EP3479175A1 - Mouvement d'horlogerie mecanique - Google Patents

Mouvement d'horlogerie mecanique

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EP3479175A1
EP3479175A1 EP17733911.6A EP17733911A EP3479175A1 EP 3479175 A1 EP3479175 A1 EP 3479175A1 EP 17733911 A EP17733911 A EP 17733911A EP 3479175 A1 EP3479175 A1 EP 3479175A1
Authority
EP
European Patent Office
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oscillator
striker
preferably greater
firing pin
energy
Prior art date
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Granted
Application number
EP17733911.6A
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German (de)
English (en)
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EP3479175B1 (fr
Inventor
Nicolas Dehon
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Patek Philippe SA Geneve
Original Assignee
Patek Philippe SA Geneve
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Filing date
Publication date
Application filed by Patek Philippe SA Geneve filed Critical Patek Philippe SA Geneve
Publication of EP3479175A1 publication Critical patent/EP3479175A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3479175B1 publication Critical patent/EP3479175B1/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
    • G04B1/00—Driving mechanisms
    • G04B1/10—Driving mechanisms with mainspring
    • G04B1/22—Compensation of changes in the motive power of the mainspring
    • G04B1/225—Compensation of changes in the motive power of the mainspring with the aid of an interposed power-accumulator (secondary spring) which is always tensioned
    • 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
    • G04B15/14—Component parts or constructional details, e.g. construction of the lever or the escape wheel

Definitions

  • a traditional mechanical watchmaking movement comprises an energy source, such as a barrel, a finishing gear driven by the power source, an escapement driven by the finishing gear and an oscillator whose oscillations are maintained by the 'exhaust.
  • the oscillator (or regulator) is generally of the spiral balance type.
  • the exhaust generally comprises an escape wheel (coaxial wheel and pinion and solidarity) and an anchor. The pinion of the escapement engages with the last wheel of the finishing train while the wheel of the escapement mobile cooperates with the anchor, which communicates pulses of mechanical energy to the oscillator.
  • Some movements also include, in the work train between the energy source and the exhaust, a so-called “constant force” device, that is to say a device comprising an intermediate spring periodically armed with the same quantity by the source of energy and supplying its energy to the exhaust.
  • a constant force device that is to say a device comprising an intermediate spring periodically armed with the same quantity by the source of energy and supplying its energy to the exhaust.
  • Patent applications WO 99/64936, WO 2009/1 18310 and CH 705674 also disclose an escapement comprising a bistable blade armed by an armature rocker actuated alternately by two escape wheels.
  • a trigger rocker secured to the region of the midpoint of the bistable blade imparts pulses of mechanical energy to the oscillator during changes in state of the bistable blade.
  • the bistable blade is a "constant force" device that periodically supplies the same amount of energy to the oscillator via the trigger rocker.
  • the member that communicates the pulses of mechanical energy to the oscillator whether in the form of a trigger rocker, an anchor or the like, is called “striker". The performance of a mechanical watch movement is low.
  • the escapement transmits to the oscillator only a small part of the energy it receives.
  • One of the causes of the observed energy losses are the friction between the different parts.
  • the striker accompanies (remains in contact with) the oscillator on a pulse angle which is generally between 12 ° and 20 °.
  • a pulse angle which is generally between 12 ° and 20 °.
  • Such a chaotic transmission of energy between the striker and the oscillator is an additional obstacle to obtaining a good performance.
  • the present invention aims at providing a clockwork movement with improved efficiency.
  • a clockwork movement comprising a rotary oscillator around a first axis, a rotary firing pin around a second axis for communicating pulses of mechanical energy to the oscillator, a source of energy and a transmission device connecting the energy source to the striker, the transmission device comprising a constant force device for periodically storing a quantity of energy to be supplied to the striker, characterized in that said quantity of energy, the geometry of the striker and the moments of inertia of the striker and the oscillator are chosen so that at each pulse imparted to the oscillator by the striker the following relation is substantially satisfied:
  • h is the moment of inertia of the striker with respect to the second axis
  • h is the moment of inertia of the oscillator relative to the first axis
  • ⁇ - ⁇ is the angular velocity of the striker just before the impulse gives to the oscillator
  • ⁇ is the angular velocity of the oscillator just before said pulse
  • di is the lever arm of the firing pin
  • d2 is the lever arm of the oscillator.
  • the striker transmits all its kinetic energy to the oscillator in a single shock and its velocity becomes zero immediately after the shock, so that the phenomenon of accompaniment between the striker and the oscillator and the energy losses it causes do not exist in the present invention.
  • the present invention proposes a clockwork movement comprising a rotary oscillator about an axis, a linear motion firing pin for communicating pulses of mechanical energy to the oscillator, a source of energy and a transmission device connecting the energy source to the striker, the transmission device comprising a constant force device for periodically storing a quantity of energy to be supplied to the striker, characterized in that said quantity of energy, the geometry and the mass of the firing pin and the moment of inertia of the oscillator are chosen so that at each pulse imparted to the oscillator by the striker the following relation is substantially satisfied:
  • mi is the mass of the striker
  • I2 is the moment of inertia of the oscillator with respect to said axis, seen is the linear speed of the striker just before the impulse which it gives to the oscillator
  • ⁇ is the angular velocity of the oscillator just before said pulse
  • d2 is the lever arm of the oscillator.
  • the present invention also proposes a method for producing a clockwork movement comprising a rotary oscillator around a first axis, a rotary striker around a second axis for communicating pulses of mechanical energy to the oscillator, a source of energy and a device transmission connecting the power source to the firing pin, the transmission device comprising a constant force device for periodically storing a quantity of energy to be supplied to the firing pin, the method comprising a motion design step followed by a step of manufacturing the firing pin; movement, the method being characterized in that during the design of the movement, said amount of energy, the geometry of the firing pin and the moments of inertia of the striker and the oscillator are chosen so that at each pulse imparted to the oscillator by the striker the following relation is substantially satisfied:
  • h is the moment of inertia of the striker with respect to the second axis
  • I2 is the moment of inertia of the oscillator relative to the first axis
  • ⁇ - ⁇ is the angular velocity of the striker just before the impulse gives to the oscillator
  • 0021 is the angular velocity of the oscillator just before said pulse
  • di is the lever arm of the firing pin
  • d2 is the lever arm of the oscillator.
  • the present invention proposes a method for producing a clockwork movement comprising a rotary oscillator about an axis, a linear motion striker for communicating pulses of mechanical energy to the oscillator, a power source and a transmission device connecting the power source to the firing pin, the transmission device comprising a constant force device for periodically storing a quantity of energy to be supplied to the striker, the method comprising a step of motion design followed by a movement manufacturing step, the method being characterized in that during motion design, said amount of energy, the striker geometry and mass, and the moment of inertia of the oscillator are chosen so that at each pulse imparted to the oscillator by the striker the following relation is substantially satisfied:
  • mi is the mass of the striker
  • I2 is the moment of inertia of the oscillator with respect to the axis, seen is the linear velocity of the striker just before the impulse it gives to the oscillator
  • ⁇ is the angular velocity of the oscillator just before said pulse
  • d2 is the lever arm of the oscillator.
  • FIG. 1 is a block diagram of a watch movement
  • FIGS. 2 to 10 show, in plan view, different operating phases of a constant force escapement and an oscillator used in the present invention
  • FIG. 1 1 shows in top view an exhaust striker and a double oscillator plate used in the present invention
  • FIG. 12 shows a top view of a variant of the striker used in the present invention
  • FIG. 13 shows in top view another variant of the striker used in the present invention.
  • a mechanical clockwork comprises a power source 1, typically constituted by one or more barrels, a finishing gear 2, an escapement 3 and an oscillator 4.
  • the source energy 1 and the work train 2 are conventional, they will not be described.
  • the oscillator 4 is also of conventional type. It comprises, mounted on a balance shaft 6 of axis A, a balance spring (not shown) and a double tray.
  • the double plate comprises a large plate 7, which carries a plate pin 8, and a small plate 9.
