EP3338144A1 - Dispositif mécanique bistable, notamment pour l'horlogerie - Google Patents

Dispositif mécanique bistable, notamment pour l'horlogerie

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EP3338144A1
EP3338144A1 EP16742314.4A EP16742314A EP3338144A1 EP 3338144 A1 EP3338144 A1 EP 3338144A1 EP 16742314 A EP16742314 A EP 16742314A EP 3338144 A1 EP3338144 A1 EP 3338144A1
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EP
European Patent Office
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mechanical device
bistable mechanical
blades
stable functional
elastic
Prior art date
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Application number
EP16742314.4A
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German (de)
English (en)
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EP3338144B1 (fr
Inventor
Nicolas Déhon
Jean-Baptiste LE BRIS
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Patek Philippe SA Geneve
Original Assignee
Patek Philippe SA Geneve
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Publication date
Application filed by Patek Philippe SA Geneve filed Critical Patek Philippe SA Geneve
Publication of EP3338144A1 publication Critical patent/EP3338144A1/fr
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Publication of EP3338144B1 publication Critical patent/EP3338144B1/fr
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B15/00—Escapements
    • G04B15/06—Free escapements
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B15/00—Escapements
    • G04B15/10—Escapements with constant impulses for the regulating mechanism
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B15/00—Escapements
    • G04B15/12—Adjusting; Restricting the amplitude of the lever or the like

Definitions

  • the present invention relates to a bistable mechanical device, particularly for the watch industry.
  • WO 99/64936 a timepiece exhaust using a bistable mechanical device comprising a leaf spring which works in buckling.
  • the leaf spring is fixed at both ends to recesses or pivoting members, and its midpoint is kept aligned with said two ends. The distance separating the two recesses is such that the leaf spring undergoes a compression which forces it to deform according to a second mode buckling.
  • the leaf spring thus has two convexities of opposite directions on either side of its midpoint.
  • the leaf spring can occupy two stable functional states, the transition from one to the other of these stable functional states being effected by reversing the direction of the two convexities.
  • an armature lever acting symmetrically in the region of the two convexities deforms the leaf spring from one of its stable functional states to a metastable state close to an unstable state corresponding to a fourth mode buckling, to arm the leaf spring.
  • a trigger rocker located in the midpoint zone acts on the leaf spring to tilt it into its other stable functional state.
  • This switch can be broken down into two phases, one requiring a small energy input, the other the restitution of a much larger energy. Taking as reference an anchor escapement, the first phase can be compared to the release, the second to the pulse. The difference lies in the fact that these phases correspond to perfectly stable energy exchanges, which can not be the case with an anchor escapement.
  • the arming lever is actuated by integral armature cams of exhaust gears driven by the finishing gear of the timepiece.
  • the rocker détente cooperates with a balance-balance oscillator and includes for this purpose a fork of the same type as conventional anchor forks.
  • the energy allowing the trigger rocker to move the leaf spring into its other stable functional state since its state of arming is provided by the balance, when a peg secured to the pendulum collides with the input horn of the fork .
  • the passage of the leaf spring from one stable state to another changes the inclination of the zone of the midpoint, which causes the trigger rocker to rock, which then imparts a pulse to said peg secured to the balance.
  • FIG. 1 shows four different states of the leaf spring according to this document WO 99/64936, namely a state of rest (FIG. 1 (a)) where the leaf spring is not still subjected to compression causing buckling, a first stable functional state (solid line of Figure 1 (b)) where the recesses to which are fixed the ends of the leaf spring have been brought together to flamber the leaf spring, a metastable state close to an unstable state where the leaf spring is armed (solid line of Figure 1 (c)) and a second stable functional state (solid line of Figure 1 (d)).
  • a disadvantage of this bistable mechanical device is that it is difficult to adjust the tension of the leaf spring, that is to say the compression applied to its ends, while maintaining fixed the line connecting said ends (passage of the figure 1 (a) in Figure 1 (b)). If the alignment of the ends of the leaf spring is modified during the adjustment, the operation of the exhaust will be disturbed because the asymmetry will generate difficulties in keeping to a minimum the energy required for the disengagement (first phase of the tilting) in one of the two alternations. A release requiring too much energy will cause a drop in performance, increase the risk that the system is not self-starting and may be a cause of anisochronism.
  • bistable mechanical device Another type of bistable mechanical device is described in patent application WO 2013/144236.
  • This device also used as part of an exhaust, comprises two parallel flexible blades whose median parts are connected by a movable frame and whose ends are fixed to the masses themselves fixed to a fixed structure.
  • the flexible blades are prestressed in buckling.
  • the distance separating the masses can be adjusted by turning eccentrics which act on the masses.
  • the movable frame moves substantially in translation as the flexible blades move from one stable functional state to another.
  • the movable frame is on an inner circumference of the spouts which cooperate with the teeth of an escape wheel.
  • the movable frame also carries an arm that defines a fork similar to that of a classic Swiss anchor, to cooperate with a peg of a pendulum.
  • This device has the same disadvantage as the device according to WO 2009/1 18310, namely the need for a precise adjustment of the compression applied to the flexible blades.
  • Patent application EP 2730980 also discloses a bistable mechanical device comprising flexible blades which are prestressed by buckling during their manufacture by growth of silicon oxide on silicon oxide. silicon or by a cooling step playing on the difference of the thermal coefficients of silicon and silicon oxide. The flexible blades are thus always subjected to deformation stresses after their manufacture. This bistable mechanical device is complicated to manufacture.
  • the present invention aims to overcome the aforementioned disadvantages and proposes for this purpose a bistable mechanical device comprising a first elastic blade and a second elastic blade, the bistable mechanical device can occupy a state of rest where the first and second elastic blades are free of any deformation stress and the first and second stable functional states where the first and second elastic blades each have a convexity, the convexity of each of the first and second elastic blades changing direction during the passage of one of the first and second stable functional states to the other, characterized in that each of the first and second resilient blades is preformed to already have a convexity in the rest state, the convexity of one of the first and second resilient blades changing direction during the passage of the state of rest at one of the first and second stable functional states.
  • the bistable mechanical device has a zero energy level in the idle state and a non-zero energy level in each of the first and second stable functional states.
  • the bistable mechanical device will have substantially identical respective energy levels in the first and second stable functional states. These energy levels are pre-established, that is to say, determined during the manufacture of the bistable mechanical device. No adjustment of the tension of the resilient blades is necessary in the present invention.
  • the resilient blades may be portions of the same leaf spring or be blades separated from each other and coupled, or coupled to each other.
  • the state of rest of the bistable mechanical device is a state occupied by the bistable mechanical device before its final assembly in a mechanism intended to use it. However, the present invention does not exclude that this state of rest can also be occupied by the bistable mechanical device after its final assembly in said mechanism.
  • the first and second stable functional states are states that can occupy the bistable mechanical device after its final assembly in said mechanism. However, the present invention does not exclude that the first and second stable functional states can also be occupied before mounting the bistable mechanical device in said mechanism.
  • the bistable mechanical device further comprises a rigid frame carrying the first and second resilient blades.
