EP3812843A1 - Guidage flexible et ensemble de guidages flexibles superposés pour mécanisme résonateur rotatif, notamment d'un mouvement d'horlogerie - Google Patents

Guidage flexible et ensemble de guidages flexibles superposés pour mécanisme résonateur rotatif, notamment d'un mouvement d'horlogerie Download PDF

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EP3812843A1
EP3812843A1 EP19205242.1A EP19205242A EP3812843A1 EP 3812843 A1 EP3812843 A1 EP 3812843A1 EP 19205242 A EP19205242 A EP 19205242A EP 3812843 A1 EP3812843 A1 EP 3812843A1
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EP
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flexible
support
flexible guide
movable element
blades
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Pascal Winkler
Jean-Luc Helfer
Yves-Alain Cosandier
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ETA SA Manufacture Horlogere Suisse
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    • G04B31/06—Manufacture or mounting processes

Definitions

  • the present invention relates to a flexible guide for a rotary resonator mechanism.
  • the invention also relates to a set of superimposed flexible guides for a rotary resonator mechanism.
  • the invention also relates to a timepiece movement provided with such a flexible guide or with such a set of superimposed flexible guides.
  • the sprung balance forms the time base of the watch. It is also called a resonator.
  • the Swiss lever escapement mechanism has a low energy efficiency (around 30%). This low efficiency is due to the fact that the movements of the escapement are jerky, that there are drops or lost paths to accommodate machining errors, and also from the fact that several components transmit their movement to each other via inclined planes which rub against each other.
  • an inertial element To constitute a mechanical resonator, an inertial element, a guide and an elastic return element are needed.
  • a spiral spring acts as an elastic return element for the inertial element that constitutes a pendulum. This balance is guided in rotation by pivots which turn in plain ruby bearings. This gives rise to friction, and therefore to energy losses and operating disturbances, which depend on the positions, and which one seeks to eliminate.
  • Requirement EP 17194636.1 describes such a resonator mechanism comprising a plurality of inertial elements movable relative to the central movable part of the resonator, and biased towards its axis of rotation by elastic return means. In rotation, the resonator deploys in a plane perpendicular to the axis of rotation of the resonator.
  • Another request EP17183211.6 shows a rotary resonator comprising at least one inertial element arranged to pivot relative to the central mobile about a secondary axis perpendicular to the axis of the central mobile. In rotation, the resonator deploys in a plane containing the axis of rotation of the resonator.
  • rotary resonators comprising guides with flexible blades as elastic return means of the inertial element (s).
  • Flexible virtual pivot guides significantly improve the efficiency of watch resonators.
  • the simplest are cross-leaf pivots, made up of two guide devices with straight leaves which cross each other, generally perpendicularly.
  • RCC Remote Center Compliance
  • An object of the invention is, therefore, to provide a flexible guide for a rotary resonator mechanism, which avoids the aforementioned problems.
  • the invention relates to a flexible guide for a rotary resonator mechanism, in particular of a clockwork movement, the guide comprising a first support, an element movable relative to the first support, a first pair of flexible blades connecting the first support to the movable member, so that the movable member can move relative to the first support by bending the blades in a circular motion about a center of rotation, the flexible guide being arranged substantially in a plane.
  • the flexible guide is remarkable in that it comprises prestressing means, the prestressing means being configured to apply a buckling force of the flexible blades by bringing the first support closer to the movable element, so that the flexible guide comprises two stable positions of the movable element with respect to the first support for which the restoring moment is zero, the two stable positions exhibiting a predetermined angle of rotation between them.
  • a guide with flexible blades which can move between two stable positions, and the behavior of which is close to an ideal guide for a rotary resonator.
  • Such flexible guidance guarantees isochronism and a rate independent of the gravity field.
  • the buckling force of the blades makes it possible to transform the linear return moment of a flexible guide without constraint into a bistable return moment, the return moment having a substantially sinusoidal shape, between the two stable angular positions of the movable element.
  • the return moment of the flexible guide has a substantially sinusoidal shape between the two stable angular positions.
  • the movable element has axial symmetry and a center of rotation, the flexible blades being directed towards the center of rotation.
  • the prestressing means comprise a spring connecting the movable element and the first support.
  • the flexible guide comprises a second support and a second pair of flexible blades connecting the second support to the movable element, the second support and the second pair of blades being arranged by symmetry of the first support and of the first pair of flexible blades relative to the mobile element, the two pairs of flexible blades connecting on either side the first and the second support to the mobile element at its center of rotation.
  • the prestressing means comprise a retaining member comprising two arms, each arm being fixed to a support, so as to apply the buckling force on a support in the direction of the other support.
  • the holding member comprises elastic structures arranged on the arms to be in contact with each support.
  • the movable element is partly deformable at the level of the center of rotation.
  • each arm of the holding member comprises a deformable portion.
  • the invention also relates to a set of superimposed flexible guides comprising at least two flexible guides according to the invention, the supports of the second flexible guide being fixed to the movable element of the first flexible guide.
  • the assembly comprises a third flexible guide superimposed on the second flexible guide, the supports of the third flexible guide being fixed to the movable element of the second flexible guide.
  • the invention also relates to a rotary resonator mechanism of a watch movement, the mechanism comprising a central moving body arranged to pivot about a central axis and at least two inertial elements arranged to pivot relative to the central moving body around a secondary axis.
  • the mechanism comprises two flexible guides, each flexible guide connecting an inertial element to the central mobile.
  • the invention also relates to a rotary resonator mechanism of a watch movement, the mechanism comprising a central moving body arranged to pivot about a central axis and at least two inertial elements arranged to pivot relative to the central moving body around a secondary axis.
  • the mechanism comprises two sets of superimposed flexible guides, each set connecting an inertial element to the central moving body.
  • a flexible guide 1 comprising a support 2, a movable element 3 relative to the support 2 and two flexible blades 4, 5 uncrossed connecting the movable element 3 to the support 2.
  • the movable element 3 has the shape of an arc circle, the blades 4, 5 being arranged on the internal side of the arch.
