EP3882712A1 - Mouvement mécanique horloger muni d'un échappement comprenant une ancre déformable élastiquement - Google Patents

Mouvement mécanique horloger muni d'un échappement comprenant une ancre déformable élastiquement Download PDF

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EP3882712A1
EP3882712A1 EP20164019.0A EP20164019A EP3882712A1 EP 3882712 A1 EP3882712 A1 EP 3882712A1 EP 20164019 A EP20164019 A EP 20164019A EP 3882712 A1 EP3882712 A1 EP 3882712A1
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EP
European Patent Office
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anchor
mechanical
watch movement
escape wheel
fork
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EP20164019.0A
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EP3882712B1 (fr
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Gianni Di Domenico
Dominique Lechot
Marc Stranczl
Benoît LÉGERET
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Swatch Group Research and Development SA
Original Assignee
Swatch Group Research and Development SA
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    • G04B15/00—Escapements
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    • G04B17/20—Compensation of mechanisms for stabilising frequency
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    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/20—Compensation of mechanisms for stabilising frequency

Definitions

  • the invention relates to watch movements comprising an escapement provided with an anchor cooperating, on the one hand, with an escape wheel and, on the other hand, with a mechanical resonator, the anchor having a different axis of rotation. that of the mechanical resonator.
  • the invention relates to a watch movement provided with an escapement comprising a magnetic coupling system between an escape wheel and an anchor.
  • an escapement comprising a magnetic coupling system between an escape wheel and an anchor.
  • the anchor exhibits a reciprocating movement which is synchronous with the periodic movement of the mechanical resonator, but different.
  • magnetic escapement one understands an escapement provided with magnets arranged partly on the anchor and partly on the escape wheel so as to generate a magnetic coupling between the anchor and the escape wheel.
  • the Swiss lever escapement has been known for a very long time.
  • the teeth of the escape wheel cooperate with two vanes of the anchor in a determined manner allowing a step-by-step rotation of the escape wheel which is synchronous with the oscillation of the mechanical resonator, namely usually a sprung balance.
  • the sustaining pulses generated by the escapement and transmitted to the resonator gradually decrease in intensity so that when the wheel dips.
  • the exhaust ends up stopping while said torque force becomes less than a limit value, the energy stored in the resonator is relatively low.
  • the inventor has observed that the problem indicated above becomes a major drawback in the case of a watch movement comprising a hybrid, magnetic and mechanical escapement. Indeed, it has been observed that the risk of a terminal impact between the anchor and the escape wheel increases sharply in the case of a hybrid escapement, namely an escapement provided with a magnetic coupling system between anchor and escape wheel, with magnetic potential energy ramps to accumulate potential magnetic energy in the escapement with each step of the stepping rotation of the front escape wheel to generate a magnetic pulse at the end of the step while this escape wheel is stationary, and the escape wheel of which comprises teeth provided to cooperate with mechanical paddles of the anchor in at least one phase of operation of the escapement (for example when starting and / or during normal operation of the watch movement to absorb at each step the kinetic energy of the escape wheel and possibly define angular stop positions for the escape wheel , as will be explained in the detailed description of the invention).
  • a hybrid escapement namely an escapement provided with a magnetic coupling system between anchor and escape wheel, with magnetic potential energy ramps to accumulate potential
  • the sustain pulses are magnetic pulses having a constant value as long as the force torque supplied to the escape wheel is greater than or equal to a certain lower limit. Then, as soon as said torque force is below this lower limit, the escape wheel can no longer correctly climb the next ramp of magnetic potential energy, so that the escape wheel will not stop in a next angular stop position normal, but substantially at the bottom of or along a ramp of magnetic potential energy.
  • the present invention relates to a watch movement comprising a mechanical resonator, in particular a sprung balance, and an escapement, associated with this mechanical resonator, which is formed by an escape wheel comprising a plurality of projecting parts, in particular teeth, and by an anchor provided with a fork, intended to cooperate with a pin of the mechanical resonator, and two mechanical paddles which are intended to cooperate with the plurality of teeth at least in a certain phase of operation of the watch movement.
  • This watch movement is arranged so that, when the anchor is tilted from a first of its two rest positions towards the second rest position while the escape wheel is positioned in any angular position ⁇ of a plurality of ranges of angular positions corresponding respectively to the plurality of protruding parts, one of the two mechanical vanes of the anchor abuts against one of these protruding parts before this anchor can reach the angular position of release of the ankle, integral with the mechanical resonator, on the side of the second rest position.
  • the anchor is arranged so as to be able, during said tilting of the anchor, to bend, in a general plane of the anchor parallel to its fork, undergoing an elastic deformation under the action of a force exerted by the pin of the mechanical resonator, engaged in the fork, on one of the two horns of this fork while said mechanical pallet abuts against said projecting part and the mechanical resonator is braked by the anchor.
  • this anchor has an elastic capacity, between each of the two mechanical paddles and the fork, allowing it to absorb in the form of elastic energy, during said elastic deformation, a maximum mechanical energy that the mechanical resonator can have during the normal operation of the watch movement.
  • the escapement comprises a magnetic system magnetically coupling the escapement wheel and the anchor, this magnetic system being arranged so as to generate, during the normal operation of the watch movement, magnetic pulses having an energy. substantially constant to maintain an oscillation of the mechanical resonator via an interaction between the pin of this mechanical resonator and the fork of the anchor.
  • said magnetic pulses are generated at the level of two mechanical paddles which respectively support two magnets forming two magnetic paddles.
  • the anchor is arranged so as to be able, during normal operation of the watch movement, to substantially transmit a torque of magnetic force generated by each of the magnetic pulses to its fork in order to maintain an oscillation of the mechanical resonator.
  • a main embodiment of a watch movement according to the invention will be described below, which is of the mechanical type and comprises a mechanical resonator 2, of which only the axis 4, the small plate 6 having a notch and the pin 10 have been shown.
  • the watch movement comprises an escapement 12 which is associated with the mechanical resonator, the small plate and the pin of which are elements forming this escapement.
  • the escapement 12 further comprises an escape wheel 16 and an anchor 14 which is a member separate from the mechanical resonator and whose single axis of rotation is different from that of this mechanical resonator.
  • the anchor 14 is formed, on the one hand, of a rod 20 terminated by a fork 18, comprising two horns 19a and 19b, and by a dart 8 and, on the other hand, of two arms 24 and 26 whose free ends respectively form two mechanical paddles 28 and 29.
  • the two mechanical paddles respectively support two magnets 30 and 32 which form two magnetic paddles of the anchor 14.
  • the mechanical resonator 2 is coupled to the anchor so that, when the resonator mechanical oscillates normally, this anchor undergoes a reciprocating movement, synchronized with the oscillation of the mechanical resonator, between two rest positions, defined by two limiting pins 21 and 22, in which the anchor remains alternately during successive time intervals.
  • the escape wheel 16 comprises a periodic magnetized structure 36 which is arranged on a disc 34, preferably made of non-magnetic material (not conducting magnetic fields so as not to make the escape wheel sensitive to external magnetic fields which could exert a significant torque on this escape wheel if this disc were made of ferromagnetic material).
  • the structure 36 has magnetized portions 38, generally in the arc of a circle, which define increasing ramps of magnetic potential energy for the two magnetic vanes 30 and 32, which each have an axial magnetization with a polarity opposite to that of the magnetization.
  • axial of the periodic magnetized structure so as to generate magnetic repulsion between the magnetic vanes and the magnetized structure.
  • Each magnetized portion has an increasing monotonic width.
  • the width of the magnetized portions 38 increases, over the whole of their useful length, in a linear manner as a function of the angle at the center.
  • the periodic magnetized structure 36 is arranged so that its outer periphery is circular, the magnetized portions in the arc of a circle of this magnetized structure having the same configuration and being arranged circularly around the axis of rotation of the wheel. exhaust.
