EP4540666A1 - Mouvement horloger à réserve de marche accrue - Google Patents

Mouvement horloger à réserve de marche accrue

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Publication number
EP4540666A1
EP4540666A1 EP23735869.2A EP23735869A EP4540666A1 EP 4540666 A1 EP4540666 A1 EP 4540666A1 EP 23735869 A EP23735869 A EP 23735869A EP 4540666 A1 EP4540666 A1 EP 4540666A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
balance
watch movement
hairspring
spring
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
EP23735869.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Baptiste LE BRIS
Jean-Luc Bucaille
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
Publication of EP4540666A1 publication Critical patent/EP4540666A1/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
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • G04B17/066—Manufacture of the spiral spring
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a watch movement comprising a motor member (typically a barrel), an escapement arranged to receive mechanical energy from the motor member via a gear train and a balance-spring resonator arranged to cooperate with the exhaust.
  • a motor member typically a barrel
  • an escapement arranged to receive mechanical energy from the motor member via a gear train
  • a balance-spring resonator arranged to cooperate with the exhaust.
  • the present invention relates more particularly to such a watch movement whose power reserve is improved.
  • EP 2871537 A1 describes an automatic winding watch movement comprising a capture device which reinjects energy taken from the finishing train into the barrel in order to increase the power reserve.
  • This sensing device is only active when the automatic winding mechanism is inactive, that is to say when the watch remains in a fixed position in space.
  • the differential gear device and the sensing device described in these documents EP 2701013 A1 and EP 2871537 A1 increase the complexity and size of the watch movement.
  • the present invention aims to allow an increase in the power reserve in a given size and without making the watch movement more complex.
  • the watch movement according to the invention is characterized in that the maximum oscillation amplitude of the balance-spring resonator, in all possible operating states of the watch movement and whatever the position of the watch movement in the space does not exceed 230°, preferably 225°, preferably 220°.
  • the maximum amplitude of oscillation of a sprung balance in a watch movement is between 270° and 315° (see the Illustrated Professional Dictionary of Watchmaking by G. -A. Berner) and is preferably well above 300° (see for example patent EP 1473604). It is in fact admitted that low oscillation amplitudes are incompatible with good chronometric precision.
  • the present invention goes against this traditional teaching by limiting the maximum oscillation amplitude to a low value, this in all possible operating states, that is to say whatever the degree of arming. of the motor, the mode of operation of the watch movement, the number of active complications, the active or inactive state of an automatic winding mechanism, etc., and whatever the position of the watch movement in space , it being remembered that for a sprung balance the amplitude of oscillation is maximum when it is in the horizontal position and minimum in the vertical position.
  • the present invention is based on the observation that, contrary to technical prejudices on the subject, it is entirely possible to obtain, with low oscillation amplitudes, good chronometric performances equivalent to those obtained with high amplitudes.
  • the flat-hanging amplitude, the walking delay due to the exhaust and the walking difference between vertical positions can be corrected or compensated for example by playing on viscous friction (for flat-hanging amplitude), by using a hairspring having a shape adapted to low amplitudes (to compensate for the delay in operation due to the escapement) and by compensating the step due to the weight of the hairspring by the step due to the lack of balance of the balance (to reduce the step difference between the vertical positions).
  • this may comprise in the present invention a wound blade having a variable rigidity and/or a variable pitch chosen so that the rate due to the eccentric development of the hairspring in the horizontal position decreases. in the entire range of oscillation amplitudes between 130° and 220°.
  • the average rate of known hairsprings (average of steps in their different horizontal and vertical positions) - whether they have the classic shape of an Archimedes spiral, with or not a Breguet terminal curve, or whether they have a rigidity variable and/or a variable pitch along their blade - is not monotonic at small amplitudes and has a local maximum/minimum around 150°, which prevents known hairsprings from compensating for the delay due to the escapement for small amplitudes of oscillation.
  • the present invention also proposes a watch, in particular a wristwatch, comprising a watch movement as defined above.
