EP4343450A1 - Mécanisme oscillateur sur guidage flexible pour un mouvement horloger mécanique comportant une suspension antichoc - Google Patents

Mécanisme oscillateur sur guidage flexible pour un mouvement horloger mécanique comportant une suspension antichoc Download PDF

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EP4343450A1
EP4343450A1 EP22197152.6A EP22197152A EP4343450A1 EP 4343450 A1 EP4343450 A1 EP 4343450A1 EP 22197152 A EP22197152 A EP 22197152A EP 4343450 A1 EP4343450 A1 EP 4343450A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
suspension
pivot
oscillator mechanism
shock
fixed structure
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
EP22197152.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Grégory Musy
François BARROT
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.)
CSEM Centre Suisse dElectronique et de Microtechnique SA Recherche et Développement
Original Assignee
CSEM Centre Suisse dElectronique et de Microtechnique SA Recherche et Développement
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 CSEM Centre Suisse dElectronique et de Microtechnique SA Recherche et Développement filed Critical CSEM Centre Suisse dElectronique et de Microtechnique SA Recherche et Développement
Priority to EP22197152.6A priority Critical patent/EP4343450A1/fr
Publication of EP4343450A1 publication Critical patent/EP4343450A1/fr
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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
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/045—Oscillators acting by spring tension with oscillating blade springs
    • 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
    • G04B43/00—Protecting clockworks by shields or other means against external influences, e.g. magnetic fields
    • G04B43/002—Component shock protection arrangements

Definitions

  • the present disclosure concerns the field of watchmaking, more precisely the field of mechanical watches with oscillators on flexible guidance and a shock absorber associated with an oscillator mechanism on flexible guidance.
  • the present disclosure also relates to a watch movement comprising the oscillator mechanism.
  • FIG. 1a and 1b An oscillator on flexible guidance is shown in figures 1a and 1b .
  • Such an oscillator consists of an inertial element 11 (such as a balance wheel) and a flexible pivot 120 comprising a plurality of elastic pivot blades 12, 13.
  • the flexible pivot 120 combines the function of spring and guiding the rotation of the inertial element 11 around a pivot axis A substantially perpendicular to the plane of oscillation P o of the inertial element 11.
  • the stiffness constants in rotation and translation in all other directions must be particularly large, especially for translations in the plane of oscillation P o . This great rigidity implies that during an impact, the mechanical stress generated by the deformation of the pivot blades 12, 13 will increase significantly for very small movements of the inertial element 11.
  • the shocks that such an oscillator on flexible guidance must withstand are potentially of great intensity, typically up to 5000 G.
  • THE figures 1a and 1b show a fixed thrust bearing 3, against which a thrust axis (see figures 7a And 7b , No represented in figures 1a and 1b ) comes into contact with the thrust bearing during an impact with an intensity greater than a given threshold value.
  • EP3719587A1 of the present applicant describes an anti-shock device intended to protect against shock a mechanical watch oscillator with flexible guidance, in which a stop axis is linked to the inertial element 11 by a rigid connection, and is housed in a fixed stop bearing.
  • This stop device is implemented above and below the inertial element 11 so as to block the movements in the plane, and out of the plane, of oscillation P o of the inertial element and the rotations in torsion ( rotation around any axis included in the plane of oscillation P o ).
  • the clearance between the thrust axis and the thrust bearing 3 must be sufficiently large, typically 50 ⁇ m, to avoid any contact between the thrust axis and the thrust bearing 3 in normal operation or for low intensity shocks which are not dangerous for the pivot blades 12, 13.
  • the flexible pivot 120 must be sufficiently rigid to avoid any contact between the thrust pin and the thrust bearing 3 for weak shocks and be less rigid for shocks of greater intensity which could damage the pivot blades 12, 13, and therefore allow the inertial element 11 to move by typically 50 ⁇ m until the thrust pin meets thrust bearing 3.
  • FIG. 1a An example of a flexible pivot at a plane of symmetry (drawn lines on the figures 1a and 1b ) is the Wittrick type pivot.
  • the latter is composed of two crossed pivot blades 12, 13, separated by an angle of typically 90°, linking a fixed base 16 to the inertial element 11.
  • the configuration of the pivot blades 12, 13 implies that, when a shock and depending on the direction of application of the shock, the pivot blades 12, 13 can be either both in traction ( figure 1a ), or both in compression ( figure 1b ).
  • figure 1a When a blade is put under traction, like a rope, it becomes more rigid.
  • the mass of the inertial element 11 will then move very weakly and the stress in the pivot blades 12, 13 will be very high if the intensity of the shock requesting traction is high.
  • a displacement of 50 ⁇ m may be sufficient to cause the pivot blades 12, 13 to break if the direction of the impact is such that the blades are subjected to traction. It is not wise to reduce the clearance by 50 ⁇ m because the inertial element 11 would then easily come into contact with the thrust bearing 3 which would too often disrupt the operation of the oscillator 1. It is also not interesting to lengthen the pivot blades 12, 13 in order to reduce the maximum stress, because this would degrade the sensitivity to gravity of the oscillator.
  • the patent EP3561609B1 describes a suspension device for a flexible pivot to a plane of symmetry, allowing translation in the plane of oscillation of the inertial element until the thrust pin joins the thrust bearing without breaking the pivot blades .
  • This suspension device does not, however, prevent movements of the pivot in normal operation or for low shocks, which is undesirable when seeking to minimize disturbances to the oscillator.
  • the present disclosure concerns an oscillator mechanism on a flexible guide arranged to be fixed on a plate of a mechanical watch movement.
  • the oscillator mechanism comprises a fixed structure, arranged to be fixed on the plate, a pivot base, an inertial element, and a flexible pivot comprising a plurality of elastic blades, each extending between, at a first end of the blade, the pivot base, and, at a second end of the blade, the inertial element, allowing the latter to oscillate in a plane of oscillation, substantially perpendicular to a pivot axis of the inertial element.
  • An anti-shock suspension is linked, on the one hand to the pivot base, and, on the other hand to the fixed structure, and configured to maintain the pivot base substantially fixed for shock intensities below a threshold value and is deform by buckling when the oscillator mechanism undergoes a shock of an intensity which exceeds a threshold value.
  • the pivot base can then move relative to the fixed structure according to at least one degree of freedom in translation in the plane of oscillation P o .
  • the threshold value is at least greater than 10 G or 50 G.
  • An advantage of the oscillator mechanism 1 described here compared to the state of the art is that it makes it possible to produce an anti-shock suspension with a trigger threshold (threshold value S for buckling) without requiring preload.
  • the present disclosure also relates to a watch movement comprising the oscillator mechanism.
  • the oscillator mechanism 1 on a flexible guide arranged to be fixed on a plate of a mechanical watch movement, is illustrated in figures 2 to 6 , according to one embodiment.
  • the oscillator mechanism 1 comprises a fixed structure 16, arranged to be fixed on the plate.
  • the oscillator mechanism 1 also includes a pivot base 20, an inertial element 11, and a flexible pivot 120 comprising a plurality of elastic pivot blades 12, 13.
  • Each pivot blade 12, 13 extends between, at a first end 121 of the pivot blade 12, 13, the pivot base 20, and, at a second end 122 of the pivot blade 12, 13, the inertial element 11, allowing the latter to oscillate in an oscillation plane P o , substantially perpendicular to a pivot axis A of the inertial element 11.
  • the oscillator mechanism 1 comprises two pivot blades 12, 13.
  • the two pivot blades 12, 13 intersect along a straight line which passes at a certain fraction of the length of each pivot blade 12, 13 and which defines the axis virtual pivot A of the oscillator mechanism 1.
  • This configuration corresponds to an oscillator mechanism having a plane of symmetry.
  • the oscillator mechanism 1 may include more than two pivot blades.