  • each increasing ramp of magnetic potential energy is provided so that each of the two magnetic paddles can climb it when the anchor is in a given rest position, among its two rest positions, and that a couple of force supplied to the escape wheel is approximately equal to a nominal force torque (in the case of a mechanical movement provided with a constant force system for driving the escape wheel) or within a range of values provided to ensure the normal operation of the watch movement (case of a conventional mechanical movement having a variable force torque applied to the escape wheel depending on the level of winding of the barrel or barrels if several are provided in series).
  • the increasing ramps of magnetic potential energy are climbed, when the anchor undergoes a reciprocating movement between its two rest positions and when the force torque supplied to the escape wheel is equal to said nominal force torque or within the range of values provided for this force torque in normal operation, successively by each of the first and second magnetic paddles while the anchor is respectively in its first and second rest positions, and alternately by these first and second magnetic paddles during the reciprocating movement of the anchor.
  • the two magnetic paddles and the increasing ramps of magnetic potential energy are arranged so that the anchor can undergo a pulse of magnetic force in the direction of its movement, after any of the two magnetic paddles has climbed any of said ramps.
  • increasing magnetic potential energy when the anchor swings from the rest position corresponding to this any ramp of magnetic potential energy to its other rest position.
  • the periodic magnetized structure further defines for each of the two magnetic paddles magnetic barriers 46 which are located respectively following the increasing ramps of magnetic potential energy defined by the magnetized portions 38, these magnetic barriers being formed in particular by magnetized areas 46 of the structure 36, the radial dimension of which is substantially equal to or greater than the longitudinal dimension of each of the two magnets 30 and 32 forming the magnetic vanes of the anchor.
  • the magnetic barriers are not provided, the magnetized portions 38 then extending partially under the projecting parts 42 described below.
  • the escape wheel further comprises protrusions which are respectively associated with increasing ramps of magnetic potential energy.
  • These projecting parts are formed by teeth 42 extending radially from a plate 40 which is integral with the escape wheel and situated above the disc 34 carrying the magnetized structure 36. These teeth are located respectively after the magnetized portions 38, on the side of their widest end, and are partially superimposed on the corresponding magnetized areas 46.
  • the teeth and mechanical paddles are formed by a non-magnetic material.
  • the plate 40 is also formed by a non-magnetic material and it is integrally formed with the teeth.
  • the teeth 42 extend in a general plane in which also extend the two mechanical vanes 28, 29 of the anchor.
  • the two magnets 30, 32 are respectively supported by the two mechanical paddles and are also located in said general plane.
  • the figures only show a lower magnet structure, located below the general plane.
  • the escape wheel further comprises an upper magnetized structure, of the same configuration as the lower magnetized structure and supported by an upper disc, preferably formed of a non-magnetic material.
  • the lower and upper magnet structures together form the periodic magnet structure. They have the same magnetic polarity, opposite to that of the two magnets of the anchor, and are arranged on either side of the geometric plane in which these two magnets forming the two magnetic vanes are located, preferably at the same distance.
  • the anchor 14 and the escape wheel 16 are arranged so that, in normal operation, one of the teeth 42 of the escape wheel experiences at least one impact on one or the other of the two mechanical paddles after the corresponding magnetic paddle has climbed any one of the increasing ramps of magnetic potential energy following a tilting of the anchor.
  • This shock occurs so as to at least partially dissipate a kinetic energy of the escape wheel acquired following said tilting.
  • the teeth of the escape wheel are designed to be able to absorb the kinetic energy of this escape wheel, with each step of the escape wheel, after an accumulation of magnetic potential energy in the escapement for a subsequent sustain pulse of the mechanical resonator, and thus to limit a terminal oscillation during each step of its step-by-step rotation.
  • a tooth 42 presses against a mechanical stop of the anchor formed by one or the other of the two mechanical vanes.
  • the escapement is therefore a hybrid escapement, that is to say magnetic and mechanical.
  • PV M of the force torque M RE it is expected, in normal operation and for the entire range of values PV M of the force torque M RE , for the escape wheel to stop momentarily, after at least a first impact of a any of its teeth against any of the two mechanical paddles and before a subsequent tilting of the anchor, to an angular stop position in which any tooth presses against any mechanical paddle.
  • Each angular stop position is thus defined by a tooth bearing against a mechanical pallet.
  • the teeth 42 and the mechanical paddles 28, 29 are arranged so that, during a new winding of the barrel spring following a stop of the watch movement and allowing the escape wheel 16 to resume rotating in the intended direction of rotation, at least one of the two mechanical paddles 28, 29 contacts a tooth 42 of the escape wheel, which are configured so that the escape wheel can provide the anchor 14 a couple of starting mechanical force and therefore a starting mechanical impulse.
  • efficient and rapid self-starting of the assembly formed of the escapement 12 and of the mechanical resonator 2, and therefore of the mechanical watch movement is made possible.
  • the escape wheel subjected to said starting torque is not stopped by the contact between the tooth and the mechanical pallet concerned, but the tooth can transmit at least most of the starting torque to the anchor.
  • each of the teeth 42 has, in a polar coordinate system of the escape wheel 16 which is centered on its axis of rotation, a first inclined surface which is inclined so that each of the first and second mechanical paddles 28, 29 can, in a starting phase, slide on this first inclined surface while the escape wheel passes through a corresponding range of angular positions ⁇ .
  • inclined surface in a polar coordinate system, we understand a surface which is neither radial nor tangential.
  • each of the two mechanical pallets of the anchor has, in the polar coordinate system associated with the escape wheel, a second inclined surface when the pallet considered is in contact with one of the teeth 42 of the escape wheel. .
  • the second inclined surface is configured so that each of the teeth 42 can, in a starting phase, slide on this second inclined surface when the escape wheel passes through a range of angular positions ⁇ which corresponds to a contact zone between the tooth and the mechanical pallet considered.
  • the connecting part, the rod and the two arms are formed by a single piece.
  • the one-piece part is made of a metallic material.
  • teeth 42 to allow one and / or the other of the two functions described above, namely the damping of oscillations of the escape wheel during a step-by-step rotation of the latter in normal operation and / or a self-start of the assembly formed by the mechanical resonator and the escapement, in particular an escapement of the magnetic type, has the consequence that, during a tilting of the anchor 14 from a first of its two rest positions in the direction of the second rest position while the escape wheel 16 is positioned in any angular position ⁇ of a plurality of ranges of angular positions corresponding respectively to the plurality of teeth, one of the two mechanical paddles abuts against one of these teeth before the anchor can reach the angular position of release of the ankle on the side of the second rest position, as shown in Figure 1B .
  • the escape wheel 16 can stop in any angular position ⁇ d 'a plurality of ranges of angular positions, corresponding respectively to the plurality of teeth 42, for which one of the two mechanical paddles then abuts against one of these teeth before the anchor can reach the angular position of release of the pin, as shown in Figure 1B .
  • the Figure 1B shows a particularly unfavorable case where an end portion 48 of the mechanical pallet 29 is subjected to an impact on the top of the head 43 of a tooth 42 against which this mechanical pallet abuts.
  • the total force exerted by the anchor on the tooth 42 concerned is substantially radial, in a polar coordinate system associated with the escape wheel, so that the escape wheel is not driven in rotation and suffers a strong shock.
  • the significant shock in question does not relate only to the instant at which the mechanical pallet and the tooth come into contact, but it is about an impulse of radial force which has a certain duration since this shock takes place while the pin of the oscillating resonator is inserted between the two horns 19a and 19b of the fork 18 and a magnetic pulse is supplied to the anchor.
  • the radial force impulse has several components, firstly a component arising from the inertia of the moving anchor 14 which is stopped; secondly, a main component due to the mechanical energy stored in the oscillating mechanical resonator 2 which is stopped in its oscillation while its kinetic energy is almost maximum, via the coupling between the fork 18 and the pin 10; and thirdly a magnetic component resulting from the fact that the shock occurs while a magnetic pulse is supplied to the anchor (represented by an arrow at the Figure 1B ).