  • the present invention further proposes a method for increasing the power reserve of a watch movement comprising a motor member, an escapement arranged to receive mechanical energy from the motor member via a gear train and a balance-spring resonator arranged to cooperate with the escapement, characterized in that the watch movement is modified to reduce the maximum amplitude of oscillation of the balance-spring resonator, and in that one implements steps to improve chronometric precision.
  • Figure 1 is an isochronism (step) diagram, obtained by analytical modeling, of a traditional hairspring in the shape of an Archimedes spiral positioned horizontally;
  • Figures 2 and 3 are reproductions of Figures 4 and 8 of patent EP 2299336, which represent isochronism curves of hairsprings whose thickness and pitch vary in a non-monotonic manner to make the development of the hairspring substantially concentric;
  • FIG. 4 is a plan view of a hairspring used in a first embodiment of the invention.
  • the numbers 3, 6, 9 and 12 around the hairspring indicate the angular position of the hairspring in relation to the dial of the timepiece it is intended to equip;
  • FIG. 5 is a diagram of the thickness of the blade of the hairspring of Figure 4 as a function of the number of turns measured from the inner end of the hairspring;
  • FIG. 6 is a diagram of the pitch of the hairspring of Figure 4 as a function of the number of turns measured from the inner end of the hairspring;
  • FIG. 7 is a diagram, obtained by digital simulation, showing the movement due to the eccentric development of the hairspring of Figure 4 in the horizontal position in the oscillation range of 130° to 220°;
  • FIG. 8 is a diagram, obtained by digital simulation, of the steps due to the weight of the hairspring of Figure 4 in the four vertical reference positions 3H, 6H, 9H and 12H;
  • FIG. 9 is a plan view of a hairspring used in a second embodiment of the invention.
  • FIG. 10 is a diagram of the thickness of the blade of the hairspring of Figure 9 as a function of the number of turns measured from the inner end of the hairspring;
  • FIG. 11 is a diagram of the pitch of the hairspring of Figure 9 as a function of the number of turns measured from the inner end of the hairspring;
  • FIG. 12 is a diagram, obtained by digital simulation, showing the movement due to the eccentric development of the hairspring of Figure 9 in the horizontal position in the oscillation range of 70° to 220°;
  • FIG. 13 is a diagram, obtained by digital simulation, of the steps due to the weight of the hairspring of Figure 9 in the four vertical reference positions 3H, 6H, 9H and 12H;
  • - Figure 14 is a plan view of a hairspring used in a third embodiment of the invention
  • - Figure 15 is a diagram of the thickness of the blade of the hairspring of Figure 14 as a function of the number of turns measured from the inner end of the hairspring;
  • FIG. 16 is a diagram of the pitch of the hairspring of Figure 14 as a function of the number of turns measured from the inner end of the hairspring;
  • FIG. 17 is a diagram, obtained by digital simulation, showing the movement due to the eccentric development of the hairspring of Figure 14 in the horizontal position in the oscillation range of 70° to 220°;
  • FIG. 18 is a block diagram showing the main elements of a watch movement.
  • a watch movement 1 comprises, in a conventional manner, a motor member 2, a cog 3 driven by the motor member 1, an escapement 4 driven by the cog 3 and a balance resonator.
  • balance spring 5 whose oscillations are maintained by the escapement 4.
  • the escapement 4 and the resonator 5 together form an oscillator.
  • the balance spring of resonator 5 is mounted on the balance axis and serves as a return spring to the balance.
  • the motor unit 2 typically comprises one or more barrels.
  • the maximum force of the motor member 2 and the gear ratios in the gear train 3 are chosen so that the maximum amplitude of oscillation of the resonator 5, in all possible operating states of the watch movement 1 and whatever the position of the watch movement 1 in space, does not exceed 230°, preferably 225°, preferably 220°.
  • the maximum oscillation amplitude is the oscillation amplitude of the resonator 5 when the motor member 2 is fully armed, the resonator 5 is in a horizontal position and any complications integrated or associated with the watch movement 1 (for example a chronograph mechanism) are in the state where they draw the least energy from the motor member 2. Thanks to the low amplitude of oscillation of the resonator 5, the power reserve of the watch movement 1 can be high, typically greater than 65 hours, without having to increase the size of the motor unit 2 or add a special device.