  • the blades 4, 5 are of the same length and arranged symmetrically to join the support 2. Without prestressing, the blades 4, 5 are oriented in two directions, which intersect at a point 6 of the support 2, the point 6 defining a center of rotation of the mobile element 3. By bending the flexible blades 4, 5, the mobile element 3 can move relative to the support 2.
  • the flexible guide 1 is arranged substantially in a plane
  • the flexible guide 1 comprises prestressing means 7 configured to apply a buckling force to the flexible blades 4, 5 by bringing the movable element 3 closer to the support 2.
  • the prestressing means 7 comprise, for example, a spring fixed with a on the one hand to the support 2 and on the other hand to the mobile element 3.
  • the spring is substantially fixed at the level of the center of mass of the mobile element 3.
  • the spring exerts a tensile force which brings the movable element 3 closer to the support 2.
  • a buckling force forces the blades to bend in order to put the movable element 3 in a stable position for which the restoring moment is zero.
  • the movable element moves to a stable position to the left of the figure 1 .
  • the mobile element 3 is centered on the axis A, while in the stable position induced by the preload, the mobile element 3 is centered on the axis B.
  • the axis B forms an angle ⁇ with l 'axis A.
  • the movable element 3 can be positioned relative to the support, and for which the return moment is zero.
  • the second position is symmetrical to the first with respect to the axis A, the mobile element being moved to the right forming an angle - ⁇ with the axis A.
  • the angle is equal to 2 ⁇ .
  • the return moment of the flexible guide 1 has a substantially sinusoidal shape. Thanks to the prestressing means 7, the movable element 3 can move from one stable position to the other as a function of the forces which solicit it.
  • the figure 2 and 5 show a second embodiment of a flexible guide 10 according to the invention.
  • the flexible guide 10 comprises a first 11 and a second support 12, a mobile element 13 relative to the supports 11, 12, two pairs of uncrossed flexible blades 14, 15, 16, 17 allowing the mobile element 13 to move relative to the supports 11, 12.
  • the guide flexible 10 is arranged substantially in one plane.
  • Each pair of blades 14, 15, 16, 17 connects one of the supports 11, 12 to the movable element 13.
  • the blades of a pair 14, 15, 16, 17 join the movable element at a center of rotation 18 of the movable element 13.
  • the supports 11, 12 have a parallelepiped shape provided with a rear block 19, 21.
  • the blades 14, 15, 16, 17 start from two opposite ends of the support 11, 12 towards the middle of the movable element 13.
  • the flexible guide 10 is arranged substantially in a plane.
  • the movable element 13 comprises a longitudinal part 22 and a U-shaped structure 23, 24 at each end of the longitudinal part 22. Each end is connected to the center of the base of the U of the structure 23, 24.
  • the element mobile 13 has axial symmetry along its longitudinal part 22.
  • the middle of the longitudinal part forms the center of rotation 18 of the mobile element 14.
  • the blades 14, 15, 16, 17 of a pair and the supports 11, 12 have the shape of an isosceles triangle, the main vertex of which is arranged in the middle of the movable element 13.
  • the flexible guide 10 has two axes of perpendicular symmetry X, Y.
  • the first X axis passes longitudinally through the axis of the longitudinal part 22, and the second Y axis passes through the supports 23, 24 so as to divide them into two equal parts.
  • the two axes X, Y also pass through the center of rotation 18 of the flexible guide 10.
  • the two blades 14, 15, 16, 17 of the same pair are symmetrical with respect to the second Y axis.
  • the two U-shaped structures are also symmetrical with respect to the second axis of symmetry Y.
  • the two supports 11, 12 are symmetrical with respect to the first axis of symmetry X.
  • the movable element 22 is configured to be able to rotate around the center of rotation 18 thanks to the flexibility of the blades 14, 15, 16, 17.
  • the center of rotation is 18 arranged substantially at its center of mass.
  • the movable element 13 rotates in the plane of the flexible guide 10. Without pre-stress, the elastic return moment is linear as a function of the angle of rotation with respect to the equilibrium position of the mechanism. .
  • the movable element is directed along the first axis of symmetry X, as shown on the figure 4 .
  • the flexible guide 10 comprises prestressing means 27 configured to apply a buckling force F of the flexible blades 14, 15, 16, 17 by bringing each support 11, 12 of the movable element 13 closer to this end.
  • the flexible guide 10 is provided with a member for retaining said supports 11, 12, the retaining member forming said prestressing means 27.
  • the retaining member has a U-shaped body 25 of which the two arms 26, 28, which are substantially parallel, each bear on one of the supports 11, 12. The distance between the two arms is less than the distance between the two supports 11, 12 without prestressing.
  • the arms 26, 28 press on the supports 11, 12 by applying the force F, which allows the flexible blades 14, 15, 16, 17 to buckle to bring each support 11, 12 closer to the mobile element 13.
  • the force buckling F is directed along the second axis of symmetry Y of the flexible guide 10.
  • the flexible blades 14, 15, 16, 17 of the two pairs are substantially curved.
  • the mobile element 13 moves in rotation by a determined angle ⁇ to reach a first stable position.
  • the angle ⁇ is defined with respect to the first axis of symmetry X, the first stable position being directed upwards on the figure 2 .
  • the flexible guide 10 has a second stable angular position, not shown in the figures, the movable element 13 moving in rotation by a determined angle - ⁇ downwards.
  • the two angular positions are defined with respect to the first axis of symmetry X and form an angle equal to 2 ⁇ .
  • the second position is symmetrical to the first with respect to the first axis of symmetry X of the flexible guide 10.
  • the values of the angles of the stable positions depend on the force applied by the prestressing means.
  • the figure 3 shows a graph showing the return moment of the flexible guide 10 as a function of the angle of rotation of the movable element 13. Without prestressing means, the flexible guide of the figure 4 , would be a straight line passing through 0. Thanks to the prestressing means 27, the return moment describes a substantially sinusoidal function of a period between the two stable positions.
  • the two stable positions 28, 29 correspond to the zero return moment and are located at the angle ⁇ a .
