance in a second pivoting direction of said balance opposite said first direction of rotation, the trajectory of said operating surface is interfering successively with that of each said release tooth to push the latter in the first radial direction so as to allow continuing the pivoting stroke of said beam without releasing said stop tooth associated with said release tooth.
  • said balance is made integrally with said plate.
  • said balance is made integrally with at least one spiral spring.
  • said escapement mechanism comprises a first monoblock part comprising said platen comprising pivoting guide means arranged to guide at least one said escape wheel, at least one said pendulum, at least one said spiral spring coupled with each said balance, and a second one-piece part comprising at least one said escape wheel comprising complementary guiding means arranged to cooperate with said guide means of said plate for guiding said escape wheel pivotally, each said wheel being arranged to be coupled with a said balance.
  • said exhaust mechanism is made of a micro-machinable material, or silicon, or quartz or one of their compounds, or an alloy derived from MEMS technology, or an alloy as obtained by the method DRIE or "LIGA", or at least partially amorphous material.
  • the invention also relates to a watch movement comprising means for storing and transmitting energy for transmitting a pivoting torque, and comprising at least one such exhaust mechanism driven by the pivoting torque, or and at least one such escape wheel arranged to pivot under the effect of said pivoting torque and transmit it in the form of a periodic pulse to a rocker that includes the movement.
  • the invention also relates to a timepiece comprising at least one such watch movement and / or at least one such escapement mechanism and / or at least one such escape wheel.
  • the invention relates to the field of watchmaking, and more specifically, the field of escape mechanisms.
  • the invention features an innovative escape wheel design, and exhaust mechanism, in particular a detent escapement, with the advantages of high precision recognized for this type of escapement, with perfect geometry during kinematics , a minimal number of components, a very simple assembly, and minimized settings.
  • the invention eliminates any intermediate component between the escape wheel and the balance, whether it is a trigger rocker, a blocker, or an anchor. All the functions of the exhaust are indeed gathered in a single wheel.
  • the invention relates to a wheel 1, more particularly an escape wheel, for a timepiece mechanism such as a timepiece 1000, a clockwork movement 100, or an escape mechanism 10.
  • This wheel 1 comprises, coaxial and synchronous pivotally about a pivot axis D1, a plurality of toothed wheels, comprising at least a first pulse gear 2 in a first pulse plane and at least one second gear wheel 4 in a second stop plane parallel or coincident with the first pulse plane, as visible on the figures 4 and 5 which show, respectively, a pulse stage comprising a first impulse gear 2, and which makes it possible to transmit energy to the balance wheel during the release of the wheel, and a release-release stage of the wheel comprising a second release gear wheel 4.
  • these stages operate independently, even if they are linked to the same wheel.
  • the first impulse plane can be confused with the second stop plane.
  • the pulse stage provides a monopulse as in any detent escapement.
  • the second release gear 4 comprises at least one moving element 5.
  • the latter comprises, on the one hand at least one release tooth 6 movable radially with respect to the pivot axis D1 and biased towards a equilibrium position by first return means, and secondly at least one rest tooth 8 biased in a first radial direction S1 to an abutment position by second return means 9.
  • the release tooth 6 comprises drive means 11 arranged for, when the release tooth 6 moves in a second radial direction S2 opposed to the first radial direction S1, cooperate with complementary drive means 12 that comprises the rest tooth 8 to drive the rest tooth 8 in the second radial direction S2.
  • the drive means 11 are arranged to move away from the complementary drive means 12 without driving the rest tooth 8.
  • the rest tooth 8 encounters a stop 15 fixed with respect to a platen 13 of the timepiece 1000 or movement 100, in order to avoid the runaway of the street. exhaust 1.
  • the impulse wheel 2 has as many pulse teeth 3, the tips of which are directed in the second radial direction S2, that the second release wheel 4 comprises of moving equipments 5, each of which comprises a release tooth 6, directed tip in the second radial direction S2.
  • the pulse teeth 3 are alternated with the release teeth 6.
  • the figures represent an example of wheel 1 with eight pulse teeth 3 and eight moving equipments 5. This example is in no way limiting.
  • the first return means 7 and the second return means 9 are resilient return means, in particular coil-spring type as visible in the figures, or leaf spring, or spring-spiral.
  • the release tooth 6 constitutes the end of a first spring 7, which is recessed at its other end 7A in a structure that includes the escape wheel 1.
  • the rest tooth 8 constitutes end of a second spring 9 also recessed at its other end 9A in the structure.
  • these springs extend, in the same plane which is the stop plane, between two consecutive moving equipments 5, and are represented in the form of interleaved coil springs, one in the other, without interfering with the contraction or relaxation of the other. It is also possible, in order to increase their length, and thus reduce the effort to exert at their free end, and reduce the energy loss, deploy them in several successive steps. Some of these springs can also be arranged at the level of the impulse stage or free spaces that includes the serge of the escape wheel 1. These springs can, again, be arranged laterally, in one or more planes parallel to the first impulse plane and the second stop plane.
  • These springs constituting the return means 7 and 9 may, again, be arranged side by side in two parallel planes.
  • the release tooth 6 can be multiple and comprise surfaces co-operating successively with a clearance surface 23 that the balance 20 comprises, with a radial amplitude which is a function of their angular position, for example stepped in the form of steps.
  • the first radial direction S1 is centripetal.
  • the first radial direction S1 is centrifugal.
  • the escape wheel 1 according to the invention is monobloc. This allows perfect alignment of the two levels constituted by the first impulse gear 2 in a first impulse plane and by the second release gear 4 in a second stop plane.
  • such an escape wheel 1 is made of a micro-machinable material, or silicon, or quartz or one of their compounds, or an alloy derived from MEMS technology, or an alloy as obtained by the method DRIE or "LIGA", or at least partially amorphous material.
  • the invention also relates to an escapement mechanism 10 comprising, pivotally movable with respect to a plate 13, at least one such escapement wheel 1, receiving a pivoting torque from transmission means 14 or the storage device.
  • This mechanism 10 also comprises at least one rocker 20 pivoting about a rocker axis D2 and comprising at least one impulse surface 21, an operating surface 22, and a clearance surface 23.
  • the plate 13 of the mechanism 10 comprises, for each escape wheel 1, a stop 15 which is arranged to cooperate successively with each rest tooth 8 in its abutment position, by cooperation of an abutment surface 15A the abutment 15 with a stop surface 8A of the rest tooth 8, to block the pivoting of the escape wheel 1, and to allow the pivoting of the escape wheel 1 in a pivoting direction P when the rest tooth 8 is spaced from its abutment position by the corresponding release tooth 6.
  • the trajectory of the clearance surface 23 is interfering successively with that of each release tooth 6 to, in a first pivoting direction B1 of the balance 20, hooking the release tooth 6 and away from the equilibrium position in the second radial direction S2 by driving the rest tooth 8 away from its stop position, and thus allow the pivoting of the escape wheel 1 in the direction P, as visible in the figures.
  • the figure 1 is represents a release phase.
  • the wheel 1 is in abutment on the abutment 15 by cooperation of the stop surface 8 of the resting tooth on the one hand, and of the abutment surface 15A of the abutment 15 on the other hand .
  • the clearance surface 23 that includes the rocker 20, for example at a pallet 24, or a tray, or the like, comes into contact with a release tooth 6 of the wheel 1. It drives it and moves it away from its equilibrium position, in a centrifugal movement of direction S2.
  • the figure 2 represents a pulse phase. Following the previous release phase, the wheel 1 pivots freely in the direction P, until the next rest tooth 8 meets the stop 15. During its pivoting stroke, the wheel 1 brings a pulse tooth 3 against the impulse surface 21 of the rocker 20.
  • This pulse tooth 3 is at a different level from that of the release teeth, more eccentric in a first variant of the Figures 1 to 7 where the pivot axes D1 of the wheel 1 and D2 of the balance 20 are on either side of the serge of the escape wheel 1, and conversely closer to the center in a second variant of the figure 8 , where the pivot axes D1 of the wheel 1 and D2 of the balance 20 are on the same inner side of the serge of the escape wheel 1, but eccentric relative to each other.
  • the impulse tooth 3 then communicates to the impulse surface 21 of the balance 20 a pulse sufficient to maintain its movement, and in particular sufficient for complete oscillation of the latter in the case where the exhaust mechanism 10 is a mechanical mechanism. exhaust escapement. Once the pulse is complete, the wheel 1 continues to pivot until the next resting tooth 8 meets the stop 15, during which it is kept at a standstill.
  • the impulse surface 21, the operating surface 22, and the clearance surface 23 are arranged on the same pallet 24 that the balance 20 carries.
  • the impulse surface 21, the operating surface 22, and the clearance surface 23 are arranged on the same pallet 24 that the balance 20 carries.
  • the escapement mechanism 10 is a trigger escapement mechanism and comprises an anti-gallop mechanism 30 for angularly limiting the exhaust in the event of impact on the balance.
  • a non-limiting example of such an anti-gallop mechanism 30 is shown on the figures 9 and 10 .
  • It comprises a rocker 31, pivotally mounted on the serge of an escape wheel.
  • the rocker 31 is pivotally mounted on a pivot 32 preferably at the level of at least one moving element 5, and more particularly at the level of each moving element 5.
  • the rocker 31 comprises a first arm 33, which comprises a first abutment surface 34, and a second arm 35, which comprises a second abutment surface 36.
  • the latch 31 is biased towards a return position corresponding to the figure 9 by return means 32A, in particular at least one spring, for example a spiral spring as visible on the figure 9 .
  • the angular pivoting stroke of the rocker 31 is limited, in particular and advantageously by the springs constituting the biasing means 32A, which allows to constitute a stop which will allow to absorb the percussion force of the balance 20 on the surfaces 34 or 36 in case of impact on the timepiece and runaway of the balance.
