EP2908190B1 - Résonateur combiné à frottement minimal - Google Patents

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EP2908190B1
EP2908190B1 EP14184631.1A EP14184631A EP2908190B1 EP 2908190 B1 EP2908190 B1 EP 2908190B1 EP 14184631 A EP14184631 A EP 14184631A EP 2908190 B1 EP2908190 B1 EP 2908190B1
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groove
mechanism according
resonator
clockwork mechanism
clockwork
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Jérôme Favre
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Swatch Group Research and Development SA
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Swatch Group Research and Development SA
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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
    • G04B18/00—Mechanisms for setting frequency
    • G04B18/04—Adjusting the beat of the pendulum, balance, or the like, e.g. putting into beat
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/20—Compensation of mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/26—Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of variations of the impulses
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/045—Oscillators acting by spring tension with oscillating blade springs
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • G04B17/063—Balance construction

Definitions

  • the invention relates to a clockwork mechanism comprising a mobile for applying a torque to a combined resonator comprising said mechanism, said combined resonator being at least two degrees of freedom and comprising a first linear resonator in a first direction and having a first mass relative to which oscillates a second linear resonator in a second direction substantially orthogonal to said first direction, said second resonator having a second mass carrying a pin having a shaft, and arranged to cooperate in the form of a system crank-rod with a groove that includes said mobile.
  • the invention also relates to a movement equipped with such a clock mechanism.
  • the invention also relates to a watch equipped with such a movement.
  • the invention relates to the field of watch mechanisms, and more specifically, mechanical resonators.
  • a combined resonator comprising two flexible guide resonators placed in series with each other, and a mass of which carries a pin which cooperates with a groove of a mobile subjected to a torque.
  • the document CH703745 A2 in the name of SWATCH GROUP RESEARCH & DEVELOPMENT Ltd describes a method of producing a contactless transmission in a clockwork movement, in which a pair of antagonistic components of said watch movement, one of which causes the other, is made or relies on the other, by the application of a surface treatment giving them an electrostatic charge and / or magnetic of the same polarization and / or magnetization at the level of antagonistic surfaces, so that these antagonistic components tend to push back when they are close to each other.
  • This surface treatment consists of depositing at least one thin layer on the contact surface and / or on the antagonistic contact surface.
  • the document JP2002 307254A in the name of OKAMOTO describes a magnetic linear guiding device, especially for machine tools, consisting of a guide rail having a rolling groove of a rolling element, and a freely mounted slide for relative movement in the direction axial.
  • Permanent magnets are installed on the surface of the guide rail and the lower surface of the slider, in an arrangement such that the mating surfaces of the magnets having the same polarity (NN or SS), the load applied to the guide rail is reduced by the repulsive forces of the two magnets, and thus the service life of the linear guide device is prolonged.
  • the invention proposes to eliminate the friction between the pin and the groove.
  • the invention relates to a clockwork mechanism comprising a mobile application of a torque to a combined resonator that comprises said mechanism, according to claim 1.
  • the invention also relates to a movement equipped with such a clock mechanism.
  • the invention also relates to a watch equipped with such a movement.
  • a resonator combined with at least two degrees of freedom from the series connection of two flexible guide resonators O1 and O2, each having a mass M1, M2, the one M1 of the first resonator O1 being suspended by first flexible blades L1 to a fixed structure P such as a plate.
  • the first resonator O1 oscillates essentially in a first linear direction Y.
  • the first mobile mass M1 of this first resonator O1 serves as anchoring to the second flexible blades L2 of a second resonator O2, which oscillates essentially in a second linear direction X, substantially perpendicular to the first linear direction Y.
  • the second mobile mass M2 of the second resonator O2 comprises a pin 2, which cooperates with a groove 1 which carries a mobile 3 subjected to a torque, typically an escape wheel.
  • the restoring forces are not exactly proportional to the displacements, because the flexible guides L1, L2, used in such a combined resonator are very short, which causes a non-linearity of the force of the spring as a function of the displacement, which introduces a defect of isochronism.
  • the groove 1 which serves as a guide for the pin 2 fixed on the second mass M2 of the second resonator 02 is arranged in a particular way.
  • Pin 2 is a radially magnetized ring 21, or in a particular embodiment illustrated in FIG. figure 2 is a shaft 20 which carries such a magnetic ring 21.
  • the groove 1 is also magnetized so as to always be in repulsion with the ring 21.
  • the groove 1 may either be magnetized over its entire structure, or have sufficient individual magnets, and whose magnetization is oriented in a direction perpendicular to the local tangent to the inner surface of said groove 1.
  • the ring 21 may either be magnetized over its entire structure or have individual magnets in sufficient number and magnetized in a similar manner.
  • the groove 1 and the ring 2 thus form a crank without friction, the major advantages of which are the increase in yield as well as the reduction in wear.
  • the auto-start of the oscillation of the combined resonator is also improved.
  • the magnets can be replaced by electrets.
  • the magnetized zone, respectively electrified, of the groove 1 and / or of the ring 21 may result from a treatment of a surface layer of the material, respectively ferromagnetic or electrostatically conductor constituting this groove 1 and / or this ring 21.
  • the invention relates to a mobile 3 for applying a torque to a combined resonator 10 comprising a first linear resonator 10 in a first direction Y with respect to which a second linear resonator 20 oscillates along a second direction X substantially orthogonal to this direction.
  • this second resonator 20 comprising a second mass M2 carrying a pin 2.
  • the mobile 3 comprises a ring 21, arranged to form such a pin 2, or to be mounted on a shaft 20 that includes the pin 2.
  • This ring 21 is slidably movable in the groove 1 of the mobile 3, and away from the side surfaces 11, 12, interior of this groove 1, under the effect of magnetic or / and electrostatic repulsion fields.
  • the periphery 22 of the ring 21 is thus always at a distance from these lateral surfaces 11, 12, which, in a preferred application, are parallel.
  • the groove 1 is substantially radial with respect to the pivot axis D of the mobile 3.
  • the groove 1 comprises at least one concave zone with respect to a radial stem from the pivot axis D.
  • the invention also relates to such a combined resonator 10 equipped with such a mobile 3 with a groove 1 as described above, where the pin 2 is arranged to cooperate with such a mobile 3, and constitutes said ring 21, or comprises a shaft 20 carrying this ring 21.
  • the invention also relates to a movement 100 equipped with such a combined resonator 10, and a watch 200 equipped with such a movement 100.

