EP3200029B1 - Mécanisme résonateur d'horlogerie - Google Patents

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EP3200029B1
EP3200029B1 EP16153274.2A EP16153274A EP3200029B1 EP 3200029 B1 EP3200029 B1 EP 3200029B1 EP 16153274 A EP16153274 A EP 16153274A EP 3200029 B1 EP3200029 B1 EP 3200029B1
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EP
European Patent Office
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strip
attachment point
resonator mechanism
timepiece resonator
pivot axis
Prior art date
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EP16153274.2A
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German (de)
English (en)
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EP3200029A1 (fr
Inventor
Jean-Luc Helfer
Gianni Di Domenico
Pascal Winkler
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ETA Manufacture Horlogere Suisse SA
Original Assignee
ETA Manufacture Horlogere Suisse SA
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Publication date
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Priority to EP16153274.2A priority patent/EP3200029B1/fr
Priority to TW105143670A priority patent/TWI745330B/zh
Priority to US15/400,327 priority patent/US9971303B2/en
Priority to KR1020170008106A priority patent/KR101946137B1/ko
Priority to JP2017010002A priority patent/JP6334752B2/ja
Priority to CN201710060691.8A priority patent/CN107024852B/zh
Priority to RU2017102596A priority patent/RU2718360C1/ru
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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
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • G—PHYSICS
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    • G—PHYSICS
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    • G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
    • G04C3/02—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a pendulum
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    • G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
    • G04C3/08—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a mechanical oscillator other than a pendulum or balance, e.g. by a tuning fork, e.g. electrostatically

Definitions

  • the invention relates to a clockwork resonator mechanism comprising a pivoting mass arranged to rotate rotatably about a virtual pivot axis, said resonator mechanism comprising a first fixed support and a second fixed support to which a flexible guide mechanism is attached.
  • pivoting which comprises a rotary support connected to said first fixed support by a first elastic assembly and connected to said second fixed support by a second elastic assembly which defines said virtual pivot axis with said first elastic assembly, said pivoting mass being attached to said rotary support or constituted by said rotary support
  • the invention also relates to a timepiece movement comprising at least one such resonator mechanism.
  • the invention also relates to a watch comprising at least one such movement.
  • the invention relates to the field of clockwork resonator mechanisms.
  • Such three-dimensional systems or at least on several levels are known from the document EP2911012 on behalf of CSEM which describes a rotary oscillator for a timepiece comprising a support element intended to allow the assembly of the oscillator on a timepiece, a balance, a plurality of flexible blades connecting the support element to the balance and capable of exerting a torque of recall on the balance, and a mounted serge integral with the balance.
  • the plurality of flexible blades comprises at least two flexible blades including a first blade arranged in a first plane perpendicular to the plane of the oscillator, and a second blade arranged in a second plane perpendicular to the plane of the oscillator and intersecting with the first plane .
  • the oscillator's geometric axis of oscillation is defined by the intersection of the first plane and the second plane, this geometric axis of oscillation crossing the first and second blades at 7/8 th of their respective length. This arrangement is known from the work of Wittrick from 1948 on flexible pivots.
  • the document EP1013949 in the name of SYSMELEC describes a pivot consisting of a fixed base and a movable member connected by a flexible structure, with an intermediate element connected to the base and the movable element, respectively, by two pairs of flexible arms. Each of the arms has an articulation at each end formed by semi-circular recesses, creating flexible zones.
  • the pivot further comprises a kinematic control circuit connecting the base and the movable member and the intermediate element, so that the angular movement of the intermediate element corresponds to that of the movable element.
  • the invention seeks the advantages of the two known two-dimensional and three-dimensional geometries, in a simple and economical execution, therefore two-dimensional.
  • the invention thus relates to a clock resonator mechanism according to claim 1.
  • the invention also relates to a timepiece movement comprising at least one such resonator mechanism.
  • the invention also relates to a watch comprising at least one such movement.
  • the invention is a two-dimensional crossed blade pivot with two blades which do not intersect. It has thin parts that flex, and wide parts that are stiff enough not to deform at all or very little. As these wide parts do not participate in the bending of the blades, they can be chosen in any shape.
  • the invention relates to a timepiece resonator mechanism 1 comprising a pivoting mass 2, which is arranged to rotate rotatably about a virtual pivot axis A.
  • This resonator mechanism 1 comprises a first fixed support 11 and a second fixed support 12, to which is fixed a flexible pivoting guide mechanism 10.
  • This flexible pivoting guide mechanism 10 comprises a movable rotary support 3, which is connected to the first support. fixed 11 by a first elastic assembly 21 that comprises the flexible pivoting guide mechanism 10, and is connected to the second fixed support 12 by a second elastic assembly 22, which also comprises the flexible pivoting guide mechanism 10.
  • the first elastic assembly 21 and the second elastic assembly 22 together define the virtual pivot axis A.
  • the pivoting mass 2 can be attached to the rotating support 3, as visible on the figure 6 , or constituted by the rotating support 3.
  • the flexible pivoting guide mechanism 10 is flat.
