EP4325301A1 - Mécanisme horloger comprenant un organe horloger rotatif et un dispositif à raideur angulaire prédéfinie - Google Patents

Mécanisme horloger comprenant un organe horloger rotatif et un dispositif à raideur angulaire prédéfinie Download PDF

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Publication number
EP4325301A1
EP4325301A1 EP22190734.8A EP22190734A EP4325301A1 EP 4325301 A1 EP4325301 A1 EP 4325301A1 EP 22190734 A EP22190734 A EP 22190734A EP 4325301 A1 EP4325301 A1 EP 4325301A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blades
watch
stiffness
rotation
blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22190734.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Baptiste LE BRIS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Patek Philippe SA Geneve
Original Assignee
Patek Philippe SA Geneve
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Patek Philippe SA Geneve filed Critical Patek Philippe SA Geneve
Priority to EP22190734.8A priority Critical patent/EP4325301A1/fr
Publication of EP4325301A1 publication Critical patent/EP4325301A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B19/00—Indicating the time by visual means
    • G04B19/06—Dials

Definitions

  • the present invention relates to a watch mechanism comprising a rotary watch member arranged to be movable in rotation of center O around an axis of rotation Z in a plane XY perpendicular to the axis Z between at least two minimum and maximum angular positions and associated at least one device with predefined angular stiffness to control or guide the watch component during a change of positions.
  • the invention also relates to a timepiece comprising such a watch mechanism.
  • Such watch mechanisms comprising a rotating watch member subjected to a device with predefined angular stiffness are described for example in the applications WO 2020/016818 or in the request EP20173411 of the plaintiff.
  • the rotating member is for example a finger acting on a rocker having a feeler cooperating with a snail cam of an instantaneous minute counter mechanism of a chronograph.
  • the device with predefined angular stiffness is a spring comprising at least one elastic arm of sinuous shape corresponding to a Bézier curve.
  • the spring has at a first end a first rotating element mounted on the pivot axis of the finger such that the first end of the spring is pivoted.
  • the rocker is held against the periphery of the snail cam by said spring acting on the pivot axis of the finger, this finger itself acting on the rocker. With each revolution of the cam, the rocker rises along the cam, which gradually arms the spring.
  • the spring has at its second end a base fixed to the frame of the watch mechanism so that the first end of the spring is pivoted and the second end of the spring is recessed.
  • the spring has at its second end a second rotating element also mounted pivoting on the frame so that the first and second ends of the spring are pivoted.
  • the pivoted/recessed or pivoted/pivoted end assemblies described respectively in the publication WO 2020/016818 and in the request EP20173411 allow, according to chosen configurations, to obtain a device with predefined angular stiffness, namely a negative stiffness or a substantially zero stiffness (and therefore a constant torque), in a predetermined range of angular positions that the first rotating element can take during the operation of the mechanism.
  • This makes it possible, for example, to reduce the intensity of the force applied to the snail cam by the spring compared to a traditional spring, thus reducing the energy required to rotate the snail cam.
  • the present invention aims to remedy these drawbacks by proposing a watch mechanism comprising a rotating watch member associated with a device with predefined angular stiffness that is easy to manufacture, simple to configure to obtain the desired angular stiffness depending on the applications of the watch member, this angular stiffness can be positive, zero, negative, or correspond to bistable behavior.
  • the invention relates to a watch mechanism comprising a rotary watch member arranged to be movable in rotation with center O around an axis of rotation Z in a plane XY perpendicular to the axis Z between at least two minimum angular positions and maximum and associated with at least one angular stiffness device predefined to control or guide the watch organ during a change of positions.
  • said device with predefined angular stiffness comprises a connector of linear stiffness k1, a first blade of linear stiffness k2 of which a first end is integral with a first end of the connector, and a second blade of linear stiffness k3 of which one first end is secured to a second end of the connector, the second end of one of the first and second blades being secured to a fixing element, the second end of the other of the first and second blades being secured to the watch organ, the first blade, the second blade and the connector being coplanar, parallel to the XY plane, the first and second blades being positioned on the same side of the connector, their second ends being turned towards each other, the blades forming non-aligned parallel straight lines when the device with predefined angular stiffness is in the rest state, the blades being not compressed, the angle between the second ends of the first and second blades relative to the center of rotation O and the stiffnesses k1 , k2 and k3 being chosen so that the device with predefined
  • the device with predefined angular stiffness used in the invention uses straight blades that are easy to size and manufacture.
  • different angular stiffnesses in particular a negative stiffness or a bistable behavior, can be easily obtained by simply modifying the stiffnesses k1, k2 and k3 of the blades and the connector, in particular by varying their dimensions, and/or by modifying the angle between the second ends of the first and second blades relative to the center of rotation O.
  • the invention also relates to a timepiece comprising such a watch mechanism.
  • the present invention relates to a watch mechanism comprising a rotary watch member, represented here only by its hub 1, arranged to be movable in rotation of center O around an axis of rotation Z in a plane XY perpendicular to the axis Z between at least two minimum and maximum angular positions.
  • the timepiece member is associated with at least one device 2 with predefined angular stiffness to control or guide the timepiece member during a change of positions.
  • said device 2 with predefined angular stiffness comprises a connector 4 of linear stiffness k1, a first blade 6 of linear stiffness? k2 of which a first end 6a is integral with a first end 4a of the connector 4, and a second blade 8 of linear stiffness? k3, a first end 8a of which is integral with a second end 4b of the connector 4.
  • the stiffnesses k1, k2, k3 are defined as being linear stiffnesses.
  • the second end 6b, 8b of one of the first and second blades 6,8 is integral with a fixing element intended to be assembled to a frame or to a fixed or immobile part relative to the watch member, the second end 6b, 8b of the other of the first and second blades 6, 8 being integral with the watch body.
  • the second end 6b of the first blade 6 is directly secured to a fixing lug 10, intended to be mounted by screwing on an element of the frame of the watch mechanism.
  • the second end 8b of the second blade 8 is secured to the hub 1 via an arm 12.
  • the arm 12 is therefore pivotally mounted at O, with the hub 1, around the axis of rotation Z, which in this variant constitutes a physical axis of rotation, the hub 1 being mounted on a tenon for example.
  • the arm 12 has a linear stiffness k4 sufficiently large for the arm 12 to be as rigid as possible so as not to participate in the behavior of the device with predefined angular stiffness 2.
  • the stiffness k4 of the arm 12 is greater than the stiffness k1 of the connector 4.
  • the first blade 6, the second blade 8 and the connector 4 are coplanar. In addition, they are arranged so as to be in the same plane parallel to the XY plane.
  • the device with predefined angular stiffness used in the invention extends in a main plane which is perpendicular to the axis of rotation Z of the watch organ.
  • the fixing element here the fixing bracket 10, as well as the arm 12 and the hub 1 are provided in the same plane as the blades 6 and 8 and the connector 4.
  • the rotating watch member is configured to move in substantially the same plane as its hub 1 and its arm 12 and as the device with predefined angular stiffness 2.
  • the watch body and the device with predefined angular stiffness 2 occupy a very compact space.
  • the first and second blades 6,8 are positioned on the same side of the connector 4, their second ends 6b, 8b being turned towards each other.
  • the first blade 6 and the second blade 8 form non-aligned parallel straight lines, that is to say offset from one another when the device with predefined angular stiffness 2 is in the rest state. , said first and second blades 6, 8 then being not compressed.
  • the angle ⁇ between the second ends 6b, 8b of the first and second blades 6, 8 relative to the center of rotation O is therefore different from 0 in the rest state, said first and second blades 6, 8 then being not compressed .
  • the second blade 8 is arranged closer to the connector 4 than the first blade 6 so that the end 4b is shorter than the end 4c
  • the connector 4 may have a generally straight hook-shaped shape whose main length 4c is parallel to the first and second blades 6, 8, the ends 4a, 4b being perpendicular to the main length 4c. It is obvious that connector 4 can have a more rounded shape.
  • the main length 4c can be more or less curved, in the shape of a C.
  • the angle ⁇ between the second ends 6b, 8b of the first and second blades 6, 8 relative to the center of rotation O and the stiffnesses k1, k2 and k3 of the connector 4 and of the first and second blades 6, 8 are chosen so that the device with predefined angular stiffness 2 exerts on the watch member a torque corresponding to a predefined angular stiffness at least during a movement in the direction of rotation of the watch member corresponding to the direction in which the second ends 6b, 8b of the first and second blades 6, 8 must come together so that said first and second blades 6, 8 align and compress, at least over a range of angular positions between the two minimum angular positions and maximum.