  • the anchor 14 is arranged so as to be able, during a tilting during which a shock described above occurs, to bend, in a general plane of the anchor parallel to the fork 18 (this is i.e. parallel, including coincident, to a general plane in which the horns of the fork extend), undergoing an elastic deformation under the action of a force F RO exerted by the ankle 10, engaged in the fork , on one of its two horns 19a, 19b while the mechanical pallet concerned abuts against a tooth and that the mechanical resonator is braked by the anchor.
  • this anchor has an elastic capacity, between each of the two mechanical paddles 18, respectively 29 and the fork 18, allowing it to elastically absorb, during said elastic deformation, a maximum mechanical energy that the mechanical resonator 2 can have during normal operation of the watch movement.
  • this elastic capacity has a certain safety margin, because during the impact there is a certain dissipation of energy in particular at the level of the bearings of the escape wheel, of the mechanical resonator and of the anchor, and also in the various structures concerned, in particular the plate 40. Any breakage or deterioration of the escapement and of the mechanical resonator can thus be avoided.
  • elastic capacity is understood an elastic energy absorption capacity. Thanks to the characteristics of the anchor according to the invention, a sudden shock is avoided and a progressive dissipation of the mechanical energy of the mechanical resonator is allowed.
  • the anchor undergoes an elastic deformation in order to be able to absorb the major part of the mechanical energy of the mechanical resonator, even if this mechanical energy corresponds to a nominal energy in normal operation of the watch movement.
  • the rod 20 which is designed to be able to substantially absorb said major part of the mechanical energy of the mechanical resonator.
  • the rod is designed to be curved, in particular with the general shape of a 'swan neck'. Other shapes are possible, also a substantially rectilinear rod.
  • the curved configuration has an advantage in that it generally makes it possible to increase the length of the rod between the connecting part 25 and the fork 18.
  • the 'gooseneck' shape allows a relatively long length of the rod, while having the fork relatively close to one of the two mechanical paddles.
  • those skilled in the art would connect the shortest fork with the arm 26, in the extension of the mechanical pallet 29.
  • a median geometric line of the anchor 14 between an end surface (terminal inclined plane) of each of the two mechanical pallets 28, 29 and the fork 18, has a total length, on the two sections 20a and 24a, respectively 20a and 26a which are defined by the mechanical pallet considered together with the corresponding arm 24 or 26 and by the rod 20 (see broken lines on Figure 1A ), which is at least twice the length of a straight line 52 between a point of the median geometric line 24a on the end surface closest to the fork and the middle of the bottom of a cavity defined by the two horns of this fork (see Figure 1B ).
  • the elastic deformation capacity can be provided over the entire total length defined above or only over parts of this total length.
  • the rod and the arms have an elastic deformation capacity, which may be different, while in a second variant, it is substantially the rod which has this elastic capacity.
  • it is substantially the arms 24 and 26 which have an elastic capacity.
  • the anchor must therefore have an elastic deformation capacity and a capacity large enough to absorb elastic energy, these associated capacities being a function of several parameters that a person skilled in the art will be able to select and determine in order to obtain the desired values.
  • the shape can play a role, as well as the length of the material path between the mechanical paddles and the fork.
  • Other parameters also play a role, including the material selected and the various cross sections. Note that the minimum cross section of the anchor also plays a role, which should not be too much small by promoting the flexibility of a portion of the anchor to the detriment of elastic energy absorption.
  • magnetic pulses for maintaining the oscillation of the mechanical resonator are generated at the level of the two mechanical vanes 28, 29 which respectively support two magnets 30, 32 forming two magnetic vanes.
  • the anchor 14 is arranged so as to be able, during normal operation of the watch movement and therefore of the escapement, to substantially transmit a torque of magnetic force, generated by each of the magnetic pulses, to its fork in order to maintain a oscillation of the mechanical resonator. It will be noted that this condition can easily be implemented owing to the fact that the quantity of energy in a magnetic pulse is much less than the mechanical energy possessed by the mechanical resonator 2 in normal operation.
  • the resonator having at this instant a nominal and therefore significant mechanical energy, essentially in the form of kinetic energy, it then presses against the horn 19a by exerting a decreasing force F RO while the anchor, here especially the rod 20, flexes in absorbing most of the kinetic energy of the resonator in the form of elastic energy.
  • the angle defined above therefore increases, as shown in Figure 1C where its value a2 is greater than the value a1, for example approximately one value double, the Figure 1C showing a configuration when the mechanical resonator has lost most of its speed (and therefore of its kinetic energy).
  • the mechanical resonator passes through an angular stop position and a premature reversal of the direction of its movement, as shown in Figure 1D where the resonator rotates counterclockwise whereas it previously rotated clockwise.
  • the resonator recovers the major part of the elastic energy stored in the anchor and it thus undergoes an acceleration which leaves it a certain amplitude of oscillation, although less than that. which he presented before the shock.

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Abstract

Le mouvement horloger comprend un résonateur mécanique (2) et un échappement (12) comprenant une roue d'échappement (16), qui présente une pluralité de dents (42), et une ancre (14) formée d'une baguette (20) et de deux bras (24, 26) présentant respectivement deux palettes mécaniques (28, 29) susceptibles d'entrer en contact, lorsque l'ancre subit un mouvement alternatif, avec une quelconque des dents selon la position angulaire que présente la roue d'échappement. Pour éviter une détérioration de l'échappement lors d'un basculement de l'ancre alors que la roue d'échappement est positionnée dans une position angulaire défavorable, l'ancre est agencée de manière à pouvoir, lors dudit basculement de cette ancre, fléchir en subissant une déformation élastique. L'ancre présente une capacité élastique, entre chacune des deux palettes mécaniques et une fourchette (18) de l'ancre, lui permettant d'absorber élastiquement, lors de ladite déformation élastique, une énergie mécanique maximale que peut avoir le résonateur mécanique lors du fonctionnement normal du mouvement horloger.

Description

    Domaine technique
  • L'invention est relative aux mouvements horlogers comprenant un échappement muni d'une ancre coopérant, d'une part, avec une roue d'échappement et, d'autre part, avec un résonateur mécanique, l'ancre ayant un axe de rotation différent de celui du résonateur mécanique.
  • En particulier, l'invention concerne un mouvement horloger muni d'un échappement comprenant un système de couplage magnétique entre une roue d'échappement et une ancre. Comme dans le cas d'une ancre suisse, l'ancre présente un mouvement alternatif qui est synchrone du mouvement périodique du résonateur mécanique, mais différent. Par échappement magnétique, on comprend un échappement muni d'aimants agencés en partie sur l'ancre et en partie sur la roue d'échappement de manière à engendrer un couplage magnétique entre l'ancre et la roue d'échappement.
    • Arrière-plan technologique
  • L'échappement à ancre suisse est connu depuis très longtemps. En fonctionnement normal, les dents de la roue d'échappement coopèrent avec deux palettes de l'ancre de manière déterminée permettant une rotation pas-à-pas de la roue d'échappement qui est synchrone avec l'oscillation du résonateur mécanique, à savoir en général un balancier-spiral. Lorsque le couple de force fourni à la roue d'échappement diminue par le fait que le ressort de barillet se détend, les impulsions d'entretien générées par l'échappement et transmises au résonateur diminuent progressivement en intensité de sorte que, lorsque la roue d'échappement finit par s'arrêter alors que ledit couple de force devient inférieur à une valeur limite, l'énergie emmagasinée dans le résonateur est relativement faible. Ainsi, le risque qu'une palette ou une dent de la roue d'échappement soit détériorée lors d'un choc terminal éventuel entre une palette et une dent, selon la position angulaire d'arrêt de la roue d'échappement, est relativement faible bien que pas exclu. La situation est plus problématique dans le cas d'un mouvement horloger muni d'un système d'entraînement à force constante pour la roue d'échappement, car le résonateur conserve sensiblement une même énergie mécanique tout au long du fonctionnement de l'échappement jusqu'à l'arrêt de la roue d'échappement et de son entraînement. Le risque d'un événement accidentel en fin de marche du mouvement horloger est donc augmenté.