  • the elastic return moment of the flexible guide 10 is modified, so that the return moment has two stable positions and a substantially sinusoidal shape.
  • the movable element 13 can pass from one stable position to another according to the movement followed by the flexible guide 10.
  • the flexible guide 10 follows a rotational movement around a main axis. of the mechanism.
  • the movable element 13 is positioned in a position according to the centrifugal force that it undergoes. Thanks to such a flexible guide 10, the speed of rotation of the resonator remains substantially constant, even if the driving force applied to the resonator mechanism varies.
  • the retaining member comprises absorbers 38, 39 made of elastic material.
  • the absorbers 38, 39 are arranged on the arms 26, 28 of the holding member. They have for example a U-shape, the walls of which are provided with tabs folded towards the inside of the U. In the operating position, the tabs are arranged on either side of the rear unit, resting on the rear face of the support. 11, 12.
  • the tongues can deform when the support 11, 12 is pushed by the flexible blades 14, 15, 1 6, 17, for example during a change of stable position of the movable element 13.
  • the absorbers 38, 39 are arranged at the ends of the walls to be in contact with the supports 11, 12 of the flexible guide 30. Thus, these absorbers 38, 39 make it possible to improve the curvature of the elastic return moment between the stable positions, in order to to give them a shape even closer to a sinusoidal function.
  • a second variant consists in that the longitudinal part 42 of the movable element 33 is partly flexible.
  • the longitudinal part 42 is pierced with a longitudinal oblong through hole bordered by two walls. Under the effect of the movement of the movable element from one stable position to another, the walls bend.
  • the elastic restoring moment describes a function closer to a sinusoidal shape.
  • the longitudinal part 42 includes insertion tubes 43, 44, 45, 46 on the outer side of the walls for the flexible blades 14, 15, 16, 17.
  • a third variant shown on figure 8 , comprises a retaining member provided with a flexible portion 48, 49 upstream of each end of the arms 34, 36. These portions 48, 49 provide flexibility to the arms 34, 36 when changing the stable position of the element mobile.
  • Each flexible portion 48, 49 here comprises two flexible walls 51, 52, 53, 54 separated by a through opening, so that under the effect of the movement of the movable element 23 and the bending of the blades 14, 15, 16 , 17, which pushes on the retaining member, the walls are deformed. So similar to the first two variants, the elastic restoring moment describes a function closer to a sinusoidal shape.
  • the invention also relates to an assembly 60 of superimposed flexible guides.
  • the assembly 60 comprises three flexible guides 61, 62, 63 such as those described in the second embodiment, with the difference that only the first flexible guide 61 comprises a holding member 2du second embodiment.
  • the other two flexible guides 62, 63 have different prestressing means.
  • the two supports 67, 68 of the second flexible guide 62 are fixed to the movable element 64 of the first flexible guide 61.
  • the supports 69, 71 of the third flexible guide 63 are fixed to the movable element 65 of the second flexible guide 62. For this, the rear block of each support is inserted into a U-shaped structure of the movable element of the lower guide.
  • the distance between the two U-shaped structures of the mobile element 64, 65 of the lower mobile is less than the distance between the two supports 67, 68, 69, 71 of the guide upper 62, 63 without preload.
  • the supports 67, 68, 69, 71 of the upper flexible guide 62, 63 are kept compressed between the two U-shaped structures of the movable element 64, 65 of the lower guide 61, 62.
  • the buckling force of the flexible blades is obtained by this interlocking of the supports 67, 68, 69, 71.
  • the angle of movement between the two stable positions is equal to 2 a, a being the angle formed by the position of the mobile element with preload with respect to the position of the movable element without prestressing.
  • 2 a is for example between 20 and 40 °, preferably substantially equal to 30 °.
  • the upper flexible guide In the rest position, the upper flexible guide is oriented in a direction forming an angle corresponding to the angle formed between the two stable positions of the movable element.
  • the second axis of symmetry of the upper flexible guide forms an angle with the second axis of symmetry of the upper flexible guide, for example of 30 °.
  • the invention also relates to a rotary resonator clockwork mechanism, not shown in the figures.
  • the resonator mechanism is provided with a flexible guide according to the first or the second embodiment.
  • the resonator mechanism is provided with a set of superimposed flexible guides according to the invention.
  • the flexible guide or the set of superimposed flexible guides has the function of allowing the moving masses of the resonator mechanism to move away from the center of rotation, when the force of rotation of the mechanism is stronger, or to approach it, when the rotational force of the mechanism is lower, thus maintaining a substantially constant rotational speed, regardless of the tension of the mainspring.
  • the flexible guides which are described therein are replaced by a flexible guide according to the invention or a set of superimposed flexible guides according to the invention.
  • the lower guide holding member is fixed to the axis, while a support for the upper guide is fixed to the moving mass of the resonator.
  • a second assembly is assembled in the same way to allow the other mobile mass of the resonator to move with respect to the resonator's center of rotation.

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Abstract

L'invention concerne un guidage flexible pour un mécanisme résonateur rotatif, notamment d'un mouvement d'horlogerie, le guidage (1, 10, 30, 40, 50) comprenant un premier support (2, 11), un élément mobile (3, 13) par rapport au premier support (2, 11), une première paire de lames flexibles (14, 15) reliant le premier support (2, 11) à l'élément mobile (3, 13), de sorte que l'élément mobile (3, 13) puisse se déplacer par rapport au premier support (2, 11) par flexion des lames (14, 15) dans un mouvement circulaire autour d'un centre de rotation (6, 18), le guidage flexible (1, 10, 30, 40, 50) étant agencé sensiblement dans un plan, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de précontrainte (7, 27, 37, 47), les moyens de précontrainte (7, 27, 37, 47) étant configurés pour appliquer une force de flambage des lames flexibles (14, 15) en rapprochant le premier support (2, 11) de l'élément mobile (3, 13), de sorte que le guidage flexible (1, 10, 30, 40, 50) comprenne deux positions stables (28, 29) de l'élément mobile (3, 13) par rapport au premier support (2, 11) pour lesquelles le moment de rappel est nul, les deux positions stables (28, 29) présentant un angle de rotation prédéterminé (2a) entre elles.