  • the exhaust 3 is of the type described in the patent applications WO 99/64936, WO 2009/1 18310 and CH 705674. It thus comprises two exhaust mobiles (not shown), a bistable leaf spring 10, a flip-flop. arming 1 1 and striker or trigger rocker 12.
  • the two exhaust mounts each comprise a pinion which meshes with the last wheel of the work train 2 and an escape wheel provided not with teeth but with cams each terminated by a locking stop.
  • the two escape wheels respectively cooperate and alternately with exhaust pins 13 carried by the rocker 1 1.
  • the armature rocker 1 1 and striker 12 pivot about the same axis B which corresponds to the midpoint of the leaf spring 10.
  • the axis B is for example the axis of a rod driven into the armature rocker 1 1, pivoting in bearings of the frame of the movement and around which pivots the firing pin 12.
  • the leaf spring 10 is integral with the striker 12 and with an outer frame (not shown) which surrounds the leaf spring 10, and consists of two elastic strips 10a, 10b each having an end joined to the firing pin 12 and another end attached to the outer frame, attached to the frame of the movement.
  • the leaf spring 10 has two convexities of opposite directions on either side of its midpoint and can move from a first stable state to a second stable state by reversing the direction of each of the two convexities.
  • the leaf spring 10 is either prestressed so as to work in buckling or preformed to, in the state of rest, already present two convexities as described in the international patent application WO 2017/032528 of the present applicant.
  • the outer frame is deformable to allow buckling of the leaf spring 10.
  • the outer frame is rigid.
  • the rocker arm 1 1 comprises two arms 14 carrying at their ends two pins 14a, 14b engaged in eyelets (not shown) of the two resilient blades 10a, 10b respectively.
  • a reverse configuration is of course possible where the pins 14a, 14b would be carried by the resilient blades 10a, 10b, respectively, to engage in the eyelets of the rocker 1 1.
  • other modes of connection between the rocking lever 1 1 and the elastic blades 10a, 10b are conceivable, for example two pins at the end of each arm 14 of the rocker 1 1 pinching the blade corresponding elastic.
  • the striker 12 comprises a body 15 surrounding the axis B and extended on one side by a fork 16-17 and on the other side by a tail 18.
  • the fork 16-17 fulfills the function of an anchor fork conventional, ie cooperating with the plate pin 8 to communicate pulses of mechanical energy to the oscillator 4, and comprises for this purpose a first horn 16 and a second horn 17.
  • a dart 19 secured to the striker 12 is likely to cooperate with the small plate 9 of the oscillator 4 to prevent the reversal of the firing pin 12 in the event of impact.
  • the tail 18 is itself designed to cooperate with first and second limiting abutments 20, 21 fixed relative to the frame of the movement, for example one-piece with the aforementioned outer frame, to limit the angular displacement of the firing pin 12.
  • the armature rocker 1 actuated by a winding cam of one of the escape wheels and acting symmetrically in the region of the two convexities of the leaf spring 10, deforms the leaf spring 10 from a first of its stable states to a metastable state close to an unstable state corresponding to a fourth mode buckling, for arming the leaf spring 10.
  • This arming phase ends when the armature rocker 1 1 is blocked by a locking stop of the escape wheel with which it cooperates, which keeps the leaf spring 10 in its metastable state and immobilizes the two escape wheels, the work train 2 and the armature rocker 1 1 Then the striker 12 located in the region of the midpoint of the leaf spring 10 acts on the leaf spring 10 to make it exceed its unstable state and thus make it rock in its second stable state by releasing its energy. The energy enabling the firing pin 12 to deform the leaf spring 10 beyond its unstable state since its metastable state is provided by the oscillator 4, when the plate pin 8 collides with the horn 16 of the fork.
  • This phase which requires only a small supply of energy, can be compared to the phase of release of an anchor escapement.
  • FIGS. 2 to 10 show the different operating phases of the escapement and the oscillator.
  • the oscillator 4 is in the acceleration phase and traverses the downward sinistral angle, the striker 12 bears against the limit stop 20 and the leaf spring 10 is at the end of the weave (metastable state ).
  • the oscillator 4 is close to its maximum speed and begins to traverse the sinister lift angle, the horn 16 of the striker 12 is struck by the plate pin 8 (release, by a single shock) and the leaf spring 10 is unlocked (between the metastable state and the unstable state).
  • FIG. 2 the oscillator 4 is in the acceleration phase and traverses the downward sinistral angle
  • the striker 12 bears against the limit stop 20
  • the leaf spring 10 is at the end of the weave (metastable state ).
  • FIG. 3 the oscillator 4 is close to its maximum speed and begins to traverse the sinister lift angle, the horn 16 of the striker 12 is struck by the plate pin 8 (release, by a single shock
  • the oscillator 4 is at its maximum speed and traverses the sinister lift angle, the striker 12 strikes by its horn 17 the plate pin 8 to impart to it an impulse (by a single shock as will be explained further) while the leaf spring 10 has just switched from the unstable state to the second stable state.
  • the oscillator 4 decelerates and traverses the ascending ascending angle, the striker 12 is in abutment against the limit stop 21 and the leaf spring 10 is at the beginning of arming (it leaves the second stable state).
  • the rotation of the oscillator 4 reverses (maximum elongation sinister), the striker 12 bears against the limit stop 21 and the leaf spring 10 is being wound (between the second state stable and metastable state).
  • the oscillator 4 is close to its maximum speed and begins to traverse the dextral lifting angle, the horn 17 of the striker 12 is struck by the plate pin 8 (disengagement, by a single shock) and the leaf spring 10 is unlocked (between the metastable state and the unstable state).
  • the oscillator 4 is at its maximum speed and traverses the dextral lifting angle, the striker 12 strikes by its horn 16 the plate pin 8 to impart to it an impulse (by a single shock as will be explained further) while the leaf spring 10 has just switched from the unstable state to the first stable state.
  • the pulse angle that is to say the angle traveled by the firing pin between the beginning of the pulse and the end of the pulse, is between 12 ° and 20 °. In the present invention, however, this pulse angle is very small, typically less than 1, 5 ° or even 1 °. Indeed, during the design of the movement according to the invention, the various parameters of the movement, in particular the amount of mechanical energy stored in the leaf spring 10 to each of its armatures, the geometry of the striker 12 and the moments of the inertia of the firing pin 12 and the oscillator 4 are chosen in such a way that the firing pin 12 transfers all its kinetic energy to the oscillator 4 in a single shock (FIGS. 4 and 8), the firing pin 12 having a zero speed just after the shock, the residual energy in the leaf spring 10 then bringing the striker 12 bearing against one of the limit stops 20, 21 ( Figures 5 and 9).
  • h is the moment of inertia of the striker 12 (including all the elements which rotate with it, like the stinger 19) with respect to its axis of rotation B,
  • I2 is the moment of inertia of the oscillator 4 (including all the elements which rotate with it, like the balance shaft 6) with respect to its axis of rotation A,
  • n is the angular velocity of striker 12 just before the pulse it gives to oscillator 4,
  • ⁇ -if is the angular velocity of the striker 12 just after said pulse
  • - or2i is the angular velocity of the oscillator 4 just before said pulse
  • or2f is the angular velocity of the oscillator 4 just after said pulse
  • di is the lever arm of the firing pin 12 (see FIG. 1 1), that is to say the distance between the axis of rotation B and the line of action of the reaction-action forces F2 and F1 exerted by the striker 12 and the plate pin 8 on the other at the moment of impact (pulse)
  • d2 is the lever arm of the oscillator 4 (see FIG. the distance between the axis of rotation A and the line of action of the reaction-action forces F2 and F1 exerted by the striker 12 and the plate pin 8 on the other at the moment of impact ( impulse).
  • the spacing E of the horns 16, 17 is greater than 1, 2 times, preferably 1 to 3 times, preferably 1 to 4 times, preferably 1 to 5 times, preferably 1 to 6 times, preferably 1 to 7 times, preferably 1 to 8 times, preferably 1, 9 times, more preferably 2 times, the diameter D of the plate pin 8.