  • the latch 31 comprises a third arm 37, which has a hooking surface 38 and an oblique bearing surface 39. These surfaces are arranged to cooperate with a hook 40 movable relative to the third arm 37, respectively at a complementary attachment surface 42 or a complementary bearing surface 41 oblique that includes the hook 40.
  • This hook 40 is articulated by a spring 43 to a fixed point 44 of the serge of the escape wheel 1 as visible on the figure 9 , or on a point of the latch 31 itself.
  • This spring 43 tends to return the hook towards the side opposite the balance, that is to say towards the center of the escape wheel 1 in the case of the figure 9 .
  • This hook 40 has a stop surface 45 arranged to cooperate with a fixed stop 46 connected to the plate 13.
  • the balance 20 When, in normal mode, after the pulse given to the balance 20 by the pulse tooth 3, the balance 20 ends its alternation in the counterclockwise direction B1, then returns to perform the following alternation in the reverse clockwise direction B2, its passage triggers the depression of the release tooth 6, and also triggers the cocking of the rocker 31, by making the hooking surface 38 of the arm 37 cooperate with the complementary hooking surface 42 of the hook 40.
  • the balance 20 races in the opposite direction B2 and tries to perform an additional revolution, it is stopped by the second abutment surface 36 of the second arm 35, which is projecting above the serge of wheel 1, and immobilizes it.
  • the rocker 20 When, in normal operation, the rocker 20 normally finishes its alternation back in the clockwise direction B2, at the end of its pivoting stroke it starts in counterclockwise direction B1, it then raises the release tooth 6 and the tooth of rest 8 in the position of the figure 1 , and allows the pivoting of the wheel 1 in its single pivoting direction P, and at the same time, by pushing the second arm 35, it unhooks the hook 40 of the fixed stop 46 fixed to the plate, then the spring arm 43 resets the rocker at the right level.
  • the balance 20 arms the latch 31 in the position of the figure 9 , by unhooking the attachment surface 38 of the arm 37 of the complementary hooking surface 42 of the hook 40, the arm 37 then bearing, by its bearing surface 39, on the complementary bearing surface 41 of the hook 40, which is pushed towards the arm 37 under the action of its spring 43.
  • the oblique bearing surface 39 has a dual function: on the one hand the bearing-supporting cooperation with the complementary bearing surface 41 of the hook 40, and on the other hand a ramp function which allows the wheel of 1, once the pulse is given and it is released by the hook hook 40 to the arm 37 by the surfaces 38 and 42 which are in lower armed contact, to overcome the obstacle represented by the fixed stop 46. Indeed, at this stage the lower part of the moving assembly consists of the only oblique surface 39, which will then bear on the fixed abutment 46, it will be able to cross easily because of its inclination.
  • the fixed abutment 46 may be constituted by the abutment 15 which is already used for the attachment of the moving element 5.
  • the hook 40 may coincide with the resting tooth 8, its stop surface 45 being merged with the abutment surface 15A, the complementary attachment surface 42 being one of the surfaces of the complementary attachment means 12, and the bearing surface 41 another surface thereof.
  • the third arm 37 can be constituted by the the lower part of the release tooth 6, and its attachment surface 38 corresponds to the drive means 11 of the release tooth 6.
  • the mobile assembly 5 described above can be easily arranged to also constitute this mechanism anti -galop, it is sufficient to transform the release tooth 6 into a flip-flop 31 substantially symmetrical with respect to a pivot 32, to adapt the return means 7 which become the return means 32A.
  • the release tooth 6 is modified at its lower part to constitute the third arm 37 with its surfaces 38 and 39, while the rest tooth 8 is also modified by the addition of an inclined bearing surface 41.
  • the escapement mechanism 10 comprises at least one rocker 20 and an escape wheel 1 whose pivot axes D1 and D2 are on the same inner side of the serge of the escape wheel 1.
  • the escapement mechanism 10 comprises, for each rocker 20, two escape wheels 1 pivoting in opposite directions from each other.
  • the escapement mechanism 10 comprises, for each beam 20, at least two escape wheels 1 pivoting in the same direction, and corresponding to different pulse positions.
  • the rocker 20 is made integrally with the plate 13.
  • the balance 20 is made in one piece with at least one spiral spring, as described in the European patent application.
  • the escape mechanism 10 has two parts.
  • a first monobloc part groups the plate 13, at least one balance 20, at least one spiral spring coupled with each balance 20.
  • it does not comprise a spiral spring, the construction of the balance 20 supplements it by integrating the recall function allowing the oscillation movement of the balance, such as the embodiment described in the Swiss patent application no. 01198/10 in the name of the plaintiff.
  • the plate 13 advantageously comprises pivoting guide means arranged to guide at least one escape wheel 1.
  • a second one-piece part comprises at least one escape wheel 1 according to the invention, which comprises complementary guiding means arranged to cooperate with these guide means of the plate for guiding the escape wheel pivotally, each wheel 1 is arranged to be coupled with a pendulum 20.
  • this exhaust mechanism is then made, wholly or partly, in a micro-machinable material, or silicon, or quartz or one of their compounds, or an alloy derived from MEMS technology, or an alloy such as obtained by the method DRIE or "LIGA", or an at least partially amorphous material.
  • a micro-machinable material or silicon, or quartz or one of their compounds, or an alloy derived from MEMS technology, or an alloy such as obtained by the method DRIE or "LIGA", or an at least partially amorphous material.
  • all its components are made of such a material or according to such a method.
  • the embodiment of the invention makes it possible to have a simple, reliable and efficient exhaust escapement mechanism.
  • the invention also relates to a watch movement 100 comprising means for storing and transmitting energy for transmitting a pivoting torque, and comprising at least one such escapement mechanism 10 driven by the pivoting torque, or / and at least one such escape wheel 1 arranged to pivot under the effect of the pivoting torque and transmit it in the form of a periodic pulse to a rocker 20 that includes the movement 100.
  • the invention also relates to a timepiece 1000 comprising at least one such watch movement 100 and / or at least one such exhaust mechanism 10 and / or at least one such escape wheel 1.
  • the invention offers the great advantage of grouping all the functions of the escapement on a single component.
  • the escape wheel according to the invention By the possibility of producing the escape wheel according to the invention according to a MEMS or "LIGA”, DRIE or similar method, and in particular silicon, which is particularly advantageous for the intrinsic qualities of elasticity which, precisely, allow the making of the return means in the mass of the component, it ensures a perfect geometry, and in particular the alignment and the angular offset of the two levels of toothing, impulse tooth gear and release gear. The relative positioning of the release teeth and rest teeth is also perfectly ensured.
  • the high accuracy of a detent escapement is ensured.
  • the invention also offers a potential for improving performance, and therefore the power reserve.
  • the compactness of the invention makes it possible, for Huawei horlogerie movements, to double the function, for example with two coupled exhaust wheels, without excessive consumption of volume.

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Abstract

L'invention concerne une roue d'échappement (1) comportant, synchrones en pivotement autour d'un axe (D1), une roue dentée d'impulsion (2) et une roue dentée de libération (4).
Cette dernière (4) comporte des équipages mobiles (5) avec chacun une dent de libération (6) mobile radialement par rapport audit axe (D1) et rappelée vers une position d'équilibre par des premiers moyens de rappel (7), et une dent de repos (8) rappelée dans un premier sens radial (S1) vers une butée par des seconds moyens de rappel (9).
Cette dent d'impulsion (6) comporte des moyens d'entraînement (11) agencés pour, quand elle se meut dans un deuxième sens radial (S2) opposé au premier (S1), coopérer avec des moyens d'entraînement complémentaire (12) de ladite dent de repos (8) pour l'entraîner dans le deuxième sens (S2), et, quand elle se meut dans le premier sens (S1), rester distants desdits moyens d'entraînement complémentaire (12) sans entraîner ladite dent de repos (8).

Description

    Domaine de l'invention
  • L'invention concerne une roue d'échappement pour mécanisme d'horlogerie, comportant, coaxiales et synchrones en pivotement autour d'un axe de pivotement, une pluralité de roues dentées comportant au moins une première roue dentée d'impulsion dans un premier plan d'impulsion et au moins une deuxième roue dentée de libération dans un deuxième plan d'arrêt parallèle ou confondu avec le premier plan d'impulsion.
  • L'invention concerne encore un mécanisme d'échappement comportant, mobiles en pivotement par rapport à une platine, au moins une telle roue d'échappement et recevant un couple de pivotement de la part de moyens de transmission ou de stockage d'énergie intégrés ou non audit mécanisme, et au moins un balancier pivotant autour d'un axe de balancier et comportant au moins une surface d'impulsion, une surface de manoeuvre, et une surface de dégagement.
  • L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant des moyens de stockage et de transmission d'énergie pour la transmission d'un couple de pivotement, et comportant au moins un tel mécanisme d'échappement mû par le couple de pivotement, ou/et au moins une telle roue d'échappement agencée pour pivoter sous l'effet dudit couple de pivotement et le transmettre sous forme d'impulsion périodique à un balancier que comporte le mouvement.
  • L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie comportant au moins un tel mouvement d'horlogerie ou/et au moins un tel mécanisme d'échappement ou/et au moins une telle roue d'échappement.
  • L'invention concerne le domaine de l'horlogerie, et, plus précisément, le domaine des mécanismes d'échappement.
    • Arrière-plan de l'invention
  • Parmi les échappements connus, peu combinent rendement et précision :
    • les échappements à ancre suisse sont fiables et robustes, mais de faible rendement en raison d'une impulsion au travers d'un plan de frottement, par l'intermédiaire des palettes ;
    • les échappements de type co-axial ou Daniels sont à impulsions bitangentielles, et ont de ce fait un meilleur rendement, mais les composants et leur assemblage sont complexes et coûteux ;
    • les échappements à repos frottant ne comportent pas d'ancre, comportent une roue unique donnant une mono-impulsion sur le balancier, mais la roue est en contact prolongé avec le balancier d'où des pertes d'énergie par frottement et des perturbations sur l'organe régulateur,
    • les mécanismes d'échappement à détente sont réputés les plus précis, et ont longtemps été réservés aux chronomètres de marine. Ils sont à mono-impulsion, lors d'une seule alternance du balancier, et sont ceux qui présentent les meilleurs rendements mécaniques.
