EP3598241A1 - Mecanisme horloger a dispositif a force constante - Google Patents
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- EP3598241A1 EP3598241A1 EP18184528.0A EP18184528A EP3598241A1 EP 3598241 A1 EP3598241 A1 EP 3598241A1 EP 18184528 A EP18184528 A EP 18184528A EP 3598241 A1 EP3598241 A1 EP 3598241A1
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Classifications
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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
- G04B11/00—Click devices; Stop clicks; Clutches
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- G04B19/00—Indicating the time by visual means
- G04B19/02—Back-gearing arrangements between gear train and hands
Definitions
- the present invention relates to a timepiece mechanism, in particular for a wristwatch or pocket watch, in which the escapement is supplied by a so-called constant force device.
- Constant force devices also called equalizers, generally include, between the motor member (barrel spring) of the watch and the escapement wheel, an intermediate spiral spring which is periodically armed by the driving member and which drives the escape wheel. Examples of such devices are the Gafner equality winder or the constant force device described in the document. EP 2166419 . These devices make it possible to transmit a force to the escapement wheel which does not depend on the degree of arming of the motor member and thus to prevent the force received by the escapement and therefore by the oscillator from decreasing as the motor organ disarms.
- the intermediate spring is in the form of sinuous elastic arms which connect a pinion to a toothed serge, the pinion assembly - elastic arms - serge constituting a one-piece flexible escape wheel.
- a monobloc energy transmission mobile comprising rectilinear elastic arms which can serve as an intermediate spring for a constant force device.
- the force delivered to the exhaust is in fact not constant. It is the amount of energy supplied to the exhaust between two successive armatures of the intermediate spring which is constant. The force decreases between two successive armatures of the intermediate spring. The regularity of the oscillations of the oscillator is certainly much improved with such devices, but it remains disturbed.
- the present invention aims to provide a watch mechanism with constant force device which alleviates this drawback.
- a timepiece mechanism comprising a motor member, an oscillator, an escapement to maintain the oscillations of the oscillator, an intermediate spring for supplying the escapement with mechanical energy, one or more gears between the driving member. and the intermediate spring and a blocking device allowing periodic reinforcement of the intermediate spring by the motor member via the gear (s), characterized in that the intermediate spring is a spring with non-linear behavior which produces, between a winding angle ⁇ a and a winding angle ⁇ b separated by at least 10 °, an elastic return moment which does not vary by more than 10%, and in that the intermediate spring is pre-armed with a value ⁇ arm included in the range [ ⁇ a , ⁇ b ], the timepiece mechanism being arranged so that, during its operation, the winding angle of the intermediate spring remains in the range [ ⁇ a , ⁇ b ].
- the present invention also provides a timepiece, such as a wristwatch or a pocket watch, comprising this timepiece mechanism.
- the intermediate springs of known constant force devices whether in the form of a spiral, of sinuous elastic arms as described in CH 709914 or straight elastic arms as described in CH 704147 , all produce an elastic return moment which varies greatly, usually linearly, depending on the winding angle. Unless you choose a very high frequency of winding (very short duration between two windings), the variation of the elastic return moment will be significant and the effect will be perceptible at the level of the oscillator.
- an intermediate spring is used whose curve of the elastic return moment as a function of the winding angle is non-linear and has a plateau, the range of winding angles corresponding to this plateau being or including the operating range of the intermediate spring in the watch mechanism.
- the force delivered to the exhaust is actually substantially constant, unlike the so-called constant force devices of the prior art.
- the Figures 1 and 2 illustrate a watch mechanism 1, forming or forming part of a watch movement, with constant force device according to the invention.
- the timepiece mechanism 1 comprises a driving member 2, a mobile 3 driven by the driving member 2, an escapement 4 and an oscillator 5.
- the driving member 2 is typically in the form of one or more barrel springs (a single barrel spring in the example illustrated) housed in one or more respective barrels 2a (a single barrel in the example illustrated).
- the escapement 4 is an anchor escapement, more particularly a Swiss anchor escapement, comprising an anchor 6, an escape wheel 7 cooperating with the anchor 6 and an exhaust pinion 8 coaxial and integral with the escape wheel 7, but it could be of another type.
- the oscillator 5 can be a balance spring, as shown, or another type of oscillator such as an oscillator without pivots with flexible guidance.
- This constant force device 9 comprises a winding pinion 10, a second wheel 11 coaxial with the winding pinion 10 but free in rotation relative to the latter and a connecting member 12 functionally interposed between the winding pinion 10 and the second wheel 11 with which it is coaxial.
- the winding pinion 10 meshes with the wheel of the mobile 3, designated by 14, while the pinion of the mobile 3, designated by 15, meshes with the barrel 2a.
- the winding pinion 10 could be meshed directly with the barrel 2a by adapting the gear ratio.
- the second wheel 11 meshes with the exhaust pinion 8.
- the connecting member 12 shown alone in the figure 3 , includes a hub 16 integral in rotation with the winding pinion 10, a serge 17 integral in rotation with the second wheel 11 and elastic arms or blades 18 uniformly distributed around the hub 16 and connecting the hub 16 to the serge 17.
- the serge 17 is in the form of a closed circle but it could alternatively be interrupted and take the form of one or more arcs of a circle.
- the set of elastic arms 18 guides the serge 17 in rotation relative to the hub 16 and constitutes a so-called intermediate spring 19 capable of storing mechanical energy by tensioning (by a relative rotation of the serge 17 and of the hub 16 in one direction) and restore it by relaxing (by a relative rotation of the serge 17 and the hub 16 in the other direction).
- the respective ends of the elastic arms 18 joined to the hub 16 together constitute a winding end of the intermediate spring 19.
- the respective ends of the elastic arms 18 joined to the clamp 17 together constitute a torque delivery end of the intermediate spring 19.
- the connecting member 12 is typically one-piece. It is for example made of metal, alloy, silicon, plastic, mineral glass or metallic glass. It can be produced by machining or by the LIGA technique, in particular in the case where it is made of a metal or alloy, by deep reactive ion etching known as DRIE, in particular in the case where it is made of silicon, by molding, in particular in the case where it is made of plastic or metallic glass, or by laser cutting, in particular in the case where it is made of mineral glass.
- DRIE deep reactive ion etching
- the serge 17 of the connecting member 12 is made integral in rotation with the second wheel 11 by pins 11a carried by the second wheel 11 and engaged in openings 17a made in the serge 17.
- the openings 17a are oblong in order to compensate for any manufacturing defects, but they could have another shape, for example round.
- the serge 17 and the second wheel 11 could be made to rotate together by any other suitable means.
- the link member 12 and the second wheel 11 could even constitute a single piece having the shape of the connecting member 12 with a toothing on the periphery of the serge 17.
- the hub 16 of the connecting member 12 and the winding pinion 10 are fixed on the same axis by driving, gluing Or other. The hub 16 and the winding pinion 10 could nevertheless be made to rotate in another way.