  • the torque exerted on the watch member by said device 2 can be controlled when the watch member pivots in the counterclockwise direction, in order to bring the second blade 8 closer to the first blade 6 so that said blades align and compress, to initiate buckling.
  • the main parameters to be taken into account for the configuration of the torque exerted by the device 2 on the watch organ are the stiffness k1 of the connector 4, the angle ⁇ , and the stiffness k3 of the second blade 8 la closest to connector 4.
  • the stiffness k2 of the first blade 6, furthest from connector 4 can be considered as having no influence.
  • the stiffnesses k1 and k3 and the angle ⁇ can be chosen by the watchmaker to consequently produce the device with predefined angular stiffness 2 configured so as to obtain a positive, zero, negative stiffness, or a bistable effect, and therefore a corresponding torque adapted to the function of the watch organ with which it is associated, the angular stiffness being the derivative of the torque.
  • the device with predefined angular stiffness 2 is configured to obtain said angular stiffness over substantially the entire range of angular positions ⁇ taken by the watch member between the two minimum and maximum angular positions.
  • ⁇ is equal to zero when the device with predefined angular stiffness 2 is at rest, that is to say when the blades 6 and 8 are straight and parallel, not compressed, the watch member being in its minimum angular position, and increases with the angular displacement of the watch member in its maximum angular position in the direction of rotation necessary to bring the second blade 8 closer to the first blade 6, in order to compress the second blade 8 relative to its rest position.
  • the angle ⁇ between the second ends 6b, 8b of the first and second blades 6, 8 relative to the center of rotation O and the ratio k3/k1 can be chosen so that the device with predefined angular stiffness exerts on the watch organ a torque corresponding to a positive angular stiffness between the two minimum and maximum angular positions, as represented by curve A.
  • the device of the figure 1 can be modified so that the angle ⁇ is less than 10° and the ratio k3/k1 greater than 2.
  • the angle ⁇ between the second ends 6b, 8b of the first and second blades 6, 8 relative to the center of rotation O and the ratio k3/k1 can be chosen so that the device with predefined angular stiffness exerts on the watch organ a torque corresponding to zero angular stiffness, and therefore a substantially constant torque, at least between two angular positions ⁇ 1, ⁇ 2 included between the two minimum and maximum angular positions, as represented by curve B.
  • substantially constant torque is meant a torque not varying by more than 10%, preferably 5%, more preferably 3%, it being understood that this percentage can be reduced further.
  • the device of the figure 1 can be modified so that the angle ⁇ is equal to 5° and the ratio k3/k1 equal to 2.
  • the watch member can be pre-stressed up to the angular displacement value ⁇ for which the stiffness becomes only negative in order to work only on the angular displacement range for which the stiffness exerted by the device with predefined angular stiffness is negative .
  • the device of the figure 1 can be modified for the angle ⁇ to be less than 10° and the ratio k3/k1 less than 1 or for the angle ⁇ to be greater than or equal to 10°, whatever the ratio k3/k1.
  • the angle ⁇ between the second ends 6b, 8b of the first and second blades 6, 8 relative to the center of rotation O and the ratio k3/k1 can be chosen so that the watch member is bistable, as represented by curve D .
  • the device of the figure 1 can be modified for the angle ⁇ to be less than 10° and the k3/k1 ratio to be less than 0.3 or for the angle ⁇ to be greater than or equal to 10° and the k3/k1 ratio to be less than 0.5.
  • stiffnesses k1 and k3 can be modified by modifying the lengths and thicknesses of the connector 4 and/or the second blade 8.
  • the height of the connector 4, of the first and second blades 6, 8 is preferably between 0.1 mm and 5 mm, preferably between 0.1 mm and 2 mm.
  • the height corresponds to the measurement on the edge of the pieces. This dimension being out of plane compared to the 2D representations of the examples, is not represented in the figures.
  • the length L1 of the connector 4 is preferably between 5 mm and 50 mm, and the thickness e1 of the connector is preferably between 0.1 mm and 20 mm.
  • the angle ⁇ between the second ends 6b, 8b of the first and second blades 6, 8 relative to the center of rotation O is between 3° and 15°, the dimensions being taken at the level of the half-thickness of the blades 6, 8.
  • the dimensions of the first and second blades 6, 8 and the connector 4 are adapted and chosen while respecting the definitions above to obtain the stiffnesses k1, k2 and k3 necessary for the device with predefined angular stiffness 2 to exert on the watch organ the torque corresponding to the predefined angular stiffness, chosen according to the applications of the watch component.
  • the device with predefined angular stiffness 2 can be used either to command and control a movement of the timepiece member, or to guide said timepiece member when it changes position.
  • the first and second blades 6, 8 and the connector 4 are advantageously made in one piece. It is quite obvious that they can be assembled parts.
  • the first and second blades 6, 8 and the connector 4 are advantageously made of a material having a Young's modulus of between 40 GPa and 300 GPa, the Young's moduli of the first and second blades and of the connector being preferably equal.
  • This material may be based on nickel-titanium such as Nitinol or other shape memory material, steel, a material based on copper, aluminum, titanium, silicon, oxidized silicon, nickel, nickel-phosphorus, an amorphous metallic glass, etc.
  • the first and second blades 6, 8 and the connector 4 are advantageously made of the same material.
  • the watch member is associated with a single device with predefined angular stiffness 2, the second end 6b of the first blade 6 being integral with a fixing element intended to be assembled to a frame, such as the fixing lug 10, and the second end 8b of the second blade 8 is secured to the watch member via the arm 12, the angle ⁇ between the second ends 6b, 8b of the first and second blades 6, 8 relative to the center of rotation O and the ratio k3/k1 being chosen so that the device with predefined angular stiffness 2 exerts on the watch member a torque corresponding to a negative angular stiffness at least between two angular positions included between the two minimum and maximum angular positions, as shown by the curve C on the figure 2 .
  • the watch member is for example a jumper 14 secured to the hub 1, arranged to cooperate for example with a toothed wheel (not shown) of the watch mechanism.
  • the jumper 14 is pre-stressed up to the angular displacement value ⁇ for which the stiffness becomes only negative, the device with predefined angular stiffness 2 then exerting on said jumper 14 a torque corresponding to a negative angular stiffness when the jumper 14 is lifts, lifted by the teeth of the associated wheel.
  • the jumper 14 When the jumper 14 is lifted by the toothed wheel, it pivots with the hub 1 and the arm 12 around its axis of rotation, which is here a physical axis integral with the hub 1, in the clockwise direction by an angle ⁇ according to the configuration shown on the figures 3 and 4 .
  • the rotation of the hub 1 and the arm 12 in the clockwise direction forces the second blade 8 to approach the first blade 6 by compressing itself to align and initiate the buckling responsible for the negative stiffness, as shown in the figure. Figure 4 .
  • This allows the jumper 14 to pass the tooth of the gear wheel effortlessly.
  • the device with predefined angular stiffness 2 returns to its rest shape, the second blade 8 being in flexion only.
  • the watch body is associated with at least two devices with predefined angular stiffness 2.
  • the second end 6b of the first blade 6, furthest from the connector 4 is directly secured to the watch member, and the second end 8b of the second blade 8, closest to connector 4, is secured, via arm 12, to a fixing element 16 centered at O intended to be assembled to a fixed part relative to the watch body.
  • the mechanism comprising a dial (not shown) having at least one window parallel to the XY plane and the timepiece member is for example a shutter member 18 movable in rotation with center O around the axis Z , here defining a virtual axis of rotation.
  • the shutter member 18 is arranged to be able to move between a closed position, in which it closes the window, and an open position, in which it leaves the window at least partially free.
  • the minimum angular position of the shutter member 18 may correspond for example to the closed position and the maximum angular position of the shutter member 18 may correspond to the open position in which the window is entirely clear. The opposite is of course possible depending on the configuration of the shutter member 18.
  • the shutter member 18 is arranged to close three windows simultaneously. To this end, it generally has the shape of an open ring concentric with the dial and the three windows.
  • the shutter member 18 has three openings 20 arranged so that an opening 20 coincides with an associated window when the shutter member 18 is in the open position. Next to the openings 20, the ring is full, at least in the areas which coincide with an associated window when the shutter member 5 is in the closed position.
  • the shutter member 18 also comprises two cutouts 22 arranged to accommodate the devices with predefined angular stiffness 2.
  • the shutter member 18 also comprises a control mechanism arranged to be able to cause it to rotate around O.
  • Said control mechanism comprises for example a control element 24 shown schematically here in the form of a rod, but it is obvious that any other suitable control element can be used, such as a lever or a rocker, controlled by example manually by a user, by means of a pusher, a lock provided on a watch case or the winding stem for example, or automatically by a control mechanism provided in the timepiece for this purpose.