  • the first elastic assembly 21 comprises, on either side of the virtual pivot axis A, and joined by a first intermediate blade 51 more rigid that each of them, a first external flexible blade 31 and a first internal flexible blade 41. These first external flexible blade 31 and first internal flexible blade 41 together define a first direction D1 passing through the virtual pivot axis A.
  • the second elastic assembly 22 comprises a second flexible blade 62, preferably passing through the virtual pivot axis A, and defining a second direction D2, different from the first direction D1, passing through the virtual pivot axis A where it crosses the first direction D1, and forming with it an angle ⁇ . In a preferred arrangement, this second flexible blade 62 is crossed, in full material, by this virtual pivot axis A.
  • the first external flexible blade 31 and the first internal flexible blade 41 constitute the most flexible parts of the first elastic assembly 21.
  • the first elastic assembly 21 comprises only the first intermediate blade 51, the first external flexible blade 31, and the first internal flexible blade 41.
  • the first external flexible blade 31, and the first internal flexible blade 41 have an identical section.
  • the first elastic assembly 21 and the second elastic assembly 22 have different rigidities. To symmetrize their rigidity, and even their deformation, it is possible to artificially thicken the second elastic assembly 22 at the same location as the first elastic assembly, for example.
  • the second flexible blade 62 may be a single blade, as seen in the pictures. figures 2 and 3 , or else, like the first elastic assembly 21, an alternation in series of blades of different flexibility.
  • the second elastic assembly 22 comprises a second external flexible blade 32 and a second internal flexible blade 42 on either side of a second intermediate blade 52 more rigid than each of them and constituting with them the second flexible blade 62.
  • the second intermediate blade 52 passes through the virtual pivot axis A, that is to say that it is traversed, in full material, by this virtual pivot axis A.
  • the second external flexible blade 32 and the second internal flexible blade 42 have an identical section.
  • the first elastic assembly 21 and the second elastic assembly 22 are rigidly embedded in the first fixed support 11 and respectively the second fixed support 12.
  • the second flexible blade 62 is embedded in the second fixed support 12 at the level of a second external recess 72, and in the rotary support 3 at the level of a second internal recess 82.
  • the second external recess 72 and the second internal embedding 82 are located on either side of a straight line parallel to the direction D1 defined by the first elastic assembly 21, and passing through the virtual pivot axis A. More particularly the second external embedding 72 and the second Internal recess 82 are located on either side of the virtual pivot axis A. More particularly still, the second external recess 72 and the second internal recess 82 are aligned with the virtual pivot axis A, as visible on the figures.
  • first direction D1 and the second direction D2 are curvilinear directions intersecting at the level of the virtual pivot axis A, the modeling is easier with straight elements.
  • first direction D1 is straight.
  • second direction D2 is straight.
  • first direction D1 is right, and the second direction D2 is right.
  • the invention is illustrated in a particular preferred case where the most flexible blades, defining the flexible pivot of the flexible pivoting guide mechanism 10, and the virtual pivot axis A, are straight flexible blades.
  • Other geometries can nevertheless be envisaged, for example in the form of a coil, or others.
  • the first elastic assembly 21 surrounds the second elastic assembly 22.
  • the first intermediate blade 51 completely surrounds the mobile rotary support 3, as visible on the figure. figure 3 . While, on the variants of figures 2 , and 4 to 8 , the mobile rotary support 3 is external to the first intermediate blade 51.
  • the rotary support 3 at the end of the blades thus pivots about a virtual pivot axis A which is at the intersection of the two directions of the blades.
  • a virtual pivot axis A which is at the intersection of the two directions of the blades.
  • the less flexible parts of the first elastic assembly 21 and / or of the second elastic assembly 22 are skeletonized to minimize their mass and avoid undesirable clean modes.
  • it is essentially the first intermediate blade 51, and the second intermediate blade 52, as visible on the figure. figure 8 .
  • the outer ends of the first elastic assembly 21 and of the second elastic assembly 22 are rigidly connected respectively to the first fixed support 11 and to the second fixed support 12, and the internal ends of the first elastic assembly 21 and of the second elastic assembly 22 are rigidly connected to the rotating support 3.
  • the first direction D1 and the second direction D2 form with each other an angle of between 70 ° and 87 °, and more particularly of 83.65 °, as visible on the figures. figures 5 to 7 .
  • the patent application CH01979 / 14 in the name of Swatch Group Research & Development Ltd, incorporated herein by reference, describes a cross blade timepiece resonator and discusses the importance of the value of this particular angle.
  • the first external flexible strip 31 is rigidly connected to the first intermediate strip 51 at a first external embedding point 310
  • the first internal flexible strip 41 is rigidly connected to the first intermediate strip 51 at a first point d 'internal embedding 410.
  • a first intermediate distance d1 defined by the difference between the first external embedding point 310 and the first internal embedding point 410, and a first total distance L1 defined by the difference between, on the one hand, a first embedding point external 311 between the first external blade 31 and the first fixed support 11, and on the other hand a first internal embedding point 411 between the first internal blade 41 and the rotary support 3, define a ratio d1 / L1 between 0.05 and 0.25, and in particular equal to 0.20.
  • a first radius r1 defined by the difference between the first internal embedding point 411 and the virtual pivot axis A, and the first total distance L1 define a ratio r1 / L1 between 0.05 and 0.3, and in particular equal to 0.185.