- the constant force device 9 also comprises a blocking device 20 of the type described in the patent applications PCT / IB2018 / 052645 and PCT / IB2018 / 052646 of the plaintiff which are incorporated herein by reference.
- This locking device 20 comprises a rotary drive member 21, preferably in the form of a finger as shown, coaxial and integral in rotation with the escapement wheel 7 and the exhaust pinion 8, a rotary member for blocking 22, preferably consisting of a star as shown, coaxial and integral in rotation with the winding pinion 10 and the hub 16, and a movable frame 23 having two openings with closed outline 24, 25 which respectively receive the rotary members d drive 21 and locking 22.
- Two diametrically opposed drive elements 26 formed in the wall of the opening 24 cooperate with the rotary drive member 21.
- Two stop elements 27 formed in the wall of the opening 25 cooperate with the rotary blocking member 22.
- the movable frame 23 is guided in translation along the double arrow F by a flexible guide device 28 with which it preferably forms a single piece.
- the movable frame 23 could however be guided in rotation.
- the rotary drive member 21 could be kinematically connected to the escape wheel 7 in another way than by being integral in rotation with the latter, for example by means of one or more gears.
- the rotary blocking member 22 could be kinematically connected to the hub 16 and to the winding pinion 10 in another way than by being integral in rotation with the latter, for example by means of a or more gears.
- the operation of the clock mechanism 1 is as follows.
- the intermediate spring 19, by disarming, drives via the serge 17 the second wheel 11 which itself drives the exhaust pinion 8 therefore the escape wheel 7.
- the escapement wheel 7, the escapement pinion 8, the rotary drive member 21, the second wheel 11 and the serge 17 of the connecting member 12 rotate in a jerky manner at the rate of oscillations of the oscillator 5, the escapement wheel 7, the escape pinion 8 and the rotary drive member 21 rotating together clockwise from the figure 1 .
- the exhaust 4 is only supplied with energy from the intermediate spring 19 and therefore receives a force which does not depend on the degree of winding of the driving member 2.
- the rotary blocking member 22 which is under tension from the torque exerted by the driving member 2 via the gear train formed by the barrel 2a, the mobile 3 and the winding pinion 10 , is blocked by one of the stop elements 27 against which one of its branches rests, which keeps the winding pinion 10 and therefore the hub 16 of the connecting member 12 stationary.
- the intermediate spring 19 is periodically armed by the drive member 2 at times which are determined by the meeting between the rotary drive member 21 and each of the drive members 26. As soon as the rotary drive member 21 comes into contact with one of the drive elements 26, it cooperates with this to move the movable frame 23 in order to disengage the rotary blocking member 22 from the stop element 27 against which it was leaning . The whole kinematic chain going from the driving member 2 to the hub 16 of the connecting member 12 is then released and begins to turn abruptly until another branch of the rotary blocking member 22 comes press the other stop member 27. During this sudden movement (considered to be instantaneous with respect to the movement of the escapement wheel 7, the escapement pinion 8 and the rotary drive member 21), the intermediate spring 19 is armed. The intermediate spring 19 will again be armed, similarly, after the meeting between the rotary drive member 21 and the other drive member 26, then the cycle is repeated.
- the time interval between two successive windings of the intermediate spring 19 (that is to say two successive jumps of the winding pinion 10 - hub 16 - rotary locking member 22) is typically several seconds.
- the different gear ratios in the timepiece mechanism 1 and the number of branches of the rotary drive member 21 and of the rotary locking member 22 are chosen so that the intermediate spring 19 accumulates the same amount of time on each winding. 'energy than that delivered to the exhaust 4 between two successive windings.
- the blocking device 20 is advantageous in particular for protecting the timepiece mechanism 1 against impact and for reducing friction, as explained in the patent applications.
- PCT / IB2018 / 052645 and PCT / IB2018 / 052646 are advantageous in particular for protecting the timepiece mechanism 1 against impact and for reducing friction, as explained in the patent applications.
- PCT / IB2018 / 052645 and PCT / IB2018 / 052646 it is possible to use a more conventional anchor blocking device, such as that used in the Gafner equality winder or described in the patent application.
- EP 2166419 is a more conventional anchor blocking device, such as that used in the Gafner equality winder or described in the patent application.
- the elastic arms 18 which constitute the intermediate spring 19 are specially shaped to improve the constancy of the torque or elastic return moment exerted by this intermediate spring 19 and thus improve the regularity of the oscillations of the oscillator 5.
- the isolated link member 12 shown in the figure 3 has, because of the shape of its elastic arms 18, a preferred direction of rotation of its serge 17 relative to its hub 16, this direction being defined as that which allows, from its state of rest, the greatest displacement relative angular of its serge 17 by relative to its hub 16. This preferred direction of rotation is clockwise at the figure 3 .
- the intermediate spring 19 is deformed to exert a return moment M ( ⁇ ) depending on the position ⁇ of the serge 17 relative to the hub 16, tending to rotate the serge 17 relative to the hub 16 in the direction opposite to the winding direction, that is to say in the direction opposite to the preferred direction of rotation, thus tending to return it to its state of rest.
- the intermediate spring 19 is designed, in particular by its shape, to exert, in the connecting member 12, an elastic return moment M ( ⁇ ) substantially constant over a range of angular positions [ ⁇ a , ⁇ b ] of the serge 17 relative to the hub 16 by at least 10 °, preferably at least 15 °, preferably at least 20 °, preferably at least 25 °.
- substantially constant moment is meant a moment not varying by more than 10%, preferably 5%, more preferably 3%, typically 1.5%, it being understood that this percentage can be further reduced.
- the intermediate spring 19 is pre-armed with a value ⁇ arm included in the range [ ⁇ a , ⁇ b ] and the gear ratios and the number branches of the rotary drive member 21 and the rotary blocking member 22 are chosen so that the winding angle ⁇ remains within this range during the operation of said mechanism, so that the elastic return moment remains substantially constant.
- the pre-winding of the intermediate spring 19 can be carried out during the assembly of the timepiece mechanism 1 by simple angular positioning of the second wheel 11 relative to the winding pinion 10 connected by the connecting member 12 to the second wheel 11. The closer the pre-winding value ⁇ arm chosen to the value ⁇ b, the greater the operating range of the intermediate spring 19.
- Each winding of the intermediate spring 19 by the drive member 2 brings the winding angle ⁇ of the intermediate spring 19 to the value ⁇ arm .
- the elastic arms 18 can be shaped by topological optimization by applying the teaching of the publication "Design of adjustable constant-force forceps for robot-assisted surgical manipulation", Chao-Chieh Lan et al., 2011 IEEE International ConfIntero on Robotics and Automation, Shanghai International ConfInter Center, May 9-13, 2011, China .
- the topological optimization discussed in the aforementioned article uses parametric polynomial curves such as the Bézier curves to determine the geometric shape of the elastic arms.
- each of the elastic arms 18 of the intermediate spring 19 is a Bézier curve whose control points have been optimized to take into account, in particular, the dimensions of the connecting member 12 to be designed as well as the constraint “( M max -M min ) / ((M max + M min ) / 2) ⁇ 0.05 "sought.