  • a thrust bearing 3, fixed relative to the oscillator mechanism 1, can be arranged in order to limit the movement of the inertial element 11 relative to the pivot axis A of the oscillator mechanism 1.
  • an anti-shock suspension 200 is linked, on the one hand to the base of the pivot 20, and, on the other hand, to the fixed structure 16.
  • the anti-shock suspension 200 is configured to maintain the pivot base 20 substantially fixed for shock intensities lower than a threshold value S, and deform by buckling when the oscillator mechanism 1 undergoes a shock which exceeds a threshold value S.
  • the anti-shock suspension 200 allows the pivot base 20 to move by relation to the fixed structure 16 according to at least one degree of freedom in translation in the oscillation plane P o , during the shock exceeding the threshold value S. In this way, following a shock stressing the flexible pivot 120, the constraint traction, which can appear in the pivot blades 12, 13, is reduced.
  • the anti-shock suspension 200 comprises at least one rigid element 22, 24 which does not deform during the impact.
  • the anti-shock suspension 200 also comprises at least one suspension element 23, 25, 27 deforming by buckling during an impact subjecting the suspension element 23, 25, 27 to a compressive force whose intensity exceeds the value of threshold S.
  • the rigid element 22, 24 is, on the one hand, connected to the pivot blades 12, 13 and, on the other hand, to the fixed structure 16 via the suspension element 23, 25 , 27.
  • the anti-shock suspension 200 further comprises a guide member 21 configured to guide the movement of the pivot base 20 according to at least one degree of freedom in translation, in the oscillation plane P o .
  • the suspension element 23, 25, 27 may comprise one or more flexible suspension blades 230.
  • Buckling occurs when a force is applied in compression to the suspension element 23, 25, 27, for example on a suspension blade 230.
  • the compressive stiffness of the suspension blade 230 (which can be very large) suddenly decreases, causing the suspension blade 230 to collapse.
  • the buckling limit depends on the slenderness of the suspension blade 230.
  • This buckling limit therefore essentially depends on geometric parameters and the material that can be precisely dimensioned and chosen.
  • the threshold value S is at least greater than 10 G.
  • the threshold value S can also be at least greater than 50 G.
  • the anti-shock suspension 200 comprises a first rigid element 22 which does not deform during impact and a first suspension element 23.
  • the rigid element 22 is, on the one hand, connected to the pivot blades 12, 13 and, on the other hand, on the other hand, to the fixed structure 16 via the first suspension element 23.
  • the first flexible element 23 deforms by buckling during an impact subjecting the suspension element 23 to a compressive force and the intensity of which exceeds the threshold value S.
  • the pivot blades 12, 13 are subjected to a tensile force that is all the lower as the suspension element 23 protects them by deforming by buckling.
  • the first rigid element 22 is connected to a first section 161 of the fixed structure 16 via the first suspension element 23.
  • the suspension element 23 comprises a single suspension blade 230.
  • the first rigid element 22 is connected to a second section 162 of the fixed structure 16 via the guide member 21.
  • the guide member 21 makes it possible to guide in translation, in the oscillation plane P o , the movement of the pivot base 20 induced by the buckling deformation.
  • the guide member 21 can be configured so as to block the movements of the pivot base 20 in directions other than the direction corresponding to the desired degree of freedom in translation.
  • the guide member 21 buckles while allowing the pivot base 20, guided by the guide member 21, to move in translation along the axis of symmetry of the pivot flexible 120.
  • the guide member 21 is represented abstractly by bearings.
  • THE figures 3a and 3b illustrate the oscillator mechanism 1 of figures 2a and 2b in which the guide member 21 comprises two guide blades 210 arranged substantially parallel. It will be noted that the guide member 21 can also include more than two guide blades 210.
  • the guide blade 210 is preferably dimensioned so as to minimize the rigidity of the guide member 21 in the direction of its degree of freedom in order to not to add additional tension in the pivot blades 12, 13. Other configurations of the guide member 21 are also possible.
  • the impact is directed towards the right and the pivot blades 12, 13 are subjected to a tensile force.
  • the orientation of the shock is illustrated by the arrow and corresponds to the 0° angle.
  • the suspension element 23 buckles when the oscillator mechanism 1 undergoes a shock which exceeds the threshold value S.
  • the pivot base 20 then moves in the orientation of the shock which makes it possible to reduce the tensile force in the blades pivot 12, 13.
  • the two guide blades 210 extend, between the second section 162 of the fixed structure 16 and the first rigid element 22, in a direction substantially perpendicular to the direction in which the first suspension element 23 deforms.
  • the two guide blades 210 flex in the direction of movement of the pivot base 20, thus guiding the latter in the direction corresponding to the degree of freedom in translation, here between 180° and 0° , in the oscillation plane P o .
  • the impact is directed towards the left and the pivot blades 12, 13 are subjected to a compressive force.
  • the pivot blades 12, 13 can be configured so as to buckle when the oscillator mechanism 1 undergoes a shock whose intensity exceeds the threshold value S, resulting in a reduction in the stiffness of the pivot blades 12, 13 and a displacement of the inertial element 11. In such a case, the suspension element 23 is in traction, it therefore does not buckle and the pivot base 20 does not move.
  • THE figures 4a and 4b illustrate the oscillator mechanism 1 according to an alternative embodiment to that of the figures 3a and 3b , in which the suspension element 23 comprises two suspension blades 230.
  • the two suspension blades 230 are preferably arranged substantially parallel to each other.
  • Each of the suspension blades 230 is configured to buckle when the oscillator mechanism 1 undergoes a shock whose intensity exceeds the threshold value S. In this case, the pivot blades are in traction and the suspension blades 230 are in compression.
  • Each of the two suspension blades 230 can advantageously have a more slender shape than the single suspension blade 230 of the suspension element 23 depending on the configuration of the figures 3a and 3b , in the case where it is desired to buckle the two suspension blades 230 at the same threshold value S as that of the single suspension blade 230.
  • the configuration of the suspension element 23 according to the figures 3a and 3b makes it possible to block in a more rigid manner the degrees of freedom in rotation of the pivot base 20, which makes it possible to reduce the sensitivity to gravity of the oscillator mechanism 1.
  • FIG 4a shows the oscillator mechanism 1 undergoing a shock directed towards the right (0°) subjecting the pivot blades 12, 13 to a tensile force.
  • the impact is directed to the left (180°) and the pivot blades 12, 13 are subjected to a compressive force.
  • the pivot blades 12, 13 can then buckle when the force in the pivot blades 12, 13 is in compression and the intensity of the shock exceeds the threshold value S.
  • the anti-shock suspension 200 comprises a first rigid element 22 and a second rigid element 24.
  • the anti-shock suspension 200 also comprises a first suspension element 23 and a second suspension element 25.
  • the first rigid element 22 is connected to the fixed structure 16 via the second suspension element 25, the second rigid element 24 and the first suspension element 23.
  • the first suspension element 23 is configured to deform in buckling in a direction substantially parallel to the direction of buckling deformation of the second suspension element 25 but in the opposite direction.
  • the pivot base 20 can therefore move according to a degree of freedom in translation in two orientations (0° and 180°) in the oscillation plane P o , when the oscillator mechanism 1 undergoes shocks in diametrically opposite and directed orientations according to the bisector of the angle formed by the blades 12 and 13.
  • the first rigid element 22 is connected to a first section 161 of the fixed structure 16 via the second suspension element 25, the second rigid element 24 and the first suspension element 23.
  • the first rigid element 22 is also connected to a second section 162 of the fixed structure 16 via the guide member 21.
  • the suspension element 23 comprises two suspension blades 230 substantially parallel to each other.
  • the guide member 21 also comprises two guide blades 210.
  • the two guide blades 210 are arranged substantially parallel to each other.
  • the pivot base 20 moves, the two guide blades 210 flex in the direction of movement of the pivot base 20, thus guiding the latter in the direction corresponding to the degree of freedom in translation, here between 180° and 0 °, in the plane of oscillation P o .