  • the power P dissipated in a balance-spring resonator can be expressed by the following formula: where f is the frequency of oscillation of the balance wheel, 0o is the amplitude of oscillation of the balance wheel, lo is the moment of inertia of the balance wheel and Q is the quality factor of the resonator 5.
  • the quality factor Q depends in theory of oscillation amplitude and dry and viscous friction. However, it can be approximated by the following formula: where T is the viscous friction torque (considered constant), which leads to the following formula:
  • the viscous friction torque can be increased by reducing the space between the balance wheel and the surrounding parts of the watch movement frame, in particular by reducing the radial space between the balance wheel and the frame, for example by replacing the bridge balance by a balance bridge having a different cutout.
  • a flat-hanging amplitude not exceeding 40°, or even 35°, or even 30° can quite easily be obtained in this way, for example with a moment of inertia lo between 3 and 12 mg.cm 2 , preferably between 3 and 10 mg.cm 2 , preferably between 5 and 10 mg.cm 2 , an oscillation frequency f between 3 and 5 Hz, preferably between 3 and 4 Hz, and a viscous friction torque T greater than 4.10' 11 Nms/rad, preferably greater than 5.10' 11 Nms/rad, and typically between 4.10' 11 and 1 O' 10 Nms/rad, preferably between 5.10' 11 and 8.10' 11 Nms/rad.
  • FIG. 1 shows the theoretical isochronism curve of a traditional hairspring in the shape of an Archimedes spiral and with constant blade thickness, in a horizontal position.
  • a traditional hairspring in the shape of an Archimedes spiral and with constant blade thickness, in a horizontal position.
  • the aforementioned isochronism curve is the rate curve due to the eccentric development of the balance spring in the horizontal position, that is to say the rate curve due to the reactions of the pivots of the balance axis to the decentering of the balance spring.
  • the non-concentric development of a hairspring during the oscillation of the balance with which it is associated generates lateral forces of the pivots on the bearings in which they rotate, lateral forces which vary according to the amplitude of oscillation and decrease or increase the frequency of the balance-spring resonator.
  • This disturbance is the same in all horizontal or vertical positions of the resonator. It can be expressed by a step pi, in seconds per day (s/d), according to the amplitude 0o of the pendulum:
  • the pi rate is identical in all positions, horizontal and vertical, of the oscillator. The same applies to the movement due to the exhaust.
  • the rate p2 due to the weight of the hairspring differs depending on the vertical position.
  • the average of the steps p2 for the four vertical reference positions (3H, 6H, 9H and 12H) spaced 90° apart is zero.
  • Figures 2 and 3 are reproductions of Figures 4 and 8 of patent EP 2299336.
  • the curve FH of each of these figures corresponds to the step pi described above, namely to the step due to the eccentric development of the hairspring in a horizontal or walking position due to the reactions of the pivots. If we draw the average curve of the steps in the four vertical positions (average of the 3H, 6H, 9H and 12H curves), we see that it is confused with the FH curve, which is consistent with the point above .
  • the CH curve in each of Figures 2 and 3 does not only represent the movement due to the reactions of the pivots. An additional disturbance, not indicated in the text of patent EP 2299336, has obviously been added.
  • the hairsprings according to patent EP 2299336 are formed from a blade of variable thickness (more generally of variable rigidity) wound at a pitch which also varies.
  • the variations in thickness and pitch are chosen so that the development of the balance spring is substantially concentric and thus the radial forces of the pivots in their bearings are substantially zero.
  • the FH curve shows that the step due to the reactions of the pivots only decreases from an amplitude of approximately 200° (figure 2) or does not decrease (figure 3), which makes it impossible to compensate for the step delay. due to exhaust for small amplitudes.
  • the balance spring is advantageously designed with a variable blade thickness and/or a variable pitch so as to obtain a decreasing pi rate in a range of amplitudes including small amplitudes.