  • Le rendement des mécanismes d'échappement à détente est en effet supérieur à celui des échappements à ancre, car la roue d'échappement ne communique une impulsion au balancier qu'une fois par oscillation, pendant laquelle la roue d'échappement pivote d'un pas angulaire. De ce fait, la perte d'énergie du fait de l'inertie de la roue d'échappement a lieu une fois par oscillation, contre une fois par alternance sur les échappements à ancre.
  • Leur utilisation sur des montres-bracelets est plus délicate, en raison de leur vulnérabilité aux chocs.
  • En effet, la plupart des échappements à détente comportent une bascule de détente dite aussi bloqueur, qui comporte des moyens de blocage, constitués par au moins une palette de repos pour le maintien de la roue d'échappement en position bloquée. Cette bascule comporte encore un doigt d'actionnement ou un bec, qui peut aussi être formé par l'extrémité d'un ressort fixé à cette bascule, pour coopérer avec une palette de dégagement que comporte un plateau solidaire du balancier, ou encore avec une entaille que comporte ce plateau.
  • Le balancier porte encore, généralement sur un autre plateau, une palette d'impulsion. Lors de la libération de la roue d'échappement, le couple du barillet est transmis par la roue d'échappement à cette palette d'impulsion, qui entretient le mouvement de pivotement alterné du balancier.
  • En somme, la roue d'échappement est libérée lorsque les plateaux du balancier pivotent dans un sens, et elle reste bloquée quand ces plateaux pivotent dans l'autre sens. De ce fait l'impulsion n'est donnée qu'une fois par oscillation.
  • Lors de chocs, notamment latéraux, si le balancier est amené à pivoter au-delà de son amplitude normale, une dent de la roue d'échappement peut quitter la palette de repos, il se produit alors deux dégagements et deux impulsions pendant la même alternance, ce phénomène appelé galop a pour effet de fausser l'isochronisme de l'oscillateur.
  • Le brevet US 40 408 au nom de Stephenson James, de 1863 , décrit un échappement selon le modèle classique, le bec de bascule coopérant avec la palette de dégagement étant constitué par une lame-ressort fixée sur la détente.
  • Le brevet US 180 290 au nom de Voigt F. Herrman, de 1876 , décrit également un mécanisme à ressort, mais cette fois accroché à la serge du balancier.
  • Le brevet CH 3299 au nom de James Emile, de 1891 , décrit un mécanisme où la détente-bascule est supportée par un ressort-spiral, et où le maintien de la roue d'échappement sur le repos est assuré en cas de secousse ou de choc. Un premier plateau du balancier comporte une levée qui coopère avec un ressort-lame fixé sur la bascule de détente. Cette dernière comporte un bec qui, quand la levée soulève la détente, coopère avec une encoche d'un second plateau du balancier parallèle au premier. En cas de choc, le ressort-spiral sur lequel est montée la détente tend à maintenir l'appui entre le roue d'échappement et la palette de repos. Ce mécanisme est transposable aux échappements à détente-ressort.
  • Les échappements à détente ont peu évolué pendant le vingtième siècle.
  • On citera néanmoins l'échappement Daniels, connu par le brevet EP 0 018 796 au nom de Daniels George en 1984 . Cet échappement diffère quelque peu des échappements à détente classiques, mais il en comporte les caractéristiques principales, notamment une bascule coopérant d'une part avec une goupille du balancier, et d'autre part avec une première roue d'échappement externe , qui communique l'impulsion au balancier, au travers de deux palettes d'entrée et de sortie, et avec une seconde roue d'échappement coaxiale à la première par une palette d'impulsion séparée.
  • Il faut attendre 2005 pour découvrir de nouveaux échappements à détente dédiés aux montres-bracelets.
  • Le brevet EP 1 538 490 au nom de MONTRES BREGUET SA décrit un tel échappement, comportant une bascule-détente avec une palette de repos et un premier doigt d'actionnement. Ce dernier coopère avec un second doigt d'actionnement monté sur un organe élastique de grande longueur pivotant sur le plateau du balancier porteur de la palette d'impulsion. Ce second doigt peut entraîner le premier doigt quand le plateau pivote dans un premier sens pour actionner la bascule, et peut contourner ce doigt sans l'entraîner quand le plateau pivote en sens inverse. Cet organe élastique comporte une ouverture mobile autour d'une première goupille que porte le plateau, ce dernier portant encore une deuxième goupille coopérant ou non avec l'organe élastique selon son niveau de tension ou de détente. Dans un autre mode, cet échappement comporte l'organe élastique sur la bascule, et non sur le plateau. Cet organe élastique peut consister en un ressort spiral, ou en un ressort serpentin.
  • Différents perfectionnements et variantes suivent, par les brevets EP 1 538 491 , EP 1 544 689 , EP 1 708 046 et EP 1 708 047 au nom de MONTRES BREGUET SA.
  • Le premier EP 1 538 491 décrit un mécanisme sans organe élastique sur la détente, et avec un organe élastique porteur du second doigt d'actionnement sur le plateau. Lequel plateau est muni d'une came en forme d'entaille que parcourt un bec situé à l'extrémité d'un bras-palpeur de la bascule de détente.
  • Le brevet EP 1 544 689 décrit un mécanisme analogue, mais sans organe élastique, le second doigt d'actionnement est positionné face à la came en entaille, et il coopère avec l'un ou l'autre côté du premier doigt de la bascule-détente selon le sens de pivotement du plateau, pour mouvoir ou maintenir la palette de repos. Le second doigt d'actionnement est chargé de réengager la palette de repos dans la roue d'échappement, et il n'est pas fait usage d'un bras-palpeur à bec.
  • Le brevet EP 1 708 047 décrit une bascule comportant un bras portant à la fois un premier doigt pour coopérer avec le second doigt d'actionnement, et un palpeur à bec coopérant avec une came en entaille similaire aux précédentes. Dans un premier sens de pivotement du balancier et de ses plateaux, le premier doigt entraîne le second doigt pour dégager la ou les palettes de repos de la roue d'échappement. Le bec du bras-palpeur est entraîné ensuite par un flanc montant de la came en entaille, pour réengager les moyens de blocage dans la roue d'échappement. Quand le balancier pivote dans le sens inverse, le premier doigt entraîne le second doigt pour maintenir les moyens de blocage engagés dans la roue d'échappement. La rencontre du premier et du second doigt, quel que soit le sens de pivotement des plateaux, engendre une force tournante et naturelle sur l'axe de la bascule. Cette rencontre n'engendre aucun risque de casse du mécanisme. Aucun organe élastique ni goupille d'arrêt n'est nécessaire.- Dans une réalisation particulière, ce mécanisme comporte deux palettes de repos juxtaposées comportant des plans de repos contigus mais non alignés, ce qui permet de loger la pointe de la dent de la roue d'échappement sur une ligne de repos à la jonction de ces plans de repos, créant un effet de tirage permettant de s'affranchir de toute goupille d'arrêt. Le plan de repos de la palette d'arrêt la plus proche de la roue d'échappement vient en effet se dresse devant la dent, et l'empêche de poursuivre sa route. Dans cette position de repos total de la dent de la roue d'échappement, le bec du bras-palpeur décolle du pourtour du plateau, et laisse toute liberté au balancier pour achever sa première alternance. Cette construction rend l'échappement résistant aux chocs, en effet un choc ramène le bec sur le pourtour du plateau correspondant, sans toutefois dégager les palettes de repos, car le retour de la dent sur la ligne de repos s'opère immédiatement grâce à cet effet de tirage. Quand, ensuite, lors du mouvement retour du balancier en sens inverse, vers la fin de la seconde alternance, le premier doigt et le second doigt viennent en coopération, ils font naître un couple de la bascule de détente autour de son axe de pivotement, entraînant un léger recul de la dent de la roue d'échappement, avant que, lors de la séparation des doigts, la dent revienne sur la ligne de repos dans un effet de contre-tirage.
  • Le brevet EP 1 708 046 divulgue un perfectionnement applicable à ces différentes versions, sous la forme d'un doigt de sécurité fixé sur le plateau, et arrangé pour coopérer avec les dents de la roue d'échappement et la bloquer si la palette d'impulsion venait à être dégagée par accident de la denture de la roue. Cette disposition prévient tout affolement de la roue d'échappement en cas de choc se traduisant par l'inversion du sens de rotation des plateaux au moment précis de l'impulsion de la roue. La rencontre d'une dent de la roue avec ce doigt de sécurité bloque la roue, ramène les plateaux dans le sens correct de rotation.
  • Ces brevets ont ainsi proposé à la fois une simplification et une sécurisation de l'échappement à détente.
  • D'autres documents ont proposé d'autres solutions.