  • diameter of the plateau peg is meant its diameter strictly speaking, especially when the plateau peg is semi-shaped. circular as shown, or more generally its largest dimension perpendicular to the plane which contains the axis of rotation A of the oscillator 4 and which constitutes a plane of symmetry for the plate pin 8.
  • the plate pin 8 may have other forms than that shown, for example the shape of a finger or a portion of a finger extending radially from an annular portion mounted on the balance shaft 6.
  • the large spacing E horns 16, 17 promotes the exit of the pin 8 of the fork 16-17 after the pulse by allowing him, given the zero velocity striker 12, out of said range without touching the other horn that that has communicated the pulse. Thanks to this characteristic too, the performance of the escapement and the chronometry of the movement are improved.
  • the pulse communicated by the firing pin 12 to the oscillator 4 occurs while the plate pin 8 is on the line of the centers, that is to say, while the plate pin 8 is traversed symmetrically by the plane containing the axis of rotation A of the oscillator 4 and the axis of rotation B of the striker 12.
  • This position of the plateau pin 8 corresponds to the equilibrium position of the oscillator 4. Communicating the impulse on the line of the centers makes it possible not to affect the isochronism of the oscillator.
  • the striker 12 (or at least the fork 16-17) and the pin 8 are each made of one of the following materials: steel, preferably tempered; aluminum oxide, preferably ruby, more preferably ruby obtained by the Verneuil process; silicon, preferably monocrystalline, preferably also coated with silicon oxide; metal glass. All combinations of these materials are possible to form the couple of materials of the firing pin 12 and the peg 8.
  • FIGS. 2 to 1 1 The firing pin 12 illustrated in FIGS. 2 to 1 1 is balanced, in other words its geometry is chosen so that its center of gravity is situated on its axis of rotation B. Such a firing pin shape makes it insensitive to linear shocks received by the watch movement.
  • Figure 12 shows a variant of the striker used in the present invention. According to this variant, the striker, designated by 12 ', is not balanced but instead has an unbalance that confers two arms 22, 23 which extend the horns 16, 17. These two arms 22, 23, located on the on the other side of the axis of rotation B with respect to the tail 18, replace said tail. They thus cooperate respectively with limiting stops 20 ', 21' to limit the angular movement of the firing pin 12 '.
  • the imbalance of the striker 12 ' is chosen so that during shocks (pulses) communicated by the firing pin 12' to the plate pin 8, the reaction forces at the axis of rotation B are minimal, thus making it possible to optimize the transmission of energy between the striker 12 'and the oscillator 4 and thus the efficiency of the exhaust. More precisely, the imbalance of the striker 12 'is chosen so that the following relation is satisfied:
  • mi is the mass of the striker 12 '
  • di is the lever arm of the striker 12 ', that is to say the distance between the axis of rotation B and the line of action of the reaction-action forces F2 and F1 exerted by the striker 12' and the ankle plate 8 on top of each other at the moment of impact (impulse),
  • h is the moment of inertia of the striker 12 'with respect to its axis of rotation B
  • LG is the distance between the axis of rotation B of the striker 12 'and the line parallel to the line of action of the forces F2, F1 and passing through the center of gravity G of the firing pin 12'.
  • the horns 16, 17 could be part of the oscillator 4 and the plate pin 8 could be part of the firing pin 12;
  • the oscillator 4 could be of the flexible pivot type; instead of being mounted on a physical axis, the firing pin 12 could also be of the flexible pivot type.
  • the present invention is not limited to a rotary striker.
  • the firing pin can indeed be mobile in translation rather than in rotation, like the striker 12 "illustrated in FIG. 13.
  • Such a mobile firing pin can be actuated for example by a mobile frame of the type described in the patent application WO 2013/144236.
  • mi is the mass of the striker 12 "(including all the elements that move with it, like the sting 19),
  • I2 is the moment of inertia of the oscillator 4 (including all the elements which rotate with it, like the balance shaft 6) with respect to its axis of rotation A,

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Abstract

L'invention propose un mouvement d'horlogerie comprenant un oscillateur (4) rotatif, un percuteur (12) rotatif pour communiquer des impulsions d'énergie mécanique à l'oscillateur (4), une source d'énergie (1) et un dispositif de transmission (1-3) reliant la source d'énergie (1) au percuteur (12), le dispositif de transmission (1-3) comprenant un dispositif à force constante (10) pour emmagasiner périodiquement une quantité d'énergie à fournir au percuteur (12). Ladite quantité d'énergie, la géométrie du percuteur (12) et les moments d'inertie du percuteur (12) et de l'oscillateur (4) sont choisis pour qu'à chaque impulsion communiquée à l'oscillateur (4) par le percuteur (12) la relation suivante (I) soit sensiblement satisfaite, où I1 est le moment d'inertie du percuteur (12), I2 est le moment d'inertie de l'oscillateur (4), ω1i est la vitesse angulaire du percuteur (12) juste avant l'impulsion qu'il donne à l'oscillateur (4), ω2i est la vitesse angulaire de l'oscillateur (4) juste avant ladite impulsion, d1 est le bras de levier du percuteur (12) et d2 est le bras de levier de l'oscillateur (4). L'invention propose également un mouvement d'horlogerie du même type avec un percuteur à déplacement linéaire et des procédés de réalisation de ces mouvements.

Description

Mouvement d'horlogerie mécanique
La présente invention concerne un mouvement d'horlogerie mécanique. Un mouvement d'horlogerie mécanique traditionnel comprend une source d'énergie, telle qu'un barillet, un rouage de finissage entraîné par la source d'énergie, un échappement entraîné par le rouage de finissage et un oscillateur dont les oscillations sont entretenues par l'échappement. L'oscillateur (ou organe régulateur) est généralement de type balancier-spiral. L'échappement comprend généralement un mobile d'échappement (roue et pignon coaxiaux et solidaires) et une ancre. Le pignon du mobile d'échappement engrène avec la dernière roue du rouage de finissage tandis que la roue du mobile d'échappement coopère avec l'ancre, laquelle communique des impulsions d'énergie mécanique à l'oscillateur.
Certains mouvements comprennent aussi, dans le rouage de finissage entre la source d'énergie et l'échappement, un dispositif dit « à force constante », c'est- à-dire un dispositif comprenant un ressort intermédiaire armé périodiquement de la même quantité par la source d'énergie et fournissant son énergie à l'échappement. Un tel dispositif à force constante permet de rendre les oscillations de l'oscillateur indépendantes de l'état d'armage de la source d'énergie.
On connaît également par les demandes de brevet WO 99/64936, WO 2009/1 18310 et CH 705674 un échappement comprenant une lame bistable armée par une bascule d'armage actionnée alternativement par deux mobiles d'échappement. Une bascule de détente solidaire de la zone du point milieu de la lame bistable communique des impulsions d'énergie mécanique à l'oscillateur lors des changements d'état de la lame bistable. La lame bistable est un dispositif « à force constante » qui fournit périodiquement la même quantité d'énergie à l'oscillateur via la bascule de détente. Dans la présente invention, l'organe qui communique les impulsions d'énergie mécanique à l'oscillateur, qu'il soit sous la forme d'une bascule de détente, d'une ancre ou autre, est appelé « percuteur ». Le rendement d'un mouvement d'horlogerie mécanique est faible. En effet, l'échappement ne transmet à l'oscillateur qu'une petite partie de l'énergie qu'il reçoit. L'une des causes des pertes énergétiques constatées sont les frottements entre les différentes pièces. En particulier, à chaque impulsion communiquée par le percuteur à l'oscillateur, le percuteur accompagne (reste en contact avec) l'oscillateur sur un angle d'impulsion qui est généralement compris entre 12° et 20°. En pratique, on peut même observer une succession de petits chocs pendant l'impulsion, surtout lorsque la fréquence de l'oscillateur est élevée. Une telle transmission chaotique de l'énergie entre le percuteur et l'oscillateur est un obstacle supplémentaire à l'obtention d'un bon rendement.
La présente invention vise à proposer un mouvement d'horlogerie à rendement amélioré.