  • the thickness of the hairspring blade and the pitch of the hairspring are measured radially in relation to the geometric center of the hairspring.
  • the pitch that is to say the distance between two consecutive turns, is measured between the neutral fibers of the turns.
  • hairsprings that can be used in the invention are illustrated in Figures 4, 9 and 14.
  • These hairsprings are made of a silicon-based material, more precisely of silicon covered with a thermal compensation layer of silicon oxide, and have a turn height of 120 pm, a distance between their interior end and their geometric center (distance measured between the neutral fiber and the geometric center) of 0.565 mm, a distance between their end outer and their geometric center (distance measured between the neutral fiber and the geometric center) of 2.35 mm and a number of turns which varies from one hairspring to another, i.e. respectively 9.62 turns, 8.44 turns and 7.37 turns for the hairsprings in figures 4, 9 and 14.
  • the thickness of the blade forming the hairspring decreases continuously and over more than one turn from the inner end of the hairspring (abscissa 0 on the diagram) until to reach a minimum. Then, from this minimum, the thickness of the blade increases continuously and over more than one revolution until the outer end of the hairspring.
  • the thickness of the blade forming the hairspring to decrease continuously and over more than one turn in the direction of winding of the blade from a first point located on the inner turn and decreases continuously and over more than one turn in the direction opposite to the direction of winding of the blade from a second point located upstream of the first point in said direction opposite to the direction of winding of the blade.
  • the second point is located on the outer turn or on the turn which immediately follows the outer turn in said direction opposite to the direction of winding of the blade.
  • the first point may be the inner end of the hairspring or a point distinct from the inner end.
  • the second point may be the outer end of the hairspring or a point distinct from the outer end.
  • the thickness of the blade decreases continuously from the first point until reaching a minimum (which can be the thickness of a single point of the hairspring or 'a portion of the hairspring), then grows continuously from this minimum to the second point.
  • a minimum which can be the thickness of a single point of the hairspring or 'a portion of the hairspring
  • the point or portion of minimum thickness is closer to the first point than to the second point in number of turns.
  • the thickness at the level of first point is larger, and even larger by a factor greater than 2, than the thickness at the second point.
  • Figures 7, 12 and 17 show the pi rate due to the eccentric development of the hairspring in the horizontal position for the hairsprings of Figures 4, 9 and 14 respectively.
  • the rate pi is decreasing, which makes it possible to compensate for these small amplitudes the increasing rate of an escapement, in particular of an escapement with a Swiss anchor.
  • the hairsprings of Figures 4, 9 and 14 produce a deviation of pi between the amplitudes of 130° and 220° greater than 1.2 s/d, 1.5 s/d and 5 s/d respectively, making it possible to compensate for a corresponding on delay due to exhaust in this amplitude range.
  • the hairsprings used in the invention preferably produce a deviation of pi between the amplitudes of 130° and 220° of at least 1 s/d, or even at least 1.5 s/d, or even at least 2 s/d, or even at least 3 s/d, or even at least 4 s/d.
  • hairsprings are also designed such that the minimum distance between the turns, at the most unfavorable location in contraction, distance measured between the two facing faces, is 25 pm.
  • FIG. 8 and 13 show the step p2 due to the weight of the hairspring for the hairsprings of Figures 4 and 9 respectively.
  • Step 2 is shown for the four vertical reference positions 3H, 6H, 9H and 12H spaced 90° apart. We can see that for each of these four vertical positions, the step p2 is canceled at an oscillation amplitude between 200° and 240°, or even between 210° and 230°.
  • the present invention therefore relates to a watch movement 1 whose maximum oscillation amplitude of the resonator 5 does not exceed 230°, preferably 225°, preferably 220°, since it has been demonstrated that such a movement at increased power reserve can have good chronometric precision despite its low oscillation amplitude.
  • the present invention also relates to a method for increasing the power reserve of a watch movement, according to which the watch movement is modified to reduce the maximum oscillation amplitude of the balance resonator.