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  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

Description

    Domaine de l'invention
  • L'invention concerne un mécanisme d'horlogerie comportant un mobile d'application d'un couple à un résonateur combiné que comporte ledit mécanisme, ledit résonateur combiné étant à au moins deux degrés de liberté et comportant un premier résonateur linéaire selon une première direction et comportant une première masse par rapport à laquelle oscille un deuxième résonateur linéaire selon une deuxième direction sensiblement orthogonale à ladite première direction, ledit deuxième résonateur comportant une deuxième masse porteuse d'une goupille comportant un arbre, et agencée pour coopérer sous forme d'un système bielle-manivelle avec une rainure que comporte ledit mobile.
  • L'invention concerne encore un mouvement équipé d'un tel mécanisme d'horlogerie.
  • L'invention concerne encore une montre équipée d'un tel mouvement.
  • L'invention concerne le domaine des mécanismes d'horlogerie, et, plus précisément, des résonateurs mécaniques.
    • Arrière-plan de l'invention
  • On connaît un résonateur combiné comportant deux résonateurs à guidage flexible mis en série l'un avec l'autre, et dont une masse de l'un porte un goupille qui coopère avec une rainure d'un mobile soumis à un couple.
  • Il subsiste néanmoins des frottements au niveau de cette liaison goupille-rainure, qui ne sont pas constants ni maîtrisés.
  • Le document CH703745 A2 au nom de SWATCH GROUP RESEARCH & DEVELOPMENT Ltd décrit un procédé de réalisation d'une transmission sans contact dans un mouvement d'horlogerie, selon lequel on réalise un couple de composants antagonistes dudit mouvement d'horlogerie, dont l'un entraîne l'autre ou prend appui sur l'autre, par l'application d'un traitement superficiel leur conférant une charge électrostatique ou/et magnétique de même polarisation ou/et aimantation au niveau de surfaces antagonistes, de façon à ce que ces composants antagonistes tendent à se repousser quand ils sont approchés l'un de l'autre. Ce traitement superficiel consiste à déposer sur la surface de contact ou/et sur la surface de contact antagoniste au moins une couche mince.
  • Le document JP2002 307254A au nom de OKAMOTO décrit un dispositif de guidage linéaire magnétique, notamment pour machines-outils, constitué d'un rail de guidage ayant une rainure de roulement d'un élément roulant, et d'un coulisseau monté librement pour un mouvement relatif dans la direction axiale. Des aimants permanents sont installé sur la surface du rail de guidage et la surface inférieure du coulisseau, dans un agencement tel que, les surfaces d'accouplement des aimants ayant la même polarité (NN ou SS), la charge appliquée sur le rail de guidage est réduite par la forces de répulsion des deux aimants, et ainsi la durée de vie du dispositif de guidage linéaire est prolongée.
    • Résumé de l'invention
  • L'invention se propose de supprimer les frottements entre la goupille et la rainure.
  • A cet effet, l'invention concerne un mécanisme d'horlogerie comportant un mobile d'application d'un couple à un résonateur combiné que comporte ledit mécanisme, selon la revendication 1.
  • L'invention concerne encore un mouvement équipé d'un tel mécanisme d'horlogerie.
  • L'invention concerne encore une montre équipée d'un tel mouvement.
    • Description sommaire des dessins
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés, où :
    • la figure 1 représente, de façon schématisée et en plan, un résonateur combiné comportant deux résonateurs à guidage flexible mis en série l'un avec l'autre, et dont une masse de l'un porte une goupille qui coopère avec une rainure d'un mobile soumis à un couple, tel qu'une roue d'échappement ;
    • la figure 2 représente, de façon schématisée et en plan, un agencement particulier de cette goupille et de la rainure de ce mobile, selon l'invention ;
    • la figure 3 est un schéma-blocs représentant une montre comportant un tel mouvement équipé d'un tel résonateur combiné.
    Description détaillée des mondes de réalisation préférés
  • On connaît, tel que visible sur la figure 1, un résonateur combiné à au moins deux degrés de liberté 10 issu de la mise en série de deux résonateurs O1 et O2 à guidage flexible comportant chacun une masse M1, M2, celle M1 du premier résonateur O1 étant suspendue par des premières lames flexibles L1 à une structure fixe P telle qu'une platine. Le premier résonateur O1 oscille essentiellement selon une première direction linéaire Y. La première masse mobile M1 de ce premier résonateur O1 sert d'ancrage aux deuxièmes lames flexibles L2 d'un deuxième résonateur O2, qui oscille essentiellement selon une deuxième direction linéaire X, sensiblement perpendiculaire à la première direction linéaire Y. La deuxième masse mobile M2 du deuxième résonateur O2 comporte une goupille 2, qui coopère avec une rainure 1 que porte un mobile 3 soumis à un couple, typiquement une roue d'échappement.