Description

    Domaine de l'invention
  • La présente invention concerne un guidage flexible pour mécanisme résonateur rotatif. L'invention se rapporte également à un ensemble de guidages flexibles superposés pour mécanisme résonateur rotatif. L'invention se rapporte encore à un mouvement d'horlogerie muni d'un tel guidage flexible ou d'un tel ensemble de guidages flexibles superposés.
    • Arrière-plan de l'invention
  • La plupart des montres mécaniques actuelles sont munie d'un balancier-spiral et d'un mécanisme d'échappement à ancre suisse. Le balancier-spiral constitue la base de temps de la montre. On l'appelle aussi résonateur.
  • L'échappement, quant à lui, remplit deux fonctions principales:
    • entretenir les va-et-vient du résonateur ;
    • compter ces va-et-vient.
  • Le mécanisme d'échappement à ancre suisse a un rendement énergétique faible (environ 30%). Ce faible rendement provient du fait que les mouvements de l'échappement sont saccadés, qu'il y a des chutes ou chemin perdus pour s'accommoder des erreurs d'usinage, et, aussi du fait que plusieurs composants se transmettent leur mouvement via des plans inclinés qui frottent les uns par rapport aux autres.
  • Pour constituer un résonateur mécanique, il faut un élément inertiel, un guidage et un élément de rappel élastique. Traditionnellement, un ressort spiral joue le rôle d'élément de rappel élastique pour l'élément inertiel que constitue un balancier. Ce balancier est guidé en rotation par des pivots qui tournent dans des paliers lisses en rubis. Cela donne lieu à des frottements, et donc à des pertes d'énergie et des perturbations de marche, qui dépendent des positions, et que l'on cherche à supprimer.
  • Il existe aussi des résonateurs rotatifs pivotant autour d'un axe de rotation et soumis à un couple moteur, qui effectuent un mouvement rotatif continu autour d'un axe.
  • La demande EP 17194636.1 décrit un tel mécanisme résonateur comportant une pluralité d'éléments inertiels mobiles par rapport au mobile central du résonateur, et rappelé vers son axe de rotation par des moyens de rappel élastique. En rotation, le résonateur se déploie dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du résonateur.
  • Une autre demande EP17183211.6 montre un résonateur rotatif comportant au moins un élément inertiel agencé pour pivoter par rapport au mobile central autour d'un axe secondaire perpendiculaire à l'axe du mobile central. En rotation, le résonateur se déploie dans un plan contenant l'axe de rotation du résonateur.
  • Dans ces demandes, on trouve notamment des modes de réalisation de résonateurs rotatifs comportant des guidages à lames flexibles comme moyens élastiques de rappel du ou des éléments inertiels. Les guidages flexibles à pivot virtuel permettent d'améliorer sensiblement le rendement des résonateurs horlogers. Les plus simples sont des pivots à lames croisées, composés de deux dispositifs de guidage à lames droites qui se croisent, en général perpendiculairement. Mais il existe aussi des pivots à lames décroisés de type RCC (pour « Remote Center Compliance » en anglais), pour lesquels le centre de rotation est extérieur à la structure du pivot, et qui ont des lames droites ne se croisant pas.
  • Il est possible d'optimiser un guidage à lames tridimensionnel pour un résonateur, afin d'essayer de le rendre isochrone avec une marche indépendante de son orientation dans le champ de gravité. Dans le cas des résonateurs rotatifs décrits dans l'état de l'art, on cherche à obtenir un moment de rappel élastique du guidage flexible, qui présente une forme sinusoïdale. Pour certains cas de résonateurs rotatifs décrits dans l'état de l'art, le moment de rappel permettant d'atteindre un isochronisme parfait obéit à la loi suivante : M = − ksin 2 θ ,
    Figure imgb0001
    où θ est l'angle de déformation du guidage et k une constante de rappel. Ainsi, le moment de rappel augmente jusqu'à un angle de déformation du guidage, par exemple de 45°, puis qu'il diminue jusqu'à un autre angle, par exemple de 90°.
  • Cependant, les résonateurs rotatifs à guidage flexible décrits dans l'état de l'art ne répondent pas à cette exigence, de sorte qu'ils n'atteignent pas un isochronisme suffisant pour être performants.
    • Résumé de l'invention
  • Un but de l'invention est, par conséquent, de proposer un guidage flexible pour mécanisme résonateur rotatif, qui évite les problèmes précités.
  • A cet effet, l'invention concerne un guidage flexible pour un mécanisme résonateur rotatif, notamment d'un mouvement d'horlogerie, le guidage comprenant un premier support, un élément mobile par rapport au premier support, une première paire de lames flexibles reliant le premier support à l'élément mobile, de sorte que l'élément mobile puisse se déplacer par rapport au premier support par flexion des lames dans un mouvement circulaire autour d'un centre de rotation, le guidage flexible étant agencé sensiblement dans un plan.
  • Le guidage flexible est remarquable en ce qu'il comprend des moyens de précontrainte, les moyens de précontrainte étant configurés pour appliquer une force de flambage des lames flexibles en rapprochant le premier support de l'élément mobile, de sorte que le guidage flexible comprenne deux positions stables de l'élément mobile par rapport au premier support pour lesquelles le moment de rappel est nul, les deux positions stables présentant un angle de rotation prédéterminé entre elles.
  • Grâce à l'invention, on obtient un guidage à lames flexibles qui peut se mouvoir entre deux positions stables, et dont le comportement se rapproche d'un guidage idéal pour un résonateur rotatif. Un tel guidage flexible garantit un isochronisme et une marche indépendante du champ de gravité. En effet, la force de flambage des lames permet de transformer le moment de rappel linéaire d'un guidage flexible sans contrainte en un moment de rappel bistable, le moment de rappel présentant une forme sensiblement sinusoïdale, entre les deux positions angulaires stables de l'élément mobile.