  • the control mechanism is arranged to be actuated from the outside by a user, in order to be able to open or close the shutter member 18 on demand.
  • the fixing element 16 can be in the form of a central ring coaxial with the dial, sized and positioned for example to allow the passage of the hands through the center of the dial. It is obvious that it is possible to provide an opening for the passage of other different needle elements, this opening being able to be centered or not.
  • the fixing element 16 can also be solid.
  • the fixing element 16 is integral with a fixing part 26 arranged to be fixed relative to the shutter member 18.
  • This fixing part 26 is in the form of an open outer ring, concentric with the dial and to the shutter member, and extending from one side to the other of the control element 24.
  • the fixing element 16 is connected to the fixing part 26 by two arms 27.
  • the part of fixing 26 comprises ears 28 intended to securely fix the fixing part 26 on the interior face of the dial, by screwing for example.
  • the fixing part 26 can also be glued to the dial. It is obvious that in other embodiments, the ring can be non-concentric with the dial, depending on the arrangement of the windows and the shutter member.
  • the devices with predefined angular stiffness 2, the arms 12, the shutter member 18, the fixing part 26 and its fixing element 16 are made in one piece.
  • All the elements of the shutter member 18, the device with predefined angular stiffness 2, the arms 12, and the fixing part 26 with its fixing element 16 are arranged in one and the same plane, so that the The thickness occupied by these elements is very small. These elements generally form a very thin disc which can be housed in or under the dial, in a plane substantially parallel to the window of said dial.
  • the angle ⁇ between the second ends 6b, 8b of the first and second blades 6, 8 relative to the center of rotation O and the ratio k3/k1 are chosen so that each device with predefined angular stiffness 2 exerts on the watch organ, here the shutter member 18, a couple conferring a bistable effect on said watchmaking member between the two minimum and maximum angular positions, one of the stable positions or equilibrium position corresponding to the minimum angular position of the shutter member shutter, here the closed position, the other stable positions or equilibrium position corresponding to the maximum angular position, here the open position, of the shutter member, as shown in the Figure 6 .
  • the watch organ has an overall bistable behavior.
  • said devices with predefined angular stiffness 2 are arranged around the fixing element 16 so that they overlap if one is brought towards the other by rotating it around the center of rotation O .
  • the bistable behavior is asymmetric as shown by the Figure 6 .
  • the number of devices with predefined angular stiffness 2 is two, but it is obvious that the number of devices with predefined angular stiffness 2 can be greater than or equal to 2.
  • the first change in position of the shutter member 18 must be done in the direction of rotation making it possible to bring the first blade 6 closer to the second blade 8 of the two devices with predefined angular stiffness 2 so that said blades 6, 8 align and compress, to initiate buckling.
  • the two devices with predefined angular stiffness 2 are at rest, the blades 6, 8 being all not compressed, when the shutter member is in its minimum angular position.
  • the first passage from the minimum angular position to the maximum angular position of the shutter member is therefore done by rotating said shutter member 18 clockwise by means of the control element 24.
  • the watch body is associated with at least two devices with predefined angular stiffness 2.
  • the second end 6b of the first blade 6, furthest from the connector 4 is secured to a fixing element, such as a fixing tab 10, intended to be assembled to a fixed part relative to the watch organ, for example an element of the frame of the watch mechanism.
  • the second end 8b of the second blade 8, closest to the connector 4 is secured to the watch member via the arm 12 secured to the hub 1, in a manner similar to the device with predefined angular stiffness 2 of the figures 1 , 3 and 4 .
  • the two devices with predefined angular stiffness 2 are at rest, all the blades 6, 8 being straight, not compressed, parallel to each other, as shown in the Figure 7 .
  • the watch member is for example a shutter member, used like the shutter member 18 to close or release a window of a dial, the shutter member being integral with the hub 1 and arms 12, and movable in rotation with center O around the axis Z, here defining a physical axis of rotation, the hub 1 being mounted on a tenon for example.
  • the shutter member is for example a flap carried by the hub 1 and the arms 12.
  • the fixing lugs 10 are for example assembled by screwing to the dial.
  • the shutter member also includes a control mechanism arranged to be able to cause it to rotate around O.
  • the angle ⁇ between the second ends 6b, 8b of the first and second blades 6, 8 relative to the center of rotation O and the ratio k3/k1 are chosen so that each device with predefined angular stiffness 2 exerts on the watch member, here the shutter member, a torque conferring a bistable effect on said watch member between the two minimum and maximum angular positions, one of the stable positions corresponding to the position minimum angular position of the shutter member, that is to say one of the open or closed positions, the other of the stable positions corresponding to the maximum angular position, that is to say the other of the open or closed positions of the shutter member, as shown in the Figure 10 .
  • the watch organ has an overall bistable behavior.
  • said devices with predefined angular stiffness 2 are arranged on the hub 1 symmetrically with respect to an axis S of the plane XY passing through the center of rotation O.
  • the bistable behavior of the member of shutter is very advantageously symmetrical during its changes of open/closed position, as shown by the Figure 10 .
  • the number of devices with predefined angular stiffness 2 is two, but it is obvious that the number of devices with predefined angular stiffness 2 can be greater than or equal to 2.
  • the two devices with predefined angular stiffness 2, the fixing lugs 10, the arms 12 and the hub 1 are made in one piece.
  • All the elements of the device with predefined angular stiffness 2, the fixing lugs 10, the arms 12 and the hub 1 are arranged in a single plane, so that the thickness occupied by these elements is very small.
  • These elements can be housed in or under the dial, in a plane substantially parallel to the window of said dial.
  • one of the devices with predefined angular stiffness 2 must be previously armed by bringing its blades 6, 8 together to compress them.
  • the fixing lug 10 of one of the devices with predefined angular stiffness 2 here the lower device, is fixed offset from the rest position so as to bring together to align and compress the blades 6, 8 of the lower device as shown in figure 8 .
  • the other device with predefined angular stiffness 2 here the upper device, is left free, in its rest state.
  • This first stable position represented on the figure 8 corresponds for example to the minimum angular position of the shutter member.
  • the first change of position must then be made in the direction of rotation making it possible to bring the second blade 8 closer to the first blade 6 of the device with predefined angular stiffness 2 not pre-armed, here the upper device, so that said blades 6, 8 of the device upper align and compress in turn.
  • the change in position of the shutter member is done by rotating said shutter member, and therefore the hub 1 and the arms 12, counterclockwise by means of the control element, as shown in the figure. Figure 9 .
  • the other device with predefined angular stiffness here the lower device, carried by the associated arm 12, returns to its rest state, the blades 6 and 8 being straight and not compressed.
  • This second stable position represented on the Figure 9 corresponds for example to the maximum angular position of the shutter member.
  • the devices with predefined angular stiffness implemented in the present invention are simple to manufacture since they are made using straight blades. In addition, they are very compact, resulting in reduced bulk. They make it possible to obtain the appropriate angular stiffness behavior of the rotating watch member, depending on the applications, from different dimensions, easily implemented.

Abstract

La présente invention concerne un mécanisme horloger comprenant un organe horloger rotatif (14) agencé pour être mobile en rotation de centre O autour d'un axe de rotation Z dans un plan XY perpendiculaire à l'axe Z entre au moins deux positions angulaires minimale et maximale et associé à au moins un dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2) pour contrôler ou guider l'organe horloger lors d'un changement de positions. Ledit dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2) comprend un connecteur (4) de raideur linéaire k1, une première lame (6) de raideur linéaire k2 dont une première extrémité (6a) est solidaire d'une première extrémité du connecteur (4), et une deuxième lame (8) de raideur linéaire k3 dont une première extrémité (8a) est solidaire d'une deuxième extrémité du connecteur (4), la deuxième extrémité (6b, 8b) de l'une des première et deuxième lames (6, 8) étant solidaire d'un élément de fixation (10), la deuxième extrémité (6b, 8b) de l'autre des première et deuxième lames (6, 8) étant solidaire de l'organe horloger (14), la première lame (6), la deuxième lame (8) et le connecteur (4) étant coplanaires, parallèles au plan XY, les première et deuxième lames (6, 8) étant positionnées du même côté du connecteur (4), leurs deuxièmes extrémités (6b, 8b) étant tournées l'une vers l'autre, les première et deuxième lames (6, 8) formant des droites parallèles non alignées lorsque le dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2) est à l'état de repos, lesdites première et deuxième lames (6, 8) étant non comprimées, l'angle entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames (6, 8) par rapport au centre de rotation O et les raideurs k1, k2 et k3 étant choisis pour que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2) exerce sur l'organe horloger un couple correspondant à une raideur angulaire prédéfinie au moins lors d'un déplacement dans le sens de rotation de l'organe horloger correspondant au sens dans lequel les première et deuxième lames (6, 8) doivent se rapprocher pour s'aligner et se comprimer, au moins entre deux positions angulaires comprises entre les deux positons angulaires minimale et maximale.