A cette fin, il est prévu un mouvement d'horlogerie comprenant un oscillateur rotatif autour d'un premier axe, un percuteur rotatif autour d'un deuxième axe pour communiquer des impulsions d'énergie mécanique à l'oscillateur, une source d'énergie et un dispositif de transmission reliant la source d'énergie au percuteur, le dispositif de transmission comprenant un dispositif à force constante pour emmagasiner périodiquement une quantité d'énergie à fournir au percuteur, caractérisé en ce que ladite quantité d'énergie, la géométrie du percuteur et les moments d'inertie du percuteur et de l'oscillateur sont choisis pour qu'à chaque impulsion communiquée à l'oscillateur par le percuteur la relation suivante soit sensiblement satisfaite :
où h est le moment d'inertie du percuteur par rapport au deuxième axe, h est le moment d'inertie de l'oscillateur par rapport au premier axe, ω-π est la vitesse angulaire du percuteur juste avant l'impulsion qu'il donne à l'oscillateur, ω est la vitesse angulaire de l'oscillateur juste avant ladite impulsion, di est le bras de levier du percuteur et d2 est le bras de levier de l'oscillateur.
Grâce à la relation entre les vitesses exprimée ci-dessus, le percuteur transmet toute son énergie cinétique à l'oscillateur en un seul choc et sa vitesse devient nulle immédiatement après le choc, de sorte que le phénomène d'accompagnement entre le percuteur et l'oscillateur et les pertes énergétiques qu'il occasionne n'existent pas dans la présente invention.
Selon un autre mode de réalisation, la présente invention propose un mouvement d'horlogerie comprenant un oscillateur rotatif autour d'un axe, un percuteur à déplacement linéaire pour communiquer des impulsions d'énergie mécanique à l'oscillateur, une source d'énergie et un dispositif de transmission reliant la source d'énergie au percuteur, le dispositif de transmission comprenant un dispositif à force constante pour emmagasiner périodiquement une quantité d'énergie à fournir au percuteur, caractérisé en ce que ladite quantité d'énergie, la géométrie et la masse du percuteur et le moment d'inertie de l'oscillateur sont choisis pour qu'à chaque impulsion communiquée à l'oscillateur par le percuteur la relation suivante soit sensiblement satisfaite :
_ 2■ I2 ■ d2
l2 - m1 - d{
où mi est la masse du percuteur, I2 est le moment d'inertie de l'oscillateur par rapport audit axe, vu est la vitesse linéaire du percuteur juste avant l'impulsion qu'il donne à l'oscillateur, ω est la vitesse angulaire de l'oscillateur juste avant ladite impulsion et d2 est le bras de levier de l'oscillateur.
La présente invention propose également un procédé de réalisation d'un mouvement d'horlogerie comprenant un oscillateur rotatif autour d'un premier axe, un percuteur rotatif autour d'un deuxième axe pour communiquer des impulsions d'énergie mécanique à l'oscillateur, une source d'énergie et un dispositif de transmission reliant la source d'énergie au percuteur, le dispositif de transmission comprenant un dispositif à force constante pour emmagasiner périodiquement une quantité d'énergie à fournir au percuteur, le procédé comprenant une étape de conception du mouvement suivie d'une étape de fabrication du mouvement, le procédé étant caractérisé en ce que lors de la conception du mouvement, ladite quantité d'énergie, la géométrie du percuteur et les moments d'inertie du percuteur et de l'oscillateur sont choisis pour qu'à chaque impulsion communiquée à l'oscillateur par le percuteur la relation suivante soit sensiblement satisfaite :
2■ I2 ■ dx ■ d2
ω 2i
où h est le moment d'inertie du percuteur par rapport au deuxième axe, I2 est le moment d'inertie de l'oscillateur par rapport au premier axe, ω-π est la vitesse angulaire du percuteur juste avant l'impulsion qu'il donne à l'oscillateur, 0021 est la vitesse angulaire de l'oscillateur juste avant ladite impulsion, di est le bras de levier du percuteur et d2 est le bras de levier de l'oscillateur.
Enfin, selon un autre mode de réalisation, la présente invention propose un procédé de réalisation d'un mouvement d'horlogerie comprenant un oscillateur rotatif autour d'un axe, un percuteur à déplacement linéaire pour communiquer des impulsions d'énergie mécanique à l'oscillateur, une source d'énergie et un dispositif de transmission reliant la source d'énergie au percuteur, le dispositif de transmission comprenant un dispositif à force constante pour emmagasiner périodiquement une quantité d'énergie à fournir au percuteur, le procédé comprenant une étape de conception du mouvement suivie d'une étape de fabrication du mouvement, le procédé étant caractérisé en ce que lors de la conception du mouvement, ladite quantité d'énergie, la géométrie et la masse du percuteur et le moment d'inertie de l'oscillateur sont choisis pour qu'à chaque impulsion communiquée à l'oscillateur par le percuteur la relation suivante soit sensiblement satisfaite :
_ 2■ I2 ■ d2
l2 - m1 - d{ où mi est la masse du percuteur, I2 est le moment d'inertie de l'oscillateur par rapport audit axe, vu est la vitesse linéaire du percuteur juste avant l'impulsion qu'il donne à l'oscillateur, ω est la vitesse angulaire de l'oscillateur juste avant ladite impulsion et d2 est le bras de levier de l'oscillateur.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est un bloc-diagramme d'un mouvement d'horlogerie,
- les figures 2 à 10 montrent en vue de dessus différentes phases de fonctionnement d'un échappement à force constante et d'un oscillateur utilisés dans la présente invention ;
- la figure 1 1 montre en vue de dessus un percuteur d'échappement et un double plateau d'oscillateur utilisés dans la présente invention ;
- la figure 12 montre en vue de dessus une variante du percuteur utilisé dans la présente invention ;
- la figure 13 montre en vue de dessus une autre variante du percuteur utilisé dans la présente invention.
En référence aux figures 1 et 2, un mouvement d'horlogerie mécanique selon l'invention comprend une source d'énergie 1 , constituée typiquement par un ou plusieurs barillets, un rouage de finissage 2, un échappement 3 et un oscillateur 4. La source d'énergie 1 et le rouage de finissage 2 sont classiques, ils ne seront donc pas décrits. L'oscillateur 4 est lui aussi de type classique. Il comprend, montés sur un arbre de balancier 6 d'axe A, un balancier-spiral (non représenté) et un double plateau. Le double plateau comprend un grand plateau 7, qui porte une cheville de plateau 8, et un petit plateau 9.
L'échappement 3 est du type décrit dans les demandes de brevet WO 99/64936, WO 2009/1 18310 et CH 705674. Il comprend ainsi deux mobiles d'échappement (non représentés), un ressort-lame bistable 10, une bascule d'armage 1 1 et un percuteur ou bascule de détente 12.
Les deux mobiles d'échappement comprennent chacun un pignon qui engrène avec la dernière roue du rouage de finissage 2 et une roue d'échappement munie non pas de dents mais de cames d'armage terminées chacune par une butée de verrouillage. Les deux roues d'échappement coopèrent respectivement et alternativement avec des chevilles d'échappement 13 portées par la bascule d'armage 1 1 .
La bascule d'armage 1 1 et le percuteur 12 pivotent autour d'un même axe B qui correspond au point milieu du ressort-lame 10. En pratique, l'axe B est par exemple l'axe d'une tige chassée dans la bascule d'armage 1 1 , pivotant dans des paliers du bâti du mouvement et autour de laquelle pivote le percuteur 12.