  • hairspring and we implement steps to improve chronometric precision namely for example:
  • a step consisting of compensating for the running delay of the watch movement due to the escapement by replacing the hairspring of the balance-spring resonator with a hairspring comprising a wound blade having variable rigidity and/or a variable pitch, the variation of rigidity and/or pitch being such that the rate due to the eccentric development of the balance spring in the horizontal position decreases throughout the range of oscillation amplitudes between 130° and 220°,
  • a step consisting of replacing the hairspring of the balance-spring resonator with a hairspring comprising a wound blade having variable rigidity and/or a variable pitch, the variation in rigidity and/or pitch being such that each of the respective steps due to the weight of the balance spring in four vertical positions spaced 90° apart at an amplitude of oscillation between 200° and 240°, preferably between 210° and 230°, and to create a fault in balance of the balance allowing to compensate at least in part for the movement due to the weight of the hairspring in each of these vertical positions.
  • the watch movement can be in the form of a physical object or in the form of a virtual object (digital computer-aided design data) from which a physical watch movement will then be manufactured.
  • this step can correspond to the step mentioned above consisting of correcting the flat-hanging in amplitude
  • steps consisting of choosing a certain percentage of reduction in the amplitude of oscillation, of increasing the moment of inertia of the balance wheel and/or the frequency of oscillation and of increasing the viscous friction torque could be implemented to increase the chronometric sensitivity without necessarily improving the power reserve compared to the initial watch movement, for example to increase the chronometric sensitivity while keeping a power reserve deemed sufficient, for example equal to or slightly lower than that of the initial movement.
  • a watch movement with increased chronometric sensitivity has the advantage of being less sensitive to disturbances and of being easier to adjust (adjustment of the average rate by rotating the balance weights or by milling the balance, for example).

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Abstract

La présente invention concerne un mouvement horloger (1) comprenant un organe moteur (2), un échappement (4) recevant de l'énergie mécanique de l'organe moteur (2) par l'intermédiaire d'un rouage (3) et un résonateur balancier- spiral (5) coopérant avec l'échappement (4). L'amplitude d'oscillation maximale du résonateur balancier-spiral (5), dans tous les états possibles de fonctionnement du mouvement horloger (1) et quelle que soit la position du mouvement horloger (1) dans l'espace, n'excède pas 230°. L'invention concerne aussi un procédé d'augmentation de la réserve de marche d'un mouvement horloger selon lequel on modifie le mouvement horloger pour diminuer l'amplitude d'oscillation maximale du résonateur balancier-spiral et on met en œuvre des étapes d'amélioration de la précision chronométrique.

Description

Mouvement horloger à réserve de marche accrue
La présente invention concerne un mouvement horloger comprenant un organe moteur (typiquement un barillet), un échappement agencé pour recevoir de l’énergie mécanique de l’organe moteur par l’intermédiaire d’un rouage et un résonateur balancier-spiral agencé pour coopérer avec l’échappement.
La présente invention concerne plus particulièrement un tel mouvement horloger dont la réserve de marche est améliorée.
Classiquement, pour accroître la réserve de marche d’un mouvement horloger, on augmente la taille du barillet et de son ressort en spirale afin que ce dernier puisse emmagasiner une plus grande quantité d’énergie ou on utilise plusieurs barillets couplés en série ou plusieurs ressorts en spirale couplés en série dans un même barillet. Toutes ces solutions augmentent l’encombrement.
Une autre solution est proposée dans le document EP 2701013 A1. Elle consiste à ajouter un dispositif à engrenage différentiel qui permet de changer manuellement le mode de fonctionnement du mouvement horloger entre un mode de fonctionnement normal, à utiliser lorsque la montre est portée, et un mode de fonctionnement avec réserve de marche prolongée, à n’utiliser que lorsque la montre n’est pas portée. Dans le deuxième mode de fonctionnement, le rapport de vitesses dans le rouage est modifié pour diminuer l’amplitude d’oscillation du balancier-spiral et ainsi accroître la réserve de marche au détriment de la précision chronométrique.