Description

    Domaine technique
  • La présente invention concerne un mécanisme horloger comprenant un organe horloger rotatif agencé pour être mobile en rotation de centre O autour d'un axe de rotation Z dans un plan XY perpendiculaire à l'axe Z entre au moins deux positions angulaires minimale et maximale et associé à au moins un dispositif à raideur angulaire prédéfinie pour contrôler ou guider l'organe horloger lors d'un changement de positions.
  • L'invention concerne également une pièce d'horlogerie comprenant un tel mécanisme horloger.
    • Etat de la technique
  • De tels mécanismes horlogers comprenant un organe horloger rotatif soumis à un dispositif à raideur angulaire prédéfinie sont décrits par exemple dans les demandes WO 2020/016818 ou dans la demande EP20173411 de la demanderesse. L'organe rotatif est par exemple un doigt agissant sur une bascule présentant un palpeur coopérant avec une came escargot d'un mécanisme de compteur de minutes instantané d'un chronographe. Le dispositif à raideur angulaire prédéfinie est un ressort comprenant au moins un bras élastique de forme sinueuse correspondant à une courbe de Bézier. Le ressort présente à une première extrémité un premier élément rotatif monté sur l'axe de pivotement du doigt de sorte que la première extrémité du ressort est pivotée. La bascule est maintenue en appui contre la périphérie de la came escargot par ledit ressort agissant sur l'axe de pivotement du doigt, ce doigt agissant lui-même sur la bascule. A chaque tour de came, la bascule monte le long de la came, ce qui arme progressivement le ressort. Dans la publication WO 2020/016818 , le ressort présente à sa deuxième extrémité une base fixée au bâti du mécanisme horloger de sorte que la première extrémité du ressort est pivotée et la deuxième extrémité du ressort est encastrée. Dans la demande EP20173411 , le ressort présente à sa deuxième extrémité un second élément rotatif également monté pivotant sur le bâti de sorte que les première et deuxième extrémités du ressort sont pivotées.
  • Les montages à extrémités pivotée/encastrée ou pivotée/pivotée décrits respectivement dans la publication WO 2020/016818 et dans la demande EP20173411 permettent, selon des configurations choisies, d'obtenir un dispositif à raideur angulaire prédéfinie, à savoir une raideur négative ou une raideur sensiblement nulle (et donc un couple constant), dans une plage prédéterminée de positions angulaires que peut prendre le premier élément rotatif pendant le fonctionnement du mécanisme. Cela permet par exemple de diminuer l'intensité de la force appliquée à la came escargot par le ressort par rapport à un ressort traditionnel, réduisant ainsi l'énergie requise pour faire tourner la came escargot.
  • Toutefois, ces dispositifs à raideur angulaire prédéfinie nécessitent d'utiliser des lames qui peuvent s'avérer difficiles à dimensionner ou à contrôler de par leur forme.
  • De plus, lorsque la configuration est choisie pour que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie exerce sur l'organe horloger un couple correspondant à un raideur négative, celle-ci n'est parfois pas suffisamment négative.
  • Enfin, ces dispositifs à raideur angulaire prédéfinie connus ne permettent pas de conférer de bistabilité à l'organe horloger.
  • La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant un mécanisme horloger comprenant un organe horloger rotatif associé à un dispositif à raideur angulaire prédéfinie facile à fabriquer, simple à configurer pour obtenir la raideur angulaire souhaitée en fonction des applications de l'organe horloger, cette raideur angulaire pouvant être positive, nulle, négative, ou correspondre à un comportement bistable.
    • Divulgation de l'invention
  • A cet effet, l'invention concerne un mécanisme horloger comprenant un organe horloger rotatif agencé pour être mobile en rotation de centre O autour d'un axe de rotation Z dans un plan XY perpendiculaire à l'axe Z entre au moins deux positions angulaires minimale et maximale et associé à au moins un dispositif à raideur angulaire prédéfinie pour contrôler ou guider l'organe horloger lors d'un changement de positions.
  • Selon l'invention, ledit dispositif à raideur angulaire prédéfinie comprend un connecteur de raideur linéaire k1, une première lame de raideur linéaire k2 dont une première extrémité est solidaire d'une première extrémité du connecteur, et une deuxième lame de raideur linéaire k3 dont une première extrémité est solidaire d'une deuxième extrémité du connecteur, la deuxième extrémité de l'une des première et deuxième lames étant solidaire d'un élément de fixation, la deuxième extrémité de l'autre des première et deuxième lames étant solidaire de l'organe horloger, la première lame, la deuxième lame et le connecteur étant coplanaires, parallèles au plan XY, la première et la deuxième lames étant positionnées du même côté du connecteur, leurs deuxièmes extrémités étant tournées l'une vers l'autre, les lames formant des droites parallèles non alignées lorsque le dispositif à raideur angulaire prédéfinie est à l'état de repos, les lames étant non comprimées, l'angle entre les deuxièmes extrémités des première et deuxième lames par rapport au centre de rotation O et les raideurs k1, k2 et k3 étant choisis pour que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie exerce sur l'organe horloger un couple correspondant à une raideur angulaire prédéfinie au moins lors d'un déplacement dans le sens de rotation de l'organe horloger correspondant au sens dans lequel les première et deuxième lames doivent se rapprocher pour s'aligner et se comprimer, au moins entre deux positions angulaires comprises entre les deux positons angulaires minimale et maximale.
  • Ainsi, le dispositif à raideur angulaire prédéfinie utilisé dans l'invention utilise des lames droites faciles à dimensionner et à fabriquer. De plus, différentes raideurs angulaires, notamment une raideur négative ou un comportement bistable, peuvent être obtenues facilement en modifiant simplement les raideurs k1, k2 et k3 des lames et du connecteur, notamment en jouant sur leurs dimensions, et/ou en modifiant l'angle entre les deuxièmes extrémités des première et deuxième lames par rapport au centre de rotation O.
  • L'invention concerne également une pièce d'horlogerie comprenant un tel mécanisme horloger.
    • Brève description des dessins
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante de différents modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue de dessus d'un dispositif à raideur angulaire prédéfinie utilisé dans l'invention;
    • la figure 2 est une représentation graphique du couple exercé par un dispositif à raideur angulaire similaire à celui de la figure 1 sur un organe horloger rotatif en fonction du déplacement angulaire dudit organe horloger, pour différents angles entre les deuxièmes extrémités des première et deuxième lames par rapport au centre de rotation O et pour différents ratios k3/k1 ;
    • la figure 3 est une vue schématisée d'un sautoir dans sa position angulaire minimale, associé à un dispositif à raideur angulaire prédéfinie utilisé dans l'invention, à l'état de repos, les lames étant non comprimées;
    • la figure 4 est une vue schématisée du sautoir de la figure 3 levé dans sa position angulaire maximale, les lames du dispositif à raideur angulaire prédéfinie étant comprimées ;
    • la figure 5 est une vue de dessus d'un organe d'obturation dans sa position angulaire minimale, associé à deux dispositifs à raideur angulaire prédéfinie utilisés dans l'invention, à l'état de repos, les lames étant non comprimées ;
    • la figure 6 est une représentation graphique du couple exercé par les dispositifs à raideur angulaire sur l'organe d'obturation de la figure 5 en fonction du déplacement angulaire dudit organe d'obturation ;
    • la figure 7 représente une autre configuration de deux dispositifs à raideur angulaire prédéfinie utilisés dans l'invention, à l'état de repos, les lames étant non comprimées ;
    • les figures 8 et 9 sont des vues schématisées d'un organe horloger associé aux deux dispositifs à raideur angulaire prédéfinie de la figure 7, respectivement dans sa position angulaire minimale et maximale ; et
    • la figure 10 est une représentation graphique du couple exercé par les dispositifs à raideur angulaire sur l'organe horloger des figures 8 et 9 en fonction du déplacement angulaire dudit organe horloger.
    Modes de réalisation de l'invention
  • En référence à la figure 1, la présente invention concerne un mécanisme horloger comprenant un organe horloger rotatif, représenté ici uniquement par son moyeu 1, agencé pour être mobile en rotation de centre O autour d'un axe de rotation Z dans un plan XY perpendiculaire à l'axe Z entre au moins deux positions angulaires minimale et maximale.