  • FIG. 5a shows the oscillator mechanism 1 undergoing a shock directed towards the right (0°), subjecting the pivot blades 12, 13 to a tensile force and the first flexible element 23 to a compressive force.
  • the first flexible element 23 deforms by buckling when the intensity of the shock exceeds the threshold value S.
  • the impact is directed to the right (180°) and the pivot blades 12, 13 are subjected to a compressive force.
  • the pivot blades 12, 13 do not buckle.
  • the buckling limit of the pivot blades 12, 13 is too high (for example in the case where the pivot blades 12, 13 are dimensioned very short).
  • the second suspension element 25, which is subjected to a compressive force buckles, allowing the inertial element to move when the shock exceeds the threshold value S.
  • THE figures 6a to 6d illustrate the oscillator mechanism 1 according to another embodiment, in which the anti-shock suspension 200 comprises a first rigid element 22 and a second rigid element 24.
  • the anti-shock suspension 200 also comprises a first suspension element 23, a second suspension element 25 , and a third suspension element 27.
  • the rigid element 22 is, on the one hand, connected to the pivot blades 12, 13 and, on the other hand, to the fixed structure 16 (for example to the first section 161 of the fixed structure 16) by the intermediate of the first element of suspension 23.
  • the first flexible element 23 deforms by buckling during an impact whose intensity exceeds the threshold value S.
  • the pivot blades 12, 13 are subjected to a tensile force and the first flexible element 23 is subjected to a compressive force.
  • the rigid element 22 is also connected to the fixed structure 16 (for example to the second section 162 of the fixed structure 16), via the second suspension element 25, the second rigid element 24 and the third suspension element 27.
  • the first suspension element 23 is configured to deform in a direction substantially perpendicular to the direction of deformation of the second suspension element 25 and third suspension element 27.
  • the pivot base 20 can then be moved according to two degrees of freedom in translation relative to the fixed structure 16, substantially perpendicular to each other, and in the plane of oscillation P o .
  • FIG 6a shows the oscillator mechanism 1 undergoing a shock directed towards the right (0°), subjecting the pivot blades 12, 13 to a tensile force.
  • the first flexible element 23 is subjected to a compressive force and deforms by buckling when the intensity of the shock exceeds the threshold value S.
  • the impact is directed to the left (180°) and the pivot blades 12, 13 are subjected to a compressive force.
  • the operation of the pivot base 20 for impact in the 0° and 180° orientations is similar to that of the pivot base 20 in the configurations of the figures 4a and 4b .
  • the shock is directed downwards (270°).
  • the second flexible element 25 is subjected to a compressive force and deforms by buckling when the intensity of the shock exceeds the threshold value S.
  • the shock is directed upwards (90°).
  • the third flexible element 27 is subjected to a compressive force and deforms by buckling when the intensity of the shock exceeds the threshold value S.
  • the presence of the second and third flexible elements 25, 27 allows the pivot base 20 to move in both orientations 90° and 270° and in the oscillation plane P o .
  • the suspension blades 230 of the first suspension element 23 play the role of the guide member 21 and guide the movement of the pivot base 20 in the two opposite orientations between 270° and 90°.
  • the suspension blades 230 of the second and third suspension elements 25, 27 play the role of the guide member 21 and guide the movement of the pivot base 20 in the orientation towards 0°.
  • the anti-shock suspension 200 can comprise only the first and the second suspension element 23, 25 and only the first rigid element 22.
  • the rigid element 22 is then connected to the fixed structure 16 (for example to the second section 162 of the fixed structure 16) via the second suspension element 25.
  • the second flexible element 25 deforms by buckling for a shock is directed downwards (270°) and when its intensity exceeds the threshold value S
  • the second flexible element 25 does not deform when the impact is directed upwards (90°).
  • each of the first, second and third flexible elements 23, 25, 27 may buckle for substantially the same threshold value S.
  • the figures 7a And 7b show a possible implementation of the oscillator mechanism 1.
  • the figure 7a shows a general view of the oscillator mechanism 1 and the figure 7b shows a partial view of the oscillator mechanism of the figure 7a .
  • the oscillator mechanism 1 comprises the inertial element 11 (or balance) and the pivot base 20.
  • the two pivot blades 12, 13 extend substantially at 90° relative to each other.
  • the pivot blades 12, 13 are connected on the one hand to the pivot base 20 and on the other hand to the inertial element 11.
  • the anti-shock suspension 200 comprises the guide member 21 comprising two guide blades 210, and the first suspension element 23 comprising a blade of suspension 230.
  • the suspension blade 230 may include a slight curvature to ensure that it will deform according to the desired buckling mode.
  • desired buckling mode we mean a particular mode of deformation of the suspension blade 230.
  • the belly of the suspension blade 230, when it deforms in buckling is formed in a determined direction ( convex, concave).
  • the oscillator mechanism 1 also comprises a stop axis 14 linked to the inertial element 11 by a rigid connection 15.
  • the stop axis 14 is housed in a thrust bearing 3, fixed relative to the oscillator mechanism 1.
  • the axis thrust 14 and the thrust bearing 3 can be arranged on both sides of the oscillator mechanism 1, relative to the oscillation plane P o (see the figure 7b ).
  • the radial clearance between the thrust pin 14 and the thrust bearing 3 is typically around 50 ⁇ m.
  • each of the pivot blades 12, 13 has a length of approximately 2 mm, a height of approximately 0.2 mm, and a thickness of approximately 10 ⁇ m.
  • the suspension blade 230 has a length of approximately 2 mm, a height of approximately 0.2 mm, and a thickness of approximately 10 ⁇ m.
  • Each of the guide blades 210 has a length of approximately 1 mm, a height of approximately 0.4 mm, and a thickness of approximately 10 ⁇ m.
  • the material used to create the structure can be silicon, for example, shaped by a deep etching process (DRIE).
  • An advantage of the oscillator mechanism 1 described here compared to the state of the art is that it makes it possible to produce an anti-shock suspension with a triggering threshold (shock intensity of threshold value S for buckling) without having to preload this shockproof suspension.
  • the pivot base 20 can then be stable during normal operation of the oscillator mechanism 1 for low shocks (below the threshold value S).
  • the oscillator mechanism 1 does not require the addition of additional parts and additional assembly steps.
  • FIG 8 shows, in the case where the pivot of the figure 7a is made of silicon, the maximum stress in the pivot blades 12, 13 as a function of the orientation of the shock in the oscillation plane P o , when the inertial element 11 is rotated at an angle of 14° (corresponding to a maximum angle) and undergoes a shock of 5000 G.
  • the maximum stress that silicon can withstand is around 1000 MPa.
  • the pivot blades 12, 13 risk breaking for any shock suffered by the oscillator mechanism 1 in an orientation between 0° and +/-80°. Between +/-80° and +/-180°, the pivot blades 12, 13 buckle and the stress remains below 1000 MPa. In the presence of the suspension element 23, 25, 27, the maximum stress in the pivot blades 12, 13 remains less than 1000 MPa whatever the orientation of the shock suffered by the oscillator mechanism 1.
  • the present disclosure also relates to a watch movement comprising the oscillator mechanism 1.

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Abstract

La présente divulgation concerne un mécanisme oscillateur sur guidage flexible comprenant une structure fixe (16), une base de pivot (20), un élément inertiel (11), et un pivot flexible (120) comportant des lames de pivot (12, 13) élastiques, chacune s'étendant entre la base de pivot (20) et l'élément inertiel (11), permettant à de dernier d'osciller dans un plan d'oscillation (Po), sensiblement perpendiculaire à un axe de pivotement (A) de l'élément inertiel (11). Une suspension antichoc (200) est liée, d'une part à la base de pivot (20), et, d'autre part, à la structure fixe (16), et configurée pour maintenir la base de pivot (20) sensiblement fixe pour des intensités de choc inférieur à une valeur de seuil (S) et se déformer par flambage lorsque le mécanisme oscillateur subit un choc d'une intensité dépasse une valeur de seuil (S), de sorte que la base de pivot (20) puisse se déplacer par rapport à la structure fixe (16) selon au moins un degré de liberté en translation dans le plan d'oscillation Po. La présente divulgation concerne également un mouvement horloger comportant le mécanisme oscillateur.