- the inequality "(M max -M min ) / ((M max + M min ) / 2) ⁇ 0.05" corresponds to a constancy of the elastic return moment of 5% over an angular range [ ⁇ a_5% , ⁇ b_5% ].
- this connecting member 12 comprising three elastic arms 18 distributed uniformly around the hub 16.
- This connecting member 12 corresponds to that shown in the figures.
- the dimensions of this connecting member are as follows: Outside diameter of the twill: 12 mm Hub outer diameter: 2 mm Inside diameter of the twill: 10 mm Height: 0.12mm Thickness of elastic arms: 80 ⁇ m Curvilinear length of each arm: 4.91 mm
- the Bézier curve has been broken down into two segments, a first segment corresponding to a curve of Bézier of order 4 based on control points Q 0 to Q 3 and a second segment corresponding to a Bézier curve of order 4 based on control points Q 3 to Q 6 .
- the graph of the figure 5 shows the geometry of the outer diameter of the hub 16, the inner diameter of the serge 17 and one of the elastic arms 18 of the connecting member 12 that the applicant has designed, the geometry of said arm being defined by a curve passing through the set of point coordinates defined in table 2 above.
- This graph is made in an orthonormal coordinate system.
- the figure 6 represents the results of a simulation of the evolution of the elastic return moment of the isolated connecting member 12 thus produced as a function of the angular position ⁇ of its serge 17 relative to its hub 16.
- the simulation carried out considers the isolated connecting member 12 made of metallic glass, more precisely Vitreloy 1b, but any suitable material can be used.
- materials such as silicon typically coated with oxide of silicon, Nivaflex® 45/18 (alloy based on cobalt, nickel and chromium), plastic or CK101 (non-alloy structural steel) are also suitable and allow the obtaining of connecting members whose moment of elastic return is substantially constant over the same angular ranges [ ⁇ a , ⁇ b ].
- Table 3 gives, for information only, the values ⁇ a_y% , ⁇ b_y% and ⁇ (range of angular positions at substantially constant time) associated with the connecting member 12 produced by the applicant as a function of the percentage of constancy considered there as well as the associated moments of force moments M min and M max .
- the figure 8 shows different curves representative of a normalized moment of force M ( ⁇ ) exerted by the connecting member 12 isolated as a function of the angular position ⁇ of its serge 17 relative to its hub 16 (winding angle) for different variations of section of the elastic arms 18.
- the highest curve, designated by A1 corresponds to elastic arms 18 of constant section and thickness 30 ⁇ m.
- the curves located below the curve A1 correspond to elastic arms 18 whose thickness decreases linearly from the hub 16 to the clamp 17, the thickness at the point of junction with the hub 16 being 30 ⁇ m for each curve, l thickness at the junction with the twill 17 being 29 ⁇ m for the curve A2, 28 ⁇ m for the curve A3 and 27 ⁇ m for the curve A4.
- the figure 9 shows two curves B1 and B2 representative of a standardized force moment M ( ⁇ ) exerted by the connecting member 12 isolated as a function of the angular position ⁇ of its serge 17 relative to its hub 16 (winding angle) for different cross-sectional shapes of the elastic arms 18.
- the curve la higher, B1 corresponds to elastic arms 18 of constant section and thickness 30 ⁇ m.
- Curve B2 corresponds to elastic arms 18 whose thickness decreases linearly from the hub 16 in the middle of the arm then increases linearly from the middle of the arm to the serge 17, the thickness at the points of junction with the hub 16 and with the serge 17 being 30 ⁇ m, the thickness in the middle of the arm being 29 ⁇ m.
- the elastic arms 18 have a variable section
- this typically varies strictly monotonously (it increases or decreases without interruption but not necessarily linearly) over at least one continuous portion of the elastic arm representing 10% , preferably 20%, preferably 30%, preferably 40%, of the length (curvilinear) of the elastic arm.
- the variation of the section is also chosen to improve the constancy of the elastic return moment over the range [ ⁇ a , ⁇ b ] compared to elastic arms of the same shape as the arms 18 but of constant section.
- the shape of the curve C1 of the intermediate spring 19 according to the invention is very different from that of the other curves C2 to C6. None of the curves C2 to C6 presents a plateau where the force moment is substantially constant.
- the simulation was carried out over its normal deformation range, before the elastic arms touch, plastically deform or break. As soon as the elastic arms touch, the elastic return moment increases suddenly in absolute value, which further distances the shape of the curves C2 to C6 from that of the curve C1 of the intermediate spring 19 according to the invention.
- the elastic arms 18 can in particular take a shape as shown in the figure 7 , based on article teaching "Functional joint mechanisms with constant torque outputs", Mechanism and machine theory 62 (2013) 166-181, Chia-Wen Hou et al.
- the height, length, thickness and / or material of the elastic arms 18, or even the inclination of the elastic arms 18 relative to the hub 16 (in the plane of the connecting member 12), can also be modified to adjust the value of the substantially constant elastic return moment.
- the present invention can be applied to a constant force escape mechanism of the type described in the patent application CH 709914 , replacing the flexible escapement wheel of this mechanism by the connecting member 12 provided with teeth to cooperate with the anchor 6.
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Abstract
Description
- La présente invention concerne un mécanisme horloger, notamment pour montre-bracelet ou montre de poche, dans lequel l'échappement est alimenté par un dispositif dit à force constante.
- Les dispositifs à force constante, appelés également remontoirs d'égalité, comprennent généralement, entre l'organe moteur (ressort de barillet) de la montre et la roue d'échappement, un ressort intermédiaire en spirale qui est armé périodiquement par l'organe moteur et qui entraîne la roue d'échappement. Des exemples de tels dispositifs sont le remontoir d'égalité de Gafner ou le dispositif à force constante décrit dans le document
EP 2166419 . Ces dispositifs permettent de transmettre à la roue d'échappement une force qui ne dépend pas du degré d'armage de l'organe moteur et d'éviter ainsi que la force reçue par l'échappement et donc par l'oscillateur diminue à mesure que l'organe moteur se désarme. - D'autres types de ressort intermédiaire que des ressorts en spirale ont aussi été proposés. Dans la demande de brevet
CH 709914 CH 704147 - Dans tous ces dispositifs dits à force constante, la force délivrée à l'échappement n'est en fait pas constante. C'est la quantité d'énergie fournie à l'échappement entre deux armages successifs du ressort intermédiaire qui est constante. La force, elle, diminue entre deux armages successifs du ressort intermédiaire. La régularité des oscillations de l'oscillateur est certes bien améliorée avec de tels dispositifs, mais elle reste perturbée.
- La présente invention vise à fournir un mécanisme horloger à dispositif à force constante qui atténue cet inconvénient.