  • L'organe horloger est associé à au moins un dispositif 2 à raideur angulaire prédéfinie pour contrôler ou guider l'organe horloger lors d'un changement de positions.
  • Conformément à l'invention, ledit dispositif 2 à raideur angulaire prédéfinie comprend un connecteur 4 de raideur linéaire k1, une première lame 6 de raideur linéaire ? k2 dont une première extrémité 6a est solidaire d'une première extrémité 4a du connecteur 4, et une deuxième lame 8 de raideur linéaire ? k3 dont une première extrémité 8a est solidaire d'une deuxième extrémité 4b du connecteur 4. Les raideurs k1, k2, k3 sont définies comme étant des raideurs linéaires.
  • La deuxième extrémité 6b, 8b de l'une des première et deuxième lames 6,8 est solidaire d'un élément de fixation destiné à être assemblé à un bâti ou à une partie fixe ou immobile par rapport à l'organe horloger, la deuxième extrémité 6b, 8b de l'autre des première et deuxième lames 6 ,8 étant solidaire de l'organe horloger.
  • Dans l'exemple de la figure 1, la deuxième extrémité 6b de la première lame 6 est directement solidaire d'une patte de fixation 10, destinée à être montée par vissage sur un élément du bâti du mécanisme horloger. La deuxième extrémité 8b de la deuxième lame 8 est solidaire du moyeu 1 par l'intermédiaire d'un bras 12. Dans cette configuration, le bras 12 est donc monté pivotant en O, avec le moyeu 1, autour de l'axe de rotation Z, qui constitue dans cette variante un axe de rotation physique, le moyeu 1 étant monté sur un tenon par exemple. Le bras 12 présente une raideur linéaire k4 suffisamment grande pour que le bras 12 soit le plus rigide possible afin de ne pas participer au comportement du dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2. Notamment la raideur k4 du bras 12 est supérieure à la raideur k1 du connecteur 4.
  • La première lame 6, la deuxième lame 8 et le connecteur 4 sont coplanaires. De plus, ils sont disposés de manière à être dans un même plan parallèle au plan XY. Ainsi, le dispositif à raideur angulaire prédéfinie utilisé dans l'invention s'étend dans un plan principal qui est perpendiculaire à l'axe de rotation Z de l'organe horloger.
  • D'une manière avantageuse, l'élément de fixation, ici la patte de fixation 10, ainsi que le bras 12 et le moyeu 1 sont prévu dans le même plan que les lames 6 et 8 et le connecteur 4.
  • De préférence, l'organe horloger rotatif est configuré pour se déplacer dans sensiblement le même plan que son moyeu 1 et son bras 12 et que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2.
  • Ainsi, l'organe horloger et le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 occupent un espace très compact.
  • La première et la deuxième lames 6,8 sont positionnées du même côté du connecteur 4, leurs deuxièmes extrémités 6b, 8b étant tournées l'une vers l'autre.
  • Avantageusement, la première lame 6 et la deuxième lame 8 forment des droites parallèles non alignées, c'est-à-dire décalées l'une par rapport à l'autre lorsque le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 est à l'état de repos, lesdites première et deuxième lames 6, 8 étant alors non comprimées. L'angle α entre les deuxièmes extrémités 6b, 8b des première et deuxième lames 6, 8 par rapport au centre de rotation O est donc différent de 0 à l'état de repos, lesdites première et deuxième lames 6, 8 étant alors non comprimées.
  • De préférence, la deuxième lame 8 est disposée plus près du connecteur 4 que la première lame 6 de sorte que l'extrémité 4b est plus courte que l'extrémité 4c
  • Le connecteur 4 peut présenter une forme globalement droite en forme de crochet ] dont la longueur principale 4c est parallèle aux première et deuxième lames 6, 8, les extrémités 4a, 4b étant perpendiculaires à la longueur principale 4c. Il est bien évident que le connecteur 4 peut présenter une forme plus arrondie. Par exemple la longueur principale 4c peut être plus ou moins courbe, en forme de C.
  • D'une manière particulièrement avantageuse, l'angle α entre les deuxièmes extrémités 6b, 8b des première et deuxième lames 6, 8 par rapport au centre de rotation O et les raideurs k1, k2 et k3 du connecteur 4 et des première et deuxième lames 6, 8 sont choisis pour que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 exerce sur l'organe horloger un couple correspondant à une raideur angulaire prédéfinie au moins lors d'un déplacement dans le sens de rotation de l'organe horloger correspondant au sens dans lequel les deuxièmes extrémités 6b, 8b des première et deuxième lames 6, 8 doivent se rapprocher pour que lesdites des première et deuxième lames 6, 8 s'alignent et se compriment, au moins sur une plage de positions angulaires comprise entre les deux positons angulaires minimale et maximale.
  • Par exemple, dans le cas du dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 représenté sur la figure 1, le couple exercé sur l'organe horloger par ledit dispositif 2 peut être contrôlé lorsque l'organe horloger pivote dans le sens antihoraire, afin de rapprocher la deuxième lame 8 de la première lame 6 pour que lesdites lames s'alignent et se compriment, pour amorcer le flambage.
  • Avantageusement, il apparait que les paramètres principaux à prendre en compte pour la configuration du couple exercé par le dispositif 2 sur l'organe horloger sont la raideur k1 du connecteur 4, l'angle α, et la raideur k3 de la deuxième lame 8 la plus proche du connecteur 4. La raideur k2 de la première lame 6, la plus éloignée du connecteur 4, peut être considérée comme sans influence.
  • Ainsi, les raideurs k1 et k3 et l'angle α peuvent être choisis par l'horloger pour réaliser en conséquence le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 configuré de manière à obtenir une raideur positive, nulle, négative, ou un effet bistable, et donc un couple correspondant adapté à la fonction de l'organe horloger auquel il est associé, la raideur angulaire étant la dérivée du couple.
  • Par exemple, pour un même angle α, on obtient différents comportements de raideur en faisant varier le ratio k3/k1.
  • Pour un même ratio k3/k1, on obtient différents comportements de raideur en faisant varier l'angle α.
  • De préférence, le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 est configuré pour obtenir ladite raideur angulaire sur sensiblement toute la plage de positions angulaires θ prises par l'organe horloger entre les deux positions angulaires minimale et maximale. θ est égal à zéro lorsque le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 est au repos, c'est-à-dire lorsque les lames 6 et 8 sont droites et parallèles, non comprimées, l'organe horloger étant dans sa position angulaire minimale, et augmente avec le déplacement angulaire de l'organe horloger dans sa position angulaire maximale dans le sens de rotation nécessaire pour rapprocher la deuxième lame 8 de la première lame 6, afin de comprimer la deuxième lame 8 par rapport à sa position de repos.
  • Plus particulièrement, et en référence avec la figure 2, l'angle α entre les deuxièmes extrémités 6b, 8b des première et deuxième lames 6, 8 par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 peuvent être choisis pour que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie exerce sur l'organe horloger un couple correspondant à une raideur angulaire positive entre les deux positons angulaires minimale et maximale, comme représenté par la courbe A.
  • Par exemple, le dispositif de la figure 1 peut être modifié pour que l'angle α soit inférieur à 10° et le rapport k3/k1 supérieur à 2.
  • L'angle α entre les deuxièmes extrémités 6b, 8b des première et deuxième lames 6, 8 par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 peuvent être choisis pour que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie exerce sur l'organe horloger un couple correspondant à une raideur angulaire nulle, et donc un couple sensiblement constant, au moins entre deux positions angulaires θ1, θ2 comprises entre les deux positons angulaires minimale et maximale, comme représenté par la courbe B. On entend par couple « sensiblement constant » un couple ne variant pas de plus de 10%, de préférence 5%, plus préférentiellement 3%, étant entendu que ce pourcentage peut être diminué davantage.
  • Par exemple, le dispositif de la figure 1 peut être modifié pour que l'angle α soit égal à 5° et le rapport k3/k1 égal à 2.
  • L'angle α entre les deuxièmes extrémités 6b, 8b des première et deuxième lames 6, 8 par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 peuvent être choisis pour que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie exerce sur l'organe horloger un couple correspondant à une raideur angulaire négative au moins entre deux positions angulaires comprises entre les deux positons angulaires minimale et maximale, comme représenté par la courbe C où la raideur devient négative à partir de θ=8°par exemple. Avantageusement, l'organe horloger peut être précontraint jusqu'à la valeur de déplacement angulaire θ pour laquelle la raideur devient uniquement négative afin de ne travailler que sur la plage de déplacement angulaire pour laquelle la raideur exercée par le dispositif à raideur angulaire prédéfinie est négative.