De préférence, le ressort-lame 10 est monobloc avec le percuteur 12 et avec un cadre extérieur (non représenté) qui entoure le ressort-lame 10, et est constitué de deux lames élastiques 10a, 10b ayant chacune une extrémité jointe au percuteur 12 et une autre extrémité jointe au cadre extérieur, fixé au bâti du mouvement. Le ressort-lame 10 présente deux convexités de sens opposés de part et d'autre de son point milieu et peut passer d'un premier état stable à un deuxième état stable en inversant le sens de chacune des deux convexités. A cet effet, le ressort-lame 10 est soit précontraint de manière à travailler en flambage soit préformé pour, à l'état de repos, présenter déjà deux convexités comme décrit dans la demande de brevet internationale WO 2017/032528 de la présente demanderesse. Dans le premier cas, le cadre extérieur est déformable pour permettre le flambage du ressort-lame 10. Dans le deuxième cas, le cadre extérieur est rigide. La bascule d'armage 1 1 comprend deux bras 14 portant à leurs extrémités deux goupilles 14a, 14b engagées dans des œillets (non représentés) des deux lames élastiques 10a, 10b respectivement. Une configuration inverse est bien entendu possible où les goupilles 14a, 14b seraient portées par les lames élastiques 10a, 10b, respectivement, pour s'engager dans des œillets de la bascule d'armage 1 1 . En outre, d'autres modes de liaison entre la bascule d'armage 1 1 et les lames élastiques 10a, 10b sont envisageables, par exemple deux goupilles à l'extrémité de chaque bras 14 de la bascule d'armage 1 1 pinçant la lame élastique correspondante.
Le percuteur 12 comprend un corps 15 entourant l'axe B et prolongé d'un côté par une fourchette 16-17 et de l'autre côté par une queue 18. La fourchette 16- 17 remplit la fonction d'une fourchette d'ancre traditionnelle, à savoir coopérer avec la cheville de plateau 8 pour communiquer des impulsions d'énergie mécanique à l'oscillateur 4, et comprend à cet effet une première corne 16 et une deuxième corne 17. Un dard 19 solidaire du percuteur 12 est susceptible de coopérer avec le petit plateau 9 de l'oscillateur 4 pour empêcher le renversement du percuteur 12 en cas de choc. La queue 18 est, elle, agencée pour coopérer avec des première et deuxième butées de limitation 20, 21 fixes par rapport au bâti du mouvement, par exemple monobloc avec le cadre extérieur précité, pour limiter le déplacement angulaire du percuteur 12.
En fonctionnement, la bascule d'armage 1 1 , actionnée par une came d'armage de l'une des roues d'échappement et agissant symétriquement dans la zone des deux convexités du ressort-lame 10, déforme le ressort-lame 10 depuis un premier de ses états stables jusqu'à un état métastable proche d'un état instable correspondant à un flambage de quatrième mode, pour armer le ressort-lame 10. Cette phase d'armage se termine lorsque la bascule d'armage 1 1 est bloquée par une butée de verrouillage de la roue d'échappement avec laquelle elle coopère, ce qui maintient le ressort-lame 10 dans son état métastable et immobilise les deux mobiles d'échappement, le rouage de finissage 2 et la bascule d'armage 1 1. Puis le percuteur 12 situé dans la zone du point milieu du ressort-lame 10 agit sur le ressort-lame 10 pour lui faire dépasser son état instable et le faire ainsi basculer dans son deuxième état stable en libérant son énergie. L'énergie permettant au percuteur 12 de déformer le ressort-lame 10 au-delà de son état instable depuis son état métastable est fournie par l'oscillateur 4, lorsque la cheville de plateau 8 percute la corne 16 de la fourchette. Cette phase, qui nécessite seulement un petit apport d'énergie, peut être comparée à la phase de dégagement d'un échappement à ancre. La détente du ressort-lame 10, c'est-à-dire son passage de son état instable à son deuxième état stable, change brusquement l'inclinaison de la zone du point milieu, ce qui fait pivoter le percuteur 12, lequel communique alors une impulsion à la cheville de plateau 8 par sa corne 17. La déformation du ressort-lame 10 de son état métastable à son deuxième état stable sous l'action de la cheville de plateau 8 puis de sa détente cause une rotation de la bascule d'armage 1 1 qui déverrouille les roues d'échappement et amène la bascule d'armage 1 1 au contact de l'autre roue d'échappement pour commencer un cycle symétrique du précédent, après l'impulsion donnée à la cheville de plateau 8.
Les figures 2 à 10 représentent les différentes phases de fonctionnement de l'échappement et de l'oscillateur. A la figure 2, l'oscillateur 4 est en phase d'accélération et parcourt l'angle descendant sénestre, le percuteur 12 est en appui contre la butée de limitation 20 et le ressort-lame 10 est en fin d'armage (état métastable). A la figure 3, l'oscillateur 4 est proche de sa vitesse maximale et commence à parcourir l'angle de levée sénestre, la corne 16 du percuteur 12 est percutée par la cheville de plateau 8 (dégagement, par un seul choc) et le ressort- lame 10 est déverrouillé (entre l'état métastable et l'état instable). A la figure 4, l'oscillateur 4 est à sa vitesse maximale et parcourt l'angle de levée sénestre, le percuteur 12 percute par sa corne 17 la cheville de plateau 8 pour lui communiquer une impulsion (par un seul choc comme cela sera expliqué plus loin) alors que le ressort-lame 10 vient de basculer de l'état instable au deuxième état stable. A la figure 5, l'oscillateur 4 décélère et parcourt l'angle ascendant sénestre, le percuteur 12 est en appui contre la butée de limitation 21 et le ressort-lame 10 est en début d'armage (il quitte le deuxième état stable). A la figure 6, la rotation de l'oscillateur 4 s'inverse (élongation maximale sénestre), le percuteur 12 est en appui contre la butée de limitation 21 et le ressort-lame 10 est en cours d'armage (entre le deuxième état stable et l'état métastable). A la figure 7, l'oscillateur 4 est proche de sa vitesse maximale et commence à parcourir l'angle de levée dextre, la corne 17 du percuteur 12 est percutée par la cheville de plateau 8 (dégagement, par un seul choc) et le ressort-lame 10 est déverrouillé (entre l'état métastable et l'état instable). A la figure 8, l'oscillateur 4 est à sa vitesse maximale et parcourt l'angle de levée dextre, le percuteur 12 percute par sa corne 16 la cheville de plateau 8 pour lui communiquer une impulsion (par un seul choc comme cela sera expliqué plus loin) alors que le ressort-lame 10 vient de basculer de l'état instable au premier état stable. A la figure 9, l'oscillateur 4 décélère et parcourt l'angle ascendant dextre, le percuteur 12 est en appui contre la butée de limitation 20 et le ressort-lame 10 est en début d'armage (il quitte le premier état stable). Enfin, à la figure 10 la rotation de l'oscillateur 4 s'inverse (élongation maximale dextre), le percuteur 12 est en appui contre la butée de limitation 20 et le ressort-lame 10 est en cours d'armage (entre le premier état stable et l'état métastable). Puis, l'échappement 3 se retrouve dans la phase illustrée à la figure 2 et la séquence des figures 2 à 10 se répète.
Dans un échappement traditionnel, l'angle d'impulsion, c'est-à-dire l'angle parcouru par le percuteur entre le début de l'impulsion et la fin de l'impulsion, est compris entre 12° et 20°. Dans la présente invention, en revanche, cet angle d'impulsion est très petit, typiquement inférieur à 1 ,5° voire à 1 °. En effet, lors de la conception du mouvement selon l'invention, les différents paramètres du mouvement, en particulier la quantité d'énergie mécanique emmagasinée dans le ressort-lame 10 à chacun de ses armages, la géométrie du percuteur 12 et les moments d'inertie du percuteur 12 et de l'oscillateur 4, sont choisis de telle manière que le percuteur 12 transfère toute son énergie cinétique à l'oscillateur 4 en un seul choc (figures 4 et 8), le percuteur 12 ayant une vitesse nulle juste après le choc, l'énergie résiduelle dans le ressort-lame 10 amenant ensuite le percuteur 12 en appui contre l'une des butées de limitation 20, 21 (figures 5 et 9).