- A cette fin, il est prévu un mécanisme horloger comprenant un organe moteur, un oscillateur, un échappement pour entretenir les oscillations de l'oscillateur, un ressort intermédiaire pour alimenter l'échappement en énergie mécanique, un ou plusieurs engrenages entre l'organe moteur et le ressort intermédiaire et un dispositif de blocage permettant un armage périodique du ressort intermédiaire par l'organe moteur via le ou les engrenages, caractérisé en ce que le ressort intermédiaire est un ressort à comportement non linéaire qui produit, entre un angle d'armage θa et un angle d'armage θb séparés d'au moins 10°, un moment de rappel élastique qui ne varie pas de plus de 10%, et en ce que le ressort intermédiaire est pré-armé d'une valeur θarm incluse dans la plage [θa, θb], le mécanisme horloger étant agencé pour que, pendant son fonctionnement, l'angle d'armage du ressort intermédiaire reste dans la plage [θa, θb].
- La présente invention propose également une pièce d'horlogerie, telle qu'une montre-bracelet ou une montre de poche, comprenant ce mécanisme horloger.
- Les ressorts intermédiaires des dispositifs à force constante connus, qu'ils soient sous la forme d'une spirale, de bras élastiques sinueux tels que décrits dans
CH 709914 CH 704147 - 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 une vue de dessus d'un mécanisme horloger à dispositif à force constante selon l'invention ; - la
figure 2 est une vue en coupe d'une partie du mécanisme horloger, prise suivant la ligne brisée C-C de lafigure 1 ; - la
figure 3 est une vue de dessus d'un organe de liaison à ressort dit intermédiaire faisant partie du dispositif à force constante ; - la
figure 4 est une représentation graphique schématique illustrant l'allure de la courbe d'évolution du moment de rappel élastique exercé par le ressort intermédiaire dans l'organe de liaison ; - la
figure 5 représente les coordonnées de points définissant une forme particulière de bras élastique pour le ressort intermédiaire ; - la
figure 6 est une représentation graphique du moment de rappel élastique exercé par le ressort intermédiaire dans l'organe de liaison comprenant des bras élastiques de forme telle que représentée à lafigure 5 ; - la
figure 7 est une vue de dessus d'un organe de liaison à ressort intermédiaire selon une variante de l'invention ; - la
figure 8 est une représentation graphique d'un moment de rappel élastique normalisé exercé par le ressort intermédiaire dans l'organe de liaison illustré à lafigure 3 selon différentes variantes des bras élastiques du ressort intermédiaire, à savoir de tels bras à section constante (courbe A1) et de tels bras à section variable (courbes A2 à A4), la section variant selon un premier mode de variation ; - la
figure 9 est une représentation graphique d'un moment de rappel élastique normalisé exercé par le ressort intermédiaire dans l'organe de liaison illustré à lafigure 3 selon deux variantes des bras élastiques du ressort intermédiaire, à savoir de tels bras à section constante (courbe B1) et de tels bras à section variable (courbe B2), la section variant selon un deuxième mode de variation ; - la
figure 10 est une représentation graphique du moment de rappel élastique exercé par le ressort intermédiaire utilisé dans l'invention et des moments de rappel élastiques exercés par cinq ressorts intermédiaires utilisés dans l'état de la technique. - Les
figures 1 et 2 illustrent un mécanisme horloger 1, formant ou faisant partie d'un mouvement horloger, à dispositif à force constante selon l'invention. Le mécanisme horloger 1 comprend un organe moteur 2, un mobile 3 entraîné par l'organe moteur 2, un échappement 4 et un oscillateur 5. L'organe moteur 2 est typiquement sous la forme d'un ou plusieurs ressorts de barillet (un seul ressort de barillet dans l'exemple illustré) logé(s) dans un ou plusieurs barillets respectifs 2a (un seul barillet dans l'exemple illustré). Dans l'exemple illustré, l'échappement 4 est un échappement à ancre, plus particulièrement un échappement à ancre suisse, comprenant une ancre 6, une roue d'échappement 7 coopérant avec l'ancre 6 et un pignon d'échappement 8 coaxial et solidaire de la roue d'échappement 7, mais il pourrait être d'un autre type. L'oscillateur 5 peut être un balancier-spiral, comme représenté, ou un autre type d'oscillateur tel qu'un oscillateur sans pivots à guidage flexible. - Entre le mobile 3 et la roue d'échappement 7 est prévu un dispositif à force constante 9. Ce dispositif à force constante 9 comprend un pignon d'armage 10, une roue de seconde 11 coaxiale avec le pignon d'armage 10 mais libre en rotation par rapport à celui-ci et un organe de liaison 12 interposé fonctionnellement entre le pignon d'armage 10 et la roue de seconde 11 avec lesquels il est coaxial. Le pignon d'armage 10 engrène avec la roue du mobile 3, désignée par 14, tandis que le pignon du mobile 3, désigné par 15, engrène avec le barillet 2a. On pourrait néanmoins faire engrener directement le pignon d'armage 10 avec le barillet 2a en adaptant le rapport d'engrenage. La roue de seconde 11 engrène avec le pignon d'échappement 8. L'organe de liaison 12, représenté seul à la
figure 3 , comprend un moyeu 16 solidaire en rotation du pignon d'armage 10, une serge 17 solidaire en rotation de la roue de seconde 11 et des bras ou lames élastiques 18 uniformément répartis autour du moyeu 16 et reliant le moyeu 16 à la serge 17. Dans l'exemple illustré la serge 17 est en forme de cercle fermé mais elle pourrait en variante être interrompue et prendre la forme d'un ou plusieurs arcs de cercle. L'ensemble des bras élastiques 18 guide la serge 17 en rotation par rapport au moyeu 16 et constitue un ressort dit intermédiaire 19 capable d'emmagasiner de l'énergie mécanique en se tendant (par une rotation relative de la serge 17 et du moyeu 16 dans un sens) et de la restituer en se détendant (par une rotation relative de la serge 17 et du moyeu 16 dans l'autre sens). Les extrémités respectives des bras élastiques 18 jointes au moyeu 16 constituent ensemble une extrémité d'armage du ressort intermédiaire 19. Les extrémités respectives des bras élastiques 18 jointes à la serge 17 constituent ensemble une extrémité de délivrance de couple du ressort intermédiaire 19. - L'organe de liaison 12 est typiquement monobloc. Il est par exemple en métal, alliage, silicium, plastique, verre minéral ou verre métallique. Il peut être réalisé par usinage ou par la technique LIGA, notamment dans le cas où il est fait d'un métal ou alliage, par gravure ionique réactive profonde dite DRIE, notamment dans le cas où il est fait en silicium, par moulage, notamment dans le cas où il est fait en plastique ou verre métallique, ou par découpe laser, notamment dans le cas où il est en verre minéral.