  • the second external flexible strip 32 is rigidly connected to the second intermediate strip 52 at a second external embedding point 320
  • the second internal flexible strip 42 is rigidly connected to the second intermediate strip 52 in a second internal embedding point 420.
  • a second intermediate distance d2 defined by the distance between the second external embedding point 320 and the second embedding point internal 420, and a second total distance L2 defined by the distance between, on the one hand a second external embedding point 321 between the second external blade 32 and the second fixed support 12, and on the other hand a second point d 'internal embedding 421 between the second internal blade 42 and the rotary support 3, define a d2 / L2 ratio of between 0.05 and 0.25, and in particular equal to 0.20.
  • a second radius r2 defined by the difference between the second internal embedding point 421 and the virtual pivot axis A, and the second total distance L2 define a ratio r2 / L2 between 0.05 and 0.3, and in particular equal to 0.185.
  • the invention lends itself particularly well to a monolithic execution.
  • the first fixed support 11, the second fixed support 12, and the flexible pivoting guide mechanism 10 form a one-piece assembly.
  • This one-piece assembly can be produced by technologies of the “MEMS” or “LIGA” or similar type, in silicon or the like, thermally compensated, in particular by a particular local growth of silicon dioxide, in certain areas of the part arranged for this purpose. , when this one-piece assembly is made of silicon.
  • the clockwork resonator mechanism 1 can comprise a plurality of such flexible pivoting guide mechanisms 10 mounted in series, to increase the total angular travel, arranged in parallel planes, and around the same virtual pivot axis A.
  • the invention also relates to a timepiece movement 100 comprising at least one such resonator mechanism 1.
  • the invention also relates to a watch 1000 comprising at least one such movement 100.

Description

    Domaine de l'invention
  • L'invention concerne un mécanisme résonateur d'horlogerie comportant une masse pivotante agencée pour pivoter de façon rotative autour d'un axe de pivotement virtuel, ledit mécanisme résonateur comportant un premier support fixe et un deuxième support fixe auxquels est fixé un mécanisme flexible de guidage en pivotement lequel comporte un support rotatif relié audit premier support fixe par un premier ensemble élastique et relié audit deuxième support fixe par un deuxième ensemble élastique qui définit ledit axe de pivotement virtuel avec ledit premier ensemble élastique, ladite masse pivotante étant rapportée sur ledit support rotatif ou constituée par ledit support rotatif
  • L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant au moins un tel mécanisme résonateur.
  • L'invention concerne encore une montre comportant au moins un tel mouvement.
  • L'invention concerne le domaine des mécanismes résonateurs d'horlogerie.
    • Arrière-plan de l'invention
  • Les guidages flexibles à pivot virtuel permettent d'améliorer sensiblement les résonateurs horlogers. Les plus simples sont des pivots à lames croisées, composé de deux lames droites qui se croisent, en général perpendiculaires. Ces deux lames peuvent être soit tridimensionnelles dans deux plans différents, soit bidimensionnelles dans un même plan et sont alors comme soudées à leur point de croisement.
  • Il est possible d'optimiser un pivot à lames croisées tridimensionnel pour un oscillateur, pour le rendre isochrone et avec une marche indépendante de son orientation dans le champ de gravité, en particulier de deux manières (indépendamment, ou les deux ensemble):
    • choisir la position du croisement des lames par rapport à leur encastrement pour avoir une marche indépendante des positions ;
    • choisir l'angle entre les lames pour être isochrone, et avoir une marche indépendante de l'amplitude.
  • De tels systèmes tridimensionnels ou du moins sur plusieurs niveaux sont connus par le document EP2911012 au nom de CSEM qui décrit un oscillateur rotatif pour pièce d'horlogerie comprenant un élément de support destiné à permettre l'assemblage de l'oscillateur sur une pièce d'horlogerie, un balancier, une pluralité de lames flexibles reliant l'élément de support au balancier et aptes à exercer un couple de rappel sur le balancier, et une serge montée solidaire du balancier. La pluralité de lames flexibles comporte au moins deux lames flexibles dont une première lame disposée dans un premier plan perpendiculaire au plan de l'oscillateur, et une deuxième lame disposée dans un deuxième plan perpendiculaire au plan de l'oscillateur et sécant avec le premier plan. L'axe géométrique d'oscillation de l'oscillateur est défini par l'intersection du premier plan et du deuxième plan, cet axe géométrique d'oscillation croisant les première et deuxième lames aux 7/8 ème de leur longueur respective. Cet agencement est connu par les travaux de Wittrick à partir de 1948 sur des pivots flexibles..
  • Le document EP1013949 au nom de SYSMELEC décrit un pivot constitué d'une base fixe et d'un organe mobile reliés par une structure souple, avec un élément intermédiaire relié à la base et l'élément mobile, respectivement, par deux paires de bras flexibles. Chacun des bras comporte une articulation au niveau de chaque extrémité formée par des évidements semi-circulaires en créant des zones souples. Le pivot comporte en outre un circuit de commande cinématique reliant la base et l'organe mobile et l'élément intermédiaire, de sorte que le mouvement angulaire de l'élément intermédiaire correspond à celle de l'élément mobile.