  • Selon une forme de réalisation avantageuse, le moment de rappel du guidage flexible présente une forme sensiblement sinusoïdale entre les deux positions angulaires stables.
  • Selon une forme de réalisation avantageuse, l'élément mobile présente une symétrie axiale et un centre de rotation, les lames flexibles étant dirigées vers le centre de rotation.
  • Selon une forme de réalisation avantageuse, les moyens de précontrainte comprennent un ressort reliant l'élément mobile et le premier support.
  • Selon une forme de réalisation avantageuse, le guidage flexible comprend un deuxième support et une deuxième paire de lames flexibles reliant le deuxième support à l'élément mobile, le deuxième support et la deuxième paire de lames étant agencés par symétrie du premier support et de la première paire de lames flexibles par rapport à l'élément mobile, les deux paires de lames flexibles reliant de part et d'autre le premier et le deuxième support à l'élément mobile en son centre de rotation.
  • Selon une forme de réalisation avantageuse, les moyens de précontrainte comportent un organe de maintien comprenant deux bras, chaque bras étant fixé à un support, de manière à appliquer la force de flambage sur un support en direction de l'autre support.
  • Selon une forme de réalisation avantageuse, l'organe de maintien comprend des structures élastiques agencées sur les bras pour être en contact avec chaque support.
  • Selon une forme de réalisation avantageuse, l'élément mobile est en partie déformable au niveau du centre de rotation.
  • Selon une forme de réalisation avantageuse, chaque bras de l'organe de maintien comprend une portion déformable.
  • L'invention se rapporte également à un ensemble de guidages flexibles superposés comprenant au moins deux guidages flexibles selon l'invention, les supports du deuxième guidage flexible étant fixés à l'élément mobile du premier guidage flexible.
  • Selon une forme de réalisation avantageuse, l'ensemble comprend un troisième guidages flexible superposé sur le deuxième guidage flexible, les supports du troisième guidage flexible étant fixés à l'élément mobile du deuxième guidage flexible.
  • L'invention se rapporte encore à un mécanisme résonateur rotatif d'un mouvement horloger, le mécanisme comportant un mobile central agencé pour pivoter autour d'un axe central et au moins deux éléments inertiels agencés pour pivoter par rapport au mobile central autour d'un axe secondaire. Le mécanisme comprend deux guidages flexibles, chaque guidage flexible reliant un élément inertiel au mobile centrale.
  • L'invention se rapporte aussi à un mécanisme résonateur rotatif d'un mouvement horloger, le mécanisme comportant un mobile central agencé pour pivoter autour d'un axe central et au moins deux éléments inertiels agencés pour pivoter par rapport au mobile central autour d'un axe secondaire. Le mécanisme comprend deux ensembles de guidages flexibles superposés, chaque ensemble reliant un élément inertiel au mobile centrale.
    • Description sommaire des dessins
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de plusieurs formes de réalisation données uniquement à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 représente schématiquement une vue de dessus d'un guidage flexible selon un premier mode de réalisation de l'invention,
    • la figure 2 représente schématiquement d'un guidage flexible selon un deuxième mode de réalisation de l'invention,
    • la figure 3 est un graphique représentant le moment de rappel élastique du guidage flexible en fonction de l'angle de rotation,
    • la figure 4 représente schématiquement une vue de dessus du guidage flexible de la figure 2 sans précontrainte,
    • la figure 5 représente schématiquement une vue en perspective du guidage flexible du premier mode de réalisation en partie désassemblé, les moyens de précontrainte étant séparés du reste du guidage,
    • la figure 6 représente schématiquement une vue de dessus d'un guidage flexible selon une première variante du premier mode de réalisation,
    • la figure 7 représente schématiquement une vue de dessus d'un guidage flexible selon une deuxième variante du premier mode de réalisation,
    • la figure 8 représente schématiquement une vue de dessus d'un guidage flexible selon une troisième variante du premier mode de réalisation,
    • la figure 9 représente schématiquement une vue de dessus d'un ensemble de guidages flexibles selon un mode de réalisation de l'invention, et
    • la figure 10 représente schématiquement une vue en perspective de l'ensemble de guidages flexibles de la figure 9.
    Description détaillée de modes de réalisation préférés
  • Sur la figure 1, est représenté un guidage flexible 1 comprenant un support 2, un élément mobile 3 par rapport au support 2 et deux lames flexibles 4, 5 décroisées reliant l'élément mobile 3 au support 2. L'élément mobile 3 a une forme d'arc de cercle, les lames 4, 5 étant agencées sur le côté interne de l'arc. Les lames 4, 5 sont de même longueur et agencées symétriquement pour rejoindre le support 2. Sans précontrainte, les lames 4, 5 sont orientées selon deux directions, qui se croisent en un point 6 du support 2, le point 6 définissant un centre de rotation de l'élément mobile 3. Par flexion des lames flexibles 4, 5, l'élément mobile 3 peut se déplacer par rapport au support 2. Le guidage flexible 1 est agencé sensiblement dans un plan
  • Selon l'invention, le guidage flexible 1 comprend des moyens de précontrainte 7 configurés pour appliquer une force de flambage des lames flexibles 4, 5 en rapprochant l'élément mobile 3 du support 2. A cette fin, les moyens de précontrainte 7 comprennent, par exemple, un ressort fixé d'une part au support 2 et d'autre part à l'élément mobile 3. De préférence, le ressort est sensiblement fixé au niveau du centre de masse de l'élément mobile 3.
  • Le ressort exerce une force de traction qui rapproche l'élément mobile 3 du support 2. Ainsi, une force de flambage contraint les lames à se courber pour mettre l'élément mobile 3 dans une position stable pour laquelle le moment de rappel est nul. Sur la figure 1, l'élément mobile se déplace vers une position stable vers la gauche de la figure 1. Sans précontrainte, l'élément mobile 3 est centré sur l'axe A, tandis que dans la position stable induite par la précontrainte, l'élément mobile 3 est centré sur l'axe B. L'axe B forme un angle α avec l'axe A.