Description

    Domaine technique
  • La présente divulgation concerne le domaine de l'horlogerie, plus précisément le domaine des montres mécaniques à oscillateurs sur guidage flexible et un antichoc associé à un mécanisme oscillateur sur guidage flexible. La présente divulgation concerne également un mouvement horloger comportant le mécanisme oscillateur.
    • Etat de la technique
  • Un oscillateur sur guidage flexible est montré aux figures 1a et 1b . Un tel oscillateur se composent d'un élément inertiel 11 (tel qu'un balancier) et d'un pivot flexible 120 comportant une pluralité de lames de pivot 12, 13 élastiques. Le pivot flexible 120 combine la fonction de ressort et de guidage en rotation de l'élément inertiel 11 autour d'un axe de pivotement A sensiblement perpendiculaire au plan d'oscillation Po de l'élément inertiel 11. Pour assurer cette fonction de pivot, les constantes de raideur en rotation et en translation dans toutes les autres directions doivent être particulièrement grandes, en particulier pour les translations dans le plan d'oscillation Po. Cette grande rigidité implique que lors d'un choc, la contrainte mécanique engendrée par la déformation des lames de pivot 12, 13 va fortement augmenter pour de très faibles déplacements de l'élément inertiel 11.
  • Les chocs que doivent supporter un tel oscillateur sur guidage flexible sont potentiellement de grande intensité, typiquement jusqu'à 5000 G. Pour de tels chocs, il est indispensable de limiter le déplacement de l'élément inertiel 11 et donc la déformation des lames de pivot 12, 13 afin d'éviter la rupture de ces dernières. Les figures 1a et 1b montrent un palier de butée 3 fixe, contre lequel un axe de butée (voir figures 7a et 7b, non représenté aux figures 1a et 1b) rentre en contact avec le palier de butée lors d'un choc d'une intensité supérieure à une valeur de seuil donnée.
  • Le document EP3719587A1 de la présente demanderesse décrit un dispositif antichoc destiné à protéger des chocs un oscillateur mécanique horloger à guidage flexible, dans lequel un axe de butée est lié à l'élément inertiel 11 par une liaison rigide, et est logé dans un palier de butée fixe. Ce dispositif de butée est mis en œuvre en dessus et en dessous de l'élément inertiel 11 de sorte à bloquer les déplacements dans le plan, et hors du plan, d'oscillation Po de l'élément inertiel et les rotations en torsion (rotation autour de n'importe quel axe compris dans le plan d'oscillation Po).
  • Afin de ne pas perturber l'oscillateur 1, le jeu entre l'axe de butée et le palier de butée 3 doit être suffisamment grand, typiquement 50 µm, pour éviter tout contact entre l'axe de butée et le palier de butée 3 en fonctionnement normal ou pour des chocs de faible intensité qui ne sont pas dangereux pour les lames de pivot 12, 13. Ainsi, idéalement, le pivot flexible 120 doit être suffisamment rigide pour éviter tout contact entre l'axe de butée et le palier de butée 3 pour les faibles chocs et être moins rigide pour les chocs de plus grande intensité qui pourraient endommager les lames de pivot 12, 13, et donc permettre à l'élément inertiel 11 de se déplacer de typiquement 50 µm jusqu'à ce que l'axe de butée rencontre le palier de butée 3.
  • Pour tous les pivots sur guidages flexibles, la propriété de rigidité variable s'observe naturellement lors de translations du balancier dans le plan d'oscillation. Cependant certains pivots flexibles caractérisés par au moins trois plans de symétrie (tel que dans le dispositif décrit dans le brevet EP3299905B1 par la présente demanderesse) auront une rigidité qui diminue lors d'un choc important et ce quel que soit la direction (dans le plan d'oscillation) et le sens d'application de ce choc. Les pivots flexibles à un plan de symétrie (tel que décrit dans le brevet EP2911012B1 par la présente demanderesse) auront, quant à eux, une rigidité qui diminuera dans certaines orientations du choc et augmentera pour d'autres. Cette dernière propriété est problématique car, lorsque l'on applique un choc dans certaines directions du plan, le balancier ne se déplacera pas suffisamment pour que l'axe de butée entre en contact avec le palier de butée avant rupture des lames de pivot. Les pivots flexibles à un plan de symétrie gardent néanmoins un grand intérêt du fait qu'ils sont plus simples et plus petits que d'autres pivots flexibles tout en étant aussi performants en terme de sensibilité à la gravité et de défaut d'isochronisme (précision de la montre).
  • Un exemple de pivot flexible à un plan de symétrie (traits tillés sur les figures 1a et 1b) est le pivot de type Wittrick. Ce dernier est composé de deux lames de pivot 12, 13 croisées, séparées par un angle de typiquement 90°, liant une base fixe 16 à l'élément inertiel 11. La configuration des lames de pivot 12, 13 implique que, lors d'un choc et dépendamment du sens d'application du choc, les lames de pivot 12, 13 peuvent se trouver soit les deux en traction (figure 1a), soit les deux en compression (figure 1b). Lorsqu'une lame est mise en traction, à la manière d'une corde, elle devient plus rigide. La masse de l'élément inertiel 11 se déplacera alors très faiblement et la contrainte dans les lames de pivot 12, 13 sera très élevée si l'intensité du choc la sollicitant en traction est grande. A l'inverse, si le choc subit par un tel pivot est appliqué dans le sens opposé (figure 1b), les lames seront comprimées ce qui diminuera leur raideur. La masse du balancier va alors pouvoir accomplir de grands déplacements sans que la contrainte dans les lames n'augmente de façon trop importante : on parle de flambage des lames du pivot. Comme mentionné précédemment, le déplacement de l'élément inertiel 11 est limité par un palier de butée 3 qui empêche des déplacements de typiquement plus de 50 µm.
  • Cependant, un déplacement de 50 µm peut être suffisant pour provoquer la rupture des lames de pivot 12, 13 si le sens du choc est tel que les lames sont sollicitées en traction. Il n'est pas judicieux de diminuer le jeu de 50 µm car l'élément inertiel 11 rentrerait alors facilement en contact avec le palier de butée 3 ce qui perturberait trop souvent le fonctionnement de l'oscillateur 1. Il n'est pas non plus intéressant d'allonger les lames de pivot 12, 13 afin de diminuer la contrainte maximale, car cela dégraderait la sensibilité à la gravité de l'oscillateur.
  • Le brevet EP3561609B1 décrit un dispositif de suspension pour un pivot flexible à un plan de symétrie, permettant la translation dans le plan d'oscillation de l'élément inertiel jusqu'à ce que l'axe de butée rejoigne le palier de butée sans rupture des lames de pivot. Ce dispositif de suspension n'empêche cependant pas des déplacements du pivot en fonctionnement normal ou pour de faibles chocs, ce qui est indésirable lorsque l'on cherche à minimiser les perturbations de l'oscillateur.
  • Afin d'éviter ces déplacements pour de faibles chocs, le document CH713138B1 propose de précharger le dispositif de suspension. Ainsi, le dispositif de suspension ne se déplacera pas avant que la force du choc dépasse la valeur de précharge. Cependant, cette solution nécessite d'assembler plusieurs pièces compliquant la mise en oeuvre, augmentant les coûts et l'imprécision de montage.