  • Ces solutions connues ont néanmoins des défauts:
    • un pivot à lames croisées tridimensionnel ne peut être gravé d'une seule fois en bidimensionnel, ce qui complique sa fabrication ;
    • un pivot à lames croisées bidimensionnel, avec lames soudées au croisement, est quatre fois plus rigide que le pivot tridimensionnel équivalent, sa course admissible est quatre fois moins grande que le pivot tridimensionnel, et il ne peut avoir une marche à la fois indépendante des positions et de l'amplitude.
    Résumé de l'invention
  • L'invention cherche les avantages des deux géométries connues bidimensionnelle et tridimensionnelle, dans une exécution simple et économique, donc bidimensionnelle.
  • L'invention concerne ainsi un mécanisme résonateur d'horlogerie selon la revendication 1.
  • L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant au moins un tel mécanisme résonateur.
  • L'invention concerne encore une montre comportant au moins un tel mouvement.
  • Ainsi, l'invention est un pivot lames croisées bidimensionnel avec deux lames qui ne se croisent pas. Il comporte des parties fines qui fléchissent, et des parties larges qui sont assez rigides pour ne pas ou très peu se déformer. Comme ces parties larges ne participent pas à la flexion des lames, elles peuvent être choisies de forme quelconque.
    • 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, sous forme d'un schéma-blocs, le principe général d'un résonateur mécanique dans lequel un mobile est suspendu à deux ensembles élastiques agencés selon des directions différentes, de façon à ne permettre à ce mobile qu'un degré de liberté en rotation dans le plan de la feuille;
    • la figure 2 représente, de façon schématisée et en vue en plan, un résonateur mécanique selon l'invention, avec un support rotatif suspendu, et où un premier ensemble élastique comporte, de part et d'autre de l'axe de pivotement virtuel, et jointes par une première lame intermédiaire plus rigide que chacune d'elles, une première lame flexible externe et une première lame flexible interne, qui définissent ensemble une première direction passant par l'axe de pivotement virtuel, représentée sur l'axe vertical de la figure, tandis qu'un deuxième ensemble élastique est constitué par une lame selon la direction horizontale de la figure, et qui passe par l'axe de pivotement virtuel ;
    • la figure 3 représente, de façon similaire à la figure 2, un agencement de lames similaires, mais avec une première lame intermédiaire qui entoure complètement le support rotatif mobile, dans le plan du mécanisme flexible de guidage en pivotement;
    • la figure 4 représente, de façon similaire à la figure 2, un agencement de lames où le support rotatif mobile est extérieur à la première lame intermédiaire, mais où le deuxième ensemble élastique selon la direction horizontale comporte une deuxième lame flexible externe et une deuxième lame flexible interne de part et d'autre d'une deuxième lame intermédiaire plus rigide que chacune d'elles, cette deuxième lame intermédiaire passant par l'axe de pivotement virtuel;
    • les figures 5 et 7 représentent chacune un résonateur mécanique similaire à celui de la figure 4, mais dont les directions du premier ensemble élastique et du deuxième ensemble élastique forment entre elles un angle particulier favorable à l'isochronisme de ce résonateur ;
    • la figure 6 est une vue en perspective du résonateur de la figure 5, avec un balancier rapporté fixé de façon excentrée sur le support rotatif mobile ;
    • la figure 8 représente une variante du résonateur de la figure 5, où la première et la deuxième lame intermédiaire sont squelettées afin de réduire leur inertie et pour évier des modes propres indésirables ;
    • la figure 9 est un schéma-blocs représentant une montre avec un mouvement incorporant un résonateur selon l'invention, lequel comporte plusieurs mécanisme flexible de guidage en pivotement disposés en série.
    Description détaillée des modes de réalisation préférés
  • L'invention concerne un mécanisme résonateur d'horlogerie 1 comportant une masse pivotante 2, qui est agencée pour pivoter de façon rotative autour d'un axe de pivotement virtuel A.
  • Ce mécanisme résonateur 1 comporte un premier support fixe 11 et un deuxième support fixe 12, auxquels est fixé un mécanisme flexible de guidage en pivotement 10. Ce mécanisme flexible de guidage en pivotement 10 comporte un support rotatif 3 mobile, qui est relié au premier support fixe 11 par un premier ensemble élastique 21 que comporte le mécanisme flexible de guidage en pivotement 10, et est relié au deuxième support fixe 12 par un deuxième ensemble élastique 22, que comporte aussi le mécanisme flexible de guidage en pivotement 10.
  • Le premier ensemble élastique 21 et le deuxième ensemble élastique 22 définissent ensemble l'axe de pivotement virtuel A.
  • La masse pivotante 2 peut être rapportée sur le support rotatif 3, tel que visible sur la figure 6, ou bien constituée par le support rotatif 3.
  • Selon l'invention, le mécanisme flexible de guidage en pivotement 10 est plan.