  • Il existe une deuxième position stable, non représentée sur la figure 1, dans laquelle l'élément mobile 3 peut se positionner par rapport au support, et pour laquelle le moment de rappel est nul. La deuxième position est symétrique de la première par rapport à l'axe A, l'élément mobile étant déplacée vers la droite en formant un angle -α avec l'axe A. Ainsi, entre les deux positions stables, l'angle est égal à 2α. En outre, le moment de rappel du guidage flexible 1 présente une forme sensiblement sinusoïdale. Grâce aux moyens de précontrainte 7, l'élément mobile 3 peut passer d'une position stable à l'autre en fonction des forces qui le sollicitent.
  • Dans une application à un mécanise résonateur rotatif, tels que ceux décrits dans les demandes citées dans le préambule, on utilise deux guidages flexibles pour remplacer ceux décrits dans ces demandes. Les supports sont fixés à l'élément central, tandis que les éléments mobiles sont fixés chacun à un élément inertiel.
  • Les figure 2 et 5 montrent un deuxième mode de réalisation d'un guidage flexible 10 selon l'invention. Pour la compréhension, nous avons également représenté sur la figure 4, le même guidage flexible 10 sans moyens de précontrainte. Le guidage flexible 10 comprend un premier 11 et un deuxième 12 support, un élément mobile 13 par rapport aux supports 11, 12, deux paires de lames flexibles décroisées 14, 15, 16, 17 permettant à l'élément mobile 13 de se mouvoir par rapport aux supports 11, 12. Le guidage flexible 10 est agencé sensiblement dans un plan. Chaque paire de lames 14, 15, 16, 17 relie un des supports 11, 12 à l'élément mobile 13. Les lames d'une paire 14, 15, 16, 17 rejoignent l'élément mobile au niveau d'un centre de rotation 18 de l'élément mobile 13. Les supports 11, 12 ont une forme de parallélépipède munie d'un bloc arrière 19, 21. Les lames 14, 15, 16, 17 partent de deux extrémités opposées du support 11, 12 vers le milieu de l'élément mobile 13. Le guidage flexible 10 est agencé sensiblement dans un plan.
  • L'élément mobile 13 comprend une partie longitudinale 22 et une structure 23, 24 en U à chaque extrémité de la partie longitudinale 22. Chaque extrémité est raccordée au centre de la base du U de la structure 23, 24. Ainsi, l'élément mobile 13 présente une symétrie axiale le long de sa partie longitudinale 22. Le milieu de la partie longitudinale forme le centre de rotation 18 de l'élément mobile 14.
  • Sans moyens de précontrainte, tel que représenté sur la figure 4, les lames 14, 15, 16, 17 d'une paire et les supports 11, 12 ont une forme de triangle isocèle, dont le sommet principal est agencé au milieu de l'élément mobile 13. Le guidage flexible 10 présente deux axes de symétrie perpendiculaires X, Y. Le premier axe X passe longitudinalement par l'axe de la partie longitudinale 22, et le deuxième axe Y passe par les supports 23, 24 de manière à les diviser en deux parties égales. Les deux axes X, Y passent également par le centre de rotation 18 du guidage flexible 10. Ainsi, les deux lames 14, 15, 16, 17 d'une même paire sont symétriques par rapport au deuxième axe Y. Les deux structures en U sont également symétriques par rapport au deuxième axe de symétrie Y. Les deux supports 11, 12 sont symétriques par rapport au premier axe de symétrie X.
  • L'élément mobile 22 est configuré pour pouvoir tourner autour du centre de rotation 18 grâce à la flexibilité des lames 14, 15, 16, 17. Le centre de rotation est 18 agencé sensiblement au niveau de son centre de masse. Selon l'actionnement du guidage 10, l'élément mobile 13 tourne dans le plan du guidage flexible 10. Sans précontrainte, le moment de rappel élastique est linéaire en fonction de l'angle de rotation par rapport à la position d'équilibre du mécanisme. De plus, il n'existe dans ce cas qu'une seule position stable correspondant à la position de repos de l'élément mobile. L'élément mobile est dirigé selon le premier axe de symétrie X, telle que montrée sur la figure 4.
  • Selon l'invention, le guidage flexible 10 comprend des moyens de précontrainte 27 configurés pour appliquer une force F de flambage des lames flexibles 14, 15, 16, 17 en rapprochant chaque support 11, 12 de l'élément mobile 13. A cette fin, le guidage flexible 10 est doté d'un organe de maintien desdits supports 11, 12, l'organe de maintien formant lesdits moyens de précontrainte 27. L'organe de maintien présente un corps 25 en forme de U dont les deux bras 26, 28, qui sont sensiblement parallèles, appuient chacun sur l'un des supports 11, 12. La distance entre les deux bras est inférieure à la distance entre les deux supports 11, 12 sans précontrainte. Ainsi, Les bras 26, 28 pressent sur les supports 11, 12 en appliquant la force F, qui permet le flambage des lames flexibles 14, 15, 16, 17 pour rapprocher chaque support 11, 12 de l'élément mobile 13. La force de flambage F est dirigée selon le deuxième axe de symétrie Y du guidage flexible 10. Ainsi, les lames flexibles 14, 15, 16, 17 des deux paires sont sensiblement courbées. En réaction, l'élément mobile 13 se déplace en rotation d'un angle déterminé α pour atteindre une première position stable. L'angle α est défini par rapport au premier axe de symétrie X, la première position stable étant dirigée vers le haut sur la figure 2. En outre, le guidage flexible 10 présente une deuxième position angulaire stable, non représentée sur les figures, l'élément mobile 13 se déplaçant en rotation d'un angle déterminé -α vers le bas. Les deux positions angulaires sont définies par rapport au premier axe de symétrie X et forment un angle égal à 2α. La deuxième position est symétrique de la première par rapport au de premier axe de symétrie X du guidage flexible 10. Les valeurs des angles des positions stables dépendent de la force appliquée par les moyens de précontrainte.