  • Ainsi le document EP 1 522 001 au nom de Detra SA et de Patek Philippe SA, également publié en 2005 , propose un mécanisme d'échappement avec pièces de blocage et roues dentées à lacunes de dents. Un premier mobile est soumis à un couple périodique, obtenu par exemple par un rotor monté dans un stator. Ce premier mobile comporte, d'une part dans un plan de base une première roue comportant des lacunes de dentition sur sa périphérie, et d'autre part sur un deuxième plan un premier bloqueur comportant plusieurs doigts et apte à bloquer un levier de dégagement que comporte un plateau du balancier, dans un premier sens de pivotement de ce dernier. Ce premier mobile coopère, selon sa position, soit par ce premier bloqueur, soit par sa première roue, avec un second mobile. Ce second mobile comporte, dans le plan de base, une seconde roue comportant des lacunes de dentition, dans le second plan une pièce de forme comportant plusieurs doigts et apte à bloquer le levier de dégagement du plateau du balancier, dans un second sens de pivotement opposé au premier, et ce second mobile comporte encore, dans un premier plan parallèle aux plans précédents une pièce de blocage. Ce second mobile coopère, selon sa position, soit par cette pièce de blocage, soit par sa seconde roue, avec un mobile d'échappement, lequel comporte, dans le plan de base une roue dentée comportant des lacunes de dentition, et dans le premier plan une roue d'impulsion recevant un couple mécanique continu tel celui d'un barillet, analogue à une roue d'échappement classique, et apte à coopérer avec un levier d'impulsion que comporte le plateau du balancier, pour entretenir le mouvement d'oscillation de ce denier. Selon les positions angulaires respectives des différents mobiles, les pièces de blocage, ou de forme, ou les dentures, coopèrent entre elles, de façon à ce que le dispositif présente, pour chaque tour de rotation du premier axe, quatre positions de blocage stables, entre lesquelles il présente autant de positions de déblocage. La combinaison de deux moyens de blocage et de deux moyens de déblocage du couple mécanique, et la séquence particulière imposant une opération de déblocage entre deux opérations de blocage réalisent la prévention de tout emballement ou galop en cas de choc sur le mécanisme. Un tel mécanisme est complexe, relativement coûteux, et se déplie sur plusieurs plans, ce qui rend son épaisseur importante.
  • La demande de brevet EP 1 770 452 au nom de Baumberger Peter est un perfectionnement de l'ancien brevet Voigt US 180 290 , conçu pour minimiser l'encombrement, et décrit un échappement à détente classique avec une bascule de détente pivotée et rappelée par un ressort spiral, un bras de cette bascule porte une extrémité d'un ressort-lame dont l'autre extrémité est maintenue en appui sur une butée portée par un autre bras de la bascule, et est agencée pour coopérer avec une palette de dégagement solidaire d'un petit plateau de balancier. Un autre bras de la bascule, au-delà d'une palette de repos, comporte un doigt qui coopère avec la périphérie de ce petit plateau, et en particulier avec une portion tronquée faisant came, à un niveau inférieur à celui du ressort-lame. Un grand plateau du balancier porte classiquement une palette d'impulsion, précédée d'un premier évidement, et suivie d'un second évidement, pour permettre le dégagement de la palette de repos lorsque la palette de dégagement fait pivoter la bascule de détente. Le choix d'une géométrie particulière, tant au niveau du positionnement de la palette de repos et de la palette d'impulsion en quasi-symétrie de la ligne des centres de la roue d'échappement et du balancier pendant la phase de repos, qu'au niveau de la fourche formée par le doigt et l'extrémité libre du ressort-lame, limitent l'effet perturbateur lié à l'inertie de la détente sur les oscillations du balancier. L'amplitude des mouvements de pivotement de la détente, en cas de choc, est limitée par l'interaction de la palette de repos et du grand plateau. Dans un mode de réalisation complémentaire, ce mécanisme comporte une bascule anti-galop, au voisinage du petit plateau, montée pivotante sur le mouvement entre deux positions extrêmes stables maintenues par un sautoir sur des butées avec lesquelles peut coopérer une première extrémité, et dont une deuxième extrémité en forme de fourchette interagit avec la palette de dégagement : à chaque passage dans la fourchette, la palette de dégagement exerce une pression pour faire basculer la bascule anti-galop de l'une à l'autre de ses positions stables. La fourchette constitue ainsi deux arrêts pour le petit plateau en cas de galop, et empêche le balancier de faire plus d'un tour en pivotement.
  • Le document EP 1 860 511 au nom de Christophe Claret SA décrit un mouvement à pont mobile, assurant une protection contre les chocs latéraux d'un échappement à détente. Ce pont mobile porte l'axe de pivotement du balancier-spiral, l'axe de pivotement de la roue d'échappement, l'axe de pivotement de la détente, et une partie du rouage de finissage. Il est pivoté élastiquement sur l'axe d'une des roues du rouage de finissage, par exemple la roue de seconde. Des forces, telles qu'un choc latéral, susceptibles de dégager la palette de repos, entraînent alors le pont mobile dans son entier, et les positions relatives de la détente et de la roue d'échappement sont maintenues. Ainsi, une marche constante de l'échappement est assurée. Ce pont mobile peut, encore, être amorti par un système d'amortissement qui permet de dissiper une partie de l'énergie due au choc.
  • La demande de brevet EP 2 221 677 au nom de Rolex SA décrit un échappement à détente innovant, qui comporte une masse inertielle mobile par pivotement par rapport au plateau de balancier sous l'effet d'une accélération de ce dernier. Cette masse inertielle porte le doigt de dégagement qui a pour fonction de coopérer avec le doigt de la bascule de détente, et elle est pivotée sur un axe excentrique du plateau, et limitée dans son débattement angulaire par la course d'une goupille dans une lumière, ce qui correspond à deux positions stables, soit une dans chaque sens de pivotement du balancier. Ainsi, selon l'accélération du balancier, le doigt de dégagement est, ou non, saillant par rapport au plateau de balancier, et est donc apte, ou non, à engager le doigt de la bascule de détente. Le doigt de dégagement ne doit donc vaincre la résistance d'aucun organe élastique pour passer l'obstacle du doigt de la bascule de détente, lors de l'alternance où le balancier ne reçoit pas d'impulsion de son mouvement oscillant., puisque le doigt de dégagement s'efface et reste en retrait de la périphérie du plateau. Il n'y a, ni perte d'énergie, ni perturbation de la période d'oscillation du balancier.
  • La demande de brevet CH 700 091 au nom de Christophe Claret SA décrit un échappement à détente, avec une bascule de détente montée pivotante sur un ressort spiral et coopérant à l'autre extrémité avec une première lame ressort encastrée au voisinage du pivot. Le plateau de balancier comporte deux palettes de dégagement distinctes. Un mobile disposé du côté opposé de la roue d'échappement, par rapport à la bascule de détente, porte une came pivotante, maintenant une lame-ressort de came, et rappelée vers la détente par un ressort spiral sur une position de butée. Cette came est agencée pour faire coopérer la lame-ressort de came, ou bien dans un premier état avec l'extrémité de la bascule porteuse du ressort-lame, ou bien dans un deuxième état avec les palettes de dégagement du balancier. La première palette de dégagement est agencée pour coopérer avec la première lame ressort et actionner la détente lorsque la première palette croise la première lame dans un premier sens, et pour coopérer seulement avec la première lame et sans actionner la détente lorsqu'elle la croise dans le sens opposé. La came, dans son premier état, coopère avec la détente pour limiter les mouvements de celle-ci. La deuxième palette de dégagement est agencée pour faire passer la came dans son second état où la détente est libre d'effectuer son dégagement et de libérer la dent de roue d'échappement de la palette de repos. Les deux palettes de dégagement sont proches, et agencées de telle façon que la came soit amenée dans son second état juste avant que la détente effectue son dégagement. Le ressort spiral de rappel de came, plus fort que la lame-ressort de came, tend à ramener la came dans son premier état. Ainsi, la came, dans son premier état, est positionnée de façon à s'opposer à tout déplacement intempestif de la détente qui se traduirait par un dégagement intempestif de la palette de repos, et l'échappement est moins sensible aux effets d'un choc. Le réglage de ce mécanisme est délicat, car il dépend des caractéristiques propres aux ressorts qu'il comporte, au nombre d'au moins trois.
  • La demande de brevet EP 2 224 292 au nom de Rolex SA divulgue un échappement à impulsion directe, notamment à détente. Sa bascule de détente est agencée de façon particulière, pivotante entre deux butées, elle possède, tourné vers la roue d'échappement, un doigt comportant successivement une surface d'arrêt servant de palette de repos, une surface de sécurité qui, selon la position de pivotement de la bascule, interfère ou non avec la trajectoire de la roue d'échappement, et une surface de glissement qui contraint la bascule à basculer, lors du pivotement de la roue d'échappement, afin de ramener la surface de glissement et donc la surface d'arrêt en zone d'interférence avec la roue d'échappement pour stopper le pivotement de celle-ci. Le plateau de balancier comporte classiquement une palette d'impulsion et un doigt de dégagement. Pendant l'alternance dans un premier sens de pivotement du balancier, la bascule est dans une première position pivotée en butée qui laisse le passage au doigt de dégagement, alors que dans l'autre alternance dans l'autre sens de pivotement, la bascule pivotée dans une autre position de butée rencontre, au niveau d'un élément de dégagement élastique qu'elle comporte, le doigt de dégagement. La course élastique de cet élément de dégagement élastique permet au balancier de poursuivre sa course, la palette d'impulsion passe entre deux dents adjacentes de la roue d'échappement. Peu après, le balancier est arrêté par son ressort-spiral et pivote en sens contraire. Pendant cette course élastique, la bascule reste arc-boutée sur sa butée, et la surface d'arrêt de la bascule glisse sur la dent de la roue d'échappement qu'elle maintient en arrêt. La sécurité de ce mécanisme est assurée par l'agencement du doigt de la bascule, avec une surface d'arrêt et une surface glissante qui pénètrent alternativement dans la trajectoire de la denture de la roue d'échappement. La longueur de la surface de sécurité entre la surface d'arrêt et la surface de glissement correspond à l'angle que parcourt la roue pour communiquer l'énergie motrice au balancier, pour empêcher le retour prématuré de l'élément d'arrêt dans la trajectoire de la roue, ce qui constitue une sécurité complémentaire. Une part de l'énergie du barillet est toutefois consommée en frottement lors de la phase de glissement.
  • On comprend que ces différents mécanismes sont complexes, nécessitent de nombreux composants, et un réglage qui peut être délicat.
    • Résumé de l'invention
  • L'invention se propose d'offrir une conception entièrement nouvelle de roue d'échappement, et de mécanisme d'échappement, qui puisse en particulier être utilisée pour un échappement à détente, avec les avantages de haute précision reconnu à ce type d'échappement, tout en ayant une garantie parfaite des alignements lors de la cinématique, un nombre de composants très réduit, un montage très simple, et des réglages réduits au minimum. La conception du mécanisme d'échappement selon l'invention élimine tout composant intermédiaire entre la roue d'échappement et le balancier, qu'il s'agisse d'une bascule de détente, d'un bloqueur, ou d'une ancre.