Un autre document, EP 2871537 A1 , décrit un mouvement horloger à remontage automatique comprenant un dispositif de captage qui réinjecte dans le barillet de l’énergie prélevée dans le rouage de finissage afin d’augmenter la réserve de marche. Ce dispositif de captage n’est actif que lorsque le mécanisme de remontage automatique est inactif, c’est-à-dire que lorsque la montre reste dans une position fixe dans l’espace. Le dispositif à engrenage différentiel et le dispositif de captage décrits dans ces documents EP 2701013 A1 et EP 2871537 A1 augmentent la complexité et l’encombrement du mouvement horloger.
La présente invention vise à permettre une augmentation de la réserve de marche dans un encombrement donné et sans complexifier le mouvement horloger.
A cette fin, le mouvement horloger selon l’invention est caractérisé en ce que l’amplitude d’oscillation maximale du résonateur balancier-spiral, dans tous les états possibles de fonctionnement du mouvement horloger et quelle que soit la position du mouvement horloger dans l’espace, n’excède pas 230°, de préférence 225°, de préférence 220°.
Traditionnellement, l’amplitude d’oscillation maximale d’un balancier-spiral dans un mouvement horloger est comprise entre 270° et 315° (cf. le Dictionnaire professionnel illustré de l’horlogerie de G. -A. Berner) et est de préférence bien supérieure à 300° (voir par exemple le brevet EP 1473604). Il est en effet admis que les faibles amplitudes d’oscillation sont incompatibles avec une bonne précision chronométrique.
La présente invention va à l’encontre de cet enseignement traditionnel en limitant l’amplitude d’oscillation maximale à une valeur basse, ceci dans tous les états possibles de fonctionnement, c’est-à-dire quel que soit le degré d’armage de l’organe moteur, le mode de fonctionnement du mouvement horloger, le nombre de complications actives, l’état actif ou inactif d'un mécanisme de remontage automatique, etc., et quelle que soit la position du mouvement horloger dans l’espace, étant rappelé que pour un balancier-spiral l’amplitude d’oscillation est maximale lorsqu’il est en position horizontale et minimale en position verticale.
La présente invention est basée sur l’observation que, contrairement aux préjugés techniques sur le sujet, il est tout à fait possible d’obtenir, avec de basses amplitudes d’oscillation, de bonnes performances chronométriques équivalentes à celles obtenues avec des amplitudes élevées. Le plat-pendu en amplitude, le retard de marche dû à l’échappement et l’écart de marche entre les positions verticales peuvent être corrigés ou compensés par exemple en jouant sur les frottements visqueux (pour le plat-pendu en amplitude), en utilisant un spiral ayant une forme adaptée aux basses amplitudes (pour compenser le retard de marche dû à l’échappement) et en compensant la marche due au poids du spiral par la marche due au défaut d’équilibre du balancier (pour réduire l’écart de marche entre les positions verticales).
En particulier, en ce qui concerne le spiral, celui-ci peut comprendre dans la présente invention une lame enroulée présentant une rigidité variable et/ou un pas variable choisi(s) pour que la marche due au développement excentrique du spiral en position horizontale décroisse dans toute la plage d’amplitudes d’oscillation comprise entre 130° et 220°.
Dans l’état de la technique, les variations de rigidité et/ou de pas d’un spiral sont généralement utilisées pour rendre le développement du spiral concentrique, cf. par exemple le brevet EP 1473604 du présent déposant et le brevet EP 2299336 au nom de Rolex SA. Ces rigidités et/ou pas variables ne changent cependant pas, ou seulement très peu, l’allure des courbes de marche pour les petites amplitudes. Or la marche moyenne des spiraux connus (moyenne des marches dans leurs différentes positions horizontales et verticales) - qu’ils aient la forme classique d’une spirale d’Archimède, avec ou non une courbe terminale Breguet, ou qu’ils aient une rigidité variable et/ou un pas variable le long de leur lame - n’est pas monotone aux petites amplitudes et présente un maximum/minimum local vers 150°, ce qui empêche les spiraux connus de compenser le retard de marche dû à l’échappement pour des petites amplitudes d’oscillation. Le présent déposant a découvert que des variations de rigidité et/ou de pas le long de la lame formant le spiral peuvent être trouvées qui permettent à la marche due au développement excentrique du spiral en position horizontale (correspondant à la marche moyenne) de décroître dans toute la plage d’amplitudes d’oscillation comprise entre 130° et 220° et de compenser ainsi partiellement ou totalement la marche due à l’échappement dans toute cette plage. On peut dès lors faire fonctionner l’oscillateur (ensemble formé par le résonateur et l’échappement) à de petites amplitudes sans dégrader son isochronisme.