  • Et le premier ensemble élastique 21 comporte, de part et d'autre de l'axe de pivotement virtuel A, et jointes par une première lame intermédiaire 51 plus rigide que chacune d'elles, une première lame flexible externe 31 et une première lame flexible interne 41. Ces première lame flexible externe 31 et première lame flexible interne 41 définissent ensemble une première direction D1 passant par l'axe de pivotement virtuel A. Le deuxième ensemble élastique 22 comporte une deuxième lame flexible 62, de préférence passant par l'axe de pivotement virtuel A, et définissant une deuxième direction D2, différente de la première direction D1, passant par l'axe de pivotement virtuel A où elle croise la première direction D1, et faisant avec elle un angle α. Dans un agencement préféré, cette deuxième lame flexible 62 est traversée, en pleine matière, par cet axe de pivotement virtuel A.
  • Plus particulièrement, la première lame flexible externe 31 et la première lame flexible interne 41 constituent les parties les plus flexibles du premier ensemble élastique 21. Dans une variante particulière, tel qu'illustré par les figures 1 à 8, le premier ensemble élastique 21 ne comporte que la première lame intermédiaire 51, la première lame flexible externe 31, et la première lame flexible interne 41. Dans une variante particulière, la première lame flexible externe 31, et la première lame flexible interne 41 ont une section identique.
  • Sur les figures 2 et 3, le premier ensemble élastique 21 et le deuxième ensemble élastique 22 ont des rigidités différentes. Pour symétriser leur rigidité, et même leur déformée, on peut artificiellement épaissir le deuxième ensemble élastique 22 au même endroit que le premier ensemble élastique, par exemple.
  • Ainsi, en ce qui concerne le deuxième ensemble élastique 22, la deuxième lame flexible 62 peut être une lame simple, tel que visible sur les figures 2 et 3, ou bien, comme le premier ensemble élastique 21, une alternance en série de lames de flexibilité différentes. Ainsi, dans une variante illustrée aux figures 1, et 4 à 8, le deuxième ensemble élastique 22 comporte une deuxième lame flexible externe 32 et une deuxième lame flexible interne 42 de part et d'autre d'une deuxième lame intermédiaire 52 plus rigide que chacune d'elles et constituant avec elles la deuxième lame flexible 62. Dans un agencement particulier, la deuxième lame intermédiaire 52 passe par l'axe de pivotement virtuel A, c'est-à-dire qu'elle est traversée, en pleine matière, par cet axe de pivotement virtuel A. Dans une variante particulière, la deuxième lame flexible externe 32 et la deuxième lame flexible interne 42 ont une section identique.
  • De préférence, le premier ensemble élastique 21 et le deuxième ensemble élastique 22 sont rigidement encastrés dans le premier support fixe 11 et respectivement le deuxième support fixe 12.
  • Plus particulièrement, la deuxième lame flexible 62 est encastrée dans le deuxième support fixe 12 au niveau d'un deuxième encastrement externe 72, et dans le support rotatif 3 au niveau d'un deuxième encastrement interne 82. Et le deuxième encastrement externe 72 et le deuxième encastrement interne 82 sont situés de part et d'autre d'une droite parallèle à la direction D1 définie par le premier ensemble élastique 21, et passant par l'axe de pivotement virtuel A. Plus particulièrement le deuxième encastrement externe 72 et le deuxième encastrement interne 82 sont situés de part et d'autre de l'axe de pivotement virtuel A. Plus particulièrement encore, le deuxième encastrement externe 72 et le deuxième encastrement interne 82 sont alignés avec l'axe de pivotement virtuel A, tel que visible sur les figures.
  • S'il est envisageable que la première direction D1 et la deuxième direction D2 soient des directions curvilignes se croisant au niveau de l'axe de pivotement virtuel A, la modélisation est plus aisée avec des éléments droits. Ainsi, dans une variante particulière, la première direction D1 est droite. Dans une autre variante particulière, la deuxième direction D2 est droite. Dans une variante particulière encore, illustrée sur les figures 2 à 8, la première direction D1 est droite, et la deuxième direction D2 est droite. De la même façon, l'invention est illustrée dans un cas particulier préféré où les lames les plus flexibles, définissant le pivot flexible du mécanisme flexible de guidage en pivotement 10, et l'axe de pivotement virtuel A, sont des lames flexibles droites. D'autres géométries sont néanmoins envisageables, par exemple en forme de serpentin, ou autres.
  • De façon particulière, le premier ensemble élastique 21 entoure le deuxième ensemble élastique 22.
  • De façon particulière, la première lame intermédiaire 51 entoure complètement le support rotatif mobile 3, tel que visible sur la figure 3. Alors que, sur les variantes des figures 2, et 4 à 8, le support rotatif mobile 3 est externe à la première lame intermédiaire 51.
  • Le support rotatif 3 à l'extrémité des lames pivote ainsi autour d'un axe de pivotement virtuel A qui est à l'intersection des deux directions de lames. Pour avoir une marche indépendante de la position dans la gravité, il faut à la fois que le centre de rotation instantané du support rotatif 3 et de la masse pivotante 2 qu'il porte le cas échéant ne se déplace pas avec l'angle de rotation. Ainsi, pour un fonctionnement optimal du mécanisme résonateur 1, le centre d'inertie de l'ensemble constitué par la masse pivotante 2 et le support rotatif 3 est situé sur l'axe de pivotement virtuel A. La figure 6 montre un tel exemple, où la masse pivotante 2 est constituée par un balancier, lequel est fixé de façon excentrée sur le support rotatif 3.