    • Résumé de l'invention
  • L'inventeur a constaté que le problème indiqué précédemment devient un inconvénient majeur dans le cas d'un mouvement horloger comprenant un échappement hybride, magnétique et mécanique. En effet, on a observé que le risque d'un choc terminal entre l'ancre et la roue d'échappement augmente fortement dans le cas d'un échappement hybride, à savoir d'un échappement muni d'un système magnétique de couplage entre l'ancre et la roue d'échappement, avec des rampes d'énergie potentielle magnétique permettant d'accumuler de l'énergie magnétique potentielle dans l'échappement à chaque pas de la rotation pas-à-pas de la roue d'échappement avant de générer une impulsion magnétique en fin de pas alors que cette roue d'échappement est à l'arrêt, et dont la roue d'échappement comprend des dents prévues pour coopérer avec des palettes mécaniques de l'ancre dans au moins une phase du fonctionnement de l'échappement (par exemples au démarrage et/ou lors du fonctionnement normal du mouvement horloger pour absorber à chaque pas de l'énergie cinétique de la roue d'échappement et éventuellement définir des positions angulaires d'arrêt pour la roue d'échappement, comme ceci sera exposé dans la description détaillée de l'invention). En effet, ce type d'échappement cumule les risques d'un arrêt de la roue d'échappement dans une position angulaire à risque alors que le résonateur possède encore une énergie mécanique nominale. Premièrement, les impulsions d'entretien sont des impulsions magnétiques présentant une valeur constante tant que le couple de force fourni à la roue d'échappement est supérieur ou égal à une certaine limite inférieure. Ensuite, dès que ledit couple de force est en-dessous de cette limite inférieure, la roue d'échappement ne peut plus gravir correctement la prochaine rampe d'énergie potentielle magnétique, de sorte que la roue d'échappement ne s'arrêtera pas dans une prochaine position angulaire d'arrêt normale, mais sensiblement au bas d'une rampe d'énergie potentielle magnétique ou le long de celle-ci. Dès lors, comme le résonateur mécanique oscille normalement lors d'un tel événement puisqu'il a reçu précédemment des impulsions magnétiques d'intensité sensiblement constante (intensité nominale), si une palette mécanique se présente en face d'une dent lors du prochain basculement de l'ancre, un choc important peut avoir lieu et endommager la roue d'échappement ou l'ancre, voire le résonateur mécanique. Ce problème technique accru, mis en lumière par l'inventeur, nécessite donc une solution technique appropriée.
  • De manière générale, la présente invention concerne un mouvement horloger comprenant un résonateur mécanique, en particulier un balancier-spiral, et un échappement, associé à ce résonateur mécanique, qui est formé par une roue d'échappement comprenant une pluralité de parties saillantes, notamment des dents, et par une ancre munie d'une fourchette, destinée à coopérer avec une cheville du résonateur mécanique, et de deux palettes mécaniques qui sont destinées à coopérer avec la pluralité de dents au moins dans une certaine phase de fonctionnement du mouvement horloger. Ce mouvement horloger est agencé de manière que, lors d'un basculement de l'ancre depuis une première de ses deux positions de repos en direction de la seconde position de repos alors que la roue d'échappement est positionnée dans une quelconque position angulaire θ d'une pluralité de plages de positions angulaires correspondant respectivement à la pluralité de parties saillantes, une des deux palettes mécaniques de l'ancre bute contre une de ces parties saillantes avant que cette ancre ne puisse atteindre la position angulaire de dégagement de la cheville, solidaire du résonateur mécanique, du côté de la seconde position de repos. Selon l'invention, l'ancre est agencée de manière à pouvoir, lors dudit basculement de l'ancre, fléchir, dans un plan général de l'ancre parallèle à sa fourchette, en subissant une déformation élastique sous l'action d'une force exercée par la cheville du résonateur mécanique, engagée dans la fourchette, sur une des deux cornes de cette fourchette alors que ladite palette mécanique bute contre ladite partie saillante et que le résonateur mécanique est freiné par l'ancre. De plus, cette ancre présente une capacité élastique, entre chacune des deux palettes mécaniques et la fourchette, lui permettant d'absorber sous forme d'énergie élastique, lors de ladite déformation élastique, une énergie mécanique maximale que peut avoir le résonateur mécanique lors du fonctionnement normal du mouvement horloger.
  • Dans un mode de réalisation principal, l'échappement comprend un système magnétique couplant magnétiquement la roue d'échappement et l'ancre, ce système magnétique étant agencé de manière à générer, lors du fonctionnement normal du mouvement horloger, des impulsions magnétiques ayant une énergie sensiblement constante pour entretenir une oscillation du résonateur mécanique via une interaction entre la cheville de ce résonateur mécanique et la fourchette de l'ancre.
  • Dans une variante particulière, lesdites impulsions magnétiques sont générées au niveau des deux palettes mécaniques qui supportent respectivement deux aimants formant deux palettes magnétiques. L'ancre est agencée de manière à pouvoir, lors d'un fonctionnement normal du mouvement horloger, transmettre substantiellement un couple de force magnétique engendré par chacune des impulsions magnétiques à sa fourchette pour entretenir une oscillation du résonateur mécanique.
    • Brève description des figures
  • L'invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés, donnés à titre d'exemples nullement limitatifs, dans lesquels les Figures 1A à 1F montrent partiellement un mouvement horloger, selon un mode de réalisation principal de l'invention, représenté dans des positions successives suite à un arrêt de la roue d'échappement dans une position angulaire particulière.
    • Description détaillée de l'invention
  • A l'aide des figures annexées on décrira ci-après un mode de réalisation principal d'un mouvement horloger selon l'invention, lequel est du type mécanique et comprend un résonateur mécanique 2, dont seulement l'axe 4, le petit plateau 6 présentant une encoche et la cheville 10 ont été représentés. Le mouvement horloger comprend un échappement 12 qui est associé au résonateur mécanique dont le petit plateau et la cheville sont des éléments formant cet échappement. L'échappement 12 comprend en outre une roue d'échappement 16 et une ancre 14 qui est un organe séparé du résonateur mécanique et dont l'unique axe de rotation est différent de celui de ce résonateur mécanique.
  • L'ancre 14 est formée, d'une part, d'une baguette 20 terminée par une fourchette 18, comprenant deux cornes 19a et 19b, et par un dard 8 et, d'autre part, de deux bras 24 et 26 dont les extrémités libres forment respectivement deux palettes mécaniques 28 et 29. Les deux palettes mécaniques supportent respectivement deux aimants 30 et 32 qui forment deux palettes magnétiques de l'ancre 14. Le résonateur mécanique 2 est couplé à l'ancre de manière que, lorsque le résonateur mécanique oscille normalement, cette ancre subit un mouvement alternatif, synchronisé sur l'oscillation du résonateur mécanique, entre deux positions de repos, définies par deux goupilles de limitation 21 et 22, dans lesquelles l'ancre demeure alternativement durant des intervalles de temps successifs.