  • Les forces de rappel ne sont pas exactement proportionnelles aux déplacements, car les guidages flexibles L1, L2, utilisés dans un tel résonateur combiné sont très courts, ce qui entraîne une non-linéarité de la force du ressort en fonction du déplacement, ce qui introduit un défaut d'isochronisme.
  • De plus, si les deux résonateurs O1 et O2 ne sont pas bien synchronisés, il s'ensuit un mouvement elliptique de la goupille 2 entraînée par la rainure 1 qui tourne avec le mobile 3.
  • La nature du guidage entre la goupille 2 et la rainure 1 influence donc directement l'isochronisme.
  • Il est possible d'améliorer le rendement d'un tel concept en supprimant les frottements entre la goupille 2 et la rainure 1 en utilisant des surfaces en répulsion, notamment des aimants, ou des électrets, en répulsion. Un tel agencement est proposé sur la figure 2, dans le cas particulier non limitatif d'une répulsion magnétique.
  • Pour rendre le système isochrone, on agence de façon particulière la rainure 1 qui sert de guidage à la goupille 2 fixée sur la deuxième masse M2 du deuxième résonateur 02.
  • La goupille 2 est un anneau 21 magnétisé radialement, ou dans un mode particulier illustré à la figure 2, est un arbre 20 qui porte un tel anneau 21 magnétique. Dans l'alternative magnétique illustrée sur la figure 2, la rainure 1 est également magnétisée de telle sorte à être toujours en répulsion avec l'anneau 21.
  • La rainure 1 peut, soit être magnétisée sur toute sa structure, soit comporter des aimants individuels en nombre suffisant, et dont la magnétisation est orientée selon une direction perpendiculaire à la tangente locale à la surface intérieure de ladite rainure 1. De la même façon, l'anneau 21 peut, soit être magnétisé sur toute sa structure, soit comporter des aimants individuels en nombre suffisant et magnétisés de façon similaire.
  • La rainure 1 et l'anneau 2 forment ainsi une manivelle sans frottement, dont les avantages majeurs sont l'augmentation du rendement ainsi que la diminution de l'usure. L'auto-démarrage de l'oscillation du résonateur combiné est également amélioré.
  • Dans une variante électrostatique, les aimants peuvent être remplacés par des électrets.
  • Dans l'une ou l'autre variante magnétique ou électrostatique, la zone aimantée, respectivement électrisée, de la rainure 1 ou/et de l'anneau 21 peut résulter d'un traitement d'une couche superficielle du matériau, respectivement ferromagnétique ou électrostatiquement conducteur, constituant cette rainure 1 ou/et cet anneau 21.
  • Ainsi l'invention concerne un mobile 3 d'application d'un couple à un résonateur combiné 10 comportant un premier résonateur 10 linéaire selon une première direction Y par rapport auquel oscille un deuxième résonateur 20 linéaire selon une deuxième direction X sensiblement orthogonale à cette direction Y, ce deuxième résonateur 20 comportant une deuxième masse M2 porteuse d'une goupille 2. Le mobile 3 comporte un anneau 21, agencé pour constituer une telle goupille 2, ou pour être monté sur un arbre 20 que comporte cette goupille 2. Cet anneau 21 est mobile en coulissement à jeu minimal dans la rainure 1 du mobile 3, et à distance des surfaces latérales 11, 12, intérieures de cette rainure 1, sous l'effet de champs de répulsion magnétiques ou/et électrostatiques.
  • La périphérie 22 de l'anneau 21 est ainsi toujours à distance de ces surfaces latérales 11, 12, qui, dans une application préférée, sont parallèles.
  • Plus particulièrement, la rainure 1 est sensiblement radiale par rapport à l'axe de pivotement D du mobile 3.
  • Plus particulièrement, la rainure 1 comporte au moins une zone concave par rapport à une radiale issue de l'axe de pivotement D.
  • L'invention concerne encore un tel résonateur combiné 10 équipé d'un tel mobile 3 avec une rainure 1 telle que décrite ci-dessus, où la goupille 2 est agencée pour coopérer avec un tel mobile 3, et constitue ledit anneau 21, ou bien comporte un arbre 20 porteur de cet anneau 21.
  • L'invention concerne encore un mouvement 100 équipé d'un tel résonateur combiné 10, et une montre 200 équipée d'un tel mouvement 100.