  • Dans une variante avantageuse, pour minimiser l'effet des inerties des premier ensemble élastique 21 et deuxième ensemble élastique 22, les parties les moins flexibles du premier ensemble élastique 21 et/ou du deuxième ensemble élastique 22 sont squelettées pour minimiser leur masse et éviter des modes propres indésirables. En l'occurrence il s'agit essentiellement de la première lame intermédiaire 51, et de la deuxième lame intermédiaire 52, tel que visible sur la figure 8.
  • De façon avantageuse, les extrémités externes du premier ensemble élastique 21 et du deuxième ensemble élastique 22 sont reliées rigidement respectivement au premier support fixe 11 et au deuxième support fixe 12, et les extrémités internes du premier ensemble élastique 21 et du deuxième ensemble élastique 22 sont reliées rigidement au support rotatif 3.
  • Dans une variante particulière avec un isochronisme optimisé, la première direction D1 et la deuxième direction D2 forment l'une avec l'autre un angle compris entre 70° et 87°, et plus particulièrement de 83.65°, tel que visible sur les figures 5 à 7. La demande de brevet CH01979/14 , au nom de Swatch Group Research & Development Ltd, incorporée ici par référence, décrit un résonateur d'horlogerie à lames croisées et expose l'importance de la valeur de cet angle particulier.
  • De façon à ce que la marche du mécanisme résonateur 1 soit le moins dépendante possible de sa position dans le champ de gravité, la détermination de la position du croisement des directions des lames, par rapport à leur encastrement, est importante.
  • Dans une variante particulière, la première lame flexible externe 31 est reliée rigidement à la première lame intermédiaire 51 en un premier point d'encastrement externe 310, la première lame flexible interne 41 est reliée rigidement à la première lame intermédiaire 51 en un premier point d'encastrement interne 410. Et, dans un agencement avantageux, en projection sur la première direction D1, une première distance intermédiaire d1 définie par l'écart entre le premier point d'encastrement externe 310 et le premier point d'encastrement interne 410, et une première distance totale L1 définie par l'écart entre, d'une part un premier point d'encastrement externe 311 entre la première lame externe 31 et le premier support fixe 11, et d'autre part un premier point d'encastrement interne 411 entre la première lame interne 41 et le support rotatif 3, définissent un rapport d1/L1 compris entre 0.05 et 0.25, et notamment égal à 0.20.
  • Plus particulièrement encore, en projection sur la première direction D1, un premier rayon r1 défini par l'écart entre le premier point d'encastrement interne 411 et l'axe de pivotement virtuel A, et la première distance totale L1, définissent un rapport r1/L1 compris entre 0.05 et 0.3, et notamment égal à 0.185.
  • De façon similaire, dans une variante particulière, la deuxième lame flexible externe 32 est reliée rigidement à la deuxième lame intermédiaire 52 en un deuxième point d'encastrement externe 320, la deuxième lame flexible interne 42 est reliée rigidement à la deuxième lame intermédiaire 52 en un deuxième point d'encastrement interne 420. Et, dans un agencement avantageux, en projection sur la deuxième direction D2, une deuxième distance intermédiaire d2 définie par l'écart entre le deuxième point d'encastrement externe 320 et le deuxième point d'encastrement interne 420, et une deuxième distance totale L2 définie par l'écart entre, d'une part un deuxième point d'encastrement externe 321 entre la deuxième lame externe 32 et le deuxième support fixe 12, et d'autre part un deuxième point d'encastrement interne 421 entre la deuxième lame interne 42 et le support rotatif 3, définissent un rapport d2/L2 compris entre 0.05 et 0.25, et notamment égal à 0,20.
  • Plus particulièrement encore, en projection sur la deuxième direction D2, un deuxième rayon r2 défini par l'écart entre le deuxième point d'encastrement interne 421 et l'axe de pivotement virtuel A, et la deuxième distance totale L2, définissent un rapport r2/L2 compris entre 0.05 et 0.3, et notamment égal à 0.185.
  • Dans une variante particulière, la première distance intermédiaire d1, la première distance totale L1, la deuxième distance intermédiaire d2, la deuxième distance totale L2, sont liées par les relations d1=d2 et L1=L2.
  • Dans une autre variante particulière, le premier rayon r1, la première distance totale L1, le deuxième rayon r2, la deuxième distance totale L2, sont liées par les relations r1=r2 et L1=L2.
  • Dans une autre variante particulière, d1=d2, et r1=r2, etL1=L2.
  • Pour chaque valeur de ratio d1/L1 = d2/L2, on peut trouver un angle α optimal et un rapport r1/L1=r2/L2 optimal pour que la marche soit indépendante à la fois de l'amplitude et de l'orientation dans le champ de gravité. Des modélisations sont nécessaires pour déterminer les valeurs optimales, aussi l'emploi de lames flexibles droites facilite-t-il ces calculs.
  • Avantageusement, tel que visible sur la figure 7, les proportions des parties les plus rigides 51 et 52, du premier ensemble élastique 21 et du deuxième ensemble élastique 22, entre les points d'encastrement respectifs : 310, 410 et 320, 420, par rapport à l'axe de pivotement virtuel A, où « de » est la distance du côté externe entre l'axe A et l'encastrement, et où « di » est la distance du côté interne entre l'axe A et l'encastrement, sont telles que : de/(de+di) = 1/3 et di/(de+di) = 2/3.