  • A cet effet l'invention concerne une roue d'échappement pour mécanisme d'horlogerie, comportant, coaxiales et synchrones en pivotement autour d'un axe de pivotement, une pluralité de roues dentées comportant au moins une première roue dentée d'impulsion dans un premier plan d'impulsion et au moins une deuxième roue dentée de libération dans un deuxième plan d'arrêt parallèle ou confondu avec le premier plan d'impulsion, caractérisée en ce que ladite deuxième roue dentée de libération comporte au moins un équipage mobile lequel comporte, d'une part au moins une dent de libération mobile radialement par rapport audit axe de pivotement et rappelée vers une position d'équilibre par des premiers moyens de rappel, et d'autre part au moins une dent de repos rappelée dans un premier sens radial vers une position de butée par des seconds moyens de rappel, et encore caractérisée en ce que ladite dent de libération comporte des moyens d'entraînement agencés pour, quand ladite dent de libération se meut dans un deuxième sens radial opposé audit premier sens radial, coopérer avec des moyens d'entraînement complémentaire que comporte ladite dent de repos pour entraîner ladite dent de repos dans le deuxième sens radial, et en ce que lesdits moyens d'entraînement, quand ladite dent de libération se meut dans le premier sens radial, sont agencés pour se mouvoir à distance desdits moyens d'entraînement complémentaire sans entraîner ladite dent de repos.
  • Selon une caractéristique de l'invention, ladite roue d'impulsion comporte autant de dents d'impulsion, de pointes dirigées dans le deuxième sens radial, que ladite deuxième roue de libération comporte de dits équipages mobiles dont chacun comporte une dent de libération de pointe dirigée dans le deuxième sens radial, et en ce que lesdites dents d'impulsion sont alternées avec lesdites dents de libération.
  • Selon une caractéristique de l'invention, ladite roue d'échappement est réalisée dans un matériau micro-usinable, ou silicium, ou quartz ou un de leurs composés, ou un alliage issu de la technologie des MEMS, ou un alliage tel qu'obtenu par le procédé DRIE ou « LIGA », ou en un matériau au moins partiellement amorphe.
  • L'invention concerne encore un mécanisme d'échappement comportant, mobiles en pivotement par rapport à une platine, au moins une roue d'échappement selon une des revendications précédentes et recevant un couple de pivotement de la part de moyens de transmission ou de stockage d'énergie intégrés ou non audit mécanisme, et au moins un balancier pivotant autour d'un axe de balancier et comportant au moins une surface d'impulsion, une surface de manoeuvre, et une surface de dégagement, caractérisé en ce que ladite platine comporte pour chaque dite roue d'échappement une butée qui est agencée pour coopérer successivement avec chaque dite dent de repos dans sa dite position de butée pour bloquer le pivotement de ladite roue d'échappement, et pour autoriser le pivotement de ladite roue d'échappement quand ladite dent de repos est écartée de sa position de butée par ladite dent de libération correspondante.
  • Selon une caractéristique de l'invention, la trajectoire de ladite surface de dégagement est interférente successivement avec celle de chaque dite dent de libération pour, dans un premier sens de pivotement dudit balancier, accrocher ladite dent de libération et l'écarter de ladite position d'équilibre dans le deuxième sens radial en entraînant ladite dent de repos pour l'écarter de sa dite position de butée et autoriser le pivotement de ladite roue d'échappement.
  • Selon une caractéristique de l'invention, lors dudit pivotement de ladite roue d'échappement une dent d'impulsion communique à ladite surface d'impulsion dudit balancier une impulsion suffisante pour une oscillation complète, et encore caractérisé en ce que, lors de l'alternance suivante dudit balancier dans un deuxième sens de pivotement dudit balancier opposé audit premier sens de pivotement, la trajectoire de ladite surface de manoeuvre est interférente successivement avec celle de chaque dite dent de libération pour pousser cette dernière dans le premier sens radial de façon à autoriser la poursuite de la course de pivotement dudit balancier sans libérer de ladite butée la dent de repos associée à ladite dent de libération.
  • Selon une caractéristique de l'invention, ledit balancier est réalisé de façon monobloc avec ladite platine.
  • Selon une caractéristique de l'invention, ledit balancier est réalisé de façon monobloc avec au moins un ressort-spiral.
  • Selon une caractéristique de l'invention, ledit mécanisme d'échappement comporte une première partie monobloc regroupant ladite platine comportant des moyens de guidage en pivotement agencés pour guider au moins une dite roue d'échappement, au moins un dit balancier, au moins un dit ressort-spiral couplé avec chaque dit balancier, et une deuxième partie monobloc comportant au moins une dite roue d'échappement comportant des moyens de guidage complémentaire agencés pour coopérer avec lesdits moyens de guidage de ladite platine pour guider ladite roue d'échappement en pivotement, chaque dite roue étant agencée pour être couplée avec un dit balancier.
  • Selon une caractéristique de l'invention, ledit mécanisme d'échappement est réalisé dans un matériau micro-usinable, ou silicium, ou quartz ou un de leurs composés, ou un alliage issu de la technologie des MEMS, ou un alliage tel qu'obtenu par le procédé DRIE ou « LIGA », ou en un matériau au moins partiellement amorphe.
  • L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant des moyens de stockage et de transmission d'énergie pour la transmission d'un couple de pivotement, et comportant au moins un tel mécanisme d'échappement mû par le couple de pivotement, ou/et au moins une telle roue d'échappement agencée pour pivoter sous l'effet dudit couple de pivotement et le transmettre sous forme d'impulsion périodique à un balancier que comporte le mouvement.
  • L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie comportant au moins un tel mouvement d'horlogerie ou/et au moins un tel mécanisme d'échappement ou/et au moins une telle roue d'échappement.
    • Description sommaire des dessins
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés où :
    • la figure 1 représente, de façon schématisée et partielle, en vue en plan, un mécanisme d'échappement selon l'invention incorporant une roue d'échappement selon l'invention, dans une phase de libération ;
    • la figure 2 représente, de façon schématisée et partielle, en vue en plan, le mécanisme d'échappement de la figure 1, dans une phase d'impulsion ;
    • la figure 3 représente, de façon schématisée et partielle, en vue en plan, le mécanisme d'échappement de la figure 1, dans une phase de dégagement;
    • la figure 4 représente, de façon schématisée et partielle, en perspective, la roue d'échappement de la figure 1, vue du côté d'une denture d'impulsion qu'elle comporte ;
    • la figure 5 représente, de façon schématisée et partielle, en perspective, la roue d'échappement de la figure 1, vue du côté de dents de libération et de dents de repos qu'elle comporte ;
    • la figure 6 représente, de façon schématisée et partielle, en vue en plan, une pièce d'horlogerie comportant un mouvement d'horlogerie comportant lui-même le mécanisme d'échappement de la figure 1, dans une phase de libération ;
    • la figure 7 représente, de façon schématisée et partielle, en vue en plan, la pièce d'horlogerie de la figure 6 ;
    • la figure 8 représente, de façon schématisée et partielle, en vue en plan, un mécanisme d'échappement selon l'invention incorporant une autre variante de roue d'échappement selon l'invention, dans une phase de libération ;
    • la figure 9 représente, de façon schématisée et partielle, en vue en plan, un dispositif anti-galop que comporte un mécanisme d'échappement selon l'invention, dans une première position de butée ;
    • la figure 10 représente le dispositif de la figure 9, en vue en perspective.
    Description détaillée des modes de réalisation préférés
  • L'invention concerne le domaine de l'horlogerie, et, plus précisément, le domaine des mécanismes d'échappement.
  • L'invention présente une conception innovante de roue d'échappement, et de mécanisme d'échappement, en particulier d'échappement à détente, avec les avantages de haute précision reconnu à ce type d'échappement, avec une géométrie parfaite lors de la cinématique, un nombre de composants minimal, un montage très simple, et des réglages réduits au minimum. L'invention élimine tout composant intermédiaire entre la roue d'échappement et le balancier, qu'il s'agisse d'une bascule de détente, d'un bloqueur, ou d'une ancre. Toutes les fonctions de l'échappement sont en effet rassemblées dans une roue unique.
  • L'invention concerne une roue 1, plus particulièrement une roue d'échappement, pour un mécanisme d'horlogerie tel qu'une pièce d'horlogerie 1000, un mouvement d'horlogerie 100, ou un mécanisme d'échappement 10.
  • Cette roue 1 comporte, coaxiales et synchrones en pivotement autour d'un axe de pivotement D1, une pluralité de roues dentées, comportant au moins une première roue dentée d'impulsion 2 dans un premier plan d'impulsion et au moins une deuxième roue dentée de libération 4 dans un deuxième plan d'arrêt parallèle ou confondu avec le premier plan d'impulsion, tel que visible sur les figures 4 et 5 qui montrent, respectivement, un étage d'impulsion comportant une première roue dentée d'impulsion 2, et qui permet de transmettre de l'énergie au balancier lors de la libération de la roue, et un étage de dégagement-libération de la roue comportant une deuxième roue dentée de libération 4. On comprend que ces étages fonctionnent indépendamment, même s'ils sont liés à la même roue.
  • Le premier plan d'impulsion peut être confondu avec le deuxième plan d'arrêt.
  • Dans le mode de réalisation préféré exposé ici, l'étage d'impulsion fournit une mono-impulsion comme dans tout échappement à détente.
  • Selon l'invention, la deuxième roue dentée de libération 4 comporte au moins un équipage mobile 5. Ce dernier comporte, d'une part au moins une dent de libération 6 mobile radialement par rapport à l'axe de pivotement D1 et rappelée vers une position d'équilibre par des premiers moyens de rappel , et d'autre part au moins une dent de repos 8 rappelée dans un premier sens radial S1 vers une position de butée par des seconds moyens de rappel 9.