- Comme illustré aux
figures 1 à 3 , la serge 17 de l'organe de liaison 12 est rendue solidaire en rotation de la roue de seconde 11 par des goupilles 11a portées par la roue de seconde 11 et engagées dans des ouvertures 17a pratiquées dans la serge 17. Dans l'exemple représenté, les ouvertures 17a sont oblongues dans le but de compenser d'éventuels défauts de fabrication, mais elles pourraient avoir une autre forme, par exemple ronde. La serge 17 et la roue de seconde 11 pourraient être rendues solidaires en rotation par tout autre moyen convenable. L'organe de liaison 12 et la roue de seconde 11 pourraient même constituer une seule pièce ayant la forme de l'organe de liaison 12 avec une denture à la périphérie de la serge 17. Le moyeu 16 de l'organe de liaison 12 et le pignon d'armage 10 sont fixés sur le même axe par chassage, collage ou autre. Le moyeu 16 et le pignon d'armage 10 pourraient néanmoins être rendus solidaires en rotation d'une autre manière. - Le dispositif à force constante 9 comprend également un dispositif de blocage 20 du type décrit dans les demandes de brevet
PCT/IB2018/052645 PCT/IB2018/052646 - Le fonctionnement du mécanisme horloger 1 est le suivant.
- Le ressort intermédiaire 19, en se désarmant, entraîne via la serge 17 la roue de seconde 11 qui elle-même entraîne le pignon d'échappement 8 donc la roue d'échappement 7. Par l'action de l'oscillateur 5 et de l'ancre 6, la roue d'échappement 7, le pignon d'échappement 8, l'organe rotatif d'entraînement 21, la roue de seconde 11 et la serge 17 de l'organe de liaison 12 tournent de manière saccadée au rythme des alternances de l'oscillateur 5, la roue d'échappement 7, le pignon d'échappement 8 et l'organe rotatif d'entraînement 21 tournant ensemble dans le sens horaire de la
figure 1 . Ainsi, l'échappement 4 n'est alimenté que par de l'énergie provenant du ressort intermédiaire 19 et reçoit donc une force qui ne dépend pas du degré d'armage de l'organe moteur 2. - La plupart du temps, l'organe rotatif de blocage 22, qui est sous tension de par le couple exercé par l'organe moteur 2 via le train d'engrenages formé par le barillet 2a, le mobile 3 et le pignon d'armage 10, est bloqué par l'un des éléments d'arrêt 27 contre lequel s'appuie une de ses branches, ce qui maintient le pignon d'armage 10 et donc le moyeu 16 de l'organe de liaison 12 immobiles.
- Le ressort intermédiaire 19 est armé périodiquement par l'organe moteur 2 à des instants qui sont déterminés par la rencontre entre l'organe rotatif d'entraînement 21 et chacun des éléments d'entraînement 26. Dès que l'organe rotatif d'entraînement 21 entre en contact avec l'un des éléments d'entraînement 26, il coopère avec celui-ci pour déplacer le cadre mobile 23 afin de désengager l'organe rotatif de blocage 22 de l'élément d'arrêt 27 contre lequel il s'appuyait. Toute la chaîne cinématique allant de l'organe moteur 2 au moyeu 16 de l'organe de liaison 12 est alors libérée et se met à tourner brusquement jusqu'à ce qu'une autre branche de l'organe rotatif de blocage 22 vienne s'appuyer sur l'autre élément d'arrêt 27. Pendant ce déplacement brusque (considéré comme instantané par rapport au mouvement de la roue d'échappement 7, du pignon d'échappement 8 et de l'organe rotatif d'entraînement 21), le ressort intermédiaire 19 est armé. Le ressort intermédiaire 19 sera de nouveau armé, de manière similaire, après la rencontre entre l'organe rotatif d'entraînement 21 et l'autre élément d'entraînement 26, puis le cycle se répète.
- L'intervalle de temps séparant deux armages successifs du ressort intermédiaire 19 (c'est-à-dire deux sauts successifs de l'ensemble pignon d'armage 10 - moyeu 16 - organe rotatif de blocage 22) est typiquement de plusieurs secondes. Les différents rapports d'engrenages dans le mécanisme horloger 1 et le nombre de branches de l'organe rotatif d'entraînement 21 et de l'organe rotatif de blocage 22 sont choisis pour que le ressort intermédiaire 19 accumule à chaque armage la même quantité d'énergie que celle délivrée à l'échappement 4 entre deux armages successifs.
- Le dispositif de blocage 20 est avantageux notamment pour protéger le mécanisme horloger 1 contre les chocs et pour diminuer les frottements, comme expliqué dans les demandes de brevet
PCT/IB2018/052645 PCT/IB2018/052646 EP 2166419 . - Dans la présente invention, les bras élastiques 18 qui constituent le ressort intermédiaire 19 sont conformés spécialement pour améliorer la constance du couple ou moment de rappel élastique exercé par ce ressort intermédiaire 19 et améliorer ainsi la régularité des oscillations de l'oscillateur 5.
- Pour la compréhension de l'invention, le comportement de l'organe de liaison 12, considéré isolément, c'est-à-dire libre de toute interaction avec le pignon d'armage 10 et avec la roue de seconde 11, est décrit ci-dessous. La
figure 3 représente cet organe de liaison 12 isolé. - L'organe de liaison 12 isolé montré à la
figure 3 présente, en raison de la forme de ses bras élastiques 18, un sens de rotation privilégié de sa serge 17 par rapport à son moyeu 16, ce sens étant défini comme celui qui permet, à partir de son état de repos, le plus grand déplacement angulaire relatif de sa serge 17 par rapport à son moyeu 16. Ce sens de rotation privilégié est le sens horaire à lafigure 3 . - L'organe de liaison 12 isolé peut être armé par rotation de sa serge 17 par rapport à son moyeu 16 d'un angle θ dans son sens de rotation privilégié, l'angle θ = 0° correspondant à la position de repos de l'organe de liaison 12 isolé, c'est-à-dire à la position dans laquelle le ressort intermédiaire 19 est au repos (n'exerce aucun moment de rappel élastique). Lors d'un tel armage, le ressort intermédiaire 19 se déforme pour exercer un moment de rappel M(θ) dépendant de la position θ de la serge 17 par rapport au moyeu 16, tendant à faire pivoter la serge 17 par rapport au moyeu 16 dans le sens opposé au sens d'armage, c'est-à-dire dans le sens opposé au sens de rotation privilégié, tendant ainsi à la faire revenir à son état de repos.
- Lorsque la serge 17 est dans la position angulaire dans laquelle l'angle θ est égal à x°, on dit que l'organe de liaison 12 ou le ressort intermédiaire 19 est armé de x°.
- Le ressort intermédiaire 19 est conçu, notamment de par sa forme, pour exercer, dans l'organe de liaison 12, un moment de rappel élastique M(θ) sensiblement constant sur une plage de positions angulaires [θa, θb] de la serge 17 par rapport au moyeu 16 d'au moins 10°, de préférence d'au moins 15°, de préférence d'au moins 20°, de préférence d'au moins 25°.
- On entend par moment « sensiblement constant » un moment ne variant pas de plus de 10%, de préférence 5%, de préférence encore 3%, typiquement 1,5%, étant entendu que ce pourcentage peut être diminué davantage.