  • L'invention se prête particulièrement bien à une exécution monolithique.
  • Dans une réalisation avantageuse, le premier support fixe 11, le deuxième support fixe 12, et le un mécanisme flexible de guidage en pivotement 10 forment un ensemble monobloc. Cet ensemble monobloc peut être réalisé par des technologies de type « MEMS » ou « LIGA » ou similaire, en silicium ou similaire, compensé thermiquement, notamment par une croissance locale particulière de dioxyde de silicium, dans certaines zones de la pièce agencées à cet effet, quand cet ensemble monobloc est réalisé en silicium.
  • Le mécanisme résonateur d'horlogerie 1 peut comporter une pluralité de tels mécanismes flexibles de guidage en pivotement 10 montés en série, pour augmenter la course angulaire totale, disposés dans des plans parallèles, et autour du même axe de pivotement virtuel A.
  • L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie 100 comportant au moins un tel mécanisme résonateur 1.
  • L'invention concerne encore une montre 1000 comportant au moins un tel mouvement 100.
  • L'invention apporte plusieurs avantages:
    • facilité de fabrication, grâce au regroupement des éléments fonctionnels dans un seul plan ;- marche indépendante des positions dans le champ de gravité ;
    • marche indépendante de l'amplitude.

Claims (24)

  1. Mécanisme résonateur d'horlogerie (1) comportant une masse pivotante (2) agencée pour pivoter de façon rotative autour d'un axe de pivotement virtuel (A), ledit mécanisme résonateur (1) comportant un premier support fixe (11) et un deuxième support fixe (12) auxquels est fixé un mécanisme flexible de guidage en pivotement (10) lequel comporte un support rotatif (3) relié audit premier support fixe (11) par un premier ensemble élastique (21) et relié audit deuxième support fixe (12) par un deuxième ensemble élastique (22) qui définit ledit axe de pivotement virtuel (A) avec ledit premier ensemble élastique (21), ladite masse pivotante (2) étant rapportée sur ledit support rotatif (3) ou constituée par ledit support rotatif (3), et où ledit mécanisme flexible de guidage en pivotement (10) est plan, caractérisé en ce que ledit premier ensemble élastique (21) comporte, de part et d'autre dudit axe de pivotement virtuel (A), et jointes par une première lame intermédiaire (51) plus rigide que chacune d'elles, une première lame flexible externe (31) et une première lame flexible interne (41) définissant ensemble une première direction (D1) qui passe par ledit axe de pivotement virtuel (A), et en ce que ledit deuxième ensemble élastique (22) comporte une deuxième lame flexible (62) définissant une deuxième direction (D2) qui passe par ledit axe de pivotement virtuel (A), et caractérisé en ce que ladite deuxième lame flexible (62) est encastrée dans ledit deuxième support fixe (12) au niveau d'un deuxième encastrement externe (72), et dans ledit support rotatif (3) au niveau d'un deuxième encastrement interne (82), et en ce que ledit deuxième encastrement externe (72) et ledit deuxième encastrement interne (82) sont situés de part et d'autre d'une droite parallèle à ladite première direction (D1) et passant par ledit dudit axe de pivotement virtuel (A).
  2. Mécanisme résonateur d'horlogerie (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit deuxième encastrement externe (72) et ledit deuxième encastrement interne (82) sont alignés avec ledit axe de pivotement virtuel (A).
  3. Mécanisme résonateur d'horlogerie (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite première lame flexible externe (31) et ladite première lame flexible interne (41) sont chacune distante de ladite deuxième lame flexible (62).
  4. Mécanisme résonateur d'horlogerie (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit axe de pivotement virtuel (A) traverse la matière de ladite deuxième lame flexible (62).
  5. Mécanisme résonateur d'horlogerie (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite première lame flexible externe (31) et ladite première lame flexible interne (41) constituent les parties les plus flexibles dudit premier ensemble élastique (21).
  6. Mécanisme résonateur d'horlogerie (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit deuxième ensemble élastique (22) comporte une deuxième lame flexible externe (32) et une deuxième lame flexible interne (42) de part et d'autre d'une deuxième lame intermédiaire (52) plus rigide que chacune d'elles et constituant avec elles ladite deuxième lame flexible (62).
  7. Mécanisme résonateur d'horlogerie (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite première direction (D1) est droite.
  8. Mécanisme résonateur d'horlogerie (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite deuxième direction (D2) est droite.
  9. Mécanisme résonateur d'horlogerie (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite première direction (D1) est droite et constitue la direction rectiligne d'au moins une lame élastique qui est une lame droite, et ladite deuxième direction (D2) est droite, et constitue la direction rectiligne d'au moins une lame élastique qui est une lame droite.
  10. Mécanisme résonateur d'horlogerie (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit premier ensemble élastique (21) entoure ledit deuxième ensemble élastique (22) dans le plan dudit mécanisme flexible de guidage en pivotement (10).