  • Plus particulièrement, la dent de libération 6 comporte des moyens d'entraînement 11 agencés pour, quand la dent de libération 6 se meut dans un deuxième sens radial S2 opposé au premier sens radial S1, coopérer avec des moyens d'entraînement complémentaire 12 que comporte la dent de repos 8 pour entraîner la dent de repos 8 dans le deuxième sens radial S2.
  • Et, quand la dent de libération 6 se meut dans le premier sens radial S1, les moyens d'entraînement 11 sont agencés pour se mouvoir à distance des moyens d'entraînement complémentaire 12 sans entraîner la dent de repos 8.
  • A chaque phase de repos de la roue 1, la dent de repos 8 rencontre une butée 15 fixe par rapport à une platine 13 de la pièce d'horlogerie 1000 ou du mouvement 100, afin d'éviter l'emballement de la rue d'échappement 1.
  • La roue d'impulsion 2 comporte autant de dents d'impulsion 3, dont les pointes sont dirigées dans le deuxième sens radial S2, que la deuxième roue de libération 4 comporte d'équipages mobiles 5, dont chacun comporte une dent de libération 6, de pointe dirigée dans le deuxième sens radial S2.
  • Les dents d'impulsion 3 sont alternées avec les dents de libération 6.
  • Les figures représentent un exemple de roue 1 avec huit dents d'impulsion 3 et huit équipages mobiles 5. Cet exemple n'est nullement limitatif.
  • De préférence, les premiers moyens de rappel 7 et les seconds moyens de rappel 9 sont des moyens de rappel élastique, notamment de type ressort-serpentin tel que visible sur les figures, ou ressort-lame, ou ressort-spiral.
  • De façon préférée, la dent de libération 6 constitue l'extrémité d'un premier ressort 7, lequel est encastré à son autre extrémité 7A dans une structure que comporte la roue d'échappement 1. De même, la dent de repos 8 constitue l'extrémité d'un deuxième ressort 9 également encastré à son autre extrémité 9A dans la structure.
  • Sur les figures qui illustrent un mode de réalisation, ces ressorts s'étendent, dans le même plan qui est le plan d'arrêt, entre deux équipages mobiles 5 consécutifs, et sont représentés sous al forme de ressorts-serpentins imbriqués l'un dans l'autre, sans pour autant interférer avec la contraction ou la détente de l'autre. Il est également possible, afin d'augmenter leur longueur, et ainsi d'amoindrir l'effort à exercer à leur extrémité libre, et réduire d'autant la perte énergétique, de les déployer sur plusieurs pas successifs. Certains de ces ressorts peuvent aussi être agencés au niveau de l'étage d'impulsion ou d'espaces libres que comporte la serge de la roue d'échappement 1. Ces ressorts, peuvent, encore, être disposés latéralement, dans un ou plusieurs plans parallèles au premier plan d'impulsion et au deuxième plan d'arrêt.
  • Ces ressorts constituant les moyens de rappel 7 et 9 peuvent, encore, être disposés côte à côte, selon deux plans parallèles.
  • Afin de réduire la consommation de couple, et donc d'énergie, la dent de libération 6 peut être multiple et comporter des surfaces coopérant successivement avec une surface de dégagement 23 que comporte le balancier 20, avec une amplitude radiale fonction de leur position angulaire, par exemple étagées sous forme de gradins.
  • Dans un premier mode de réalisation, tel que visible sur les figures 1 à 7, le premier sens radial S1 est centripète.
  • Dans un deuxième mode de réalisation, tel que visible sur la figure 8, le premier sens radial S1 est centrifuge.
  • De façon préférée et avantageuse, la roue d'échappement 1 selon l'invention est monobloc. Ceci permet l'alignement parfait des deux niveaux constitués par la première roue dentée d'impulsion 2 dans un premier plan d'impulsion et par la deuxième roue dentée de libération 4 dans un deuxième plan d'arrêt.
  • De façon très avantageuse, une telle roue d'échappement 1 est réalisée dans un matériau micro-usinable, ou silicium, ou quartz ou un de leurs composés, ou un alliage issu de la technologie des MEMS, ou un alliage tel qu'obtenu par le procédé DRIE ou « LIGA », ou en un matériau au moins partiellement amorphe. Ces procédés permettent l'élaboration d'un composant complexe multi-niveaux tel que la rue d'échappement 1 selon l'invention.
  • L'invention concerne encore un mécanisme d'échappement 10 comportant, mobiles en pivotement par rapport à une platine 13, au moins une telle roue d'échappement 1, recevant un couple de pivotement de la part de moyens de transmission 14 ou de stockage d'énergie intégrés ou non au mécanisme 10, tels qu'un rouage, un barillet, un rotor, ou similaire. Ce mécanisme 10 comporte encore au moins un balancier 20 pivotant autour d'un axe de balancier D2 et comportant au moins une surface d'impulsion 21, une surface de manoeuvre 22, et une surface de dégagement 23.
  • Selon l'invention, la platine 13 du mécanisme 10 comporte, pour chaque roue d'échappement 1, une butée 15 qui est agencée pour coopérer successivement avec chaque dent de repos 8 dans sa position de butée, par coopération d'une surface de butée15A de la butée 15 avec une surface d'arrêt 8A de la dent de repos 8, pour bloquer le pivotement de la roue d'échappement 1, et pour autoriser le pivotement de la roue d'échappement 1 dans un sens de pivotement P quand la dent de repos 8 est écartée de sa position de butée par la dent de libération 6 correspondante.
  • Tel que visible sur la figure 1, la trajectoire de la surface de dégagement 23 est interférente successivement avec celle de chaque dent de libération 6 pour, dans un premier sens de pivotement B1 du balancier 20, accrocher la dent de libération 6 et l'écarter de la position d'équilibre dans le deuxième sens radial S2 en entraînant la dent de repos 8 pour l'écarter de sa position de butée, et ainsi autoriser le pivotement de la roue d'échappement1 dans le sens P, tel que visible sur les figures.
  • La figure 1 est représente une phase de libération. Au début de cette phase, la roue 1 est en butée sur la butée 15 par coopération de la surface d'arrêt 8 de la dent de repos d'une part, et de la surface de butée 15A de la butée 15 d'autre part. Lors du pivotement du balancier 20 dans le sens B1, la surface de dégagement 23 que comporte le balancier 20, par exemple au niveau d'une palette 24, ou d'un plateau, ou similaire, arrive en contact avec une dent de libération 6 de la roue 1. Elle l'entraîne et l'écarte de sa position d'équilibre, dans un mouvement centrifuge de sens S2. Les moyens d'entraînement 11, formés par exemple par un redan, de la dent de libération 6, viennent en appui sur les moyens d'entraînement complémentaire 12 de la dent de repos 8 correspondante, puis entraînent cette dent de repos 8 dans le sens S2. Ce mouvement dégage la surface d'arrêt 8 de la dent de repos de l'emprise de la surface de butée 15A de la butée 15.
  • La figure 2 représente une phase d'impulsion. Suite à la phase de libération précédente, la roue 1 pivote librement dans le sens P, jusqu'à la rencontre de la prochaine dent de repos 8 avec la butée 15. Pendant sa course de pivotement, la roue 1 amène une dent d'impulsion 3 en appui sur la surface d'impulsion 21 du balancier 20. Cette dent d'impulsion 3 est à un niveau différent de celui des dents de libération, plus excentrée dans une première variante des figures 1 à 7 où les axes de pivotement D1 de la roue 1 et D2 du balancier 20 sont de part et d'autre de la serge de la roue d'échappement 1, et à l'inverse plus proche du centre dans une seconde variante de la figure 8, où les axes de pivotement D1 de la roue 1 et D2 du balancier 20 sont du même côté intérieur de la serge de la roue d'échappement 1, mais excentrés l'un par rapport à l'autre.
  • La dent d'impulsion 3 communique alors à la surface d'impulsion 21 du balancier 20 une impulsion suffisante pour entretenir son mouvement, et notamment suffisante pour une oscillation complète de ce dernier dans le cas où le mécanisme d'échappement 10 est un mécanisme d'échappement à détente. Une fois l'impulsion achevée, la roue 1 poursuit son pivotement jusqu'à la rencontre de la prochaine dent de repos 8 avec la butée 15, lors de laquelle elle est maintenue à l'arrêt.
  • Lors de l'alternance suivante du balancier 20 dans un deuxième sens de pivotement B2 du balancier opposé au premier sens de pivotement B1, tel que visible sur la figure 3 qui illustre une phase de dégagement ou phase morte, la trajectoire de la surface de manoeuvre 22 que comporte le balancier est interférente successivement avec celle de chaque dent de libération 6 pour pousser cette dernière dans le premier sens radial S1, de façon à autoriser la poursuite de la course de pivotement du balancier, sans pour autant libérer de la butée 15 la dent de repos 8 associée à la dent de libération 6, car les moyens d'entraînement 11 et les moyens d'entraînement complémentaire 12 sont conçus pour ne coopérer que dans un seul sens, qui est le deuxième sens radial S2. De ce fait, quand la dent de libération 6 se meut dans le premier sens radial S1, elle n'entraîne pas la dent de repos 8, qui reste en place sur la butée 15, et bloque la roue 1 en position.
  • De façon avantageuse, dans un mode de réalisation préféré tel que visible sur les figures, la surface d'impulsion 21, la surface de manoeuvre 22, et la surface de dégagement 23 sont agencées sur une même palette 24 que porte le balancier 20. Naturellement, il est également possible de les dissocier, comme dans l'art antérieur, en les répartissant sur différents doigts ou palettes.
  • Les figures représentent ces surfaces de balancier 20 sur toute la largeur de ce dernier, mais elles peuvent tout aussi bien être réparties, la surface d'impulsion 21 sur un premier plan d'impulsion de balancier, et la surface de manoeuvre 22, et la surface de dégagement 23 sur un deuxième plan d'arrêt de balancier.