Selon la théorie des chocs élastiques, l'équation de conservation du moment cinétique et l'équation de conservation de l'énergie cinétique peuvent s'écrire de la manière suivante : pour la conservation du moment cinétique :
(1 )
pour la conservation de l'énergie cinétique OÙ
h est le moment d'inertie du percuteur 12 (incluant tous les éléments qui tournent avec lui, comme le dard 19) par rapport à son axe de rotation B,
I2 est le moment d'inertie de l'oscillateur 4 (incluant tous les éléments qui tournent avec lui, comme l'arbre de balancier 6) par rapport à son axe de rotation A,
n est la vitesse angulaire du percuteur 12 juste avant l'impulsion qu'il donne à l'oscillateur 4,
ω-if est la vitesse angulaire du percuteur 12 juste après ladite impulsion, - ou2i est la vitesse angulaire de l'oscillateur 4 juste avant ladite impulsion, ou2f est la vitesse angulaire de l'oscillateur 4 juste après ladite impulsion, di est le bras de levier du percuteur 12 (cf. figure 1 1 ), c'est-à-dire la distance entre l'axe de rotation B et la droite d'action des forces d'action-réaction F2 et F1 exercées par le percuteur 12 et la cheville de plateau 8 l'un sur l'autre au moment du choc (impulsion), et d2 est le bras de levier de l'oscillateur 4 (cf. figure 1 1 ), c'est-à-dire la distance entre l'axe de rotation A et la droite d'action des forces d'action-réaction F2 et F1 exercées par le percuteur 12 et la cheville de plateau 8 l'un sur l'autre au moment du choc (impulsion).
Le système d'équations (1 )-(2) peut être réécrit de la manière suivante :
cu
En imposant une énergie cinétique nulle, donc une vitesse angulaire nulle, du percuteur 12 après l'impulsion (ω-i f = 0), la solution de ce système d'équation est la suivante :
En pratique, le moment d'inertie h du percuteur 12 sera le plus souvent très inférieur au moment d'inertie I2 de l'oscillateur 4, le rapport I2/I1 étant typiquement supérieur à 10, voire à 50, voire à 100, voire à 500, voire encore à 1000. La solution du système d'équations (1 )-(2) pourra donc être exprimée comme suit :
2-d2
(6) Ainsi, en faisant en sorte qu'au moment du choc la vitesse angulaire du percuteur 12 soit environ égale à 2 d2/di fois la vitesse angulaire de l'oscillateur 4, la vitesse du percuteur 12 sera nulle juste après le choc, ce qui implique que toute son énergie cinétique aura été communiquée à l'oscillateur 4 et que le percuteur 12 n'accompagnera pas l'oscillateur 4. Il en découle une amélioration sensible du rendement de l'échappement et de la chronométrie du mouvement.
Pour obtenir la relation (5) ou (6) ci-dessus, il est possible de jouer sur le rapport des bras de levier d2/di et/ou sur les vitesses ω-π et ω . A rapport d2/di constant, le percuteur 12 doit être accéléré par rapport aux percuteurs de l'état de la technique afin d'atteindre la vitesse de 2-(d2/di)-ou2i au moment de l'impulsion. Une telle accélération peut être obtenue par exemple :
en augmentant la quantité d'énergie mécanique emmagasinée par le ressort-lame 10 à chaque armage (par exemple en augmentant le flambage ou l'épaisseur du ressort-lame 10),
et/ou en augmentant l'écartement des cornes 16, 17 du percuteur 12, et/ou en diminuant le moment d'inertie h du percuteur 12.
Tous ces paramètres peuvent être ajustés lors de la conception du mouvement à l'aide d'un logiciel de simulation.
Ainsi, par exemple, l'écartement E des cornes 16, 17 (mesuré entre les points respectifs des cornes 16, 17 qui percutent la cheville de plateau 8 lors des impulsions, cf. figure 1 1 ) est supérieur à 1 ,2 fois, de préférence à 1 ,3 fois, de préférence à 1 ,4 fois, de préférence à 1 ,5 fois, de préférence à 1 ,6 fois, de préférence à 1 ,7 fois, de préférence à 1 ,8 fois, de préférence à 1 ,9 fois, de préférence encore à 2 fois, le diamètre D de la cheville de plateau 8. Un tel écartement est ainsi supérieur à l'écartement de 1 ,06 (=0,35/0,33) fois le diamètre de la cheville que l'on observe classiquement dans les échappements.
Par « diamètre de la cheville de plateau », on entend son diamètre à proprement parler, en particulier lorsque la cheville de plateau est de forme semi- circulaire comme représenté, ou plus généralement sa plus grande dimension perpendiculairement au plan qui contient l'axe de rotation A de l'oscillateur 4 et qui constitue un plan de symétrie pour la cheville de plateau 8. La cheville de plateau 8 peut avoir d'autres formes que celle représentée, par exemple la forme d'un doigt ou d'une partie d'un doigt s'étendant radialement depuis une partie annulaire montée sur l'arbre de balancier 6.
Outre l'accélération du percuteur 12 qu'il permet, le grand écartement E des cornes 16, 17 selon l'invention favorise la sortie de la cheville 8 de la fourchette 16- 17 après l'impulsion en lui permettant, compte tenu de la vitesse nulle du percuteur 12, de sortir de ladite fourchette sans toucher l'autre corne que celle lui ayant communiqué l'impulsion. Grâce à cette caractéristique aussi, le rendement de l'échappement et la chronométrie du mouvement sont améliorés.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, visible sur les figures 4, 8 et 1 1 , l'impulsion communiquée par le percuteur 12 à l'oscillateur 4 se produit alors que la cheville de plateau 8 est sur la ligne des centres, c'est-à-dire alors que la cheville de plateau 8 est traversée symétriquement par le plan contenant l'axe de rotation A de l'oscillateur 4 et l'axe de rotation B du percuteur 12. Cette position de la cheville de plateau 8 correspond à la position d'équilibre de l'oscillateur 4. Communiquer l'impulsion sur la ligne des centres permet de ne pas affecter l'isochronisme de l'oscillateur.
On peut néanmoins, en variante, choisir d'effectuer l'impulsion alors que la cheville de plateau 8 est située après la ligne des centres, ceci afin de favoriser la sortie de la cheville 8 de la fourchette 16-17 après l'impulsion en lui permettant de sortir de ladite fourchette sans toucher l'autre corne que celle lui ayant communiqué l'impulsion. Une impulsion après la ligne des centres donne du retard au mouvement mais, grâce à l'unique choc que produit l'impulsion dans la présente invention, ce retard restera constant de sorte qu'on peut le corriger par un simple réglage de l'inertie du balancier et/ou de la longueur active du spiral. Les couples de matériaux couramment utilisés dans les échappements pour le percuteur et la cheville de plateau, tels qu'acier-rubis, silicium-rubis et silicium- silicium, ont des coefficients de restitution ε d'environ 1 . Ces matériaux permettent donc l'obtention de chocs élastiques, c'est-à-dire de chocs répondant aux équations (1 ) et (2) ci-dessus. On constate néanmoins dans la présente invention que la relation (5) constitue un optimum en termes de rendement de l'échappement pour un coefficient de restitution ε donné, même si ce dernier est inférieur à 1 .
De préférence, le percuteur 12 (ou au moins la fourchette 16-17) et la cheville 8 sont chacun faits dans l'un des matériaux suivants : acier, de préférence trempé ; oxyde d'aluminium, de préférence rubis, de préférence encore rubis obtenu par le procédé Verneuil ; silicium, de préférence monocristallin, de préférence aussi recouvert d'oxyde de silicium ; verre métallique. Toutes les combinaisons de ces matériaux sont possibles pour former le couple de matériaux du percuteur 12 et de la cheville 8.
Le percuteur 12 illustré aux figures 2 à 1 1 est équilibré, en d'autres termes sa géométrie est choisie pour que son centre de gravité soit situé sur son axe de rotation B. Une telle forme de percuteur rend ce dernier insensible aux chocs linéaires reçus par le mouvement d'horlogerie. La figure 12 montre une variante du percuteur utilisé dans la présente invention. Selon cette variante, le percuteur, désigné par 12', n'est pas équilibré mais présente au contraire un balourd que lui confèrent notamment deux bras 22, 23 qui prolongent les cornes 16, 17. Ces deux bras 22, 23, situés de l'autre côté de l'axe de rotation B par rapport à la queue 18, remplacent ladite queue. Ils coopèrent ainsi respectivement avec des butées de limitation 20', 21 ' pour limiter le débattement angulaire du percuteur 12'.