    • Résumé
  • La présente divulgation concerne un mécanisme oscillateur sur guidage flexible agencé pour être fixé sur une platine d'un mouvement horloger mécanique. Le mécanisme oscillateur comprend une structure fixe, agencée pour être fixée sur la platine, une base de pivot, un élément inertiel, et un pivot flexible comportant une pluralité de lames élastiques, chacune s'étendant entre, à une première extrémité de la lame, la base de pivot, et, à une deuxième extrémité de la lame, l'élément inertiel, permettant à ce dernier d'osciller dans un plan d'oscillation, sensiblement perpendiculaire à un axe de pivotement de l'élément inertiel. Une suspension antichoc est liée, d'une part à la base de pivot, et, d'autre part à la structure fixe, et configurée pour maintenir la base de pivot sensiblement fixe pour des intensités de choc inférieur à une valeur de seuil et se déformer par flambage lorsque le mécanisme oscillateur subit un choc d'une intensité qui dépasse une valeur de seuil. La base de pivot peut alors se déplacer par rapport à la structure fixe selon au moins un degré de liberté en translation dans le plan d'oscillation Po.
  • Selon une forme d'exécution, la valeur de seuil est au moins supérieure à 10 G ou à 50 G.
  • Un avantage du mécanisme oscillateur 1 décrit ici par rapport à l'état de l'art est qu'il permet de réaliser une suspension antichoc avec un seuil de déclanchement (valeur de seuil S pour le flambage) sans nécessiter une précharge.
  • La présente divulgation concerne également un mouvement horloger comportant le mécanisme oscillateur.
    • Brève description des figures
  • Des exemples de mise en oeuvre de l'invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles :
    • la figure 1 illustre un mécanisme oscillateur, comprenant des lames de pivot reliant un élément inertiel à une base de pivot fixe, subissant un choc dans l'orientation 0° (figure 1a) et subissant un choc dans l'orientation 180° (figure 1b).
    • la figure 2 illustre un mécanisme oscillateur, comprenant des lames de pivot reliant un élément inertiel à une base de pivot comprenant un élément de suspension, et subissant un choc dans l'orientation 0° (figure 2a) et dans l'orientation180° (figure 2b), selon un mode de réalisation;
    • la figure 3 illustre le mécanisme oscillateur selon un autre mode de réalisation, subissant un choc dans l'orientation 0° (figure 3a) et dans l'orientation 180° (figure 3b);
    • la figure 4 illustre le mécanisme oscillateur encore selon un autre mode de réalisation, subissant un choc dans l'orientation 0° (figure 4a) et dans l'orientation 180° (figure 4b);
    • la figure 5 illustre le mécanisme oscillateur encore selon un autre mode de réalisation, subissant un choc dans l'orientation 0° (figure 5a) et dans l'orientation 180° (figure 5b);
    • la figure 6 illustre le mécanisme oscillateur encore selon un autre mode de réalisation, subissant un choc dans l'orientation 0° (figure 5a), dans l'orientation 180° (figure 5b), dans l'orientation 270° (figure 5c), et dans l'orientation 90° (figure 5d);
    • la figure 7 montre une vue générale (figure 7a) et partielle (figure 7b) d'un exemple d'implémentation du mécanisme oscillateur;
    • La figure 8 montre la contrainte maximale dans les lames de pivot en fonction de l'orientation du choc dans le plan du mécanisme oscillateur.
    Exemple(s) de mode de réalisation
  • Un mécanisme oscillateur 1 sur guidage flexible agencé pour être fixé sur une platine d'un mouvement horloger mécanique, est illustré aux figures 2 à 6 , selon un mode de réalisation. Le mécanisme oscillateur 1 comprend une structure fixe 16, agencée pour être fixée sur la platine. Le mécanisme oscillateur 1 comprend également une base de pivot 20, un élément inertiel 11, et un pivot flexible 120 comportant une pluralité de lames de pivot 12, 13 élastiques. Chaque lame de pivot 12, 13 s'étend entre, à une première extrémité 121 de la lame de pivot 12, 13, la base de pivot 20, et, à une deuxième extrémité 122 de la lame de pivot 12, 13, l'élément inertiel 11, permettant à ce dernier d'osciller dans un plan d'oscillation Po, sensiblement perpendiculaire à un axe de pivotement A de l'élément inertiel 11.
  • Dans les différents modes de réalisation montrés aux figures 2 à 6, le mécanisme oscillateur 1 comprend deux lames de pivot 12, 13. Les deux lames de pivot 12, 13 se croisent selon une droite qui passe à une certaine fraction de la longueur de chaque lame de pivot 12, 13 et qui définit l'axe virtuel de pivotement A du mécanisme oscillateur 1. Cette configuration correspond à un mécanisme oscillateur ayant un plan de symétrie. Cependant, d'autre configurations des lames de pivot 12, 13 sont possibles. Par exemple, le mécanisme oscillateur 1 peut comprendre plus de deux lames de pivot.
  • Un palier de butée 3, fixe par rapport au mécanisme oscillateur 1 peut être agencé afin de limiter le déplacement l'élément inertiel 11 par rapport à l'axe de pivotement A du mécanisme oscillateur 1.
  • Selon une forme d'exécution, une suspension antichoc 200est liée, d'une part à la base du pivot 20, et, d'autre part, à la structure fixe 16. La suspension antichoc 200est configurée pour maintenir la base de pivot 20 sensiblement fixe pour des intensités de choc inférieures à une valeur de seuil S, et se déformer par flambage lorsque le mécanisme oscillateur 1 subit un choc qui dépasse une valeur de seuil S. La suspension antichoc 200 permet à la base de pivot 20 de se déplacer par rapport à la structure fixe 16 selon au moins un degré de liberté en translation dans le plan d'oscillation Po, lors du choc dépassant la valeur de seuil S. De la sorte, suite à un choc sollicitant le pivot flexible 120, la contrainte de traction, qui peut apparaître dans les lames de pivot 12, 13, est diminuée.
  • Selon une forme d'exécution, la suspension antichoc 200 comporte au moins un élément rigide 22, 24 ne se déformant pas lors du choc. La suspension antichoc 200 comporte également au moins un élément de suspension 23, 25, 27 se déformant par flambage lors d'un choc soumettant l'élément de suspension 23, 25, 27 à un effort de compression dont l'intensité dépasse la valeur de seuil S. L'élément rigide 22, 24 est, d'une part, relié aux lames de pivot 12, 13 et, d'autre part, à la structure fixe 16 par l'intermédiaire de l'élément de suspension 23, 25, 27.
  • La suspension antichoc 200 comprend en outre un organe de guidage 21 configuré pour guider le déplacement de la base de pivot 20 selon au moins un degré de liberté en translation, dans le plan d'oscillation Po.
  • L'élément de suspension 23, 25, 27 peut comprendre une ou plusieurs lames de suspension 230 flexibles.
  • Le flambage survient lorsqu'une force est appliquée en compression sur l'élément de suspension 23, 25, 27, par exemple sur une lame de suspension 230. Dans le cas où la force appliquée surpasse la limite de flambage de la lame de suspension 230, la raideur en compression de la lame de suspension 230 (qui peut être très grande) diminue brutalement, provoquant l'effondrement de la lame de suspension 230. La limite en flambage dépend de l'élancement de la lame de suspension 230. Ainsi une lame longue et fine a une limite en flambage faible comparée à une lame épaisse et courte. Cette limite en flambage dépend donc essentiellement de paramètres géométriques et du matériau que l'on peut précisément dimensionner et choisir.
  • La valeur de seuil S est au moins supérieur à 10 G. La valeur de seuil S peut également être au moins supérieur à 50 G.