  • Par exemple, le dispositif de la figure 1 peut être modifié pour l'angle α soit inférieur à 10° et le rapport k3/k1 inférieur à 1 ou pour que l'angle α soit supérieur ou égal à 10°, quel que soit le rapport k3/k1.
  • L'angle α entre les deuxièmes extrémités 6b, 8b des première et deuxième lames 6, 8 par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 peuvent être choisis pour que l'organe horloger soit bistable, comme représenté par la courbe D.
  • Par exemple, le dispositif de la figure 1 peut être modifié pour l'angle α soit inférieur à 10° et le rapport k3/k1 inférieur à 0.3 ou pour que l'angle α soit supérieur ou égal à 10° et le rapport k3/k1 inférieur à 0.5.
  • Avantageusement, les raideurs k1 et k3 peuvent être modifiées en modifiant les longueurs et épaisseurs du connecteur 4 et/ou de la deuxième lame 8.
  • De préférence, le connecteur 4 présente une longueur telle que la distance entre les premières extrémités 6a, 8a des première et deuxième lames 6, 8 est L1 et une épaisseur e1, la première lame 6 présente une longueur L2 (entre ses première 6a et deuxième extrémité 6b) et une épaisseur e2 et la troisième lame 8 présente une longueur L3 (entre ses première 8a et deuxième extrémité 8b) et une épaisseur e3, choisies telles que L1> L2+L3, L3/L2 ≥1, de préférence L3/L2 >2, L1/L3 > 2, e2=e3, e1/e3 ≥ 4.
  • La hauteur du connecteur 4, des première et deuxième lames 6, 8 est de préférence comprise entre 0.1 mm et 5 mm, de préférence entre 0.1 mm et 2 mm. La hauteur correspond à la mesure sur le chant des pièces. Cette dimension étant hors plan par rapport aux représentations 2D des exemples, n'est pas représentée sur les figures.
  • La longueur L1 du connecteur 4 est de préférence comprise entre 5 mm et 50 mm, et l'épaisseur e1 du connecteur est de préférence comprise entre 0.1 mm et 20 mm.
  • De préférence, l'angle α entre les deuxièmes extrémités 6b, 8b des première et deuxième lames 6, 8 par rapport au centre de rotation O est compris entre 3° et 15°, les cotes étant prises au niveau de la demi-épaisseur des lames 6, 8.
  • Les dimensions des première et deuxième lames 6, 8 et du connecteur 4 sont adaptées et choisies en respectant les définitions ci-dessus pour obtenir les raideurs k1, k2 et k3 nécessaires pour que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 exerce sur l'organe horloger le couple correspondant à la raideur angulaire prédéfinie, choisie en fonction des applications de l'organe horloger. Le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 peut être utilisé soit pour commander et contrôler un déplacement de l'organe horloger, soit pour guider ledit organe horloger lorsqu'il change de position.
  • Les première et deuxième lames 6, 8 et le connecteur 4 sont avantageusement réalisés d'une seule pièce. Il est bien évident qu'ils peuvent être des pièces assemblées.
  • Les première et deuxième lames 6, 8 et le connecteur 4 sont avantageusement réalisés dans un matériau présentant un module de Young compris entre 40 GPa et 300 GPa, les modules de Young des première et deuxième lames et du connecteur étant de préférence égaux. Ce matériau peut être à base de nickel-titane tel que le Nitinol ou autre matériau à mémoire de forme, un acier, un matériau à base de cuivre, d'aluminium, de titane, de silicium, de silicium oxydé, de nickel, de nickel-phosphore, un verre métallique amorphe, etc...
  • De préférence, les première et deuxième lames 6, 8 et le connecteur 4 sont avantageusement réalisés dans un même matériau.
  • Selon un premier mode de réalisation représenté en référence aux figures 3 et 4, l'organe horloger est associé à un seul dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2, la deuxième extrémité 6b de la première lame 6 étant solidaire d'un élément de fixation destiné à être assemblé à un bâti, telle que la patte de fixation 10, et la deuxième extrémité 8b de la deuxième lame 8 est solidaire de l'organe horloger par l'intermédiaire du bras 12, l'angle α entre les deuxièmes extrémités 6b, 8b des première et deuxième lames 6, 8 par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 étant choisis pour que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 exerce sur l'organe horloger un couple correspondant à une raideur angulaire négative au moins entre deux positions angulaires comprises entre les deux positons angulaires minimale et maximale, comme représenté par la courbe C sur la figure 2.
  • L'organe horloger est par exemple un sautoir 14 solidaire du moyeu 1, agencé pour coopérer par exemple avec une roue dentée (non représentée) du mécanisme horloger.
  • Avantageusement, le sautoir 14 est précontraint jusqu'à la valeur de déplacement angulaire θ pour laquelle la raideur devient uniquement négative, le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 exerçant alors sur ledit sautoir 14 un couple correspondant à une raideur angulaire négative lorsque le sautoir 14 se lève, soulevé par les dents de la roue associée.
  • Lorsque le sautoir 14 est au repos, le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 est au repos, les lames 6 et 8 étant droites et parallèles, non comprimées, comme représenté sur la figure 3.
  • Lorsque le sautoir 14 est soulevé par la roue dentée, il pivote avec le moyeu 1 et le bras 12 autour de son axe de rotation, qui est ici un axe physique solidaire du moyeu 1, dans le sens horaire d'un angle θ selon la configuration représentée sur les figures 3 et 4. La rotation du moyeu 1 et du bras 12 dans le sens horaire force la deuxième lame 8 à se rapprocher de la première lame 6 en se comprimant pour s'aligner et amorcer le flambage responsable de la raideur négative, comme représenté sur la figure 4. Cela permet au sautoir 14 de passer la dent de la roue dentée sans effort. Lorsque le sautoir 14 retombe, le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 reprend sa forme de repos, la deuxième lame 8 étant en flexion seulement.
  • Selon un autre mode de réalisation représenté en référence aux figures 5 et 6, l'organe horloger est associé à au moins deux dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2.
  • Dans ce mode de réalisation, pour chaque dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2, la deuxième extrémité 6b de la première lame 6, la plus éloignée du connecteur 4, est directement solidaire de l'organe horloger, et la deuxième extrémité 8b de la deuxième lame 8, la plus proche du connecteur 4, est solidaire, par l'intermédiaire du bras 12, d'un élément de fixation 16 centré en O destiné à être assemblé à une partie fixe par rapport à l'organe horloger. Lorsque les deux dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2 sont au repos, toutes les lames 6, 8 sont droites, non comprimées, les premières lames 6 étant parallèles aux deuxièmes lames associées 8, comme représenté sur la figure 5.
  • Dans ce mode de réalisation, le mécanisme comprenant un cadran (non représenté) présentant au moins une fenêtre parallèle au plan XY et l'organe horloger est par exemple un organe d'obturation 18 mobile en rotation de centre O autour de l'axe Z, définissant ici un axe de rotation virtuel. L'organe d'obturation 18 est agencé pour pouvoir évoluer entre une position fermée, dans laquelle il obture la fenêtre, et une position ouverte, dans laquelle il laisse la fenêtre au moins partiellement libre. La position angulaire minimale de l'organe d'obturation 18 peut correspondre par exemple à la position fermée et la position angulaire maximale de l'organe d'obturation 18 peut correspondre à la position ouverte dans laquelle la fenêtre est entièrement dégagée. L'inverse est bien sûr possible selon la configuration de l'organe d'obturation 18.
  • Dans l'exemple représenté, l'organe d'obturation 18 est agencé pour obturer trois fenêtres de manière simultanée. A cet effet, il présente globalement une forme d'anneau ouvert concentrique au cadran et aux trois fenêtres. L'organe d'obturation 18 présente trois ouvertures 20 disposées de sorte qu'une ouverture 20 coïncide avec une fenêtre associée lorsque l'organe d'obturation 18 est en position ouverte. A côté des ouvertures 20, l'anneau est plein, au moins au niveau des zones qui coïncident avec une fenêtre associée lorsque l'organe d'obturation 5 est en position fermée. L'organe d'obturation 18 comprend également deux découpes 22 agencées pour y loger les dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2.
  • L'organe d'obturation 18 comprend également un mécanisme de commande agencé pour pouvoir l'entrainer en rotation autour de O.
  • Ledit mécanisme de commande comprend par exemple un élément de commande 24 représenté schématiquement ici sous la forme d'une tige, mais il est bien évident que tout autre élément de commande approprié peut être utilisé, tel qu'un levier ou une bascule, commandé par exemple de manière manuelle par un utilisateur, au moyen d'un poussoir, d'un verrou prévu sur une boite de montre ou de la tige de remontoir par exemple, ou de manière automatique par un mécanisme de commande prévu dans la pièce d'horlogerie à cet effet. De préférence, le mécanisme de commande est agencé pour être actionné depuis l'extérieur par un utilisateur, afin de pouvoir ouvrir ou fermer l'organe d'obturation 18 à la demande.