Le balourd du percuteur 12' est choisi pour que lors des chocs (impulsions) communiqués par le percuteur 12' à la cheville de plateau 8 les forces de réaction au niveau de l'axe de rotation B soient minimales, permettant ainsi d'optimiser la transmission d'énergie entre le percuteur 12' et l'oscillateur 4 et donc le rendement de l'échappement. Plus précisément, le balourd du percuteur 12' est choisi pour que la relation suivante soit satisfaite :
(7)
m^Lc ou
mi est la masse du percuteur 12',
di est le bras de levier du percuteur 12' c'est-à-dire la distance entre l'axe de rotation B et la droite d'action des forces d'action-réaction F2 et F1 exercées par le percuteur 12' et la cheville de plateau 8 l'un sur l'autre au moment du choc (impulsion),
h est le moment d'inertie du percuteur 12' par rapport à son axe de rotation B, et
LG est la distance entre l'axe de rotation B du percuteur 12' et la droite parallèle à la droite d'action des forces F2, F1 et passant par le centre de gravité G du percuteur 12'.
En choisissant le balourd du percuteur 12' pour que la relation (7) ci-dessus soit satisfaite, la composante parallèle aux forces F2, F1 de la force de réaction exercée au niveau de l'axe de rotation B lors d'une impulsion est nulle.
La présente invention a été décrite ci-dessus à titre d'exemple uniquement.
Il va de soi que de nombreuses modifications pourraient être faites sans sortir du cadre de l'invention revendiquée. Par exemple :
un autre type de dispositif à force constante qu'un ressort-lame bistable pourrait être utilisé ;
- les cornes 16, 17 pourraient faire partie de l'oscillateur 4 et la cheville de plateau 8 pourrait faire partie du percuteur 12 ;
au lieu d'être monté sur un axe physique 6, l'oscillateur 4 pourrait être du type à pivot flexible ; au lieu d'être monté sur un axe physique, le percuteur 12 pourrait lui aussi être du type à pivot flexible.
De plus, la présente invention n'est pas limitée à un percuteur rotatif. Le percuteur peut en effet être mobile en translation plutôt qu'en rotation, comme le percuteur 12" illustré à la figure 13. Un tel percuteur mobile en translation peut être actionné par exemple par un cadre mobile du type décrit dans la demande de brevet WO 2013/144236.
Dans le cas d'un percuteur mobile en translation, le système d'équation (1 )- (2) est remplacé par les deux équations suivantes :
(V) d2 ou
mi est la masse du percuteur 12" (incluant tous les éléments qui se déplacent avec lui, comme le dard 19),
I2 est le moment d'inertie de l'oscillateur 4 (incluant tous les éléments qui tournent avec lui, comme l'arbre de balancier 6) par rapport à son axe de rotation A,
vu est la vitesse linéaire du percuteur 12" juste avant l'impulsion qu'il donne à l'oscillateur 4,
vif est la vitesse linéaire du percuteur 12" juste après ladite impulsion, ou2i est la vitesse angulaire de l'oscillateur 4 juste avant ladite impulsion, ou2f est la vitesse angulaire de l'oscillateur 4 juste après ladite impulsion, et d2 est le bras de levier de l'oscillateur 4, mesuré comme indiqué précédemment.
Ce système d'équations peut être réécrit de la manière suivante :
En imposant une énergie cinétique nulle, donc une vitesse linéaire nulle, du percuteur 12" après l'impulsion (vif = 0), la solution de ce système d'équation est la suivante : En pratique, le moment d'inertie orbital mi.d22 du percuteur 12" sera le plus souvent très inférieur au moment d'inertie I2 de l'oscillateur 4, le rapport l2/(mrd22) étant typiquement supérieur à 10, voire à 50, voire à 100, voire à 500, voire encore à 1000. La solution du système d'équations (1 ')-(2') pourra donc être exprimée comme suit : vu = 2■ d2 ■ a)2i (6')

Claims

REVENDICATIONS
1. Mouvement d'horlogerie comprenant un oscillateur (4) rotatif autour d'un premier axe (A), un percuteur (12) rotatif autour d'un deuxième axe (B) pour communiquer des impulsions d'énergie mécanique à l'oscillateur (4), une source d'énergie (1 ) et un dispositif de transmission (1 -3) reliant la source d'énergie (1 ) au percuteur (12), le dispositif de transmission (1 -3) comprenant un dispositif à force constante (10) pour emmagasiner périodiquement une quantité d'énergie à fournir au percuteur (12), caractérisé en ce que ladite quantité d'énergie, la géométrie du percuteur (12) et les moments d'inertie du percuteur (12) et de l'oscillateur (4) sont choisis pour qu'à chaque impulsion communiquée à l'oscillateur (4) par le percuteur (12) la relation suivante soit sensiblement satisfaite :
ωιί ~ - dl - - dl ^ où h est le moment d'inertie du percuteur (12) par rapport au deuxième axe (B), I2 est le moment d'inertie de l'oscillateur (4) par rapport au premier axe (A), n est la vitesse angulaire du percuteur (12) juste avant l'impulsion qu'il donne à l'oscillateur (4), ω est la vitesse angulaire de l'oscillateur (4) juste avant ladite impulsion, di est le bras de levier du percuteur (12) et d2 est le bras de levier de l'oscillateur (4).
2. Mouvement d'horlogerie comprenant un oscillateur (4) rotatif autour d'un axe (A), un percuteur (12") à déplacement linéaire pour communiquer des impulsions d'énergie mécanique à l'oscillateur (4), une source d'énergie (1 ) et un dispositif de transmission (1 -3) reliant la source d'énergie (1 ) au percuteur (12"), le dispositif de transmission (1 -3) comprenant un dispositif à force constante pour emmagasiner périodiquement une quantité d'énergie à fournir au percuteur (12"), caractérisé en ce que ladite quantité d'énergie, la géométrie et la masse du percuteur (12") et le moment d'inertie de l'oscillateur (4) sont choisis pour qu'à chaque impulsion communiquée à l'oscillateur (4) par le percuteur (12") la relation suivante soit sensiblement satisfaite :
_ 2■ I2 ■ d2
l2 - m1 - d{
où mi est la masse du percuteur (12"), I2 est le moment d'inertie de l'oscillateur (4) par rapport audit axe (A), vu est la vitesse linéaire du percuteur (12") juste avant l'impulsion qu'il donne à l'oscillateur (4), ω est la vitesse angulaire de l'oscillateur (4) juste avant ladite impulsion et d2 est le bras de levier de l'oscillateur (4).
3. Mouvement d'horlogerie selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le rapport I2/I1 est supérieur à 10, de préférence supérieur à 50, de préférence supérieur à 100, de préférence supérieur à 500, de préférence encore supérieur à 1000.
4. Mouvement d'horlogerie selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rapport l2/(mrd22) est supérieur à 10, de préférence supérieur à 50, de préférence supérieur à 100, de préférence supérieur à 500, de préférence encore supérieur à 1000.
5. Mouvement d'horlogerie selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que le percuteur (12') présente un balourd choisi pour que la relation suivante soit sensiblement satisfaite : où di, h et mi sont respectivement le bras de levier, le moment d'inertie par rapport au deuxième axe (B) et la masse du percuteur (12') et LG est la distance entre le deuxième axe (B) et la droite passant par le centre de gravité (G) du percuteur (12') et parallèle à la force (F2) exercée par le percuteur (12') sur l'oscillateur (4) au moment de l'impulsion.
6. Mouvement d'horlogerie selon la revendication 1 , 3 ou 5, caractérisé en ce que ladite quantité d'énergie, la géométrie du percuteur (12) et les moments d'inertie du percuteur (12) et de l'oscillateur (4) sont choisis pour que l'angle d'impulsion que parcourt le percuteur (12) à chaque impulsion communiquée à l'oscillateur (4) soit inférieur à 1 ,5°, de préférence inférieur à 1 °.