  • La roue d'échappement 16 comprend une structure aimantée périodique 36 qui est agencée sur un disque 34, de préférence en matériau amagnétique (ne conduisant pas les champs magnétiques de manière à ne pas rendre la roue d'échappement sensible à des champs magnétiques extérieurs qui pourraient exercer un couple de force important sur cette roue d'échappement si ce disque était en matériau ferromagnétique). La structure 36 présente des portions aimantées 38, globalement en arc de cercle, qui définissent des rampes croissantes d'énergie potentielle magnétique pour les deux palettes magnétiques 30 et 32, lesquelles présentent chacune une aimantation axiale avec une polarité opposée à celle de l'aimantation axiale de la structure aimantée périodique de sorte à engendrer de la répulsion magnétique entre les palettes magnétiques et la structure aimantée. Chaque portion aimantée présente une largeur monotone croissante. En particulier, la largeur des portions aimantées 38 augmente, sur l'entier de leur longueur utile, de manière linéaire en fonction de l'angle au centre. Selon une variante avantageuse, la structure aimantée périodique 36 est agencée de sorte que son pourtour extérieur est circulaire, les portions aimantées en arc de cercle de cette structure aimantée ayant une même configuration et étant agencées circulairement autour de l'axe de rotation de la roue d'échappement.
  • De manière générale, chaque rampe croissante d'énergie potentielle magnétique est prévue de sorte que chacune des deux palettes magnétiques puisse la gravir lorsque l'ancre est dans une position de repos donnée, parmi ses deux positions de repos, et qu'un couple de force fourni à la roue d'échappement est sensiblement égal à un couple de force nominale (cas d'un mouvement mécanique muni d'un système à force constante pour l'entraînement de la roue d'échappement) ou compris dans une plage de valeurs prévues pour assurer le fonctionnement normal du mouvement horloger (cas d'un mouvement mécanique classique présentant un couple de force variable appliqué à la roue d'échappement en fonction du niveau d'armage du barillet ou des barillets si plusieurs sont prévus en série). Les rampes croissantes d'énergie potentielle magnétique sont gravies, lorsque l'ancre subit un mouvement alternatif entre ses deux positions de repos et lorsque le couple de force fourni à la roue d'échappement est égal audit couple de force nominale ou compris dans la plage de valeurs prévues pour ce couple de force en fonctionnement normal, successivement par chacune des première et deuxième palettes magnétiques alors que l'ancre est respectivement dans ses première et deuxième positions de repos, et alternativement par ces première et deuxième palettes magnétiques lors du mouvement alternatif de l'ancre. Les deux palettes magnétiques et les rampes croissantes d'énergie potentielle magnétique sont agencées de manière que l'ancre puisse subir une impulsion de force magnétique dans le sens de son mouvement, après qu'une quelconque des deux palettes magnétiques a gravi une quelconque desdites rampes croissantes d'énergie potentielle magnétique, lorsque l'ancre bascule de la position de repos correspondant à cette quelconque rampe d'énergie potentielle magnétique vers son autre position de repos.
  • La structure aimantée périodique définit en outre pour chacune des deux palettes magnétiques des barrières magnétiques 46 qui sont situées respectivement à la suite des rampes croissantes d'énergie potentielle magnétique définies par les portions aimantées 38, ces barrières magnétiques étant formées notamment par des plages aimantées 46 de la structure 36 dont la dimension radiale est sensiblement égale ou supérieure à la dimension longitudinale de chacun des deux aimants 30 et 32 formant les palettes magnétiques de l'ancre. Dans une autre variante, les barrières magnétiques ne sont pas prévues, les portions aimantées 38 s'étendant alors partiellement sous des parties saillantes 42 décrites ci-après.
  • La roue d'échappement comprend en outre des parties saillantes qui sont associées respectivement aux rampes croissantes d'énergie potentielle magnétique. Ces parties saillantes sont formées par des dents 42 s'étendant radialement depuis un plateau 40 qui est solidaire de la roue d'échappement et situé au-dessus du disque 34 portant la structure aimantée 36. Ces dents sont situées respectivement à la suite des portions aimantées 38, du côté de leur extrémité la plus large, et sont partiellement superposées aux plages aimantées 46 correspondantes. Les dents et les palettes mécaniques sont formées par un matériau amagnétique. De préférence, le plateau 40 est aussi formé par un matériau amagnétique et il est venu de matière avec les dents.
  • Dans la variante avantageuse représentée, les dents 42 s'étendent dans un plan général dans lequel s'étendent également les deux palettes mécaniques 28, 29 de l'ancre. Les deux aimants 30, 32 sont supportés respectivement par les deux palettes mécaniques et sont aussi situés dans ledit plan général. Les figures ne montrent qu'une structure aimantée inférieure, située en-dessous du plan général. Toutefois, dans une variante avantageuse, la roue d'échappement comprend en outre une structure aimantée supérieure, de même configuration que la structure aimantée inférieure et supportée par un disque supérieur, formé de préférence d'un matériau amagnétique. Les structures aimantées inférieure et supérieure forment ensemble la structure aimantée périodique. Elles ont une même polarité magnétique, opposée à celle des deux aimants de l'ancre, et sont agencées de part et d'autre du plan géométrique dans lequel sont situés ces deux aimants formant les deux palettes magnétiques, de préférence à même distance.
  • Avant de décrire plus en détails l'objet de la présente invention, on décrira des caractéristiques particulières de l'échappement du mode de réalisation principal qui permettent, d'une part, d'améliorer son comportement en fonctionnement normal (c'est-à-dire lors d'un fonctionnement stable, intervenant après une phase de démarrage, avec un couple de force MRE fourni à la roue d'échappement qui est sensiblement égal à un couple de force nominale ou compris dans une plage de valeurs prévue pour assurer le fonctionnement normal du mouvement horloger, notamment une rotation pas-à-pas correcte de la roue d'échappement) et, d'autre part, d'obtenir un auto-démarrage de l'ensemble formé de l'échappement et du résonateur mécanique.
  • Premièrement, l'ancre 14 et la roue d'échappement 16 sont agencées de manière que, en fonctionnement normal, une des dents 42 de la roue d'échappement subit au moins un choc sur une ou l'autre des deux palettes mécaniques après que la palette magnétique correspondante a gravi une quelconque des rampes croissantes d'énergie potentielle magnétique suite à un basculement de l'ancre. Ce choc intervient de manière à dissiper au moins partiellement une énergie cinétique de la roue d'échappement acquise suite audit basculement. Les dents de la roue d'échappement sont prévues pour pouvoir absorber de l'énergie cinétique de cette roue d'échappement, à chaque pas de la roue d'échappement, après une accumulation d'énergie potentielle magnétique dans l'échappement pour une prochaine impulsion d'entretien du résonateur mécanique, et pour limiter ainsi une oscillation terminale lors de chaque pas de sa rotation pas-à-pas.
  • Dans une variante préférée, en fonctionnement normal et une fois la roue d'échappement momentanément à l'arrêt, une dent 42 presse contre une butée mécanique de l'ancre formée par une ou l'autre des deux palettes mécaniques. L'échappement est donc un échappement hybride, c'est-à-dire magnétique et mécanique. Ainsi, pour un mouvement classique, il est prévu, en fonctionnement normal et pour toute la plage de valeurs PVM du couple de force MRE, que la roue d'échappement s'immobilise momentanément, après au moins un premier choc d'une quelconque de ses dents contre une quelconque des deux palettes mécaniques et avant un basculement suivant de l'ancre, à une position angulaire d'arrêt dans laquelle la quelconque dent presse contre la quelconque palette mécanique. Chaque position angulaire d'arrêt est ainsi définie par une dent en appui contre une palette mécanique.
  • Ensuite, les dents 42 et les palettes mécaniques 28, 29 sont agencées de manière que, lors d'un nouvel armage du ressort de barillet faisant suite à un arrêt du mouvement horloger et permettant à la roue d'échappement 16 de se remettre à tourner dans le sens de rotation prévu, au moins une des deux palettes mécaniques 28, 29 entre en contact avec une dent 42 de la roue d'échappement, lesquelles sont configurées de sorte que la roue d'échappement peut fournir à l'ancre 14 un couple de force mécanique de démarrage et donc une impulsion mécanique de démarrage. Ainsi, un auto-démarrage efficace et rapide de l'ensemble formé de l'échappement 12 et du résonateur mécanique 2, et donc du mouvement mécanique horloger, est rendu possible. En particulier, la roue d'échappement soumise audit couple de démarrage n'est pas arrêtée par le contact entre la dent et la palette mécanique concernées, mais la dent peut transmettre au moins en majeure partie le couple de démarrage à l'ancre.