- Plus précisément, soient respectivement Mmin et Mmax les valeurs des moments minimum et maximum exercés par le ressort intermédiaire 19 dans l'organe de liaison 12 isolé sur une plage donnée de positions angulaires de la serge 17 par rapport au moyeu 16, le moment exercé par le ressort intermédiaire 19 est sensiblement constant dès lors que l'inéquation « (Mmax - Mmin)/((Mmax + Mmin)/2) ≤ 0,1 » est vérifiée, plus précisément, dès lors que l'inéquation « (Mmax - Mmin)/((Mmax + Mmin)/2) ≤ y% », avec y=10, de préférence 5, de préférence encore 3, par exemple 1,5, est vérifiée.
- La
figure 4 illustre schématiquement l'allure de la courbe d'évolution du moment de rappel élastique M(θ) en fonction de la position angulaire θ relative de la serge 17 par rapport au moyeu 16. Comme cela est visible, cette courbe est non linéaire et le moment de rappel élastique M(θ) suit globalement une évolution en trois phases : - pour un angle θ compris entre 0° et une première valeur θa, le moment de rappel élastique augmente rapidement avec le déplacement angulaire θ ;
- au-delà de cette première valeur θa, le ressort intermédiaire 19 est dans une phase stable. En effet, entre cette première valeur θa et une seconde valeur θb, le moment de rappel élastique est sensiblement constant par rapport au déplacement angulaire θ, la courbe M(θ) prenant la forme d'un plateau ;
- au-delà de cette deuxième valeur θb, le moment de rappel élastique augmente à nouveau jusqu'à atteindre une valeur limite Mlimite, pour un déplacement angulaire θ=θlimite. Cette valeur Mlimite dépend des propriétés du matériau dans lequel le ressort intermédiaire 19 est réalisé et est atteinte lorsque le ressort intermédiaire 19 subit la contrainte maximale qu'il peut supporter.
- Il est possible de définir des valeurs limites d'angles θa_y% et θb_y% entre lesquelles le moment de rappel élastique est sensiblement constant, avec une constance de y%. Par exemple, si l'on veut obtenir une constance du moment de rappel élastique de 5%, on définit à l'aide de la courbe M(θ) les valeurs des angles θa_5% et θb_5% pour que l'inéquation : « (Mmax-Mmin) / ((Mmax+Mmin)/2) < 0,05 » soit vérifiée ; avec Mmax le moment de rappel élastique maximum sur l'intervalle d'angles [θa_5%, θb_5%] et Mmin le moment de rappel élastique minimum sur ce même intervalle.
- Dans le mécanisme horloger 1, le ressort intermédiaire 19 est pré-armé d'une valeur θarm incluse dans la plage [θa, θb] et les rapports d'engrenages et le nombre de branches de l'organe rotatif d'entraînement 21 et de l'organe rotatif de blocage 22 sont choisis pour que l'angle d'armage θ reste dans cette plage pendant le fonctionnement dudit mécanisme, de sorte que le moment de rappel élastique reste sensiblement constant. Le pré-armage du ressort intermédiaire 19 peut être effectué pendant l'assemblage du mécanisme horloger 1 par simple positionnement angulaire de la roue de seconde 11 par rapport au pignon d'armage 10 relié par l'organe de liaison 12 à la roue de seconde 11. Plus la valeur de pré-armage θarm choisie est proche de la valeur θb plus la plage de fonctionnement du ressort intermédiaire 19 pourra être grande. Chaque armage du ressort intermédiaire 19 par l'organe moteur 2 ramène l'angle d'armage θ du ressort intermédiaire 19 à la valeur θarm.
- Pour obtenir l'allure non linéaire de la courbe M(θ) représentée à la
figure 4 , les bras élastiques 18 peuvent être conformés par optimisation topologique en appliquant l'enseignement de la publication « Design of adjustable constant-force forceps for robot-assisted surgical manipulation », Chao-Chieh Lan et al., 2011 IEEE International Conférence on Robotics and Automation, Shanghai International Conférence Center, May 9-13, 2011, China . - L'optimisation topologique dont il est question dans l'article précité utilise des courbes polynomiales paramétriques telles que les courbes de Bézier pour déterminer la forme géométrique des bras élastiques.
- Les courbes de Bézier se définissent, conjointement à une série de m=(n+1) points de contrôle (Q0, Q1, ... Qn), par un ensemble de points dont les coordonnées sont données par des sommes de polynômes de Bernstein pondérées par les coordonnées desdits points de contrôle.
- La forme géométrique de chacun des bras élastiques 18 du ressort intermédiaire 19 est une courbe de Bézier dont les points de contrôle ont été optimisés pour prendre en compte, notamment, les dimensions de l'organe de liaison 12 à concevoir ainsi que la contrainte « (Mmax-Mmin)/((Mmax+Mmin)/2) ≤ 0,05 » recherchée. L'inéquation « (Mmax-Mmin)/((Mmax+Mmin)/2) ≤ 0,05 » correspond à une constance du moment de rappel élastique de 5% sur une plage angulaire [θa_5%, θb_5%].
- Plus précisément, la forme géométrique de chacun des bras élastiques est définie par l'ensemble des points
- Les formules indiquées ci-dessus donnent les coordonnées d'une courbe de Bézier d'ordre m, c'est-à-dire une courbe de Bézier basée sur m points de contrôle. Pour des raisons pratiques, une telle courbe de Bézier peut être décomposée en une succession de courbes de Bézier d'ordre inférieur à m, auquel cas la forme géométrique de chacun des bras élastiques est une succession de courbes de Bézier.
- En utilisant ce principe, la demanderesse a conçu un organe de liaison 12 particulier comprenant trois bras élastiques 18 répartis uniformément autour du moyeu 16. Cet organe de liaison 12 correspond à celui représenté dans les figures. Les dimensions de cet organe de liaison sont les suivantes :
Diamètre extérieur de la serge : 12 mm Diamètre extérieur du moyeu : 2 mm Diamètre intérieur de la serge : 10 mm Hauteur: 0,12 mm Epaisseur des bras élastiques : 80 µm Longueur curviligne de chaque bras : 4,91 mm - Dans le cadre de cette conception, sept points de contrôle Q0, Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6 ont été utilisés. Les coordonnées de ces points de contrôle sont indiquées dans le tableau 1 ci-dessous.
Tableau 1 : Coordonnées des points de contrôle Q 0 à Q 6 . Variables Coordonnées x [mm] Coordonnées y [mm] Q0 0,756625 0,653875 Q1 1,87325 1,619 Q2 2,8125 -0,59125 Q3 3,4375 0,4535 Q4 3,75 1,032875 Q5 4,375 0 Q6 5 0 - Avec ces sept points de contrôle il aurait été possible de réaliser une courbe de Bézier d'ordre sept. Cependant, selon le principe indiqué ci-dessus, la courbe de Bézier a été décomposée en deux segments, un premier segment correspondant à une courbe de Bézier d'ordre 4 basée sur les points de contrôle Q0 à Q3 et un second segment correspondant à une courbe de Bézier d'ordre 4 basée sur les points de contrôle Q3 à Q6.