  • the first and second resilient blades together form or form part of a spring whose two ends are attached to the rigid frame.
  • a midpoint of the spring may be located on the line passing through said two ends or, alternatively, out of said straight line.
  • each of the first and second resilient blades are fixed to the rigid frame and in the first and second stable functional states a rigid and movable connecting member with respect to the rigid frame connects the respective middle portions of the first and second elastic blades.
  • the bistable mechanical device comprises first and second stages, the first stage comprising the first elastic blade, a third preformed elastic blade substantially parallel to the first elastic blade and a first rigid connecting element connecting the parts. medians of the first and third elastic blades, the second stage comprising the second elastic blade, a fourth preformed elastic blade substantially parallel to the second elastic blade and a second rigid connecting element connecting the middle portions of the second and fourth resilient blades, the two ends of each of the first to fourth resilient blades being fixed to the rigid frame, and in the first and second stable functional states the first and second connecting elements are assembled to one another.
  • said elastic blades and the rigid frame form or form part of the same monolithic piece
  • the present invention further provides a mechanism comprising a bistable mechanical device as defined above and at least one armoring member for arming said elastic strips and allowing the bistable mechanical device, in use, to alternately occupy the first and second stable functional states.
  • the mechanism may further comprise at least one output member for receiving energy restored by said elastic blades.
  • Said at least one armature member may comprise a first rocker and said at least one output member may comprise a second rocker.
  • the present invention further provides a clock mechanism comprising a mechanism as defined above.
  • the present invention proposes a method of mounting a bistable mechanical device as defined above in a mechanism, characterized in that it comprises the following steps:
  • FIG. 2 shows a bistable mechanical device according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows four different states of the bistable mechanical device according to the first embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a bistable mechanical device according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows four different states of the bistable mechanical device according to the second embodiment of the invention.
  • FIG. 6 shows a bistable mechanical device according to a third embodiment of the invention, in three different states
  • FIG. 7 shows a bistable mechanical device according to a fourth embodiment of the invention, in three different states.
  • a bistable mechanical device 1 comprises a rigid chassis 2 and a spring 3 carried by the rigid chassis 2.
  • the rigid chassis 2 is intended to be mounted on a support or frame 4 of a mechanism, for example on the plate of a watch movement, or may constitute or be part of this support 4.
  • the spring 3 comprises a first elastic blade 5, one end 5a is fixed to the frame 2, a second elastic blade 6, one end 6a is fixed to the frame 2, and a rigid connecting element 7 located in the middle part of the spring 3 and at which the other end 5b of the first elastic blade 5 and the other end 6b of the second elastic blade 6 are fixed.
  • the spring 3 or even the bistable mechanical device 1 as a whole is a monolithic piece, for example made of silicon by deep reactive ion etching (DRIE) or any other suitable method, or metal by electroerosion, LIGA or any other appropriate method.
  • DRIE deep reactive ion etching
  • the two ends 5a, 6a of the spring 3 and its midpoint 8 are situated on the same straight line D.
  • the midpoint 8 of the spring 3 is the center of a hole 9 that the connecting element 7 has.
  • This hole 9 is intended to be traversed by a rod defining an axis of rotation passing through said midpoint 8, axis of rotation about which the connecting element 7 can rotate relative to the frame 2.
  • the aforementioned rod may be secured to the frame 2 or the support 4, or pivoting in bearings of the frame 2 or the support 4 in which case this rod is preferably driven into a rocking lever 12 which is described below.
  • the connecting element 7 constitutes all or part of a trigger rocker.
  • the connecting element 7 may constitute a part of the trigger rocker comprising a dart and intended to receive another portion of the trigger rocker having a fork, as described in the patent application WO 2009/1 18310.
  • the connecting element 7 may be a support for receiving a stinger and a fork, as described in the patent application CH 705674.
  • the stinger and the fork are similar to those of a classic exhaust anchor and have the function of cooperating with a pendulum.
  • Each elastic blade 5, 6 has in its central part or near its middle part a bulge having a hole 10, 1 1 which is intended to be traversed by an ankle carried by the rocker arming 12.
  • the rocker arming 12 and the trigger rocker are preferably coaxial, as shown, that is to say that the armature rocker 12 is mounted on the rod passing through the hole 9 of the connecting element 7 to pivot about the same axis of rotation as the trigger rocker. However, the armature and trigger rockers are free to rotate relative to each other.
  • the armature rocker 12 is shown schematically in FIG. 2.
  • the arming lever 12 can be similar to that described in the document WO 99/64936 or in the document WO 2009/1 18310. .
  • the elastic blades 5, 6 could be joined (without the connecting element 7 between them) and thus form two portions of the same blade, as in the document WO 99/64936.
  • the midpoint 8 would be the junction point of the two elastic strips 5, 6 and the trigger rocker would be similar to that described in this document WO 99/64936.
  • the bistable mechanical device 1 can be part of a watch movement escapement, like the devices according to the aforementioned documents. Other applications, watchmakers or not, however, are possible.
  • the spring 3 is preformed for, at rest, that is to say in the absence of any deformation stress, in particular of any buckling stress, have a curved shape as shown in FIG. Figure 3 (a).
  • the first elastic blade 5 and the second elastic blade 6 have respective convexities of the same direction and the elastic blades 5, 6 are symmetrical with respect to a straight line passing through the midpoint 8 of the spring 3 and perpendicular to the straight line D. No adjustment of the distance between the ends 5a, 6a of the spring 3 is necessary. This distance is determined during the manufacture of the bistable mechanical device. In this state of rest, the bistable mechanical device 1 can be mounted in the mechanism intended to use it, according to the operations described below.
  • the fitter installs the bistable mechanical device on the support 4 of the mechanism, by fixing the frame 2 on this support 4 and by engaging the rod mentioned previously in the hole 9 of the connecting element 7 so that the connecting element 7 and the midpoint 8 of the spring 3 can move in rotation.
  • the midpoint 8 of the spring 3 is thus kept aligned with the 5a, 6a of the spring 3.
  • the function exerted by the rod through the hole 9 of the connecting element 7 is shown schematically by supports 13 and the connecting element 7 is not shown.
  • the fitter deforms the spring 3 so as to reverse the direction of the convexity of one of the elastic blades 5, 6 to move the spring 3 into a first state stable functional.
  • the shape of the spring 3 corresponding to this first stable functional state is shown in solid line in Figure 3 (b), the broken line representing the shape of the spring 3 at rest.
  • the armature lever 12 is mounted on the rod passing through the hole 9 and the pins carried by the armature lever 12 are introduced into the holes 10, 1 1 of the elastic blades. 5, 6 to allow cooperation between the armature rocker 12 and the spring 3.
  • the armature rocker 12 can be mounted on said rod before the deformation of the spring 3 by the fitter, or even before the commitment of said rod in the hole 9 of the connecting element 7.
  • the armature rocker 12 and said rod may be in one piece.
  • the bistable mechanical device 1 may, in operation, alternately occupy the first stable functional state and a second stable functional state shown in full lines respectively in Figures 3 (b) and 3 (d).