  • Dans la variante avantageuse représentée aux figures, chacune des dents 42 présente, dans un système de coordonnées polaires de la roue d'échappement 16 qui est centré sur son axe de rotation, une première surface inclinée qui est inclinée de manière que chacune des première et deuxième palettes mécaniques 28, 29 peut, dans une phase de démarrage, glisser sur cette première surface inclinée alors que la roue d'échappement traverse une plage de positions angulaires θ correspondante. Par 'surface inclinée' dans un système de coordonnées polaires, on comprend une surface qui n'est ni radiale, ni tangentielle. De plus, chacune des deux palettes mécaniques de l'ancre présente, dans le système de coordonnées polaires associé à la roue d'échappement, une deuxième surface inclinée lorsque la palette considérée est en contact avec une des dents 42 de la roue d'échappement. La deuxième surface inclinée est configurée de manière que chacune des dents 42 peut, dans une phase de démarrage, glisser sur cette deuxième surface inclinée lorsque la roue d'échappement traverse une plage de positions angulaires θ qui correspond à une zone de contact entre la dent et la palette mécanique considérées.
  • Par la suite, on décrira plus en détails l'objet spécifique de la présente invention. Dans le cadre du mode de réalisation principal décrit, l'ancre 14 comprend :
    • un seul axe de pivotement 50 qui est centré sur un unique axe géométrique de rotation prévu pour l'ancre ;
    • une partie de liaison rigide 25 à laquelle est fixé l'axe de pivotement, lequel traverse cette partie de liaison et présente classiquement à ses deux extrémités deux pivots guidés en rotation par deux pierres percées ;
    • deux bras 24 et 26 liés, à leurs premières extrémités, à la partie de liaison 25 et présentant respectivement, à leurs secondes extrémités, les deux palettes mécaniques 28, 29 qui sont susceptibles d'entrer en contact, au moins lors d'une certaine phase de fonctionnement de l'échappement, avec une quelconque partie saillante / dent parmi la pluralité de parties saillantes / dents 42 de la roue d'échappement et qui sont agencées pour pouvoir coopérer avec ces parties saillantes, comme exposé précédemment ;
    • une fourchette 18 ayant classiquement deux cornes 19a, 19b et agencée pour coopérer avec le résonateur mécanique 2 via sa cheville 10 qui est solidaire de l'axe central 4 de ce résonateur mécanique ; et
    • une baguette 20 liée à sa première extrémité à la partie de liaison 25 et à sa seconde extrémité à la fourchette 18, cette baguette étant libre entre sa première extrémité et sa seconde extrémité.
  • Dans une variante avantageuse, la partie de liaison, la baguette et les deux bras sont formés par une pièce monobloc. Dans une variante préférée, la pièce monobloc est constituée d'un matériau métallique.
  • L'incorporation de dents 42 pour permettre l'une et/ou l'autre des deux fonctions décrites précédemment, à savoir l'amortissement d'oscillations de la roue d'échappement lors d'une rotation pas-à-pas de cette dernière en fonctionnement normal et/ou un auto-démarrage de l'ensemble formé du résonateur mécanique et de l'échappement, en particulier un échappement du type magnétique, a pour conséquence que, lors d'un basculement de l'ancre 14 depuis une première de ses deux positions de repos en direction de la seconde position de repos alors que la roue d'échappement 16 est positionnée dans une quelconque position angulaire θ d'une pluralité de plages de positions angulaires correspondant respectivement à la pluralité de dents, une des deux palettes mécaniques bute contre une de ces dents avant que l'ancre ne puisse atteindre la position angulaire de dégagement de la cheville du côté de la seconde position de repos, comme ceci est représenté à la Figure 1B. Par 'position angulaire de dégagement' pour la cheville du résonateur mécanique, notamment un balancier-spiral, on comprend la position angulaire (de part et d'autre d'une position médiane définissant une position angulaire zéro pour l'ancre) à partir de laquelle la cheville peut se dégager, pour une raison ou une autre, de la fourchette, c'est-à-dire sortir de la cavité formée par les deux cornes 19a et 19b sans buter contre une de ces cornes pour amener l'ancre justement jusqu'à cette position de dégagement qui intervient avant que l'ancre atteigne une ou l'autre de ses deux positions de repos. On remarquera que ce dernier fait résulte d'un angle de sécurité usuel prévu pour assurer que la cheville puisse correctement sortir de la fourchette sans subir un choc ou frottement terminal qui lui ferait perdre de l'énergie à chaque alternance et perturberait l'oscillation du résonateur mécanique.
  • Comme déjà indiqué, lorsque le ressort de barillet se détend, il arrive un moment où le mouvement horloger cesse de fonctionner normalement étant donné que le couple de force que le barillet peut fournir au rouage et à la roue d'échappement devient insuffisant pour assurer un tel fonctionnement normal. A un certain instant, comme représenté à la Figure 1A, la roue d'échappement 16 arrête finalement de tourner pas-à-pas et s'immobilise dans une certaine position angulaire θ, mais le résonateur mécanique est à cet instant-là toujours oscillant et peut même posséder une énergie mécanique sensiblement nominale et donc relativement importante, spécialement dans le cas d'un échappement 12 muni du système magnétique décrit précédemment. Comme mentionné au paragraphe précédent, en particulier dans le cas d'un échappement 12 muni du système magnétique, décrit précédemment, pour fournir des impulsions d'entretien magnétiques, la roue d'échappement 16 peut s'arrêter dans une quelconque position angulaire θ d'une pluralité de plages de positions angulaires, correspondant respectivement à la pluralité de dents 42, pour laquelle une des deux palettes mécaniques vient ensuite buter contre une de ces dents avant que l'ancre ne puisse atteindre la position angulaire de dégagement de la cheville, comme représenté à la Figure 1B. La Figure 1B montre un cas particulièrement défavorable où une partie d'extrémité 48 de la palette mécanique 29 subit un choc sur le sommet de la tête 43 d'une dent 42 contre laquelle cette palette mécanique vient buter. Dans un tel cas, la force totale exercée par l'ancre sur la dent 42 concernée est sensiblement radiale, dans un système de coordonnées polaires associé à la roue d'échappement, de sorte que la roue d'échappement n'est pas entraînée en rotation et subit un choc important.
  • On remarquera que le choc important en question ne concerne pas que l'instant auquel la palette mécanique et la dent entrent en contact, mais il s'agit d'une impulsion de force radiale qui a une certaine durée étant donné que ce choc a lieu alors que la cheville du résonateur oscillant est insérée entre les deux cornes 19a et 19b de la fourchette 18 et qu'une impulsion magnétique est fournie à l'ancre. Lors du choc susmentionné, l'impulsion de force radiale a plusieurs composantes, premièrement une composante provenant de l'inertie de l'ancre 14 en mouvement qui est stoppée; deuxièmement une composante principale du fait de l'énergie mécanique emmagasinée dans le résonateur mécanique oscillant 2 qui est arrêté dans son oscillation alors que son énergie cinétique est quasi maximale, via le couplage entre la fourchette 18 et la cheville 10; et troisièmement une composante magnétique provenant du fait que le choc intervient alors qu'une impulsion magnétique est fournie à l'ancre (représentée par une flèche à la Figure 1B). Ainsi, il est probable que, lorsque la partie d'extrémité 48 de la palette mécanique 29 entre en contact avec la tête 43 d'une dent en butant contre cette tête, ce soit l'ancre 14 qui entraîne le résonateur mécanique 2 par sa corne 19b en appui contre la cheville 10, et seulement ensuite, après un très court intervalle de temps, cette cheville arrive en butée contre la corne 19a de la fourchette et subit alors une forte décélération due à l'arrêt prématuré de l'ancre dans son basculement.