  • L'élément de fixation 16 peut se présenter sous la forme d'un anneau central coaxial au cadran, dimensionné et positionné par exemple pour permettre le passage des aiguilles au centre du cadran. Il est bien évident qu'il est possible de prévoir une ouverture pour le passage d'autres éléments différents d'aiguilles, cette ouverture pouvant être centrée ou non. L'élément de fixation 16 peut également être plein.
  • L'élément de fixation 16 est solidaire d'une partie de fixation 26 agencée pour être fixe par rapport à l'organe d'obturation 18. Cette partie de fixation 26 est sous la forme d'un anneau extérieur ouvert, concentrique au cadran et à l'organe d'obturation, et s'étendant d'un côté à l'autre de l'élément de commande 24. L'élément de fixation 16 est relié à la partie de fixation 26 par deux bras 27. La partie de fixation 26 comprend des oreilles 28 prévues pour fixer solidairement la partie de fixation 26 sur la face intérieure du cadran, par vissage par exemple. La partie de fixation 26 peut également être collée au cadran. Il est bien évident que dans d'autres modes de réalisation, l'anneau peut être non concentrique au cadran, en fonction de la disposition des fenêtres et de l'organe d'obturation.
  • D'une manière avantageuse, les dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2, les bras 12, l'organe d'obturation 18, la partie de fixation 26 et son élément de fixation 16 sont réalisés d'une seule pièce.
  • Tous les éléments de l'organe d'obturation 18, des dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2, des bras 12, et de la partie de fixation 26 avec son élément de fixation 16 sont disposés dans un seul et même plan, de sorte que l'épaisseur occupée par ces éléments est très faible. Ces éléments forment globalement un disque très fin qui peut se loger dans ou sous le cadran, dans un plan sensiblement parallèle à la fenêtre dudit cadran.
  • L'angle α entre les deuxièmes extrémités 6b, 8b des première et deuxième lames 6, 8 par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 sont choisis pour que chaque dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 exerce sur l'organe horloger, ici l'organe d'obturation 18, un couple conférant un effet bistable audit organe horloger entre les deux positons angulaires minimale et maximale, l'une des positions stables ou position d'équilibre correspondant à la positon angulaire minimale de l'organe d'obturation, ici la position fermée, l'autre des positions stables ou position d'équilibre correspondant à la positon angulaire maximale, ici la position ouverte, de l'organe d'obturation, comme représenté sur la figure 6. Ainsi, l'organe horloger a un comportement global bistable.
  • De ce fait, aucun dispositif de verrouillage en position de l'organe d'obturation n'est nécessaire, le comportement bistable procuré par les dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2 permettant de maintenir l'organe d'obturation 18 en position stable ouverte ou fermée sans autre mécanisme.
  • Dans ce mode de réalisation, lesdits dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2 sont disposés autour de l'élément de fixation 16 de sorte qu'ils se superposent si l'un est ramené vers l'autre en le faisant tourner autour du centre de rotation O. Dans cet agencement, le comportement bistable est asymétrique comme montré par la figure 6.
  • Dans l'exemple représenté, le nombre de dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2 est de deux, mais il est bien évident que le nombre de dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2 peut être supérieur ou égal à 2.
  • Le premier changement de position de l'organe d'obturation 18 doit se faire dans le sens de rotation permettant de rapprocher la première lame 6 de la deuxième lame 8 des deux dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2 pour que lesdites lames 6, 8 s'alignent et se compriment, pour amorcer le flambage. Ici, les deux dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2 sont au repos, les lames 6, 8 étant toutes non comprimées, lorsque l'organe d'obturation est dans sa position angulaire minimale. Le premier passage de la position angulaire minimale à la position angulaire maximale de l'organe d'obturation se fait donc en tournant ledit organe d'obturation 18 dans le sens horaire au moyen de l'élément de commande 24.
  • Dans un autre mode de réalisation représenté sur les figures 7 à 10, l'organe horloger est associé à au moins deux dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2.
  • Dans ce mode de réalisation, pour chaque dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2, la deuxième extrémité 6b de la première lame 6, la plus éloignée du connecteur 4, est solidaire d'un élément de fixation, telle qu'une patte de fixation 10, destiné à être assemblé à une partie fixe par rapport à l'organe horloger, par exemple un élément du bâti du mécanisme horloger. La deuxième extrémité 8b de la deuxième lame 8, la plus proche du connecteur 4, est solidaire de l'organe horloger par l'intermédiaire du bras 12 solidaire du moyeu 1, de manière similaire au dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 des figures 1, 3 et 4. Lors de la réalisation de l'ensemble, les deux dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2 sont au repos, toutes les lames 6, 8 étant droites, non comprimées, parallèles les unes aux autres, comme représenté sur la figure 7.
  • Dans ce mode de réalisation, l'organe horloger est par exemple un organe d'obturation, utilisé comme l'organe d'obturation 18 pour obturer ou libérer une fenêtre d'un cadran, l'organe d'obturation étant solidaire du moyeu 1 et des bras 12, et mobile en rotation de centre O autour de l'axe Z, définissant ici un axe de rotation physique, le moyeu 1 étant monté sur un tenon par exemple. L'organe d'obturation est par exemple un volet porté par le moyeu 1 et les bras 12. Les pattes de fixation 10 sont par exemple assemblées par vissage au cadran.
  • L'organe d'obturation comprend également un mécanisme de commande agencé pour pouvoir l'entrainer en rotation autour de O.
  • L'angle α entre les deuxièmes extrémités 6b, 8b des première et deuxième lames 6, 8 par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 sont choisis pour que chaque dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 exerce sur l'organe horloger, ici l'organe d'obturation, un couple conférant un effet bistable audit organe horloger entre les deux positons angulaires minimale et maximale, l'une des positions stables correspondant à la positon angulaire minimale de l'organe d'obturation, c'est-à-dire l'une des positions ouverte ou fermée, l'autre des positions stables correspondant à la positon angulaire maximale, c'est-à-dire l'autre des positions ouverte ou fermée, de l'organe d'obturation, comme représenté sur la figure 10. Ainsi, l'organe horloger a un comportement global bistable.
  • Dans ce mode de réalisation, lesdits dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2 sont disposés sur le moyeu 1 symétriquement par rapport à un axe S du plan XY passant par le centre de rotation O. Dans cet agencement, le comportement bistable de l'organe d'obturation est très avantageusement symétrique lors de ses changements de position ouverte/fermée, comme montré par la figure 10.
  • Dans l'exemple représenté, le nombre de dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2 est de deux, mais il est bien évident que le nombre de dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2 peut être supérieur ou égal à 2.
  • D'une manière avantageuse, les deux dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2, les pattes de fixation10, les bras 12 et le moyeu 1 sont réalisés d'une seule pièce.
  • Tous les éléments des dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2, des pattes de fixation 10, des bras 12 et du moyeu 1 sont disposés dans un seul et même plan, de sorte que l'épaisseur occupée par ces éléments est très faible. Ces éléments peuvent se loger dans ou sous le cadran, dans un plan sensiblement parallèle à la fenêtre dudit cadran.
  • Dans cette configuration, l'un des dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2 doit être préalablement armé en rapprochant ses lames 6, 8 pour les comprimer. A cet effet, lorsque l'ensemble est assemblé à la partie fixe par rapport à l'organe horloger, par exemple un élément du bâti du mécanisme horloger ou le cadran, la patte de fixation 10 de l'un des dispositifs à raideur angulaire prédéfinie 2, ici le dispositif inférieur, est fixée de manière décalée par rapport à la position de repos de manière à rapprocher pour aligner et comprimer les lames 6, 8 du dispositif inférieur comme le montre la figure 8.
  • L'autre dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2, ici le dispositif supérieur, est laissé libre, dans son état de repos.
  • Cette première position stable représentée sur la figure 8 correspond par exemple à la position angulaire minimale de l'organe d'obturation.
  • Le premier changement de position doit se faire ensuite dans le sens de rotation permettant de rapprocher la deuxième lame 8 de la première lame 6 du dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 non préarmé, ici le dispositif supérieur, pour que lesdites lames 6, 8 du dispositif supérieur s'alignent et se compriment à leur tour. Ici, le changement de position de l'organe d'obturation se fait en tournant ledit organe d'obturation, et donc le moyeu 1 et les bras 12, dans le sens antihoraire au moyen de l'élément de commande, comme représenté sur la figure 9.