  • the respective shapes of the spring 3 in the first and second stable functional states are substantially symmetrical with respect to the straight line D.
  • the armature rocker 12 is rotated in a specific direction (clockwise in FIG. 2) to deform the spring. spring 3 to a state close to the instability (see the solid line of FIG. 3 (c), the broken line corresponding to the first stable functional state) by reversing the direction of the convexity of each elastic blade 5, 6
  • the armature of the spring 3 is then maximum.
  • the rocking trigger receiving energy
  • the kinetics of a rocker with which it cooperates provides a torque to the spring 3 in its middle part, which allows the spring 3 to move beyond the state of instability and to switch to the second stable functional state shown in solid lines in the figure. 3 (d).
  • Tipping in the second stable functional state rotates the trigger rocker, which can thus communicate a pulse to the pendulum.
  • the transition from the second stable functional state to the first stable functional state occurs in a similar manner, with opposite directions of rotation for the armature rocker 12, the trigger rocker and the rocker arm.
  • the torque required to overcome the state of instability could be provided by the armature lever 12 rather than by the trigger rocker.
  • the armature rocker 12 provides at least a portion of the energy required to arm the spring 3 and move it from one stable functional state to another, and the trigger rocker constitutes a output which receives the energy restored by the spring 3 after its arming.
  • the first and second stable functional states have the same energy level, as in the case of a compression-deformed leaf spring according to a second mode buckling.
  • the spring 3 according to the invention does not need to be subjected to compression and therefore the position of its ends 5a, 6a does not need to be adjusted.
  • the symmetry of spring 3 and the energy level of stable functional states are guaranteed and reproducible of a device bistable mechanical to the other. Mounting the bistable mechanical device 1 in the mechanism using it is also greatly facilitated.
  • FIGS. 4 and 5 A second embodiment of the bistable mechanical device according to the invention is illustrated in FIGS. 4 and 5.
  • the bistable mechanical device according to this second embodiment, designated by the reference 14, is similar to the device 1 illustrated in FIG. it comprises a frame 2 'carrying a spring 3' comprising two elastic strips 5 ', 6' separated by a rigid connecting element 7 '.
  • This bistable mechanical device 14 differs from the device 1 in that the midpoint 8 'of the spring 3', through which the axis of rotation of the connecting element 7 'passes, is not situated on the straight line D' connecting the ends 5a ', 6a' of the spring 3 '.
  • This device 14 operates in the same way as the device 1.
  • FIGS. 5 (a) to 5 ( d) The respective shapes of the spring 3 'in the state of rest, the first stable functional state, the metastable state close to the instability and the second stable functional state are represented by the solid lines in FIGS. 5 (a) to 5 ( d).
  • the spring 3 ' In the state of rest (see Figure 5 (a)), the spring 3 'is preferably symmetrical with respect to a line passing through the midpoint 8' and perpendicular to the line D '.
  • FIG. 6 A third embodiment of the bistable mechanical device according to the invention is illustrated in FIG. 6.
  • the bistable mechanical device according to this third embodiment designated by reference numeral 15, comprises a rigid chassis 16 schematically represented by two parallel bars, a first elastic blade 17 and a second elastic blade 18.
  • the two ends 17a, 18a of each elastic blade 17, 18 are fixed to the frame 16.
  • the elastic strips 17, 18 In the resting state (see Figure 6 (a)), that is that is to say, in the absence of any deformation constraint, the elastic strips 17, 18 have respective convexities in opposite directions and are preferably symmetrical with respect to a straight line parallel to a Y axis, the middle portion of the second elastic blade 18 is fixed to a rigid connecting element 19 and the first elastic blade 17 is free with respect to the element of rigid connection 19.
  • the bistable mechanical device 15 is then in a first stable functional state, where the elastic blades 17, 18 have respective convexities of the same direction. From this first stable functional state, the connecting element 19 can be moved in translation parallel to an axis X perpendicular to the Y axis by deforming the elastic blades 17, 18 until the bistable mechanical device 15 reaches a second stable functional state where the direction of convexity of the elastic strips 17, 18 has been reversed (see Figure 6 (c)).
  • the connecting element 19 can be displaced in translation between two stable positions corresponding to the first and second stable functional states of the bistable mechanical device 15.
  • the bistable mechanical device 15 can be used, for example in a watch exhaust of the type described in the patent application WO 2013/144236.
  • the connecting element 19 may be a frame having inner teeth forming stoppers cooperating with the teeth of an escape wheel, the frame also carrying an arm which defines a fork similar to that of a Swiss anchor conventional to cooperate with a peg of a pendulum.
  • the escape wheel constitutes a winding member which provides the energy for arming the resilient blades 17, 18 and passing the bistable mechanical device 15 from one stable functional state to the other
  • the arm defining the fork constitutes an output member which receives the energy restored by the resilient blades 17, 18 after their arming.
  • the resilient blades 17, 18, the connecting element 19 and the frame 16 may form or be part of the same monolithic part.
  • the ends 17a, 18a of the resilient blades 17, 18 may be fixed to the frame 16 by means of springs, as described in the patent application WO 2013/144236.
  • FIG. 7 A fourth embodiment of the bistable mechanical device according to the invention is illustrated in FIG. 7.
  • the bistable mechanical device according to this fourth embodiment, indicated by reference numeral 20, comprises a rigid frame 21 diagrammatically represented by two parallel bars, a first stage 22 along an axis Z and a second stage 23 along the axis Z.
  • the first stage 22 comprises two parallel elastic strips 24, 25 whose ends 24a, 25a are fixed to the frame 21 and whose median parts are connected to the one to the other by a first rigid connecting element 26.
  • the second stage 23 comprises two parallel resilient blades 27, 28 whose ends 27a, 28a are fixed to the frame 21 and whose median parts are connected to one another. other by a second rigid connecting member 29.
  • the direction of the convexity of the resilient blades 24, 25 is opposite to the direction of the convexity of the resilient blades 27, 28, and the connecting elements 26, 29 are not aligned parallel to the Z axis.
  • the resilient blades 24, 25 of the first stage are, in top view, symmetrical elastic blades 27, 28 with respect to a line parallel to a Y axis perpendicular to the Z axis.
  • one of the connecting elements 26, 29 can be displaced parallel to an axis X perpendicular to the axes Y and Z until reaching a stable position where the corresponding elastic blades have an inverted convexity with respect to their form at rest and where the two connecting elements 26, 29 are aligned parallel to the Z axis (cf. Figure 7 (b)).
  • the connecting elements 26, 29 may be assembled to one another, for example by welding.
  • the bistable mechanical device 20 is then in a first stable functional state.
  • the connecting elements 26, 29 can be moved together in translation parallel to the X axis by deforming the elastic strips 24, 25, 27, 28 until the bistable mechanical device 20 reaches a second stable functional state where the direction of convexity of each elastic blade has been reversed (see FIG. 7 (c)).
  • the connecting elements 26, 29 can be moved together in translation between two stable positions corresponding to the first and second stable functional states of the bistable mechanical device 20.