  • La figure 3 montre un graphique représentant le moment de rappel du guidage flexible 10 en fonction de l'angle de rotation de l'élément mobile 13. Sans moyens de précontrainte, le guidage flexible de la figure 4, serait une droite passant par 0. Grâce aux moyens de précontrainte 27, le moment de rappel décrit une fonction sensiblement sinusoïdale d'une période entre les deux positions stables. Les deux positions stables 28, 29 correspondent au moment de rappel nul et sont situées à l'angle ±a. Ainsi, on modifie le moment élastique de rappel du guidage flexible 10, de sorte que le moment de rappel présente deux positions stables et une forme sensiblement sinusoïdale.
  • L'élément mobile 13 peut passer d'une position stable à l'autre selon le mouvement que suit le guidage flexible 10. En particulier dans un mécanisme résonateur rotatif, où le guidage flexible 10 suit un mouvement de rotation autour d'un axe principal du mécanisme. L'élément mobile 13 se positionne dans une position en fonction de la force centrifuge qu'il subit. Grâce à un tel guidage flexible 10, la vitesse de rotation du résonateur reste sensiblement constante, même si la force d'entraînement appliquée sur le mécanisme résonateur varie.
  • Les figures 6, 7 et 8 sont des variantes du deuxième mode de réalisation décrit précédemment, et reprennent l'essentiel de ses caractéristiques.
  • Dans une première variante du deuxième mode de réalisation du guidage flexible 30, représentée sur la figure 6, l'organe de maintien comporte des absorbeurs 38, 39 en matériau élastique. Les absorbeurs 38, 39 sont agencés sur les bras 26, 28 de l'organe de maintien. Ils ont par exemple une forme de U dont les parois sont munies de languettes repliées vers l'intérieur du U. En position de fonctionnement, les languettes sont agencées de part et d'autre du bloc arrière, en appui sur la face arrière du support 11, 12. Ainsi, les languettes peuvent se déformer lorsque le support 11, 12 est poussé par les lames flexibles 14, 15, 1 6, 17, par exemple lors d'un changement de position stable de l'élément mobile 13.
  • Les absorbeurs 38, 39 sont disposés aux extrémités des parois pour être en contact avec les supports 11, 12 du guidage flexible 30. Ainsi, ces absorbeurs 38, 39 permettent d'améliorer la courbure du moment de rappel élastique entre les positions stables, afin de leur donner une forme encore plus proche d'une fonction sinusoïdale.
  • Sur la figure 7, une deuxième variante consiste en ce que la partie longitudinale 42 de l'élément mobile 33 est en partie flexible. La partie longitudinale 42 est percée d'un orifice traversant oblong longitudinal bordé par deux parois. Sous l'effet du mouvement de l'élément mobile d'une position stable à l'autre, les parois se courbent. De manière similaire à la première variante, le moment de rappel élastique décrit une fonction plus proche d'une forme sinusoïdale. La partie longitudinale 42 comprend des tubes d'insertion 43, 44, 45, 46 sur le côté extérieur des parois pour les lames flexibles 14, 15, 16, 17.
  • Une troisième variante, représentée sur la figure 8, comprend un organe de maintien munie d'une portion flexible 48, 49 en amont de chaque extrémité des bras 34, 36. Ces portions 48, 49 apportent de la flexibilité aux bras 34, 36 lors du changement de position stable de l'élément mobile. Chaque portion flexible 48, 49 comprend ici deux parois flexibles 51, 52, 53, 54 séparées par une ouverture traversante, de sorte que sous l'effet du mouvement de l'élément mobile 23 et de la flexion des lames 14, 15, 16, 17, qui pousse sur l'organe de maintien, les parois se déforment. De manière similaire aux deux premières variantes, le moment de rappel élastique décrit une fonction plus proche d'une forme sinusoïdale.
  • L'invention concerne également un ensemble 60 de guidages flexibles superposés. Sur les figures 9 et 10, l'ensemble 60 comprend trois guidages flexibles 61, 62, 63 tels que ceux décrit dans le deuxième mode de réalisation, à la différence que seul le premier guidage flexible 61 comporte un organe de maintien 2du deuxième mode de réalisation. Les deux autres guidages flexibles 62, 63 ont des moyens de précontraintes différents. Les deux supports 67, 68 du deuxième guidage flexible 62 sont fixés à l'élément mobile 64 du premier guidage flexible 61. Les supports 69, 71 du troisième guidage flexible 63 sont fixés à l'élément mobile 65 du deuxième guidage flexible 62. Pour cela, le bloc arrière de chaque support est inséré dans une structure en U de l'élément mobile du guidage inférieur.
  • Pour appliquer une contrainte sur le guidage flexible supérieur 62, 63, la distance entre les deux structures en U de l'élément mobile 64, 65 du mobile inférieur est inférieure à la distance entre les deux supports 67, 68, 69, 71 du guidage supérieur 62, 63 sans précontrainte. Ainsi, les supports 67, 68, 69, 71 du guidage flexible supérieur 62, 63 sont maintenus comprimés entre les deux structures en U de l'élément mobile 64, 65 du guidage inférieur 61, 62. La force de flambage des lames flexibles est obtenue par cet emboîtement des supports 67, 68, 69, 71.
  • Pour chaque guidage flexible 61, 62, 63, l'angle de débattement entre les deux positions stables est égal à 2 a, a étant l'angle formé par la position de l'élément mobile avec précontrainte par rapport à la position de l'élément mobile sans précontrainte. 2 a est par exemple compris entre 20 et 40°, de préférence sensiblement égal à 30°. Ainsi, en superposant trois dispositifs, on obtient un angle global de 90°. Avec un tel angle global, on aboutit à un guidage flexible idéal pour son utilisation dans un mécanisme résonateur d'horlogerie.
  • En position de repos, le guidage flexible supérieur est orienté dans une direction formant un angle correspondant à l'angle formé entre les deux positions stables de l'élément mobile. Ainsi le deuxième axe de symétrie du guidage flexible supérieur forme un angle avec le deuxième axe de symétrie du guidage flexible supérieur, par exemple de 30°.
  • L'invention se rapporte également à un mécanisme résonateur rotatif d'horlogerie, non représenté sur les figures.