- En utilisant les coordonnées des points de contrôle Q0 à Q6 ci-dessus dans les fonctions x(t) et y(t) précitées, la demanderesse a obtenu les coordonnées des points définissant la forme géométrique d'un bras élastique. Un certain nombre de ces couples de coordonnées sont donnés dans le tableau 2 ci-après.
Tableau 2 : Coordonnées de points de passage du bras élastique optimisé x [mm] y [mm] 0,756625 0,653875 1,086132 0,854582 1,404044 0,903348 1,709407 0,838756 2,001267 0,699389 2,278672 0,523828 2,540668 0,350656 2,786302 0,218455 3,014621 0,165807 3,224671 0,231295 3,4155 0,4535 3,524275 0,58159 3,648736 0,628816 3,787142 0,611048 3,937748 0,544158 4,098813 0,444016 4,268592 0,326492 4,445344 0,207458 4,627324 0,102784 4,812791 0,028341 5 0 - Le graphique de la
figure 5 fait apparaître la géométrie du diamètre externe du moyeu 16, du diamètre interne de la serge 17 et d'un des bras élastiques 18 de l'organe de liaison 12 que la demanderesse a conçu, la géométrie dudit bras étant définie par une courbe passant par l'ensemble des coordonnées de points défini dans le tableau 2 ci-dessus. Ce graphique est réalisé dans un repère orthonormé. - La
figure 6 représente les résultats d'une simulation de l'évolution du moment de rappel élastique de l'organe de liaison 12 isolé ainsi réalisé en fonction de la position angulaire θ de sa serge 17 par rapport à son moyeu 16. - La simulation effectuée considère l'organe de liaison 12 isolé réalisé en verre métallique, plus précisément en Vitreloy 1b, mais tout matériau approprié peut être utilisé. Par exemple des matériaux tels que le silicium typiquement revêtu d'oxyde de silicium, le Nivaflex® 45/18 (alliage à base de cobalt, nickel et chrome), le plastique ou le CK101 (acier de construction non-allié) conviennent également et permettent l'obtention d'organes de liaison dont le moment de rappel élastique est sensiblement constant sur les mêmes plages angulaires [θa, θb].
- La plage angulaire de fonctionnement permettant la délivrance d'un moment sensiblement constant étant une constante liée à la forme des bras élastiques 18, l'angle de fonctionnement θb doit être inférieur à l'angle θlim correspondant à la limite avant plastification ou rupture du ressort intermédiaire 19. Cela permet de définir l'épaisseur maximale qu'il est possible de réaliser sur les bras.
- Il ressort de l'analyse des résultats présentés à la
figure 6 qu'une constance de 2,4% du moment de rappel élastique est obtenue pour un déplacement angulaire de la serge 17 de l'organe de liaison 12 étudié par rapport à son moyeu 16 compris entre θa_2,4%, soit 13°, et θb_2,4%, soit 31°, soit sur une plage de fonctionnement de 18°. L'organe de liaison 12 ainsi réalisé possède donc une plage de fonctionnement à moment constant (pour une constance de 2,4%) de 18°. Si l'on accepte une constance de 9,1% du moment de rappel élastique alors l'organe de liaison ainsi réalisé possède une plage de fonctionnement à moment constant d'environ 23°, avec θa_9,1% ≈ 10,5° et θb_9,1% ≈ 33,5°. - Le tableau 3 ci-dessous donne, à titre indicatif, les valeurs θa_y%, θb_y% et Δθ (plage de positions angulaires à moment sensiblement constant) associées à l'organe de liaison 12 réalisé par la demanderesse en fonction du pourcentage de constance y considéré ainsi que les valeurs de moments de force Mmin et Mmax associées.
Tableau 3 : θa_y% θb_y% Plage angulaire Δθ (°) Mmin Mmax Pourcentage de constance y (%) 13,5 30,5 17 1,310 1,331 1,6 13 31 18 1,303 1,335 2,4 12,5 31,5 19 1,294 1,339 3,4 12 32 20 1,284 1,343 4,5 10,5 33,5 23 1,242 1,360 9,1 - En augmentant le nombre de points de contrôle lors de la conception des bras élastiques 18, on devrait pouvoir augmenter la précision de la forme de ces bras élastiques 18 et améliorer ainsi la constance du moment de rappel.
- Il est aussi possible d'améliorer la constance du moment de rappel en concevant les bras élastiques 18 avec une section variable. La
figure 8 montre différentes courbes représentatives d'un moment de force M(θ) normalisé exercé par l'organe de liaison 12 isolé en fonction de la position angulaire θ de sa serge 17 par rapport à son moyeu 16 (angle d'armage) pour différentes variations de section des bras élastiques 18. La courbe la plus haute, désignée par A1, correspond à des bras élastiques 18 de section constante et d'épaisseur 30 µm. Les courbes situées au-dessous de la courbe A1 correspondent à des bras élastiques 18 dont l'épaisseur diminue linéairement du moyeu 16 à la serge 17, l'épaisseur au point de jonction avec le moyeu 16 étant de 30 µm pour chaque courbe, l'épaisseur au point de jonction avec la serge 17 étant de 29 µm pour la courbe A2, de 28 µm pour la courbe A3 et de 27 µm pour la courbe A4. On constate une amélioration de la constance pour les courbes A2, A3 et A4 par rapport à la courbe A1 sur une plage d'angles d'armage de longueur supérieure à 15°. - D'autres modes de variation de la section des bras élastiques 18 peuvent être envisagés. La
figure 9 montre deux courbes B1 et B2 représentatives d'un moment de force M(θ) normalisé exercé par l'organe de liaison 12 isolé en fonction de la position angulaire θ de sa serge 17 par rapport à son moyeu 16 (angle d'armage) pour différentes formes de section des bras élastiques 18. La courbe la plus haute, B1, correspond à des bras élastiques 18 de section constante et d'épaisseur 30 µm. La courbe B2 correspond à des bras élastiques 18 dont l'épaisseur diminue linéairement du moyeu 16 au milieu du bras puis augmente linéairement du milieu du bras à la serge 17, l'épaisseur aux points de jonction avec le moyeu 16 et avec la serge 17 étant de 30 µm, l'épaisseur au milieu du bras étant de 29 µm. On constate une amélioration de la constance pour la courbe B2 par rapport à la courbe B1 sur une plage d'angles d'armage de longueur supérieure à 15°. - De manière générale, dans les cas où les bras élastiques 18 ont une section variable, celle-ci varie typiquement de manière strictement monotone (elle augmente ou diminue sans interruption mais pas nécessairement linéairement) sur au moins une portion continue du bras élastique représentant 10%, de préférence 20%, de préférence 30%, de préférence 40%, de la longueur (curviligne) du bras élastique. La variation de la section est en outre choisie pour améliorer la constance du moment de rappel élastique sur la plage [θa, θb] par rapport à des bras élastiques de même forme que les bras 18 mais de section constante.