  • This bistable mechanical device 20 can be used to in the same way as the device 15 illustrated in FIG.
  • the resilient blades 24, 25, 27, 28, the connecting elements 26, 29 and the frame 21 may form or be part of the same monolithic piece.

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Abstract

Le dispositif mécanique bistable selon l'invention comprend une première lame élastique (5) et une deuxième lame élastique (6), et peut occuper un état de repos où les première et deuxième lames élastiques (5, 6) sont libres de toute contrainte de déformation et des premier et deuxième états fonctionnels stables où les première et deuxième lames élastiques (5, 6) présentent chacune une convexité, la convexité de chacune des première et deuxième lames élastiques (5, 6) changeant de sens lors du passage de l'un des premier et deuxième états fonctionnels stables à l'autre. Le dispositif mécanique bistable est caractérisé en ce que chacune des première et deuxième lames élastiques (5, 6) est préformée pour présenter déjà une convexité à l'état de repos, la convexité de l'une des première et deuxième lames élastiques (5, 6) changeant de sens lors du passage de l'état de repos à l'un des premier et deuxième états fonctionnels stables.

Description

Dispositif mécanique bistable, notamment pour l'horlogerie
La présente invention concerne un dispositif mécanique bistable, notamment pour l'horlogerie.
Dans la demande de brevet WO 99/64936 est décrit un échappement de pièce d'horlogerie utilisant un dispositif mécanique bistable comprenant un ressort-lame qui travaille en flambage. Le ressort-lame est fixé par ses deux extrémités à des encastrements ou à des organes de pivotement, et son point milieu est maintenu aligné avec lesdites deux extrémités. La distance séparant les deux encastrements est telle que le ressort-lame subit une compression qui le contraint à se déformer selon un flambage de second mode. Le ressort-lame présente ainsi deux convexités de sens opposés de part et d'autre de son point milieu. Le ressort-lame peut occuper deux états fonctionnels stables, le passage de l'un à l'autre de ces états fonctionnels stables s'effectuant en inversant le sens des deux convexités.
En fonctionnement, une bascule d'armage agissant symétriquement dans la zone des deux convexités déforme le ressort-lame depuis l'un de ses états fonctionnels stables jusqu'à un état métastable proche d'un état instable correspondant à un flambage de quatrième mode, pour armer le ressort-lame. Puis une bascule de détente située dans la zone du point milieu agit sur le ressort- lame pour le faire basculer dans son autre état fonctionnel stable. Ce basculement peut se décomposer en deux phases, l'une nécessitant un petit apport d'énergie, l'autre la restitution d'une énergie nettement plus grande. En prenant comme référence un échappement à ancre, la première phase peut être comparée au dégagement, la seconde à l'impulsion. La différence réside dans le fait que ces phases correspondent à des échanges énergétiques parfaitement stables, ce qui ne saurait être le cas avec un échappement à ancre. La bascule d'armage est actionnée par des cames d'armage solidaires de pignons d'échappement entraînés par le rouage de finissage de la pièce d'horlogerie. La bascule de détente coopère avec un oscillateur à balancier-spiral et comprend à cet effet une fourchette du même type que les fourchettes d'ancres classiques. L'énergie permettant à la bascule de détente de faire passer le ressort-lame dans son autre état fonctionnel stable depuis son état d'armage est fournie par le balancier, lorsqu'une cheville solidaire du balancier percute la corne d'entrée de la fourchette. Le passage du ressort-lame d'un état stable à l'autre change l'inclinaison de la zone du point milieu, ce qui fait basculer la bascule de détente, laquelle communique alors une impulsion à ladite cheville solidaire du balancier.
A titre d'illustration, la figure 1 ci-jointe montre quatre états différents du ressort-lame selon ce document WO 99/64936, à savoir un état de repos (figure 1 (a)) où le ressort-lame n'est pas encore soumis à la compression entraînant son flambage, un premier état fonctionnel stable (trait plein de la figure 1 (b)) où les encastrements auxquels sont fixées les extrémités du ressort-lame ont été rapprochés pour flamber le ressort-lame, un état métastable proche d'un état instable où le ressort-lame est armé (trait plein de la figure 1 (c)) et un deuxième état fonctionnel stable (trait plein de la figure 1 (d)).
Un inconvénient de ce dispositif mécanique bistable est qu'il est difficile de régler la tension du ressort-lame, c'est-à-dire la compression appliquée à ses extrémités, tout en maintenant fixe la ligne reliant lesdites extrémités (passage de la figure 1 (a) à la figure 1 (b)). Si l'alignement des extrémités du ressort-lame est modifié pendant le réglage, le fonctionnement de l'échappement s'en trouvera perturbé car la dissymétrie générera des difficultés à maintenir au minimum l'énergie nécessaire au dégagement (première phase du basculement) dans une des deux alternances. Un dégagement nécessitant trop d'énergie sera quant à lui la cause d'une baisse de rendement, augmentera le risque que le système ne soit pas auto-démarrant et pourra être une cause d'anisochronisme.
Pour surmonter cet inconvénient, il a été proposé dans la demande de brevet WO 2009/1 18310, puis dans la demande de brevet CH 705674, de monter le ressort-lame sur un châssis déformable symétriquement par rapport à un premier axe passant par les axes de rotation de l'oscillateur, des bascules et par le point milieu du ressort-lame et par rapport à un deuxième axe perpendiculaire au premier axe et passant par les extrémités du ressort-lame. Le châssis est guidé selon ces deux axes par des chevilles engagées dans des trous oblongs du châssis. Des leviers commandés par des excentriques et agissant sur le châssis pour le déformer permettent de régler la distance entre les deux extrémités du ressort-lame. Bien qu'intéressant, ce dispositif est rendu encombrant par la présence du châssis. De plus, le réglage de la tension du ressort-lame reste délicat à réaliser, l'horloger devant tourner chaque excentrique d'un angle bien précis pour obtenir le niveau d'énergie souhaité dans le ressort-lame et pour maintenir la symétrie de ce dernier.
Un autre type de dispositif mécanique bistable est décrit dans la demande de brevet WO 2013/144236. Ce dispositif, utilisé lui aussi comme partie d'un échappement, comprend deux lames flexibles parallèles dont les parties médianes sont reliées par un cadre mobile et dont les extrémités sont fixées à des masses elles-mêmes fixées à une structure fixe. Les lames flexibles sont précontraintes en flambage. A cet effet, la distance séparant les masses peut être réglée en tournant des excentriques qui agissent sur les masses. Le cadre mobile se déplace essentiellement en translation lorsque les lames flexibles passent d'un état fonctionnel stable à l'autre. Le cadre mobile porte sur une circonférence intérieure des becs de repos qui coopèrent avec les dents d'une roue d'échappement. Le cadre mobile porte aussi un bras qui définit une fourchette similaire à celle d'une ancre suisse classique, pour coopérer avec une cheville d'un balancier. Ce dispositif présente le même inconvénient que le dispositif selon le document WO 2009/1 18310, à savoir la nécessité d'un réglage précis de la compression appliquée aux lames flexibles.