  • Dans le mode de réalisation particulier montré aux figures 2a et 2b , la suspension antichoc 200 comporte un premier élément rigide 22 ne se déformant pas lors du choc et un premier élément de suspension 23. L'élément rigide 22 est, d'une part, relié aux lames de pivot 12, 13 et, d'autre part, à la structure fixe 16 par l'intermédiaire du premier élément de suspension 23. Le premier élément flexible 23 se déforme par flambage lors d'un choc soumettant l'élément de suspension 23 à un effort de compression et dont l'intensité dépasse la valeur de seuil S. Lors du choc, les lames de pivot 12, 13 sont soumises à un effort de traction d'autant plus faible que l'élément de suspension 23 les protège en se déformant par flambage.
  • Plus particulièrement, dans l'exemple des figures 2a et 2b, le premier élément rigide 22 est relié à une première section 161 de la structure fixe 16 par l'intermédiaire du premier élément de suspension 23. L'élément de suspension 23 comprend une seule lame de suspension 230. Le premier élément rigide 22 est relié à une seconde section 162 de la structure fixe 16 par l'intermédiaire de l'organe de guidage 21.
  • L'organe de guidage 21 permet de guider en translation, dans le plan d'oscillation Po, le déplacement de la base de pivot 20 induit par la déformation par flambage. Par exemple, l'organe de guidage 21 peut être configuré de manière à bloquer les déplacements de la base de pivot 20 dans les autres directions que la direction correspondant au degré de liberté en translation souhaité. Par exemple, suite à un choc sollicitant la suspension antichoc 200, cette dernière flambe tout en permettant à la base de pivot 20, guidé par l'organe de guidage 21, de se déplacer en translation le long de l'axe de symétrie du pivot flexible 120. Dans les figures 2a et 2b, l'organe de guidage 21 est représenté de manière abstraite par des roulements.
  • Les figures 3a et 3b illustrent le mécanisme oscillateur 1 des figures 2a et 2b dans lequel l'organe de guidage 21 comprend deux lames de guidage 210 arrangées sensiblement parallèles. On notera que l'organe de guidage 21 peut également comporter plus que deux lames de guidage 210. La lame de guidage 210 est préférablement dimensionnée de manière à minimiser la rigidité de l'organe de guidage 21 dans la direction de son degré de liberté afin de ne pas ajouter une tension supplémentaire dans les lames de pivot 12, 13. D'autres configurations de l'organe de guidage 21 sont également possibles.
  • Dans la figure 3a, le choc est dirigé vers la droite et les lames de pivot 12, 13 sont soumises à un effort de traction. L'orientation du choc est illustrée par la flèche et correspond à l'angle 0°. L'élément de suspension 23 flambe lorsque le mécanisme oscillateur 1 subit un choc qui dépasse la valeur de seuil S. La base de pivot 20 se déplace alors dans l'orientation du choc ce qui permet de diminuer l'effort de traction dans les lames de pivot 12, 13. Lorsque la base du pivot 20 n'est pas déplacée, les deux lames de guidage 210 s'étendent, entre la seconde section 162 de la structure fixe 16 et le premier élément rigide 22, dans une direction sensiblement perpendiculaire à la direction dans laquelle le premier élément de suspension 23 se déforme. Lorsque l'élément de suspension 23 flambe, les deux lames de guidage 210 fléchissent dans la direction de déplacement de la base de pivot 20, guidant ainsi ce dernier dans la direction correspondant au degré de liberté en translation, ici entre 180° et 0°, dans le plan d'oscillation Po.
  • Dans la figure 3b, le choc est dirigé vers la gauche et les lames de pivot 12, 13 sont soumises à un effort de compression. Les lames de pivot 12, 13 peuvent être configurées de manière à flamber lorsque le mécanisme oscillateur 1 subit un choc dont l'intensité dépasse la valeur de seuil S, résultant dans une diminution de la raideur des lames de pivot 12, 13 et un déplacement de l'élément inertiel 11. Dans un tel cas, l'élément de suspension 23 est en traction, il ne flambe donc pas et la base de pivot 20 ne se déplace pas.
  • Les figures 4a et 4b illustrent le mécanisme oscillateur 1 selon une forme de réalisation alternative à celle des figures 3a et 3b, dans laquelle l'élément de suspension 23 comprend deux lames de suspension 230. Les deux lames de suspension 230 sont préférablement arrangées sensiblement parallèles l'une avec l'autre. Chacune des lames de suspension 230 est configurée pour flamber lorsque le mécanisme oscillateur 1 subit un choc dont l'intensité dépasse la valeur de seuil S. Dans ce cas, les lames de pivot sont en traction et les lames de suspension 230 sont en compression. Chacune des deux lames de suspension 230 peuvent avantageusement avoir une forme plus élancée que la lame de suspension 230 unique de l'élément de suspension 23 selon la configuration des figures 3a et 3b, dans le cas où l'on souhaite le flambage des deux lames de suspension 230 à la même valeur de seuil S que celle de la lame de suspension 230 unique. La configuration de l'élément de suspension 23 selon les figures 3a et 3b permet de bloquer de manière plus rigide les degrés de liberté en rotation de la base de pivot 20, ce qui permet de diminuer la sensibilité à la gravité du mécanisme oscillateur 1.
  • Similairement aux figures 3a et 3b, la figure 4a montre le mécanisme oscillateur 1 subissant un choc dirigé vers la droite (0°) soumettant les lames de pivot 12, 13 à un effort de traction. Dans la figure 4b, le choc est dirigé vers la gauche (180°) et les lames de pivot 12, 13 sont soumises à un effort de compression. Comme discuté ci-dessus, les lames de pivot 12, 13 peuvent alors flamber lorsque l'effort dans les lames de pivot 12, 13 est en compression et que l'intensité du choc dépasse la valeur de seuil S.
  • Dans le mode de réalisation particulier montré aux figures 5a et 5b , la suspension antichoc 200 comprend un premier élément rigide 22 et un second élément rigide 24. La suspension antichoc 200 comprend également un premier élément de suspension 23 et un second élément de suspension 25. Le premier élément rigide 22 est relié à la structure fixe 16 par l'intermédiaire du second élément de suspension 25, du second élément rigide 24 et du premier élément de suspension 23. Le premier élément de suspension 23 est configuré pour se déformer en flambage dans une direction sensiblement parallèle à la direction de déformation en flambage du second élément de suspension 25 mais dans le sens opposé. La base de pivot 20 peut donc se déplacer selon un degré de liberté en translation dans deux orientations (0° et 180°) dans le plan d'oscillation Po, lorsque le mécanisme oscillateur 1 subit des chocs dans des orientations diamétralement opposées et dirigées selon la bissectrice de l'angle formé par les lames 12 et 13.
  • Plus particulièrement dans l'exemple des figures 5a et 5b, le premier élément rigide 22 est relié à une première section 161 de la structure fixe 16 par l'intermédiaire du second élément de suspension 25, du second élément rigide 24 et du premier élément de suspension 23. Le premier élément rigide 22 est également relié à une seconde section 162 de la structure fixe 16 par l'intermédiaire de l'organe de guidage 21.
  • Dans cet exemple, l'élément de suspension 23 comprend deux lames de suspension 230 sensiblement parallèles l'une avec l'autre. L'organe de guidage 21 comporte également deux lames de guidage 210. Les deux lames de guidage 210 sont arrangées sensiblement parallèles l'une avec l'autre. Lors du déplacement de la base de pivot 20, les deux lames de guidage 210 fléchissent dans la direction de déplacement de la base de pivot 20, guidant ainsi ce dernier dans la direction correspondant au degré de liberté en translation, ici entre 180° et 0°, dans le plan d'oscillation Po.
  • La figure 5a montre le mécanisme oscillateur 1 subissant un choc dirigé vers la droite (0°), soumettant les lames de pivot 12, 13 à un effort de traction et le premier élément flexible 23 à un effort de compression. Le premier élément flexible 23 se déforme par flambage lorsque l'intensité du choc dépasse la valeur de seuil S.