  11. Mécanisme résonateur d'horlogerie (1) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le centre d'inertie de l'ensemble constitué par ladite masse pivotante (2) et ledit support rotatif (3) est situé sur ledit axe de pivotement virtuel (A).
  12. Mécanisme résonateur d'horlogerie (1) selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les parties les moins flexibles dudit premier ensemble élastique (21) et/ou dudit deuxième ensemble élastique (22) sont squelettées pour minimiser leur masse et éviter des modes propres indésirables.
  13. Mécanisme résonateur d'horlogerie (1) selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les extrémités externes dudit premier ensemble élastique (21) et dudit deuxième ensemble élastique (22) sont reliées rigidement respectivement audit premier support fixe (11) et audit deuxième support fixe (12), et en ce que les extrémités internes dudit premier ensemble élastique (21) et dudit deuxième ensemble élastique (22) sont reliées rigidement audit support rotatif (3).
  14. Mécanisme résonateur d'horlogerie (1) selon les revendications 7 et 8 caractérisé en ce que lesdites première direction (D1) et deuxième direction (D2) forment l'une avec l'autre un angle compris entre 70° et 87°.
  15. Mécanisme résonateur d'horlogerie (1) selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que ladite première lame flexible externe (31) est reliée rigidement à ladite première lame intermédiaire (51) en un premier point d'encastrement externe (310), en ce que ladite première lame flexible interne (41) est reliée rigidement à ladite première lame intermédiaire (51) en un premier point d'encastrement interne (410), et en ce que, en projection sur ladite première direction (D1) qui est droite, une première distance intermédiaire (d1) définie par l'écart entre ledit premier point d'encastrement externe (310) et ledit premier point d'encastrement interne (410), et une première distance totale (L1) définie par l'écart entre, d'une part un premier point d'encastrement externe (311) entre ladite première lame externe (31) et ledit premier support fixe (11), et d'autre part un premier point d'encastrement interne (411) entre ladite première lame interne (41) et ledit support rotatif (3), définissent un rapport d1/L1 compris entre 0.05 et 0.25.
  16. Mécanisme résonateur d'horlogerie (1) selon la revendication 15, caractérisé en ce que, en projection sur ladite première direction (D1), un premier rayon (r1) défini par l'écart entre ledit premier point d'encastrement interne (411) et ledit axe de pivotement virtuel (A), et ladite première distance totale (L1), définissent un rapport r1/L1 compris entre 0.05 et 0.3.
  17. Mécanisme résonateur d'horlogerie (1) selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que ladite deuxième lame flexible externe (32) est reliée rigidement à ladite deuxième lame intermédiaire (52) en un deuxième point d'encastrement externe (320), en ce que ladite deuxième lame flexible interne (42) est reliée rigidement à ladite deuxième lame intermédiaire (52) en un deuxième point d'encastrement interne (420), et en ce que, en projection sur ladite deuxième direction (D2) qui est droite, une deuxième distance intermédiaire (d2) définie par l'écart entre ledit deuxième point d'encastrement externe (320) et ledit deuxième point d'encastrement interne (420), et une deuxième distance totale (L2) définie par l'écart entre, d'une part un deuxième point d'encastrement externe (321) entre ladite deuxième lame externe (32) et ledit deuxième support fixe (12), et d'autre part un deuxième point d'encastrement interne (421) entre ladite deuxième lame interne (42) et ledit support rotatif (3), définissent un rapport d2/L2 compris entre 0.05 et 0.25.
  18. Mécanisme résonateur d'horlogerie (1) selon la revendication 17, caractérisé en ce que, en projection sur ladite deuxième direction (D2), un deuxième rayon (r2) défini par l'écart entre ledit deuxième point d'encastrement interne (421) et ledit axe de pivotement virtuel (A), et ladite deuxième distance totale (L2), définissent un rapport r2/L2 compris entre 0.05 et 0.3.
  19. Mécanisme résonateur d'horlogerie (1) selon les revendications 15 et 17, caractérisé en ce que ladite première distance intermédiaire (d1), ladite première distance totale (L1), ladite deuxième distance intermédiaire (d2), ladite deuxième distance totale (L2), sont liées par les relations d1=d2 et L1=L2.
  20. Mécanisme résonateur d'horlogerie (1) selon les revendications 16 et 18, caractérisé en ce que ledit premier rayon (r1), ladite première distance totale (L1), ledit deuxième rayon (r2), ladite deuxième distance totale (L2), sont liées par les relations r1=r2 et L1=L2.
  21. Mécanisme résonateur d'horlogerie (1) selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisé en ce que ledit premier support fixe (11), ledit deuxième support fixe (12), et ledit un mécanisme flexible de guidage en pivotement (10) forment un ensemble monobloc en silicium, compensé thermiquement.
  22. Mécanisme résonateur d'horlogerie (1) selon l'une des revendications 1 à 21, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de dits mécanismes flexibles de guidage en pivotement (10) montés en série, pour augmenter la course angulaire totale, disposés dans des plans parallèles, et autour du même dit axe de pivotement virtuel (A).
  23. Mouvement d'horlogerie (100) comportant au moins un mécanisme résonateur d'horlogerie (1) selon l'une des revendications 1 à 22.
  24. Montre (1000) comportant au moins un mouvement (100) selon la revendication 23.
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