On connaît aussi par la demande de brevet EP 2730980 un dispositif mécanique bistable comprenant des lames flexibles qui sont précontraintes en flambage pendant leur fabrication par croissance d'oxyde de silicium sur du silicium ou par une étape de refroidissement en jouant sur la différence des coefficients thermiques du silicium et de l'oxyde de silicium. Les lames flexibles sont ainsi toujours soumises à des contraintes de déformation après leur fabrication. Ce dispositif mécanique bistable est compliqué à fabriquer.
La présente invention vise à remédier aux inconvénients susmentionnés et propose à cette fin un dispositif mécanique bistable comprenant une première lame élastique et une deuxième lame élastique, le dispositif mécanique bistable pouvant occuper un état de repos où les première et deuxième lames élastiques sont libres de toute contrainte de déformation et des premier et deuxième états fonctionnels stables où les première et deuxième lames élastiques présentent chacune une convexité, la convexité de chacune des première et deuxième lames élastiques changeant de sens lors du passage de l'un des premier et deuxième états fonctionnels stables à l'autre, caractérisé en ce que chacune des première et deuxième lames élastiques est préformée pour présenter déjà une convexité à l'état de repos, la convexité de l'une des première et deuxième lames élastiques changeant de sens lors du passage de l'état de repos à l'un des premier et deuxième états fonctionnels stables.
Par « état fonctionnel » on entend un état que le dispositif mécanique bistable est susceptible d'occuper en utilisation. Le dispositif mécanique bistable présente un niveau d'énergie nul à l'état de repos et un niveau d'énergie non nul dans chacun des premier et deuxième états fonctionnels stables. En agençant les première et deuxième lames élastiques de manière symétrique l'une de l'autre, le dispositif mécanique bistable présentera des niveaux d'énergie respectifs sensiblement identiques dans les premier et deuxième états fonctionnels stables. Ces niveaux d'énergie sont préétablis, c'est-à-dire déterminés lors de la fabrication du dispositif mécanique bistable. Aucun réglage de la tension des lames élastiques n'est nécessaire dans la présente invention. Les lames élastiques peuvent être des portions d'un même ressort-lame ou être des lames séparées l'une de l'autre et accouplées, ou accouplables, entre elles.
L'état de repos du dispositif mécanique bistable est un état qu'occupe le dispositif mécanique bistable avant son montage final dans un mécanisme destiné à l'utiliser. Cependant, la présente invention n'exclut pas que cet état de repos puisse aussi être occupé par le dispositif mécanique bistable après son montage final dans ledit mécanisme. Les premier et deuxième états fonctionnels stables sont des états que peut occuper le dispositif mécanique bistable après son montage final dans ledit mécanisme. Cependant, la présente invention n'exclut pas que les premier et deuxième états fonctionnels stables puissent aussi être occupés avant le montage du dispositif mécanique bistable dans ledit mécanisme.
Typiquement, le dispositif mécanique bistable selon l'invention comprend en outre un châssis rigide portant les première et deuxième lames élastiques.
Dans des modes de réalisation, les première et deuxième lames élastiques forment ensemble ou font partie d'un ressort dont les deux extrémités sont fixées au châssis rigide. Dans l'état de repos et dans les premier et deuxième états fonctionnels stables, un point milieu du ressort peut être situé sur la droite passant par lesdites deux extrémités ou, en variante, hors de ladite droite.
Dans un autre mode de réalisation, les deux extrémités de chacune des première et deuxième lames élastiques sont fixées au châssis rigide et dans les premier et deuxième états fonctionnels stables un élément de liaison rigide et mobile par rapport au châssis rigide relie les parties médianes respectives des première et deuxième lames élastiques.
Dans encore un autre mode de réalisation, le dispositif mécanique bistable comprend des premier et deuxième étages, le premier étage comprenant la première lame élastique, une troisième lame élastique préformée sensiblement parallèle à la première lame élastique et un premier élément de liaison rigide reliant les parties médianes des première et troisième lames élastiques, le deuxième étage comprenant la deuxième lame élastique, une quatrième lame élastique préformée sensiblement parallèle à la deuxième lame élastique et un deuxième élément de liaison rigide reliant les parties médianes des deuxième et quatrième lames élastiques, les deux extrémités de chacune des première à quatrième lames élastiques étant fixées au châssis rigide, et dans les premier et deuxième états fonctionnels stables les premier et deuxième éléments de liaison sont assemblés l'un à l'autre.
De préférence, lesdites lames élastiques et le châssis rigide forment ou font partie d'une même pièce monolithique,
La présente invention propose en outre un mécanisme comprenant un dispositif mécanique bistable tel que défini ci-dessus et au moins un organe d'armage pour armer lesdites lames élastiques et permettre au dispositif mécanique bistable, en utilisation, d'occuper alternativement les premier et deuxième états fonctionnels stables.
Le mécanisme peut comprendre en outre au moins un organe de sortie pour recevoir de l'énergie restituée par lesdites lames élastiques.
Ledit au moins un organe d'armage peut comprendre une première bascule et ledit au moins un organe de sortie peut comprendre une deuxième bascule.
La présente invention propose en outre un mécanisme horloger comprenant un mécanisme tel que défini ci-dessus.
Enfin, la présente invention propose un procédé de montage d'un dispositif mécanique bistable tel que défini ci-dessus dans un mécanisme, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
monter le dispositif mécanique bistable à l'état de repos sur un support du mécanisme ;
déformer l'une des première et deuxième lames élastiques jusqu'à inverser le sens de sa convexité pour faire passer le dispositif mécanique bistable dans l'un des premier et deuxième états fonctionnels stables ; faire coopérer au moins un organe d'armage avec le dispositif mécanique bistable pour permettre au dispositif mécanique bistable, en utilisation, d'occuper alternativement les premier et deuxième états fonctionnels stables.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante faite en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels :
- la figure 1 , déjà commentée, montre quatre états différents d'un dispositif mécanique bistable selon la technique antérieure ;
- la figure 2 montre un dispositif mécanique bistable selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 3 montre quatre états différents du dispositif mécanique bistable selon le premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 4 montre un dispositif mécanique bistable selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 5 montre quatre états différents du dispositif mécanique bistable selon le deuxième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 6 montre un dispositif mécanique bistable selon un troisième mode de réalisation de l'invention, dans trois états différents ;
- la figure 7 montre un dispositif mécanique bistable selon un quatrième mode de réalisation de l'invention, dans trois états différents.
En référence à la figure 2, un dispositif mécanique bistable 1 selon un premier mode de réalisation de l'invention comprend un châssis rigide 2 et un ressort 3 porté par le châssis rigide 2. Le châssis rigide 2 est destiné à être monté sur un support ou bâti 4 d'un mécanisme, par exemple sur la platine d'un mouvement horloger, ou peut constituer ou faire partie de ce support 4. Le ressort 3 comprend une première lame élastique 5 dont une extrémité 5a est fixée au châssis 2, une deuxième lame élastique 6 dont une extrémité 6a est fixée au châssis 2, et un élément de liaison rigide 7 situé dans la partie médiane du ressort 3 et auquel l'autre extrémité 5b de la première lame élastique 5 et l'autre extrémité 6b de la deuxième lame élastique 6 sont fixées. De préférence, le ressort 3 ou même le dispositif mécanique bistable 1 dans son ensemble est une pièce monolithique, par exemple réalisée en silicium par gravure ionique réactive profonde (DRIE) ou toute autre méthode appropriée, ou en métal par électroérosion, LIGA ou toute autre méthode appropriée.