  • Dans la figure 5b, le choc est dirigé vers la droite (180°) et les lames de pivot 12, 13 sont soumises à un effort de compression. Contrairement à l'exemple de la figure 4b, les lames de pivot 12, 13 ne flambent pas. Par exemple, la limite en flambage des lames de pivot 12, 13 est trop élevée (par exemple dans le cas où les lames de pivot 12, 13 sont dimensionnées très courtes). Dans cette configuration, le second élément de suspension 25, qui est soumis à un effort de compression, flambe, permettant à l'élément inertiel de se déplacer lorsque le choc dépasse la valeur seuil S.
  • Les figures 6a à 6d illustrent le mécanisme oscillateur 1 selon une autre forme de réalisation, dans lequel la suspension antichoc 200 comprend un premier élément rigide 22 et un second élément rigide 24. La suspension antichoc 200 comprend également un premier élément de suspension 23, un second élément de suspension 25, et un troisième élément de suspension 27.
  • De manière similaire à la configuration des figures 3a et 3b, l'élément rigide 22 est, d'une part, relié aux lames de pivot 12, 13 et, d'autre part, à la structure fixe 16 (par exemple à la première section 161 de la structure fixe 16) par l'intermédiaire du premier élément de suspension 23. Le premier élément flexible 23 se déforme par flambage lors d'un choc dont l'intensité dépasse la valeur de seuil S. Les lames de pivot 12, 13 sont soumises à un effort de traction et le premier élément flexible 23 est soumis à un effort de compression. L'élément rigide 22 est également relié à la structure fixe 16 (par exemple à la seconde section 162 de la structure fixe 16), par l'intermédiaire du second élément de suspension 25, du second élément rigide 24 et du troisième élément de suspension 27. Le premier élément de suspension 23 est configuré pour se déformer dans une direction sensiblement perpendiculaire à la direction de déformation du second élément de suspension 25 et troisième élément de suspension 27. La base de pivot 20 peut alors être déplacée selon deux degrés de liberté en translation par rapport à la structure fixe 16, sensiblement perpendiculaire l'un par rapport à l'autre, et dans le plan d'oscillation Po.
  • La figure 6a montre le mécanisme oscillateur 1 subissant un choc dirigé vers la droite (0°), soumettant les lames de pivot 12, 13 à un effort de traction. Le premier élément flexible 23 est soumis à un effort de compression et se déforme par flambage lorsque l'intensité du choc dépasse la valeur de seuil S. Dans la figure 6b, le choc est dirigé vers la gauche (180°) et les lames de pivot 12, 13 sont soumises à un effort de compression. Le fonctionnement de la base de pivot 20 pour un choc dans les orientations 0° et 180° est similaire à celui de la base de pivot 20 dans les configurations des figures 4a et 4b.
  • Dans la figure 6c, le choc est dirigé vers le bas (270°). Le second élément flexible 25 est soumis à un effort de compression et se déforme par flambage lorsque l'intensité du choc dépasse la valeur de seuil S. Dans la figure 6d, le choc est dirigé vers le haut (90°). Le troisième élément flexible 27 est soumis à un effort de compression et se déforme par flambage lorsque l'intensité du choc dépasse la valeur de seuil S. La présence du deuxième et troisième éléments flexibles 25, 27 permet à la base de pivot 20 de se déplacer dans les deux orientations 90° et 270° et dans le plan d'oscillation Po.
  • On remarque que, lorsque le choc est dirigé vers le bas (90°, figure 6c) ou vers le haut (270°, figure 6d), les lames de suspension 230 du premier élément de suspension 23 jouent le rôle de l'organe de guidage 21 et guident le déplacement de la base de pivot 20 dans les deux orientations opposées entre 270° et 90°. Lorsque le choc est dirigé vers la droite (0°, figure 6a), les lames de suspension 230 du second et troisième éléments de suspension 25, 27 jouent le rôle de l'organe de guidage 21 et guident le déplacement de la base de pivot 20 dans l'orientations vers 0°.
  • Selon une variante non représentée de la configuration des figures 6a-b, la suspension antichoc 200 peut comprendre seulement le premier et le second élément de suspension 23, 25 et seulement le premier élément rigide 22. L'élément rigide 22 est alors relié à la structure fixe 16 (par exemple à la seconde section 162 de la structure fixe 16) par l'intermédiaire du second élément de suspension 25. Dans cette configuration, le second élément flexible 25 se déforme par flambage pour un choc est dirigé vers le bas (270°) et lorsque son intensité dépasse la valeur de seuil S. Le second élément flexible 25 ne se déforme pas lorsque le choc est dirigé vers le haut (90°).
  • Il peut être avantageux que chacun des premier, second et troisième éléments flexibles 23, 25, 27 flambe pour sensiblement la même valeur de seuil S.
  • Les figures 7a et 7b montent une implémentation possible du mécanisme oscillateur 1. La figure 7a montre une vue générale du mécanisme oscillateur 1 et la figure 7b montre une vue partielle du mécanisme oscillateur de la figure 7a. Le mécanisme oscillateur 1 comprend l'élément inertiel 11 (ou balancier) et la base de pivot 20. Les deux lames de pivot 12, 13 s'étendent sensiblement à 90° l'une par rapport à l'autre. Les lames de pivot 12, 13 sont reliées d'une part à la base de pivot 20 et d'autre part à l'élément inertiel 11. La suspension antichoc 200 comprend l'organe de guidage 21 comportant deux lames de guidage 210, et le premier élément de suspension 23 comportant une lame de suspension 230. La lame de suspension 230 peut comprendre une légère courbure afin de garantir qu'elle se déformera selon le mode de flambage désiré. Par mode de flambage désiré, on entend un mode de déformation particulière de la lame suspension 230. Par exemple il peut être souhaitable que le ventre de la lame de suspension 230,lorsqu'elle se déforme en flambage, se forme dans un sens déterminé (convexe, concave).
  • Le mécanisme oscillateur 1 comprend également un axe de butée 14 lié à l'élément inertiel 11 par une liaison rigide 15. L'axe de butée 14 est logé dans un palier de butée 3, fixe par rapport au mécanisme oscillateur 1. L'axe de butée 14 et le palier de butée 3 peuvent être arrangés des deux côtés du mécanisme oscillateur 1, par rapport au plan d'oscillation Po (voir la figure 7b). Le jeu radial entre l'axe de butée 14 et le palier de butée 3 est typiquement d'environ 50 µm.
  • Selon une variante particulière de réalisation, chacune des lames de pivot 12, 13 a une longueur d'environ 2 mm, une hauteur d'environ 0.2 mm, et une épaisseur d'environ 10 µm. La lame de suspension 230 a une longueur d'environ 2 mm, une hauteur d'environ 0.2 mm, et une épaisseur d'environ 10 µm. Chacune des lames de guidage 210 a une longueur d'environ 1 mm, une hauteur d'environ 0.4 mm, et une épaisseur d'environ 10 µm. Le matériau utilisé pour réaliser la structure peut être le silicium, par exemple, mis en forme par un procédé de gravure profonde (DRIE).
  • Un avantage du mécanisme oscillateur 1 décrit ici par rapport à l'état de l'art est qu'il permet de réaliser une suspension antichoc avec un seuil de déclanchement (intensité du choc de valeur de seuil S pour le flambage) sans devoir précharger cette suspension antichoc. La base de pivot 20 peut alors être stable lors de fonctionnement normal du mécanisme oscillateur 1 pour des faibles chocs (au-dessous de la valeur de seuil S). Le mécanisme oscillateur 1 ne nécessite pas l'ajout de pièces supplémentaires et d'étapes d'assemblage supplémentaires.