  • De façon préférée, le mécanisme d'échappement 10 est un mécanisme d'échappement à détente et comporte un mécanisme anti-galop 30 pour limiter angulairement l'échappement en cas de choc sur le balancier.
  • Un exemple non limitatif d'un tel mécanisme anti-galop 30 est représenté sur les figures 9 et 10. Il comporte une bascule 31, montée pivotante sur la serge d'une roue d'échappement. Dans son application particulière à la roue d'échappement 1 selon l'invention, la bascule 31 est montée pivotante sur un pivot 32 de préférence au niveau d'au moins un équipage mobile 5, et plus particulièrement au niveau de chaque équipage mobile 5. La bascule 31 comporte un premier bras 33, lequel comporte une première surface de butée 34, et un deuxième bras 35, lequel comporte une deuxième surface de butée 36.
  • La bascule 31 est rappelée vers une position de rappel correspondant à la figure 9 par des moyens de rappel 32A, notamment au moins un ressort, par exemple un ressort-spiral tel que visible sur la figure 9. La course de pivotement angulaire de la bascule 31 est limitée, en particulier et avantageusement par les ressorts constituant les moyens de rappel 32A, ce qui permet de constituer une butée qui permettra d'encaisser l'effort de percussion du balancier 20 sur les surfaces 34 ou 36 en cas de choc sur la pièce d'horlogerie et d'emballement du balancier. La bascule 31 comporte un troisième bras 37, qui comporte une surface d'accrochage 38 et une surface d'appui 39 oblique. Ces surfaces sont agencées pour coopérer avec un crochet 40 mobile par rapport au troisième bras 37, respectivement au niveau d'une surface d'accrochage complémentaire 42 ou d'une surface d'appui complémentaire 41 oblique que comporte ce crochet 40. Ce crochet 40 est articulé par un ressort 43 à un point fixe 44 de la serge de la roue d'échappement 1 tel que visible sur la figure 9, ou encore sur un point de la bascule 31 elle-même. Ce ressort 43 tend à rappeler le crochet vers le côté opposé au balancier, c'est-à-dire vers le centre de la roue d'échappement 1 dans le cas de la figure 9. Ce crochet 40 comporte une surface d'arrêt 45 agencée pour coopérer avec une butée fixe 46 liée à la platine13.
  • Quand, en régime normal, après l'impulsion donnée au balancier 20 par la dent d'impulsion 3, le balancier 20 finit son alternance dans le sens anti-horaire B1, puis revient effectuer l'alternance suivante dans le sens horaire inverse B2, son passage déclenche l'enfoncement de la dent de libération 6, et déclenche aussi l'armement de la bascule 31, en faisant coopérer la surface d'accrochage 38 du bras 37 avec la surface d'accrochage complémentaire 42 du crochet 40. Dans le cas où, suite à un choc, le balancier 20 s'emballe dans ce sens inverse B2 et tente d'effectuer une révolution supplémentaire, il est arrêté par la deuxième surface de butée 36 du deuxième bras 35, qui est saillante au-dessus de la serge de la roue 1, et qui l'immobilise.
  • Quand, en régime normal, le balancier 20 finit normalement son alternance retour dans le sens horaire B2, à la fin de sa course en pivotement il repart dans le sens anti-horaire B1, il soulève alors la dent de libération 6 et la dent de repos 8 dans la position de la figure 1, et autorise le pivotement de la roue 1 dans son sens unique de pivotement P, et en même temps, en poussant le deuxième bras 35, il décroche le crochet 40 de la butée fixe 46 fixée à la platine, puis le bras-ressort 43 remet la bascule au bon niveau. Le balancier 20 arme la bascule 31 dans la position de la figure 9, en décrochant la surface d'accrochage 38 du bras 37 de la surface d'accrochage complémentaire 42 du crochet 40, le bras 37 venant alors en appui, par sa surface d'appui 39, sur la surface d'appui complémentaire 41 du crochet 40, lequel est repoussé vers le bras 37 sous l'action de son ressort 43.
  • La surface d'appui oblique 39 a une double fonction : d'une part la coopération de maintien en appui avec la surface d'appui complémentaire 41 du crochet 40, et d'autre part une fonction de rampe qui permet à la roue d'échappement 1, une fois que l'impulsion est donnée et qu'elle est libérée par l'accrochage du crochet 40 au bras 37 par les surfaces 38 et 42 qui sont en contact armé inférieur, de franchir l'obstacle que représente la butée fixe 46. En effet, à ce stade la partie inférieure de l'équipage mobile est constituée par la seule surface oblique 39, qui va alors prendre appui sur la butée fixe 46, qu'elle va pouvoir franchir facilement du fait de son inclinaison.
  • Si le balancier 20, suite à un choc, s'emballe et tente d'effectuer une révolution supplémentaire dans le premier sens de pivotement B1 du balancier, il heurte la première surface de butée 34, qui est saillante au-dessus de la serge de la roue 1, tel que visible sur la figure 9, et qui l'immobilise.
  • On comprend que la butée fixe 46 peut être constituée par la butée 15 qui sert déjà à l'accrochage de l'équipage mobile 5. De la même façon, le crochet 40 peut coïncider avec la dent de repos 8, sa surface d'arrêt 45 étant confondue avec la surface de butée 15A, la surface d'accrochage complémentaire 42 étant une des surfaces des moyens d'accrochage complémentaire 12, et la surface d'appui 41 une autre surface de ces derniers. Le troisième bras 37 peut être constitué par la partie inférieure de la dent de libération 6, et sa surface d'accrochage 38 correspond aux moyens d'entraînement 11 de la dent de libération 6. Ainsi, l'équipage mobile 5 décrit plus haut peut être facilement aménagé pour constituer aussi ce mécanisme anti-galop, il suffit en effet de transformer la dent de libération 6 en une bascule 31 sensiblement symétrique par rapport à un pivot 32, d'adapter les moyens de rappel 7 qui deviennent les moyens de rappel 32A. La dent de libération 6 est modifiée à sa partie inférieure pour constituer le troisième bras 37 avec ses surfaces 38 et 39, tandis que la dent de repos 8 est également modifiée par l'ajout d'une surface d'appui inclinée 41.
  • On comprend que ce dispositif anti-galop 30, développé plus particulièrement pour mettre à profit l'architecture de l'équipage mobile 5, est aussi utilisable, en tant que tel, pour d'autres types de mécanismes d'échappement à détente.
  • Dans une version particulière, correspondant au deuxième mode de réalisation de la figure 8, le mécanisme d'échappement 10 comporte au moins un balancier 20 et une roue d'échappement 1 dont les axes de pivotement D1 et D2 sont du même côté intérieur de la serge de la roue d'échappement 1.
  • Dans une version particulière, non représentée sur les figures, le mécanisme d'échappement 10 comporte, pour chaque balancier 20, deux roues d'échappement 1 pivotant en sens contraire l'une de l'autre.
  • Dans une autre version, non représentée sur les figures, le mécanisme d'échappement 10 comporte, pour chaque balancier 20, au moins deux roues d'échappement 1 pivotant dans le même sens, et correspondant à des positions d'impulsion différentes.
  • Dans une réalisation particulière, tendant à réduire le nombre de composants, le balancier 20 est réalisé de façon monobloc avec la platine 13.
  • Dans le même but, dans une autre version cumulable avec la précédente, le balancier 20 est réalisé de façon monobloc avec au moins un ressort-spiral, tel que décrit dans la demande de brevet européen EP 2 104 008 au nom de la demanderesse.
  • Dans une version à nombre minimal de composants, le mécanisme d'échappement 10 comporte deux parties. Une première partie monobloc regroupe la platine 13, au moins un balancier 20, au moins un ressort-spiral couplé avec chaque balancier 20. Dans une variante, elle ne comporte pas de ressort-spiral, la construction du balancier 20 y supplée en intégrant la fonction de rappel autorisant le mouvement d'oscillation du balancier, telle la réalisation décrite dans la demande de brevet Suisse n° 01198/10 au nom de la demanderesse. La platine 13 comporte avantageusement des moyens de guidage en pivotement agencés pour guider au moins une roue d'échappement 1.
  • Une deuxième partie monobloc comporte au moins une roue d'échappement 1 selon l'invention, qui comporte des moyens de guidage complémentaire agencés pour coopérer avec ces moyens de guidage de la platine pour guider la roue d'échappement en pivotement, chaque roue 1 est agencée pour être couplée avec un balancier 20.
  • De préférence, ce mécanisme d'échappement est alors réalisé, en tout ou partie, dans un matériau micro-usinable, ou silicium, ou quartz ou un de leurs composés, ou un alliage issu de la technologie des MEMS, ou un alliage tel qu'obtenu par le procédé DRIE ou « LIGA », ou en un matériau au moins partiellement amorphe. De préférence tous ses composants sont réalisés dans un tel matériau ou selon un tel procédé.
  • La réalisation de l'invention permet de disposer d'un mécanisme d'échappement à détente simple, fiable et performant.
  • Pour améliorer encore son rendement énergétique, il est souhaitable d'appliquer à tout ou partie des surfaces de frottement, c'est-à-dire pour la roue d'échappement 1 des dents d'impulsion 3, des dents de libération 4, et pour le balancier 20 de la surface d'impulsion 21, de la surface de manoeuvre 22, et de la surface de dégagement 23, un traitement tribologique pour réduire le niveau des frottements. Il en est de même au niveau des surfaces 8A de la dent de repos 8, et 15A de la butée 15, pour faciliter la sortie de la roue d'échappement 1 de sa position d'arrêt sans consommation d'énergie inutile.
  • L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie 100 comportant des moyens de stockage et de transmission d'énergie pour la transmission d'un couple de pivotement, et comportant au moins un tel mécanisme d'échappement 10 mû par le couple de pivotement, ou/et au moins une telle roue d'échappement 1 agencée pour pivoter sous l'effet du couple de pivotement et le transmettre sous forme d'impulsion périodique à un balancier 20 que comporte le mouvement 100.