Les deux extrémités 5a, 6a du ressort 3 et son point milieu 8 sont situés sur une même droite D. Le point milieu 8 du ressort 3 est le centre d'un trou 9 que présente l'élément de liaison 7. Ce trou 9 est destiné à être traversé par une tige définissant un axe de rotation passant par ledit point milieu 8, axe de rotation autour duquel l'élément de liaison 7 peut tourner par rapport au châssis 2. La tige précitée peut être solidaire du châssis 2 ou du support 4, ou pivoter dans des paliers du châssis 2 ou du support 4 auquel cas cette tige est chassée préférentiellement dans une bascule d'armage 12 qui est décrite plus loin.
L'élément de liaison 7 constitue tout ou partie d'une bascule de détente. Par exemple, l'élément de liaison 7 peut constituer une partie de la bascule de détente comportant un dard et destinée à recevoir une autre partie de la bascule de détente comportant une fourchette, comme décrit dans la demande de brevet WO 2009/1 18310. Selon un autre exemple, l'élément de liaison 7 peut être un support destiné à recevoir un dard et une fourchette, comme décrit dans la demande de brevet CH 705674. Dans ces deux exemples, le dard et la fourchette sont similaires à ceux d'une ancre d'échappement classique et ont pour fonction de coopérer avec un balancier.
Chaque lame élastique 5, 6 comporte dans sa partie médiane ou à proximité de sa partie médiane un renflement présentant un trou 10, 1 1 qui est destiné à être traversé par une cheville portée par la bascule d'armage 12. La bascule d'armage 12 et la bascule de détente sont de préférence coaxiales, comme représenté, c'est-à-dire que la bascule d'armage 12 est montée sur la tige traversant le trou 9 de l'élément de liaison 7 pour pivoter autour du même axe de rotation que la bascule de détente. Les bascules d'armage et de détente sont toutefois libres de tourner l'une par rapport à l'autre. Comme l'élément de liaison 7, la bascule d'armage 12 est représentée schématiquement à la figure 2. La bascule d'armage 12 peut être similaire à celle décrite dans le document WO 99/64936 ou dans le document WO 2009/1 18310.
Dans une variante de l'invention, les lames élastiques 5, 6 pourraient être jointives (sans l'élément de liaison 7 entre elles) et former ainsi deux portions d'une même lame, comme dans le document WO 99/64936. Dans ce cas, le point milieu 8 serait le point de jonction des deux lames élastiques 5, 6 et la bascule de détente serait similaire à celle décrite dans ce document WO 99/64936.
Le dispositif mécanique bistable 1 peut faire partie d'un échappement de mouvement horloger, à l'instar des dispositifs selon les documents précités. D'autres applications, horlogères ou non, sont toutefois envisageables.
Conformément à la présente invention, le ressort 3 est préformé pour, au repos, c'est-à-dire en l'absence de toute contrainte de déformation, en particulier de toute contrainte de flambage, présenter une forme galbée telle que représentée à la figure 3(a). Dans l'exemple de la figure 3(a), la première lame élastique 5 et la deuxième lame élastique 6 présentent des convexités respectives de même sens et les lames élastiques 5, 6 sont symétriques par rapport à une droite passant par le point milieu 8 du ressort 3 et perpendiculaire à la droite D. Aucun réglage de la distance entre les extrémités 5a, 6a du ressort 3 n'est nécessaire. Cette distance est déterminée lors de la fabrication du dispositif mécanique bistable. Dans cet état de repos, le dispositif mécanique bistable 1 peut être monté dans le mécanisme destiné à l'utiliser, selon les opérations décrites ci-après.
Le monteur installe le dispositif mécanique bistable sur le support 4 du mécanisme, en fixant le châssis 2 sur ce support 4 et en engageant la tige mentionnée précédemment dans le trou 9 de l'élément de liaison 7 pour que l'élément de liaison 7 et le point milieu 8 du ressort 3 ne puissent se déplacer qu'en rotation. Le point milieu 8 du ressort 3 est ainsi maintenu aligné avec les extrémités 5a, 6a du ressort 3. A la figure 3, la fonction exercée par la tige qui traverse le trou 9 de l'élément de liaison 7 est représentée schématiquement par des appuis 13 et l'élément de liaison 7 n'est pas représenté. Puis, au moyen par exemple de brucelles ou de tout autre outil approprié, le monteur déforme le ressort 3 de manière à inverser le sens de la convexité de l'une des lames élastiques 5, 6 pour faire passer le ressort 3 dans un premier état fonctionnel stable. La forme du ressort 3 correspondant à ce premier état fonctionnel stable est représentée en trait plein à la figure 3(b), le trait interrompu représentant la forme du ressort 3 au repos. Une fois le ressort 3 dans le premier état fonctionnel stable, la bascule d'armage 12 est montée sur la tige traversant le trou 9 et les chevilles portées par la bascule d'armage 12 sont introduites dans les trous 10, 1 1 des lames élastiques 5, 6 pour permettre la coopération entre la bascule d'armage 12 et le ressort 3. En variante, la bascule d'armage 12 peut être montée sur ladite tige avant la déformation du ressort 3 par le monteur, voire avant l'engagement de ladite tige dans le trou 9 de l'élément de liaison 7. Dans une autre variante, la bascule d'armage 12 et ladite tige peuvent être en une seule pièce.
Ainsi monté, le dispositif mécanique bistable 1 pourra, en fonctionnement, occuper alternativement le premier état fonctionnel stable et un deuxième état fonctionnel stable montrés en trait plein respectivement aux figures 3(b) et 3(d). Les formes respectives du ressort 3 dans les premier et deuxième états fonctionnels stables sont sensiblement symétriques par rapport à la droite D.
Pour amener le ressort 3 dans le deuxième état fonctionnel stable à partir du premier état fonctionnel stable, la bascule d'armage 12 est entraînée en rotation dans un sens déterminé (le sens des aiguilles d'une montre à la figure 2) pour déformer le ressort 3 jusqu'à un état proche de l'instabilité (cf. le trait plein de la figure 3(c), le trait interrompu correspondant au premier état fonctionnel stable) en inversant le sens de la convexité de chaque lame élastique 5, 6. L'armage du ressort 3 est alors maximum. Puis la bascule de détente recevant de l'énergie cinétique d'un balancier avec laquelle elle coopère fournit un couple au ressort 3 dans sa partie médiane, ce qui permet au ressort 3 de dépasser l'état d'instabilité et de basculer dans le deuxième état fonctionnel stable représenté en trait plein à la figure 3(d). Le basculement dans le deuxième état fonctionnel stable fait tourner la bascule de détente, laquelle peut ainsi communiquer une impulsion au balancier. Le passage du deuxième état fonctionnel stable au premier état fonctionnel stable s'effectue de manière similaire, avec des sens de rotation inverses pour la bascule d'armage 12, la bascule de détente et le balancier.