La présente invention propose aussi une montre, en particulier une montre- bracelet, comprenant un mouvement horloger tel que défini ci-dessus.
La présente invention propose en outre un procédé d’augmentation de la réserve de marche d’un mouvement horloger comprenant un organe moteur, un échappement agencé pour recevoir de l’énergie mécanique de l’organe moteur par l’intermédiaire d’un rouage et un résonateur balancier-spiral agencé pour coopérer avec l’échappement, caractérisé en ce que l’on modifie le mouvement horloger pour diminuer l’amplitude d’oscillation maximale du résonateur balancier-spiral, et en ce que l’on met en œuvre des étapes d’amélioration de la précision chronométrique.
Comme le mouvement horloger défini précédemment, le procédé selon l’invention est à contre-courant de l’enseignement traditionnel qui considère que l’amplitude d’oscillation doit être élevée. Contrairement aux préjugés techniques, de bonnes performances chronométriques, équivalentes à celles que l’on rencontre avec de grandes amplitudes, peuvent être obtenues après mise en œuvre d’étapes de correction ou de compensation des défauts.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée suivante faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est un diagramme d’isochronisme (marche), obtenu par modélisation analytique, d’un spiral traditionnel en forme de spirale d’Archimède positionné horizontalement ;
- les figures 2 et 3 sont des reproductions des figures 4 et 8 du brevet EP 2299336, qui représentent des courbes d’isochronisme de spiraux dont l’épaisseur et le pas varient de manière non monotone pour rendre le développement du spiral sensiblement concentrique ;
- la figure 4 est une vue plane d’un spiral utilisé dans un premier exemple de réalisation de l’invention ; les nombres 3, 6, 9 et 12 autour du spiral indiquent la position angulaire du spiral par rapport au cadran de la pièce d’horlogerie qu’il est destiné à équiper ;
- la figure 5 est un diagramme de l’épaisseur de la lame du spiral de la figure 4 en fonction du nombre de tours mesuré depuis l’extrémité intérieure du spiral ;
- la figure 6 est un diagramme du pas du spiral de la figure 4 en fonction du nombre de tours mesuré depuis l’extrémité intérieure du spiral ;
- la figure 7 est un diagramme, obtenu par simulation numérique, montrant la marche due au développement excentrique du spiral de la figure 4 en position horizontale dans la plage d’oscillations de 130° à 220° ;
- la figure 8 est un diagramme, obtenu par simulation numérique, des marches dues au poids du spiral de la figure 4 dans les quatre positions verticales de référence 3H, 6H, 9H et 12H ;
- la figure 9 est une vue plane d’un spiral utilisé dans un deuxième exemple de réalisation de l’invention ;
- la figure 10 est un diagramme de l’épaisseur de la lame du spiral de la figure 9 en fonction du nombre de tours mesuré depuis l’extrémité intérieure du spiral ;
- la figure 11 est un diagramme du pas du spiral de la figure 9 en fonction du nombre de tours mesuré depuis l’extrémité intérieure du spiral ;
- la figure 12 est un diagramme, obtenu par simulation numérique, montrant la marche due au développement excentrique du spiral de la figure 9 en position horizontale dans la plage d’oscillations de 70° à 220° ;
- la figure 13 est un diagramme, obtenu par simulation numérique, des marches dues au poids du spiral de la figure 9 dans les quatre positions verticales de référence 3H, 6H, 9H et 12H ;
- la figure 14 est une vue plane d’un spiral utilisé dans un troisième exemple de réalisation de l’invention ; - la figure 15 est un diagramme de l’épaisseur de la lame du spiral de la figure 14 en fonction du nombre de tours mesuré depuis l’extrémité intérieure du spiral ;
- la figure 16 est un diagramme du pas du spiral de la figure 14 en fonction du nombre de tours mesuré depuis l’extrémité intérieure du spiral ;
- la figure 17 est un diagramme, obtenu par simulation numérique, montrant la marche due au développement excentrique du spiral de la figure 14 en position horizontale dans la plage d’oscillations de 70° à 220° ;
- la figure 18 est un schéma-bloc montrant les éléments principaux d’un mouvement horloger.