Claims (14)

  1. Mécanisme d'horlogerie comportant un mobile (3) d'application d'un couple à un résonateur combiné que comporte ledit mécanisme, ledit résonateur combiné étant à au moins deux degrés de liberté (10) et comportant un premier résonateur (O1) linéaire selon une première direction (Y) et comportant une première masse (M1) par rapport à laquelle oscille un deuxième résonateur (O2) linéaire selon une deuxième direction (X) sensiblement orthogonale à ladite première direction (Y), ledit deuxième résonateur (O2) comportant une deuxième masse (M2) porteuse d'une goupille (2) comportant un arbre (20), et agencée pour coopérer sous forme d'un système bielle-manivelle avec une rainure (1) que comporte ledit mobile (3), caractérisé en ce que ledit arbre (20) porte un anneau (21) mobile en coulissement à jeu minimal dans ladite rainure (1) dudit mobile (3), et à distance de surfaces latérales (11; 12) que comporte intérieurement ladite rainure (1) sous l'effet de champs de répulsion magnétiques ou/et électrostatiques.
  2. Mécanisme d'horlogerie selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit anneau (21) est magnétisé radialement.
  3. Mécanisme d'horlogerie selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit anneau (21) est magnétisé sur toute sa structure.
  4. Mécanisme d'horlogerie selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit anneau (21) comporte des aimants individuels magnétisés radialement.
  5. Mécanisme d'horlogerie selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite rainure (1) est magnétisée de sorte à être toujours en répulsion avec ledit anneau (21).
  6. Mécanisme d'horlogerie selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite rainure (1) est magnétisée sur toute sa structure.
  7. Mécanisme d'horlogerie selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite rainure (1) comporte des aimants individuels, dont la magnétisation est orientée selon une direction perpendiculaire à la tangente locale à la surface intérieure de ladite rainure (1).
  8. Mécanisme d'horlogerie selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdites surfaces latérales (11 ; 12) sont parallèles.
  9. Mécanisme d'horlogerie selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite rainure (1) est sensiblement radiale par rapport à l'axe de pivotement (D) dudit mobile (3).
  10. Mécanisme d'horlogerie selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite rainure (1) comporte au moins une zone concave par rapport à une radiale issue de l'axe de pivotement (D) dudit mobile (3).
  11. Mécanisme d'horlogerie selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ladite première masse (M1) dudit premier résonateur (O1) est suspendue par des premières lames flexibles (L1) à une structure fixe (P), ladite première masse mobile (M1) servant d'ancrage à des deuxièmes lames flexibles (L2) que comporte ledit deuxième résonateur (02).
  12. Mécanisme d'horlogerie selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que ledit mobile (3) est une roue d'échappement.
  13. Mouvement d'horlogerie (100) équipé d'un mécanisme d'horlogerie selon l'une des revendications 1 à 12.
  14. Montre (200) équipée d'un mouvement d'horlogerie (100) selon la revendication 13.
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