En variante, en particulier dans des applications autres qu'un échappement, le couple nécessaire au dépassement de l'état d'instabilité pourrait être fourni par la bascule d'armage 12 plutôt que par la bascule de détente. Dans la présente invention, la bascule d'armage 12 fournit une partie au moins de l'énergie requise pour armer le ressort 3 et le faire passer d'un état fonctionnel stable à l'autre, et la bascule de détente constitue un organe de sortie qui reçoit l'énergie restituée par le ressort 3 après son armage.
Pendant la phase d'armage du ressort 3 par la bascule d'armage 12, le point milieu 8 du ressort 3 subit un petit mouvement rotatif parasite qui peut être contrecarré par des butées appelées étoqueaux limitant la course angulaire de la bascule de détente.
Grâce aux deux lames élastiques 5, 6 dont l'une seulement voit sa convexité changer de sens lors du passage de l'état de repos à l'un des premier et deuxième états fonctionnels stables, les premier et deuxième états fonctionnels stables présentent le même niveau d'énergie, comme dans le cas d'un ressort à lames déformé par compression selon un flambage de second mode. A la différence toutefois d'un tel ressort flambé, le ressort 3 selon l'invention n'a pas besoin d'être soumis à une compression et donc la position de ses extrémités 5a, 6a n'a pas besoin d'être réglée. La symétrie du ressort 3 et le niveau d'énergie des états fonctionnels stables sont garantis et reproductibles d'un dispositif mécanique bistable à l'autre. Le montage du dispositif mécanique bistable 1 dans le mécanisme l'utilisant est en outre grandement facilité.
Un deuxième mode de réalisation du dispositif mécanique bistable selon l'invention est illustré aux figures 4 et 5. Le dispositif mécanique bistable selon ce deuxième mode de réalisation, désigné par le repère 14, est similaire au dispositif 1 illustré à la figure 2 en ce qu'il comprend un châssis 2' portant un ressort 3' comprenant deux lames élastiques 5', 6' séparées par un élément de liaison rigide 7'. Ce dispositif mécanique bistable 14 diffère toutefois du dispositif 1 en ce que le point milieu 8' du ressort 3', par lequel passe l'axe de rotation de l'élément de liaison 7', n'est pas situé sur la droite D' reliant les extrémités 5a', 6a' du ressort 3'. Ce dispositif 14 fonctionne de la même manière que le dispositif 1 . Il présente l'avantage d'être plus compact mais l'inconvénient de faire subir en son pivot solidaire du point milieu 8' des contre-réactions plus importantes. Les formes respectives du ressort 3' dans l'état de repos, le premier état fonctionnel stable, l'état métastable proche de l'instabilité et le deuxième état fonctionnel stable sont représentées par les traits pleins aux figures 5(a) à 5(d). A l'état de repos (cf. figure 5(a)), le ressort 3' est de préférence symétrique par rapport à une droite passant par le point milieu 8' et perpendiculaire à la droite D'.
Un troisième mode de réalisation du dispositif mécanique bistable selon l'invention est illustré à la figure 6. Le dispositif mécanique bistable selon ce troisième mode de réalisation, désigné par le repère 15, comprend un châssis rigide 16 représenté schématiquement par deux barres parallèles, une première lame élastique 17 et une deuxième lame élastique 18. Les deux extrémités 17a, 18a de chaque lame élastique 17, 18 sont fixées au châssis 16. A l'état de repos (cf. figure 6(a)), c'est-à-dire en l'absence de toute contrainte de déformation, les lames élastiques 17, 18 présentent des convexités respectives de sens opposés et sont de préférence symétriques par rapport à une droite parallèle à un axe Y, la partie médiane de la deuxième lame élastique 18 est fixée à un élément de liaison rigide 19 et la première lame élastique 17 est libre par rapport à l'élément de liaison rigide 19. A partir de cet état de repos, on peut déformer la première lame élastique 17 en inversant le sens de sa convexité et fixer, par exemple par soudage, sa partie médiane à l'élément de liaison 19 (cf. figure 6(b)). Le dispositif mécanique bistable 15 est alors dans un premier état fonctionnel stable, où les lames élastiques 17, 18 ont des convexités respectives de même sens. A partir de ce premier état fonctionnel stable, l'élément de liaison 19 peut être déplacé en translation parallèlement à un axe X perpendiculaire à l'axe Y en déformant les lames élastiques 17, 18 jusqu'à ce que le dispositif mécanique bistable 15 atteigne un deuxième état fonctionnel stable où le sens de la convexité des lames élastiques 17, 18 a été inversé (cf. figure 6(c)).
Ainsi, en fonctionnement du dispositif mécanique bistable 15, l'élément de liaison 19 peut être déplacé en translation entre deux positions stables correspondant aux premier et deuxième états fonctionnels stables du dispositif mécanique bistable 15. Le dispositif mécanique bistable 15 peut être utilisé, par exemple, dans un échappement horloger du type décrit dans la demande de brevet WO 2013/144236. L'élément de liaison 19 peut être un cadre présentant des dents intérieures formant des becs de repos qui coopèrent avec les dents d'une roue d'échappement, le cadre portant aussi un bras qui définit une fourchette similaire à celle d'une ancre suisse classique pour coopérer avec une cheville d'un balancier. Dans un tel agencement, la roue d'échappement constitue un organe d'armage qui fournit l'énergie pour armer les lames élastiques 17, 18 et faire passer le dispositif mécanique bistable 15 d'un état fonctionnel stable à l'autre, et le bras définissant la fourchette constitue un organe de sortie qui reçoit l'énergie restituée par les lames élastiques 17, 18 après leur armage.
Les lames élastiques 17, 18, l'élément de liaison 19 et le châssis 16 peuvent former ou faire partie d'une même pièce monolithique. En outre, les extrémités 17a, 18a des lames élastiques 17, 18 peuvent être fixées au châssis 16 par l'intermédiaire de ressorts, comme décrit dans la demande de brevet WO 2013/144236. Un quatrième mode de réalisation du dispositif mécanique bistable selon l'invention est illustré à la figure 7. Le dispositif mécanique bistable selon ce quatrième mode de réalisation, désigné par le repère 20, comprend un châssis rigide 21 représenté schématiquement par deux barres parallèles, un premier étage 22 suivant un axe Z et un deuxième étage 23 suivant l'axe Z. Le premier étage 22 comprend deux lames élastiques parallèles 24, 25 dont les extrémités 24a, 25a sont fixées au châssis 21 et dont les parties médianes sont reliées l'une à l'autre par un premier élément de liaison rigide 26. Le deuxième étage 23 comprend deux lames élastiques parallèles 27, 28 dont les extrémités 27a, 28a sont fixées au châssis 21 et dont les parties médianes sont reliées l'une à l'autre par un deuxième élément de liaison rigide 29.