  • Plus le freinage du résonateur mécanique lors du choc susmentionné est violent / a une forte intensité, plus la force FRO exercée orthogonalement sur la corne 19a par le résonateur mécanique, et par construction de manière sensiblement tangentielle dans un système de coordonnées polaires associé à l'ancre, et la force FFR de réaction de l'ancre, qui freine ce résonateur, sont fortes au début du choc (direction et sens de ces forces sont représentées à la Figure 1C). Ceci pose un problème majeur, raison pour laquelle l'ancre 14 est agencée et configurée pour pouvoir éviter une casse ou une détérioration d'elle-même, d'une partie de la roue d'échappement ou même d'une partie du résonateur mécanique lors d'un événement tel que montré aux Figures 1A à 1C. Pour diminuer l'intensité de la force exercée par la cheville du résonateur lors dudit choc important et donc éviter une contrainte instantanée trop violente, il est prévu une durée de choc relativement longue pour réduire l'intensité de la décélération. Ensuite, l'ancre est agencée pour pouvoir absorber élastiquement l'énergie que lui transmet le résonateur mécanique stoppé dans son oscillation.
  • A cet effet, l'ancre 14 est agencée de manière à pouvoir, lors d'un basculement au cours duquel intervient un choc décrit ci-avant, fléchir, dans un plan général de l'ancre parallèle à la fourchette 18 (c'est-à-dire parallèle, incluant confondu, à un plan général dans lequel les cornes de la fourchette s'étendent), en subissant une déformation élastique sous l'action d'une force FRO exercée par la cheville 10, engagée dans la fourchette, sur une de ses deux cornes 19a, 19b alors que la palette mécanique concernée bute contre une dent et que le résonateur mécanique est freiné par l'ancre. De plus, cette ancre présente une capacité élastique, entre chacune des deux palettes mécaniques 18, respectivement 29 et la fourchette 18, lui permettant d'absorber élastiquement, lors de ladite déformation élastique, une énergie mécanique maximale que peut avoir le résonateur mécanique 2 lors du fonctionnement normal du mouvement horloger. On remarquera que cette capacité élastique présente une certaine marge de sécurité, car lors du choc il y a une certaine dissipation d'énergie notamment au niveau des paliers de la roue d'échappement, du résonateur mécanique et de l'ancre, et aussi dans les diverses structures concernées, notamment le plateau 40. Toute casse ou détérioration de l'échappement et du résonateur mécanique peut ainsi être évitée. Par capacité élastique', on comprend une capacité d'absorption d'énergie élastique. Grâce aux caractéristiques de l'ancre selon l'invention, on évite un choc brutal et on permet une dissipation progressive de l'énergie mécanique du résonateur mécanique.
  • Lors d'un premier choc entre une palette mécanique et une dent de la roue d'échappement qui intervient dans la situation décrite précédemment, l'ancre subit une déformation élastique pour pouvoir absorber la majeure partie de l'énergie mécanique du résonateur mécanique, même si cette énergie mécanique correspond à une énergie nominale en fonctionnement normal du mouvement horloger. Dans la variante représentée, c'est la baguette 20 qui est agencée pour pouvoir absorber substantiellement ladite majeure partie de l'énergie mécanique du résonateur mécanique. Dans la variante représentée, la baguette est prévue courbe, notamment avec une forme générale en 'col de cygne'. D'autres formes sont envisageables, aussi une baguette sensiblement rectiligne. La configuration courbe présente un avantage par le fait qu'elle permet généralement d'augmenter la longueur de la baguette entre la partie de liaison 25 et la fourchette 18. La forme en 'col de cygne' permet une relativement grande longueur de la baguette, tout en ayant la fourchette relativement proche d'une des deux palettes mécaniques. Dans une configuration avec un positionnement relatif de l'axe central 4 du résonateur tel que représenté aux figures, l'homme du métier relierait la fourchette au plus court avec le bras 26, dans le prolongement de la palette mécanique 29. Ainsi, on aurait quasi aucune absorption d'énergie cinétique du résonateur oscillant.
  • Dans la variante particulière représentée, une ligne géométrique médiane de l'ancre 14 entre une surface d'extrémité (plan incliné terminal) de chacune des deux palettes mécaniques 28, 29 et la fourchette 18, présente une longueur totale, sur les deux tronçons 20a et 24a, respectivement 20a et 26a qui sont définis par la palette mécanique considérée ensemble avec le bras correspondant 24 ou 26 et par la baguette 20 (voir lignes en trait interrompu à la Figure 1A), qui est au moins le double d'une longueur d'une droite 52 entre un point de la ligne géométrique médiane 24a sur la surface d'extrémité la plus proche de la fourchette et le milieu du fond d'une cavité définie par les deux cornes de cette fourchette (voir Figure 1B). La capacité de déformation élastique peut être prévue sur toute la longueur totale définie ci-avant ou seulement sur des parties de cette longueur totale. Ainsi, dans une première variante, la baguette et les bras présentent une capacité de déformation élastique, laquelle peut être différente, alors que dans une deuxième variante, c'est substantiellement la baguette qui a cette capacité élastique. Dans une troisième variante, ce sont substantiellement les bras 24 et 26 qui présentent une capacité élastique.
  • L'ancre doit donc présenter une capacité de déformation élastique et une capacité assez importante pour absorber de l'énergie élastique, ces capacités associées étant fonction de plusieurs paramètres que l'homme du métier saura sélectionner et déterminer pour obtenir les valeurs souhaitées. Comme on l'a mentionné, la forme peut jouer un rôle, ainsi que la longueur du chemin matériel entre les palettes mécaniques et la fourchette. D'autres paramètres jouent aussi un rôle, notamment le matériau sélectionné et les diverses sections transversales. On remarquera que la section transversale minimale de l'ancre joue aussi un rôle, laquelle ne doit pas être prévue trop petite en favorisant la flexibilité d'une portion de l'ancre au détriment de l'absorption d'énergie élastique. Dans le mode de réalisation principal décrit, des impulsions magnétiques pour l'entretien de l'oscillation du résonateur mécaniques sont générées au niveau des deux palettes mécaniques 28, 29 qui supportent respectivement deux aimants 30, 32 formant deux palettes magnétiques. Ainsi, l'ancre 14 est agencée de manière à pouvoir, lors d'un fonctionnement normal du mouvement horloger et donc de l'échappement, transmettre substantiellement un couple de force magnétique, engendré par chacune des impulsions magnétiques, à sa fourchette pour entretenir une oscillation du résonateur mécanique. On notera que cette condition peut aisément être implémentée du fait que la quantité d'énergie dans une impulsion magnétique est très inférieure à l'énergie mécanique que possède le résonateur mécanique 2 en fonctionnement normal.