  • L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie 1000 comportant au moins un tel mouvement d'horlogerie 100 ou/et au moins un tel mécanisme d'échappement 10 ou/et au moins une telle roue d'échappement 1.
  • L'invention offre le grand avantage de regrouper sur un seul composant toutes les fonctions de l'échappement.
  • Par la possibilité de réaliser la roue d'échappement selon l'invention selon un procédé MEMS ou « LIGA », DRIE, ou similaire, et notamment en silicium, ce qui est particulièrement avantageux pour les qualités intrinsèques d'élasticité qui, précisément, autorisent la confection des moyens de rappel dans la masse du composant, on assure une géométrie parfaite, et en particulier l'alignement et le décalage angulaire des deux niveaux de denture, roue dentée d'impulsion et roue dentée de libération. Le positionnement relatif des dents de libération et dents de repos est également parfaitement assuré.
  • Une telle roue d'échappement, ou un tel mécanisme d'échappement, est facilement intégrable dans des mouvements existant, l'invention offre de surcroît un gain de volume appréciable, qui permet de loger dans la carrure d'autres fonctionnalités du mouvement ou de la pièce d'horlogerie concernée.
  • Dans l'exécution telle que présentée dans la présente description pour l'application préférée à un échappement à détente, la haute précision d'un échappement à détente est assurée. L'invention offre en outre un potentiel d'amélioration du rendement, et donc de la réserve de marche.
  • La compacité de l'invention permet, pour des mouvements de haute horlogerie, de doubler la fonction, par exemple avec deux roues d'échappement couplées, sans consommation excessive de volume.

Claims (21)

  1. Roue d'échappement (1) pour mécanisme d'horlogerie, comportant, coaxiales et synchrones en pivotement autour d'un axe de pivotement (D1), une pluralité de roues dentées comportant au moins une première roue dentée d'impulsion (2) dans un premier plan d'impulsion et au moins une deuxième roue dentée de libération (4) dans un deuxième plan d'arrêt parallèle ou confondu avec le premier plan d'impulsion, caractérisée en ce que ladite deuxième roue dentée de libération (4) comporte au moins un équipage mobile (5) lequel comporte, d'une part au moins une dent de libération (6) mobile radialement par rapport audit axe de pivotement (D1) et rappelée vers une position d'équilibre par des premiers moyens de rappel (7) et d'autre part au moins une dent de repos (8) rappelée dans un premier sens radial (S1) vers une position de butée par des seconds moyens de rappel (9) et encore caractérisée en ce que ladite dent de libération (6) comporte des moyens d'entraînement (11) agencés pour, quand ladite dent de libération (6) se meut dans un deuxième sens radial (S2) opposé audit premier sens radial (S1) coopérer avec des moyens d'entraînement complémentaire (12) que comporte ladite dent de repos (8) pour entraîner ladite dent de repos (8) dans ledit deuxième sens radial (S2), et en ce que lesdits moyens d'entraînement (11), quand ladite dent de libération (6) se meut dans ledit premier sens radial (S1), sont agencés pour se mouvoir à distance desdits moyens d'entraînement complémentaire (12) sans entraîner ladite dent de repos (8).
  2. Roue d'échappement (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite roue d'impulsion (2) comporte autant de dents d'impulsion (3), de pointes dirigées dans ledit deuxième sens radial (S2), que ladite deuxième roue de libération (4) comporte de dits équipages mobiles (5) dont chacun comporte une dent de libération (6) de pointe dirigée dans ledit deuxième sens radial (S2), et en ce que lesdites dents d'impulsion (6) sont alternées avec lesdites dents de libération (3).
  3. Roue d'échappement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits premiers moyens de rappel (7) et lesdits seconds moyens de rappel (9) sont des moyens de rappel élastique.
  4. Roue d'échappement (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ladite dent de libération (6) constitue l'extrémité d'un premier ressort (7) encastré à son autre extrémité (7A) dans une structure que comporte ladite roue d'échappement (1), et en ce que ladite dent de repos (8) constitue l'extrémité d'un deuxième ressort (9) également encastré à son autre extrémité (9A) dans ladite structure.
  5. Roue d'échappement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier sens radial (S1) est centrifuge.
  6. Roue d'échappement (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le premier sens radial (S1) est centripète.
  7. Roue d'échappement (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est monobloc.
  8. Roue d'échappement (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle est réalisée dans un matériau micro-usinable, ou silicium, ou quartz ou un de leurs composés, ou un alliage issu de la technologie des MEMS, ou un alliage tel qu'obtenu par le procédé DRIE ou « LIGA », ou en un matériau au moins partiellement amorphe.
  9. Mécanisme d'échappement (10) comportant, mobiles en pivotement par rapport à une platine (13), au moins une roue d'échappement (1) selon une des revendications précédentes et recevant un couple de pivotement de la part de moyens de transmission (14) ou de stockage d'énergie intégrés ou non audit mécanisme (10), et au moins un balancier (20) pivotant autour d'un axe de balancier (D2) et comportant au moins une surface d'impulsion (21), une surface de manoeuvre (22), et une surface de dégagement (23), caractérisé en ce que ladite platine (13) comporte pour chaque dite roue d'échappement (1) une butée (15) qui est agencée pour coopérer successivement avec chaque dite dent de repos (8) dans sa dite position de butée pour bloquer le pivotement de ladite roue d'échappement (1), et pour autoriser le pivotement de ladite roue d'échappement (1) quand ladite dent de repos (8) est écartée de sa position de butée par ladite dent de libération (6) correspondante.
  10. Mécanisme d'échappement (10) selon la revendication 9, caractérisé en ce que la trajectoire de ladite surface de dégagement (23) est interférente successivement avec celle de chaque dite dent de libération(6) pour, dans un premier sens de pivotement (B1) dudit balancier (20), accrocher ladite dent de libération (6) et l'écarter de ladite position d'équilibre dans ledit deuxième sens radial (S2) en entraînant ladite dent de repos (8) pour l'écarter de sa dite position de butée et autoriser le pivotement de ladite roue d'échappement (1).
  11. Mécanisme d'échappement (10) selon la revendication 10, caractérisé en ce que lors dudit pivotement de ladite roue d'échappement (1) une dent d'impulsion (3) communique à ladite surface d'impulsion (21) dudit balancier (20) une impulsion suffisante pour une oscillation complète, et encore caractérisé en ce que, lors de l'alternance suivante dudit balancier (20) dans un deuxième sens de pivotement (B2) dudit balancier (20) opposé audit premier sens de pivotement (B1), la trajectoire de ladite surface de manoeuvre (22) est interférente successivement avec celle de chaque dite dent de libération (6) pour pousser cette dernière dans ledit premier sens radial (S1) de façon à autoriser la poursuite de la course de pivotement dudit balancier (20) sans libérer de ladite butée (15) la dent de repos (8) associée à ladite dent de libération (6).
  12. Mécanisme d'échappement (10) selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que ladite surface d'impulsion (21), ladite surface de manoeuvre (22), et ladite surface de dégagement (23) sont agencées sur une même palette (24) que porte ledit balancier (20).
  13. Mécanisme d'échappement (10) selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce qu'il est un mécanisme d'échappement à détente et comporte un mécanisme anti-galop.
  14. Mécanisme d'échappement (10) selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dit balancier (20) et une dite roue d'échappement (1) coaxiaux l'un à l'autre.
  15. Mécanisme d'échappement (10) selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte, pour chaque dit balancier (20), deux dites roues d'échappement (1) pivotant en sens contraire l'une de l'autre.
  16. Mécanisme d'échappement (10) selon l'une des revendications 9 à 15, caractérisé en ce que ledit balancier (20) est réalisé de façon monobloc avec ladite platine (13).
  17. Mécanisme d'échappement (10) selon l'une des revendications 9 à 16, caractérisé en ce que ledit balancier (20) est réalisé de façon monobloc avec au moins un ressort-spiral.
  18. Mécanisme d'échappement (10) selon les revendications 14, 16, et 17, caractérisé en ce qu'il comporte une première partie monobloc regroupant ladite platine (13) comportant des moyens de guidage en pivotement agencés pour guider au moins une dite roue d'échappement, au moins un dit balancier (20), au moins un dit ressort-spiral couplé avec chaque dit balancier (20), et une deuxième partie monobloc comportant au moins une dite roue d'échappement (1) comportant des moyens de guidage complémentaire agencés pour coopérer avec lesdits moyens de guidage de ladite platine pour guider ladite roue d'échappement (1) en pivotement, chaque dite roue (1) étant agencée pour être couplée avec un dit balancier (20).
  19. Mécanisme d'échappement (10) selon l'une des revendications 9 à 18, caractérisé en ce qu'il est réalisé dans un matériau micro-usinable, ou silicium, ou quartz ou un de leurs composés, ou un alliage issu de la technologie des MEMS, ou un alliage tel qu'obtenu par le procédé DRIE ou «LIGA », ou en un matériau au moins partiellement amorphe.
  20. Mouvement d'horlogerie (100) comportant des moyens de stockage et de transmission d'énergie pour la transmission d'un couple de pivotement, et comportant au moins un mécanisme d'échappement (10) selon l'une des revendications 9 à 19 mû par le couple de pivotement, ou/et au moins une roue d'échappement (1) selon l'une des revendications 1 à 8 agencée pour pivoter sous l'effet dudit couple de pivotement et le transmettre sous forme d'impulsion périodique à un balancier (20) que comporte ledit mouvement (100).
  21. Pièce d'horlogerie (1000) comportant au moins un mouvement d'horlogerie (100) selon la revendication 20 ou/et au moins un mécanisme d'échappement (10) selon l'une des revendications 9 à 19 ou/et au moins une roue d'échappement (1) selon l'une des revendications 1 à 8.
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