  • La figure 8 montre, dans le cas où le pivot de la figure 7a est réalisé en silicium, la contrainte maximale dans les lames de pivot 12, 13 en fonction de l'orientation du choc dans le plan d'oscillation Po, lorsque l'élément inertiel 11 est pivoté à un angle de 14° (correspondant à un angle maximal) et subit un choc de 5000 G. On notera que la contrainte maximale que peut supporter le silicium se situe autour de 1000 MPa. En l'absence de l'élément de suspension 23, 25, 27, les lames de pivot 12, 13 risquent de se rompre pour tout choc subit par le mécanisme oscillateur 1 selon une orientation entre 0° et +/-80°. Entre +/-80° et +/-180°, les lames de pivot 12, 13 flambent et la contrainte reste en dessous de 1000 MPa. En présence de l'élément de suspension 23, 25, 27, la contrainte maximale dans les lames de pivot 12, 13 reste inférieure à 1000 MPa quelle que soit l'orientation du choc subit par le mécanisme oscillateur 1.
  • La présente divulgation concerne également un mouvement horloger comportant le mécanisme oscillateur 1.
    • Numéros de référence employés sur les figures
    • 1
    mécanisme oscillateur
    3
    palier de butée
    11
    élément inertiel, balancier
    12, 13
    lame de pivot
    120
    pivot flexible
    121
    une première extrémité
    122
    deuxième extrémité
    14
    axe de butée
    15
    liaison rigide
    16
    structure fixe
    161
    première section de la structure fixe
    162
    seconde section de la structure fixe
    20
    base de pivot
    200
    suspension antichoc
    21
    organe de guidage
    210
    lame de guidage
    22
    élément rigide, premier élément rigide
    23
    élément de suspension, premier élément de suspension
    230
    lame de suspension
    24
    élément rigide, second élément rigide
    25
    élément de suspension, second élément de suspension
    27
    élément de suspension, troisième élément de suspension
    A
    axe de pivotement
    Po
    plan d'oscillation

Claims (15)

  1. Mécanisme oscillateur (1) sur guidage flexible agencé pour être fixé sur une platine d'un mouvement horloger mécanique, le mécanisme oscillateur comprenant:
    une structure fixe (16), agencée pour être fixée sur la platine;
    une base de pivot (20);
    un élément inertiel (11); et
    un pivot flexible (120) comportant une pluralité de lames de pivot (12, 13) élastiques, chacune s'étendant entre, à une première extrémité (121) de la lame de pivot (12, 13), la base de pivot (20), et, à une deuxième extrémité (122) de la lame de pivot (12, 13), l'élément inertiel (11), permettant à ce dernier d'osciller dans un plan d'oscillation (Po), sensiblement perpendiculaire à un axe de pivotement (A) de l'élément inertiel (11);
    caractérisé en ce que
    une suspension antichoc (200) est liée, d'une part à la base de pivot (20) et, d'autre part, à la structure fixe (16), et configurée pour maintenir la base de pivot (20) sensiblement fixe pour des intensités de choc inférieur à une valeur de seuil (S) et se déformer par flambage lorsque le mécanisme oscillateur (1) subit un choc d'une intensité qui dépasse une valeur de seuil (S), de sorte que la base de pivot (20) puisse se déplacer selon au moins un degré de liberté en translation dans le plan d'oscillation Po par rapport à la structure fixe (16).
  2. Mécanisme oscillateur selon la revendication 1,
    dans lequel ladite valeur de seuil (S) est au moins supérieure à 10 G ou à 50 G.
  3. Mécanisme oscillateur selon la revendication 1 ou 2,
    dans lequel la suspension antichoc (200) comporte au moins un élément rigide (22, 24) ne se déformant pas lors du choc et au moins un élément de suspension (23, 25, 27) se déformant par flambage lors d'un choc soumettant l'élément de suspension (23, 25, 27) à un effort de compression dont l'intensité dépasse la valeur de seuil (S);
    l'élément rigide (22, 24) étant, d'une part, relié aux lames de pivot (12, 13) et, d'autre part, à la structure fixe (16) par l'intermédiaire de l'élément de suspension (23, 25, 27).
  4. Mécanisme oscillateur selon la revendication 3,
    dans lequel la suspension antichoc (200) comprend en outre un organe de guidage (21) configuré pour guider le déplacement de la base de pivot (20) selon au moins un degré de liberté en translation dans le plan d'oscillation Po.
  5. Mécanisme oscillateur selon la revendication 4,
    dans lequel ladite suspension antichoc (200) comprend un premier élément de suspension (23) et un premier élément rigide (22), de sorte que la base de pivot (20) peut se déplacer selon un degré de liberté en translation dans le plan d'oscillation Po et dans une seule direction.
  6. Mécanisme oscillateur selon la revendication 4,
    dans lequel ledit au moins un élément rigide comprend un premier et un second élément rigide (22, 24), et ledit au moins un élément de suspension comprend un premier et un second élément de suspension (23, 25).
  7. Mécanisme oscillateur selon la revendication 6,
    dans lequel le premier élément rigide (22) est relié, d'une part, à la structure fixe (16) par l'intermédiaire du second élément de suspension (25), du second élément rigide (24) et du premier élément de suspension (23); et
    dans lequel le premier élément de suspension (23) est configuré pour se déformer dans une direction sensiblement parallèle à la direction de déformation du second élément de suspension (25), de sorte que la base de pivot (20) peut se déplacer dans le plan d'oscillation Po selon un degré de liberté en translation selon deux orientations, lorsque le mécanisme oscillateur (1) subit des chocs dans des orientations diamétralement opposées.
  8. Mécanisme oscillateur selon l'une des revendications 5 à 7, dans lequel le premier élément rigide (22) est relié à la structure fixe (16) par l'intermédiaire de l'organe de guidage (21).
  9. Mécanisme oscillateur selon l'une des revendications 4 à 8, dans lequel l'organe de guidage (21) comprend au moins deux lames de suspension (210) flexibles.
  10. Mécanisme oscillateur selon la revendication 6,
    dans lequel le premier élément rigide (22) est, d'une part, relié aux lames de pivot (12, 13) et, d'autre part, à la structure fixe (16) par l'intermédiaire du premier élément de suspension (23);
    dans lequel le premier élément rigide (22) est également relié à la structure fixe (16) par l'intermédiaire du second élément de suspension (25) et du second élément rigide (24); et
    dans lequel le premier élément de suspension (23) est configuré pour se déformer dans une direction sensiblement perpendiculaire à la direction de déformation du second élément de suspension (25), de sorte que la base de pivot (20) peut se déplacer dans le plan d'oscillation Po selon deux degrés de liberté en translation par rapport à la structure fixe (16) et sensiblement perpendiculaires l'un par rapport à l'autre.
  11. Mécanisme oscillateur selon la revendication 10,
    dans lequel le premier élément de suspension (23) prend la fonction de l'organe de guidage (21) lorsque le second élément de suspension (25) est déformé en flambage, et le second élément de suspension (25) prend la fonction de l'organe de guidage (21) lorsque le premier élément de suspension (23) est déformé en flambage.
  12. Mécanisme oscillateur selon la revendication 10,
    dans lequel ledit au moins un élément flexible comprend en outre un troisième élément de suspension (27); et
    dans lequel le premier élément rigide (22) est relié à la structure fixe (16) par l'intermédiaire du second élément de suspension (25), du second élément rigide (24), et du troisième élément de suspension (27), de sorte que la base de pivot (20) peut se déplacer dans des orientations diamétralement opposées selon que le second élément de suspension (25) ou le troisième élément de suspension (27) est déformé en flambage.
  13. Mécanisme oscillateur selon la revendication 12,
    dans lequel le second et le troisième élément de suspension (25, 27) prennent la fonction de l'organe de guidage (21) lorsque le premier élément de suspension (23) est déformé en flambage.
  14. Mécanisme oscillateur selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel ledit au moins un élément de suspension (23, 25, 27) comprend au moins une lame flexible.
  15. Mouvement horloger comportant au moins un mécanisme oscillateur (1) selon l'une des revendications 1 à 14.
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