- Pour illustrer les différences entre le ressort intermédiaire 19 utilisé dans la présente invention et ceux de l'état de la technique, il est montré à la
figure 10 six courbes C1 à C6 représentant la relation entre le moment de rappel élastique et l'angle d'armage pour six ressorts, à savoir : - C1 : le ressort intermédiaire 19 selon l'invention (conçu dans une taille réduite par rapport au ressort dont le comportement est représenté à la
figure 6 , afin de faciliter la comparaison avec l'état de la technique), - C2 : un ressort en spirale classique,
- C3 : le ressort intermédiaire tel qu'utilisé dans le mécanisme selon la demande de brevet
CH 709914 figure 1 de ladite demande de brevet, - C4 : le ressort intermédiaire formé par les bras flexibles de l'organe de liaison illustré à la
figure 1 de la demande de brevetCH 704147 - C5 : le ressort intermédiaire formé par les bras ou cols flexibles de l'organe de liaison illustré à la
figure 2 de la demande de brevetCH 704147 - C6 : le ressort intermédiaire formé par les bras flexibles de l'organe de liaison illustré à la
figure 3 de la demande de brevetCH 704147 - Comme on peut le voir, l'allure de la courbe C1 du ressort intermédiaire 19 selon l'invention est très différente de celle des autres courbes C2 à C6. Aucune des courbes C2 à C6 ne présente un plateau où le moment de force est sensiblement constant. Pour chacun de ces ressorts intermédiaires, la simulation a été effectuée sur sa plage de déformation normale, avant que les bras élastiques se touchent, se déforment plastiquement ou se rompent. Dès que les bras élastiques se touchent, le moment de rappel élastique augmente brusquement en valeur absolue, ce qui éloigne encore davantage l'allure des courbes C2 à C6 de celle de la courbe C1 du ressort intermédiaire 19 selon l'invention.
- Il apparaîtra clairement à l'homme du métier que la présente invention n'est en aucun cas limitée au mode de réalisation présenté dans les figures.
- Il est par exemple très bien envisageable de réaliser un organe de liaison 12 avec des bras élastiques 18 de formes différentes de celles représentées dans les figures et/ou dont le nombre de bras élastiques 18 est différent de celui représenté dans les figures. Les bras élastiques 18 peuvent notamment prendre une forme telle que représentée à la
figure 7 , basée sur l'enseignement de l'article « Functional joint mechanisms with constant torque outputs », Mechanism and machine theory 62 (2013) 166-181, Chia-Wen Hou et al. La hauteur, la longueur, l'épaisseur et/ou le matériau des bras élastiques 18, voire l'inclinaison des bras élastiques 18 par rapport au moyeu 16 (dans le plan de l'organe de liaison 12), peuvent également être modifiés pour ajuster la valeur du moment de rappel élastique sensiblement constant. - On pourrait aussi modifier le mécanisme horloger 1 pour que le ressort intermédiaire 19 soit armé par l'intermédiaire de la serge 17 et délivre son couple par l'intermédiaire du moyeu 16.
- Par ailleurs, la présente invention peut être appliquée à un mécanisme d'échappement à force constante du type décrit dans la demande de brevet
CH 709914
Claims (15)
- Mécanisme horloger (1) comprenant un organe moteur (2), un oscillateur (5), un échappement (4) pour entretenir les oscillations de l'oscillateur (5), un ressort intermédiaire (19) pour alimenter l'échappement (4) en énergie mécanique, un ou plusieurs engrenages (2a, 3, 10) entre l'organe moteur (2) et le ressort intermédiaire (19) et un dispositif de blocage (20) permettant un armage périodique du ressort intermédiaire (19) par l'organe moteur (2) via le ou les engrenages (2a, 3, 10), caractérisé en ce que le ressort intermédiaire (19) est un ressort à comportement non linéaire qui produit, entre un angle d'armage θa et un angle d'armage θb séparés d'au moins 10°, un moment de rappel élastique qui ne varie pas de plus de 10%, et en ce que le ressort intermédiaire (19) est pré-armé d'une valeur θarm incluse dans la plage [θa, θb], le mécanisme horloger (1) étant agencé pour que, pendant son fonctionnement, l'angle d'armage du ressort intermédiaire (19) reste dans la plage [θa, θb].
- Mécanisme horloger (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moment de rappel élastique produit par le ressort intermédiaire (19) ne varie pas de plus de 5%, de préférence pas de plus de 3%, de préférence pas de plus de 1,5%, sur la plage [θa, θb].
- Mécanisme horloger (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les angles d'armage θa et θb sont séparés d'au moins 15°, de préférence d'au moins 20°, de préférence d'au moins 25°.
- Mécanisme horloger (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le ressort intermédiaire (19) comprend au moins un bras élastique (18).
- Mécanisme horloger (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ressort intermédiaire (19) comprend plusieurs dits bras élastiques (18) régulièrement répartis angulairement.
- Mécanisme horloger (1) selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le ou chaque bras élastique (18) est de forme sinueuse.
- Mécanisme horloger (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la forme géométrique du ou de chaque bras élastique (18) est une courbe de Bézier ou une succession de courbes de Bézier.
- Mécanisme horloger (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le ou chaque bras élastique (18) présente une section variable dont la variation est choisie pour améliorer la constance dudit moment de rappel élastique dans la plage [θa, θb] par rapport à un bras élastique de même forme mais de section constante.
- Mécanisme horloger (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le ressort intermédiaire (19) fait partie d'une pièce (12) comprenant en outre un moyeu (16) et une serge (17), le ressort intermédiaire (19) reliant le moyeu (16) et la serge (17).
- Mécanisme horloger (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite pièce (12) est monobloc.
- Mécanisme horloger (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le dispositif de blocage (20) comprend un organe mobile (23), un organe rotatif d'entraînement (21) relié cinématiquement à une roue d'échappement (7) et à une extrémité de délivrance de couple du ressort intermédiaire (19) et agencé pour déplacer l'organe mobile (23), un organe rotatif de blocage (22) relié cinématiquement à une extrémité d'armage du ressort intermédiaire (19) et à l'organe moteur (2), l'organe rotatif de blocage (22) étant bloqué par l'organe mobile (23) et débloqué périodiquement par les déplacements de l'organe mobile (23) causés par l'organe rotatif d'entraînement (21).
- Mécanisme horloger (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'organe rotatif d'entraînement (21) est solidaire en rotation de la roue d'échappement (7).
- Mécanisme horloger (1) selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que l'organe mobile (23) est mobile en translation.
- Mécanisme horloger (1) selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que l'organe mobile (23) comprend des première et deuxième ouvertures à contour fermé (24, 25) avec la paroi desquelles coopèrent respectivement l'organe rotatif d'entraînement (21) et l'organe rotatif de blocage (22).
- Pièce d'horlogerie comprenant un mécanisme horloger (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14.
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