  • Dans une première variante, le mécanisme résonateur est muni d'un guidage flexible selon le premier ou le deuxième mode de réalisation.
  • Dans une deuxième variante, le mécanisme résonateur est muni d'un ensemble de guidages flexibles superposés selon l'invention.
  • Le guidage flexible ou l"ensemble de guidages flexibles superposés a pour fonction de permettre aux masses mobiles du mécanisme résonateur de s'écarter du centre de rotation, lorsque la force de rotation du mécanisme est plus forte, ou de s'en rapprocher, lorsque la force de rotation du mécanisme est plus faible. Ainsi, on conserve une vitesse de rotation sensiblement constante, quelle que soit la tension du ressort de barillet.
  • Dans les exemples de mécanisme résonateur rotatif des demandes citées dans le préambule, on remplace les guidages flexibles qui y sont décrites, par un guidage flexible selon l'invention ou un ensemble de guidages flexibles superposés selon l'invention. Pour cela, l'organe de maintien du guidage inférieur est fixés à l'axe, tandis qu'un support du guidage supérieur est fixé à la masse mobile du résonateur. Par symétrie, un deuxième ensemble est assemblé de la même manière pour permettre à l'autre masse mobile du résonateur de se mouvoir par rapport centre de rotation du résonateur.
  • Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits en référence aux figures et des variantes pourraient être envisagées sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (13)

  1. Guidage flexible pour un mécanisme résonateur rotatif, notamment d'un mouvement d'horlogerie, le guidage (1, 10, 30, 40, 50) comprenant un premier support (2, 11), un élément mobile (3, 13) par rapport au premier support (2, 11), une première paire de lames flexibles (14, 15) reliant le premier support (2, 11) à l'élément mobile (3, 13), de sorte que l'élément mobile (3, 13) puisse se déplacer par rapport au premier support (2, 11) par flexion des lames (14, 15) dans un mouvement circulaire autour d'un centre de rotation (6, 18), le guidage flexible (1, 10, 30, 40, 50) étant agencé sensiblement dans un plan, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de précontrainte (7, 27, 37, 47), les moyens de précontrainte (7, 27, 37, 47) étant configurés pour appliquer une force de flambage des lames flexibles (14, 15) en rapprochant le premier support (2, 11) de l'élément mobile (3, 13), de sorte que le guidage flexible (1, 10, 30, 40, 50) comprenne deux positions stables (28, 29) de l'élément mobile (3, 13) par rapport au premier support (2, 11) pour lesquelles le moment de rappel est nul, les deux positions stables (28, 29) présentant un angle de rotation prédéterminé (2a) entre elles.
  2. Guidage flexible selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moment de rappel du guidage flexible (1, 10, 30, 40, 50) présente une forme sensiblement sinusoïdale entre les deux positions angulaires stables (28, 29).
  3. Guidage flexible selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément mobile (3, 13) présente une symétrie axiale et un centre de rotation (6, 18), les lames flexibles (14, 15) étant dirigées vers le centre de rotation (6, 18).
  4. Guidage flexible selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de précontrainte (7) comprennent un ressort reliant l'élément mobile (3) et le premier support (2).
  5. Guidage flexible selon l'une, quelconque, des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième support (12) et une deuxième paire de lames flexibles (16, 17) reliant le deuxième support (12) à l'élément mobile (13), le deuxième support (12) et la deuxième paire de lames (16, 17) étant agencés par symétrie du premier support (11) et de la première paire de lames flexibles (14, 15) par rapport à l'élément mobile (13), les deux paires de lames flexibles (16, 17) reliant de part et d'autre le premier et le deuxième support (11, 12) à l'élément mobile (13) en son centre de rotation (18).
  6. Guidage flexible selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de précontrainte (27, 37) comportent un organe de maintien comprenant deux bras (26, 28, 34, 36), chaque bras étant fixé à un support (11, 12), de manière à appliquer la force de flambage sur un support (11, 12) en direction de l'autre support (11, 12).
  7. Guidage flexible selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'organe de maintien comprend des structures élastiques (38, 39) agencées sur les bras (26, 28) pour être en contact avec chaque support (11, 12).
  8. Guidage flexible selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'élément mobile (33) est en partie flexible au niveau du centre de rotation (18).
  9. Guidage flexible selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que chaque bras (34, 36) de l'organe de maintien comprend une portion déformable (48, 49).
  10. Ensemble de guidages flexibles superposés, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux guidages flexibles (61, 62) selon l'une, quelconque, des revendications 5 à 9, les supports (67, 68) du deuxième guidage flexible (62) étant fixés à l'élément mobile (64) du premier guidage flexible (61).
  11. Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend un troisième guidages flexible (63) superposé sur le deuxième guidage flexible (62), les supports (69, 71) du troisième guidage flexible (63) étant fixés à l'élément mobile (65) du deuxième guidage flexible (62).
  12. Mécanisme résonateur rotatif, notamment pour mouvement horloger, comportant un mobile central agencé pour pivoter autour d'un axe central et deux éléments inertiels agencé pour pivoter par rapport au mobile central autour d'un axe secondaire, caractérisé en ce qu'il comprend deux guidages flexibles (1, 10, 30, 40, 50) selon l'une, quelconque, des revendications 1 à 9, chaque guidage flexible (1, 10, 30, 40, 50) reliant un élément inertiel au mobile centrale.
  13. Mécanisme résonateur rotatif, notamment pour mouvement horloger, comportant un mobile central agencé pour pivoter autour d'un axe central et deux éléments inertiels agencé pour pivoter par rapport au mobile central autour d'un axe secondaire, caractérisé en ce qu'il comprend deux ensembles de guidages flexibles superposés (60) selon l'une, quelconque, des revendications 10 et 11, chaque guidage flexible (60) reliant un élément inertiel au mobile centrale.
EP19205242.1A 2019-10-25 2019-10-25 Guidage flexible et ensemble de guidages flexibles superposés pour mécanisme résonateur rotatif, notamment d'un mouvement d'horlogerie Active EP3812843B1 (fr)

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