A l'état de repos du dispositif mécanique bistable 20 (cf. figure 7(a)), c'est- à-dire en l'absence de contraintes de déformation appliquées aux lames élastiques 24, 25, 27, 28, chaque lame élastique présente une convexité, le sens de la convexité des lames élastiques 24, 25 est opposé au sens de la convexité des lames élastiques 27, 28, et les éléments de liaison 26, 29 ne sont pas alignés parallèlement à l'axe Z. De préférence, dans cet état de repos, les lames élastiques 24, 25 du premier étage sont, en vue de dessus, symétriques des lames élastiques 27, 28 par rapport à une droite parallèle à un axe Y perpendiculaire à l'axe Z. A partir de cet état de repos, on peut déplacer l'un des éléments de liaison 26, 29 parallèlement à un axe X perpendiculaire aux axes Y et Z jusqu'à atteindre une position stable où les lames élastiques correspondantes ont une convexité inversée par rapport à leur forme au repos et où les deux éléments de liaison 26, 29 sont alignés parallèlement à l'axe Z (cf. figure 7(b)). Dans cette position, les éléments de liaison 26, 29 peuvent être assemblés l'un à l'autre, par exemple par soudage. Le dispositif mécanique bistable 20 est alors dans un premier état fonctionnel stable. A partir de ce premier état fonctionnel stable, les éléments de liaison 26, 29 peuvent être déplacés ensemble en translation parallèlement à l'axe X en déformant les lames élastiques 24, 25, 27, 28 jusqu'à ce que le dispositif mécanique bistable 20 atteigne un deuxième état fonctionnel stable où le sens de la convexité de chaque lame élastique a été inversé (cf. figure 7(c)).
Ainsi, en fonctionnement du dispositif mécanique bistable 20, les éléments de liaison 26, 29 peuvent être déplacés ensemble en translation entre deux positions stables correspondant aux premier et deuxième états fonctionnels stables du dispositif mécanique bistable 20. Ce dispositif mécanique bistable 20 peut être utilisé de la même manière que le dispositif 15 illustré à la figure 6.
Les lames élastiques 24, 25, 27, 28, les éléments de liaison 26, 29 et le châssis 21 peuvent former ou faire partie d'une même pièce monolithique.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif mécanique bistable comprenant une première lame élastique (5 ;
5' ; 17 ; 24) et une deuxième lame élastique (6 ; 6' ; 18 ; 27), le dispositif mécanique bistable pouvant occuper un état de repos où les première et deuxième lames élastiques sont libres de toute contrainte de déformation et des premier et deuxième états fonctionnels stables où les première et deuxième lames élastiques présentent chacune une convexité, la convexité de chacune des première et deuxième lames élastiques changeant de sens lors du passage de l'un des premier et deuxième états fonctionnels stables à l'autre, caractérisé en ce que chacune des première et deuxième lames élastiques est préformée pour présenter déjà une convexité à l'état de repos, la convexité de l'une des première et deuxième lames élastiques changeant de sens lors du passage de l'état de repos à l'un des premier et deuxième états fonctionnels stables.
2. Dispositif mécanique bistable selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il présente des niveaux d'énergie sensiblement identiques dans les premier et deuxième états fonctionnels stables.
3. Dispositif mécanique bistable selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un châssis rigide (2 ; 2' ; 16 ; 21 ) portant les première et deuxième lames élastiques (5, 6 ; 5', 6' ; 17, 18 ; 24, 27).
4. Dispositif mécanique bistable selon la revendication 3, caractérisé en ce que les première et deuxième lames élastiques (5, 6 ; 5', 6') forment ensemble ou font partie d'un ressort (3 ; 3') dont les deux extrémités (5a, 6a ; 5a', 6a') sont fixées au châssis rigide (2 ; 2').
5. Dispositif mécanique bistable selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans l'état de repos et dans les premier et deuxième états fonctionnels stables un point milieu (8) du ressort (3) est situé sur la droite (D) passant par lesdites deux extrémités (5a, 6a).
6. Dispositif mécanique bistable selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans l'état de repos et dans les premier et deuxième états fonctionnels stables un point milieu (8') du ressort (3') est situé hors de la droite (D') passant par lesdites deux extrémités (5a', 6a').
7. Dispositif mécanique bistable selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux extrémités (17a, 18a) de chacune des première et deuxième lames élastiques (17, 18) sont fixées au châssis rigide (16) et en ce que dans les premier et deuxième états fonctionnels stables un élément de liaison (19) rigide et mobile par rapport au châssis rigide (16) relie les parties médianes respectives des première et deuxième lames élastiques (17, 18).
8. Dispositif mécanique bistable selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des premier et deuxième étages (22, 23), le premier étage (22) comprenant la première lame élastique (24), une troisième lame élastique préformée (25) sensiblement parallèle à la première lame élastique (24) et un premier élément de liaison rigide (26) reliant les parties médianes des première et troisième lames élastiques (24, 25), le deuxième étage (23) comprenant la deuxième lame élastique (27), une quatrième lame élastique préformée (28) sensiblement parallèle à la deuxième lame élastique (27) et un deuxième élément de liaison rigide (29) reliant les parties médianes des deuxième et quatrième lames élastiques (27, 28), les deux extrémités (24a, 27a, 25a, 28a) de chacune des première à quatrième lames élastiques (24, 27, 25, 28) étant fixées au châssis rigide (21 ), et en ce que dans les premier et deuxième états fonctionnels stables les premier et deuxième éléments de liaison (26, 29) sont assemblés l'un à l'autre.
9. Dispositif mécanique bistable selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que lesdites lames élastiques et le châssis rigide forment ou font partie d'une même pièce monolithique.
10. Mécanisme comprenant un dispositif mécanique bistable selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 et au moins un organe d'armage (12) pour armer lesdites lames élastiques et permettre au dispositif mécanique bistable, en utilisation, d'occuper alternativement les premier et deuxième états fonctionnels stables.
1 1 . Mécanisme selon la revendication 10, comprenant en outre au moins un organe de sortie (7) pour recevoir de l'énergie restituée par lesdites lames élastiques.
12. Mécanisme selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que ledit au moins un organe d'armage (12) comprend une première bascule et ledit au moins un organe de sortie (7) comprend une deuxième bascule.
13. Mécanisme horloger comprenant un mécanisme selon l'une quelconque des revendications 10 à 12.
14. Procédé de montage d'un dispositif mécanique bistable selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 dans un mécanisme, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - monter le dispositif mécanique bistable à l'état de repos sur un support (4) du mécanisme ;
- déformer l'une des première et deuxième lames élastiques jusqu'à inverser le sens de sa convexité pour faire passer le dispositif mécanique bistable dans l'un des premier et deuxième états fonctionnels stables ;
- faire coopérer au moins un organe d'armage (12) avec le dispositif mécanique bistable pour permettre au dispositif mécanique bistable, en utilisation, d'occuper alternativement les premier et deuxième états fonctionnels stables.
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