  • L'autre dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2, ici le dispositif inférieur, emmené par le bras 12 associé, retrouve son état de repos, les lames 6 et 8 étant droites et non comprimées.
  • Cette deuxième position stable représentée sur la figure 9 correspond par exemple à la position angulaire maximale de l'organe d'obturation.
  • Puis, lorsque l'organe d'obturation est tourné dans le sens horaire, le moyeu 1 et les bras 12 reprennent leur position de la figure 8, le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 supérieur retrouvant son état de repos et le dispositif à raideur angulaire prédéfinie 2 inférieur retrouvant son état de préarmé.
  • Les dispositifs à raideur angulaire prédéfinie mis en œuvre dans la présente invention sont simples à fabriquer puisqu'ils sont réalisés en utilisant des lames droites. De plus, ils sont très compacts, entrainant un encombrement réduit. Ils permettent d'obtenir le comportement en raideur angulaire adéquat de l'organe horloger rotatif, selon les applications, à partir de dimensionnements différents, facilement mis en œuvre.

Claims (15)

  1. Mécanisme horloger comprenant un organe horloger rotatif agencé pour être mobile en rotation de centre O autour d'un axe de rotation Z dans un plan XY perpendiculaire à l'axe Z entre au moins deux positions angulaires minimale et maximale et associé à au moins un dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2) pour contrôler ou guider l'organe horloger lors d'un changement de positions, caractérisé en ce que ledit dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2) comprend un connecteur (4) de raideur linéaire k1, une première lame (6) de raideur linéaire k2 dont une première extrémité (6a) est solidaire d'une première extrémité (4a) du connecteur (4), et une deuxième lame (8) de raideur linéaire k3 dont une première extrémité (8a) est solidaire d'une deuxième extrémité (4b) du connecteur (4), la deuxième extrémité (6b, 8b) de l'une des première et deuxième lames (6, 8) étant solidaire d'un élément de fixation, la deuxième extrémité (6b, 8b) de l'autre des première et deuxième lames (6, 8) étant solidaire de l'organe horloger, la première lame (6), la deuxième lame (8) et le connecteur (4) étant coplanaires, parallèles au plan XY, les première et deuxième lames (6, 8) étant positionnées du même côté du connecteur (4), leurs deuxièmes extrémités (6b, 8b) étant tournées l'une vers l'autre, les première et deuxième lames (6, 8) formant des droites parallèles non alignées lorsque le dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2) est à l'état de repos, lesdites première et deuxième lames (6, 8) étant non comprimées, l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames (6, 8) par rapport au centre de rotation O et les raideurs k1, k2 et k3 étant choisis pour que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2) exerce sur l'organe horloger un couple correspondant à une raideur angulaire prédéfinie au moins lors d'un déplacement dans le sens de rotation de l'organe horloger correspondant au sens dans lequel les première et deuxième lames (6, 8) doivent se rapprocher pour s'aligner et se comprimer, au moins entre deux positions angulaires comprises entre les deux positons angulaires minimale et maximale.
  2. Mécanisme horloger selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames (6, 8) par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 sont choisis pour que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2) exerce sur l'organe horloger un couple correspondant à une raideur angulaire positive entre les deux positons angulaires minimale et maximale.
  3. Mécanisme horloger selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames (6, 8) par rapport au centre de rotation O est inférieur à 10° et le rapport k3/k1 est supérieur à 2.
  4. Mécanisme horloger selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames (6, 8) par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 sont choisis pour que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2) exerce sur l'organe horloger un couple correspondant à une raideur angulaire nulle au moins entre deux positions angulaires comprises entre les deux positons angulaires minimale et maximale.
  5. Mécanisme horloger selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames (6, 8) par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 sont choisis pour que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2) exerce sur l'organe horloger un couple correspondant à une raideur angulaire négative au moins entre deux positions angulaires comprises entre les deux positons angulaires minimale et maximale.
  6. Mécanisme horloger selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames (6, 8) par rapport au centre de rotation O est inférieur à 10° et le rapport k3/k1 est inférieur à 1 ou l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames (6, 8) par rapport au centre de rotation O est supérieur ou égal à 10°, quel que soit le rapport k3/k1.
  7. Mécanisme horloger selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames (6, 8) par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 sont choisis pour que l'organe horloger soit bistable.
  8. Mécanisme horloger selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames (6, 8) par rapport au centre de rotation O est inférieur à 10° et le rapport k3/k1 est inférieur à 0.3 ou l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames (6, 8) par rapport au centre de rotation O est supérieur ou égal à 10° et le rapport k3/k1 est inférieur à 0.5.
  9. Mécanisme horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le connecteur (4) présente une longueur telle que la distance entre les premières extrémités (6a, 8a) des première et deuxième lames (6, 8) est L1 et une épaisseur e1, la première lame (6) présente une longueur L2 et une épaisseur e2 et la troisième lame (8) présente une longueur L3 et une épaisseur e3, choisies telles que L1> L2+L3, L3/L2 ≥1, de préférence L3/L2 >2, L1/L3 > 2, e2=e3, e1/e3 ≥ 4, la hauteur du connecteur (4), des première et deuxième lames (6, 8) étant de préférence comprise entre 0.1 mm et 5 mm, de préférence entre 0.1 mm et 2 mm, la longueur L1 du connecteur (4) étant comprise entre 5 mm et 50 mm, et l'épaisseur e1 du connecteur (4) étant comprise entre 0.1 mm et 20 mm, l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames (6, 8) par rapport au centre de rotation O est compris entre 3° et 15°, et le module de Young du matériau des première et deuxième lames (6, 8) et du connecteur (4) est compris entre 40 GPa et 300 GPa, les modules de Young des première et deuxième lames (6, 8) et du connecteur (4) étant de préférence égaux.
  10. Mécanisme horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe horloger est associé à un seul dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2), la deuxième extrémité (6b) de la première lame (6) étant solidaire d'un élément de fixation destiné à être assemblé à un bâti, la deuxième extrémité (8b) de la deuxième lame (8) étant solidaire de l'organe horloger, l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames (6, 8) par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 étant choisis pour que le dispositif à raideur angulaire prédéfinie exerce sur l'organe horloger un couple correspondant à une raideur angulaire négative au moins entre deux positions angulaires comprises entre les deux positons angulaires minimale et maximale.
  11. Mécanisme horloger selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'organe horloger est un sautoir (14), le dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2) exerçant sur ledit sautoir (14) un couple correspondant à une raideur angulaire négative lorsque le sautoir (14) se lève.
  12. Mécanisme horloger selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'organe horloger est associé à au moins deux dispositifs à raideur angulaire prédéfinie (2), la deuxième extrémité (6b) de la première lame (6) étant solidaire de l'organe horloger, la deuxième extrémité (8b) de la deuxième lame (8) étant solidaire d'un élément de fixation centré en O destiné à être assemblé à une partie fixe par rapport à l'organe horloger, l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames (6, 8) par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 étant choisis pour que chaque dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2) exerce sur l'organe horloger un couple conférant un effet bistable entre les deux positons angulaires minimale et maximale, lesdits dispositifs à raideur angulaire prédéfinie (2) étant disposés de sorte qu'ils se superposent si l'un est ramené vers l'autre en le faisant tourner autour du centre de rotation O.
  13. Mécanisme horloger selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'organe horloger est associé à au moins deux dispositifs à raideur angulaire prédéfinie (2), la deuxième extrémité (6b) de la première lame (6) étant solidaire d'un élément de fixation destiné à être assemblé à une partie fixe par rapport à l'organe horloger, la deuxième extrémité (8b) de la deuxième lame (8) étant solidaire de l'organe horloger, l'angle (α) entre les deuxièmes extrémités (6b, 8b) des première et deuxième lames (6, 8) par rapport au centre de rotation O et le rapport k3/k1 étant choisis pour que chaque dispositif à raideur angulaire prédéfinie (2) exerce sur l'organe horloger un couple conférant un effet bistable entre les deux positons angulaires minimale et maximale, lesdits dispositifs à raideur angulaire prédéfinie (2) étant disposés symétriquement par rapport à un axe passant par le centre de rotation O.
  14. Mécanisme horloger selon l'une des revendications 12 et 13 comprenant un cadran présentant au moins une fenêtre parallèle au plan XY, caractérisé en ce que l'organe horloger est un organe d'obturation (18) mobile en rotation pour pouvoir évoluer entre une position fermée, dans laquelle il obture la fenêtre, et une position ouverte, dans laquelle il laisse la fenêtre au moins partiellement libre.
  15. Pièce d'horlogerie comprenant un mécanisme horloger selon l'une des revendications 1 à 14.
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