7. Mouvement d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le percuteur (12) ou l'oscillateur (4) comprend une fourchette (16, 17) agencée pour coopérer avec une cheville (8) de l'oscillateur (4) ou du percuteur (12) respectivement, la fourchette comprenant des première et deuxième cornes (16, 17), et en ce que l'écartement (E) des première et deuxième cornes (16, 17), mesuré entre les points respectifs des première et deuxième cornes (16, 17) qui percutent ou sont percutés par la cheville (8) lors desdites impulsions, est supérieur à 1 ,2 fois, de préférence supérieur à 1 ,3 fois, de préférence supérieur à 1 ,4 fois, de préférence supérieur à 1 ,5 fois, de préférence supérieur à 1 ,6 fois, de préférence supérieur à 1 ,7 fois, de préférence supérieur à 1 ,8 fois, de préférence supérieur à 1 ,9 fois, de préférence encore supérieur à 2 fois, le diamètre (D) de la cheville (8).
8. Mouvement d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le percuteur (12) et l'oscillateur (4) sont agencés pour que chacune desdites impulsions soit communiquée à l'oscillateur (4) alors qu'il se trouve sensiblement dans sa position angulaire d'équilibre.
9. Mouvement d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le percuteur (12) et l'oscillateur (4) sont agencés pour que chacune desdites impulsions soit communiquée à l'oscillateur (4) alors qu'il se trouve après sa position angulaire d'équilibre.
10. Mouvement d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif à force constante (10) comprend un organe élastique bistable.
1 1 . Mouvement d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'au moins une partie (16-17) du percuteur (12) et au moins une partie (8) de l'oscillateur (4) agencées pour coopérer l'une avec l'autre pour communiquer lesdites impulsions sont chacune faites dans l'un des matériaux suivants : acier, oxyde d'aluminium, silicium, verre métallique.
12. Procédé de réalisation d'un mouvement d'horlogerie comprenant un oscillateur (4) rotatif autour d'un premier axe (A), un percuteur (12) rotatif autour d'un deuxième axe (B) pour communiquer des impulsions d'énergie mécanique à l'oscillateur (4), une source d'énergie (1 ) et un dispositif de transmission (1 -3) reliant la source d'énergie (1 ) au percuteur (12), le dispositif de transmission (1 -3) comprenant un dispositif à force constante (10) pour emmagasiner périodiquement une quantité d'énergie à fournir au percuteur (12), le procédé comprenant une étape de conception du mouvement suivie d'une étape de fabrication du mouvement, le procédé étant caractérisé en ce que lors de la conception du mouvement, ladite quantité d'énergie, la géométrie du percuteur (12) et les moments d'inertie du percuteur (12) et de l'oscillateur (4) sont choisis pour qu'à chaque impulsion communiquée à l'oscillateur (4) par le percuteur (12) la relation suivante soit sensiblement satisfaite :
_ 2■ I2 ■ d1 ■ d2
où h est le moment d'inertie du percuteur (12) par rapport au deuxième axe (B), I2 est le moment d'inertie de l'oscillateur (4) par rapport au premier axe (A), n est la vitesse angulaire du percuteur (12) juste avant l'impulsion qu'il donne à l'oscillateur (4), ω est la vitesse angulaire de l'oscillateur (4) juste avant ladite impulsion, di est le bras de levier du percuteur (12) et d2 est le bras de levier de l'oscillateur (4).
13. Procédé de réalisation d'un mouvement d'horlogerie comprenant un oscillateur (4) rotatif autour d'un axe (A), un percuteur (12") à déplacement linéaire pour communiquer des impulsions d'énergie mécanique à l'oscillateur (4), une source d'énergie (1 ) et un dispositif de transmission (1 - 3) reliant la source d'énergie (1 ) au percuteur (12"), le dispositif de transmission (1 -3) comprenant un dispositif à force constante pour emmagasiner périodiquement une quantité d'énergie à fournir au percuteur (12"), le procédé comprenant une étape de conception du mouvement suivie d'une étape de fabrication du mouvement, le procédé étant caractérisé en ce que lors de la conception du mouvement, ladite quantité d'énergie, la géométrie et la masse du percuteur (12") et le moment d'inertie de l'oscillateur (4) sont choisis pour qu'à chaque impulsion communiquée à l'oscillateur (4) par le percuteur (12") la relation suivante soit sensiblement satisfaite :
_ 2■ I2 ■ d2
où mi est la masse du percuteur (12"), I2 est le moment d'inertie de l'oscillateur (4) par rapport audit axe (A), vu est la vitesse linéaire du percuteur (12") juste avant l'impulsion qu'il donne à l'oscillateur (4), ω est la vitesse angulaire de l'oscillateur (4) juste avant ladite impulsion et d2 est le bras de levier de l'oscillateur (4).
14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le rapport I2/I1 est supérieur à 10, de préférence supérieur à 50, de préférence supérieur à 100, de préférence supérieur à 500, de préférence encore supérieur à 1000.
15. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le rapport l2/(m d22) est supérieur à 10, de préférence supérieur à 50, de préférence supérieur à 100, de préférence, supérieur à 500, de préférence encore supérieur à 1000.
16. Procédé selon la revendication 12 ou 14, caractérisé en ce que lors de la conception du mouvement on choisit pour le percuteur (12') un balourd pour que la relation suivante soit sensiblement satisfaite : m1 ■ LG où di, h et mi sont respectivement le bras de levier, le moment d'inertie par rapport au deuxième axe (B) et la masse du percuteur (12') et LG est la distance entre le deuxième axe (B) et la droite passant par le centre de gravité (G) du percuteur (12') et parallèle à la force (F2) exercée par le percuteur (12') sur l'oscillateur (4) au moment de l'impulsion.
17. Procédé selon la revendication 12, 14 ou 16, caractérisé en ce que lors de la conception du mouvement ladite quantité d'énergie, la géométrie du percuteur (12) et les moments d'inertie du percuteur (12) et de l'oscillateur (4) sont choisis pour que l'angle d'impulsion que parcourt le percuteur (12) à chaque impulsion communiquée à l'oscillateur (4) soit inférieur à 1 ,5°, de préférence inférieur à 1 °.
18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 17, caractérisé en ce que le percuteur (12) ou l'oscillateur (4) comprend une fourchette (16, 17) agencée pour coopérer avec une cheville (8) de l'oscillateur (4) ou du percuteur (12) respectivement, la fourchette comprenant des première et deuxième cornes (16, 17), et en ce que l'écartement (E) des première et deuxième cornes (16, 17), mesuré entre les points respectifs des première et deuxième cornes (16, 17) qui percutent ou sont percutés par la cheville (8) lors desdites impulsions, est choisi supérieur à 1 ,2 fois, de préférence supérieur à 1 ,3 fois, de préférence supérieur à 1 ,4 fois, de préférence supérieur à 1 ,5 fois, de préférence supérieur à 1 ,6 fois, de préférence supérieur à 1 ,7 fois, de préférence supérieur à 1 ,8 fois, de préférence supérieur à 1 ,9 fois, de préférence encore supérieur à 2 fois, le diamètre (D) de la cheville (8).
19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 18, caractérisé en ce que le percuteur (12) et l'oscillateur (4) sont agencés pour que chacune desdites impulsions soit communiquée à l'oscillateur (4) alors qu'il se trouve sensiblement dans sa position angulaire d'équilibre.
20. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 18, caractérisé en ce que le percuteur (12) et l'oscillateur (4) sont agencés pour que chacune desdites impulsions soit communiquée à l'oscillateur (4) alors qu'il se trouve après sa position angulaire d'équilibre.
21 . Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 20, caractérisé en ce que le dispositif à force constante (10) comprend un organe élastique bistable.
22. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 21 , caractérisé en ce qu'au moins une partie (16-17) du percuteur (12) et au moins une partie (8) de l'oscillateur (4) agencées pour coopérer l'une avec l'autre pour communiquer lesdites impulsions sont chacune faites dans l'un des matériaux suivants : acier, oxyde d'aluminium, silicium, verre métallique.
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