  • Finalement, on décrira à l'aide des Figures 1B à 1F une succession d'événements intervenant à divers instants spécifiques pour un cas hypothétique où la roue d'échappement 16 s'arrête dans la position défavorable représentée à la Figures 1A et demeure dans cette position jusqu'à l'arrêt du résonateur mécanique 2. A la Figure 1B, comme indiqué précédemment, la cheville 10, après avoir pénétré dans la fourchette 18, bute contre la corne 19a alors que l'ancre est stoppée dans son mouvement de la position de repos où la fourchette est en appui contre la goupille 22 vers la position de repos où cette fourchette est prévue en appui contre la goupille 21. Lors du début du choc entre la palette mécanique et la dent, l'angle au centre de rotation de l'ancre entre la corne 19b et la goupille 22 a une certaine valeur α1. Le résonateur ayant à cet instant une énergie mécanique nominale et donc importante, essentiellement sous forme d'énergie cinétique, il presse ensuite contre la corne 19a en exerçant une force FRO dégressive alors que l'ancre, ici surtout la baguette 20, fléchit en absorbant la majeure partie de l'énergie cinétique du résonateur sous forme d'énergie élastique. L'angle définit ci-avant s'agrandit donc, comme représenté à la Figure 1C où sa valeur a2 est supérieure à la valeur a1, par exemple environ une valeur double, la Figure 1C montrant une configuration alors que le résonateur mécanique a perdu la majeure partie de sa vitesse (et donc de son énergie cinétique). Ensuite, impérativement avant que la cheville 10 n'atteigne l'angle de dégagement qui lui permettrait de sortir de la fourchette, le résonateur mécanique passe par une position angulaire d'arrêt et une inversion prématurée du sens de son mouvement, comme montré à la Figure 1D où le résonateur tourne dans le sens anti-horaire alors qu'il tournait auparavant dans le sens horaire. Sous l'action de l'ancre via la corne 19a, le résonateur récupère la majeure partie de l'énergie élastique emmagasinée dans l'ancre et il subit ainsi une accélération qui lui laisse une certaine amplitude d'oscillation, bien que moindre que celle qu'il présentait avant le choc.
  • En se dégageant de la fourchette 18, propulsé par la baguette 20 de l'ancre 14, la cheville 10 peut alors sortir de la fourchette, comme montré à la Figure 1E. Ensuite, lors d'une alternance suivante, une nouvelle séquence, similaire à celle présentée en référence aux Figures 1A à 1E, intervient à nouveau. Toutefois, le résonateur mécanique 2 ayant perdu de l'énergie lors du premier choc, il engendrera alors une moindre flexion de l'ancre 14. L'oscillation du résonateur mécanique est ainsi amortie rapidement et il finit par s'arrêter, comme représenté à la Figure 1F, sans avoir endommagé le mouvement mécanique, en particulier l'échappement hybride.

Claims (10)

  1. Mouvement horloger comprenant un résonateur mécanique (2) et un échappement (12) qui est associé à ce résonateur mécanique, l'échappement comprenant une roue d'échappement (16), qui présente une pluralité de parties saillantes (42), et une ancre (14) qui est séparée du résonateur mécanique et qui possède un unique axe géométrique de rotation ; le résonateur mécanique étant couplé à l'ancre de manière que, lorsque ce résonateur mécanique présente une oscillation entretenue, l'ancre subit un mouvement alternatif entre deux positions de repos dans lesquelles l'ancre demeure alternativement durant des intervalles de temps successifs ; dans lequel l'ancre comprend :
    - un seul axe de pivotement (50) centré sur ledit unique axe géométrique de rotation,
    - une partie de liaison rigide (25) à laquelle est fixé l'axe de pivotement,
    - deux bras (24, 26) liés, à leurs premières extrémités, à la partie de liaison et présentant respectivement, à leurs secondes extrémités, deux palettes mécaniques (28, 29) qui sont chacune susceptibles d'entrer en contact avec une quelconque partie saillante parmi la pluralité de parties saillantes de la roue d'échappement et qui sont agencées pour coopérer avec ces parties saillantes au moins dans une phase de démarrage ou lors d'un fonctionnement normal du mouvement horloger,
    - une fourchette (18) ayant deux cornes (19a, 19b) et agencée pour coopérer avec le résonateur mécanique via une cheville (10) solidaire d'un axe (4) de ce résonateur mécanique, et
    - une baguette (20) liée à sa première extrémité à ladite partie de liaison (25) et à sa seconde extrémité à la fourchette, cette baguette étant libre entre sa première extrémité et sa seconde extrémité ;
    dans lequel, lors d'un basculement de l'ancre depuis une première de ses deux positions de repos en direction de la seconde position de repos alors que la roue d'échappement est positionnée dans une quelconque position angulaire θ d'une pluralité de plages de positions angulaires correspondant respectivement à ladite pluralité de parties saillantes, une des deux palettes mécaniques bute contre une de ces parties saillantes avant que l'ancre ne puisse atteindre une position angulaire de dégagement de la cheville du côté de la seconde position de repos ; dans lequel l'ancre est agencée de manière à pouvoir, lors dudit basculement de l'ancre, fléchir, dans un plan général de l'ancre parallèle à la fourchette, en subissant une déformation élastique sous l'action d'une force exercée par la cheville, engagée dans la fourchette, sur une des deux cornes de cette fourchette alors que ladite palette mécanique bute contre ladite partie saillante et que le résonateur mécanique est freiné par l'ancre ; cette ancre présentant une capacité élastique, entre chacune des deux palettes mécaniques et la fourchette, lui permettant d'absorber élastiquement, lors de ladite déformation élastique, une énergie mécanique maximale que peut avoir le résonateur mécanique lors du fonctionnement normal du mouvement horloger.
  2. Mouvement horloger selon la revendication 1, dans lequel l'échappement ou un mécanisme d'entraînement de la roue d'échappement est agencé de manière que, en fonctionnement normal du mouvement horloger, la roue d'échappement (16) fournit à l'ancre des impulsions d'entretien d'une oscillation du résonateur mécanique (2) qui ont une énergie sensiblement constante tant que le mouvement horloger fonctionne normalement.
  3. Mouvement horloger selon la revendication 2, dans lequel l'échappement comprend un système magnétique (30, 32, 36) couplant magnétiquement la roue d'échappement et l'ancre, ce système magnétique étant agencé de manière à générer, lors du fonctionnement normal du mouvement horloger, des impulsions magnétiques qui forment lesdites impulsions d'entretien à énergie constante.
  4. Mouvement horloger selon la revendication 3, dans lequel les parties saillantes (42) sont agencées de manière à permettre une absorption d'énergie cinétique de la roue d'échappement (16) par des chocs, entre ces parties saillantes alternativement avec les deux palettes mécaniques, respectivement en fin de pas successifs d'une rotation pas-à-pas de la roue d'échappement lors du fonctionnement normal du mouvement horloger.
  5. Mouvement horloger selon la revendication 3 ou 4, dans lequel les parties saillantes (42) sont agencées de manière à permettre un auto-démarrage de l'ensemble formé du résonateur mécanique (2) et de l'échappement (12) lorsque le ressort de barillet est réarmé, suite à un arrêt du mouvement horloger, et que la roue d'échappement est à nouveau entraînée en rotation.
  6. Mouvement horloger selon une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel lesdites impulsions magnétiques sont générées au niveau des deux palettes mécaniques (28, 29) qui supportent respectivement deux aimants (30, 32) formant deux palettes magnétiques ; et dans lequel l'ancre est agencée de manière à pouvoir, lors du fonctionnement normal du mouvement horloger, transmettre substantiellement un couple de force magnétique engendré par chacune des impulsions magnétiques à sa fourchette (18) pour entretenir une oscillation du résonateur mécanique.
  7. Mouvement horloger selon une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite baguette (20) est courbe, notamment avec une forme générale en 'col de cygne'.
  8. Mouvement horloger selon une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une ligne géométrique médiane de l'ancre, entre une surface d'extrémité de chacune des deux palettes mécaniques et la fourchette, présente une longueur totale, sur deux tronçons (24a, 20a ; 26a, 20a) définis respectivement par la palette mécanique considérée (28, respectivement 29) ensemble avec le bras correspondant (24 ; 26) et par la baguette (20), qui est au moins le double d'une longueur d'une droite (52) entre un point de la ligne géométrique médiane sur ladite surface d'extrémité et le milieu du fond d'une cavité définie par les deux cornes de la fourchette.
  9. Mouvement horloger selon une des revendications précédentes, dans lequel la partie de liaison (25), la baguette (20) et les deux bras (24, 26) sont formés par une pièce monobloc.
  10. Mouvement horloger selon la revendication précédente, dans lequel ladite pièce monobloc est constituée d'un matériau métallique.
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