En référence à la figure 18, un mouvement horloger 1 selon l’invention comprend, de manière classique, un organe moteur 2, un rouage 3 entraîné par l’organe moteur 1 , un échappement 4 entraîné par le rouage 3 et un résonateur balancier-spiral 5 dont les oscillations sont entretenues par l’échappement 4. L’échappement 4 et le résonateur 5 forment ensemble un oscillateur. Le spiral du résonateur 5 est monté sur l’axe du balancier et sert de ressort de rappel au balancier. L’organe moteur 2 comprend typiquement un ou plusieurs barillets.
Conformément à l’invention, la force maximale de l’organe moteur 2 et les rapports d’engrenage dans le rouage 3 sont choisis pour que l’amplitude d’oscillation maximale du résonateur 5, dans tous les états possibles de fonctionnement du mouvement horloger 1 et quelle que soit la position du mouvement horloger 1 dans l’espace, n’excède pas 230°, de préférence 225°, de préférence 220°. En pratique, l’amplitude d’oscillation maximale est l’amplitude d’oscillation du résonateur 5 lorsque l’organe moteur 2 est complètement armé, que le résonateur 5 est en position horizontale et que les éventuelles complications intégrées ou associées au mouvement horloger 1 (par exemple un mécanisme de chronographe) sont dans l’état où elles prélèvent le moins d’énergie dans l’organe moteur 2. Grâce à la faible amplitude d’oscillation du résonateur 5, la réserve de marche du mouvement horloger 1 peut être élevée, typiquement supérieure à 65 h, sans avoir à augmenter la taille de l’organe moteur 2 ni à ajouter un dispositif spécial.
La puissance P dissipée dans un résonateur balancier-spiral peut être exprimée par la formule suivante : où f est la fréquence d’oscillation du balancier, 0o est l’amplitude d’oscillation du balancier, lo est le moment d’inertie du balancier et Q est le facteur de qualité du résonateur 5. Le facteur de qualité Q dépend en théorie de l’amplitude d’oscillation et des frottements secs et visqueux. Il peut cependant être approximé par la formule suivante : où T est le couple de frottement visqueux (considéré comme constant), ce qui conduit à la formule suivante :
P = 2n2f2d^r
Un aspect important de la précision chronométrique est le plat-pendu en amplitude, c’est-à-dire la différence A9o entre la moyenne des amplitudes d’oscillation dans les positions horizontales du résonateur et la moyenne des amplitudes d’oscillation dans les positions verticales du résonateur. Le plat-pendu en amplitude est donné par la formule suivante : et peut donc être approximé comme suit : où fv est le coefficient de frottement sec en position verticale du résonateur.
On constate donc qu’en diminuant l’amplitude d’oscillation 0o on diminue la puissance dissipée dans le résonateur 5 - donc on augmente la réserve de marche - et qu’en augmentant les frottements visqueux r on diminue le plat-pendu en amplitude - donc on améliore la précision chronométrique. Comme l’amplitude d’oscillation 0o est au carré dans la formule de la puissance P, et pas le couple de frottement visqueux T, on peut à la fois diminuer l’amplitude d’oscillation 0o et augmenter le couple de frottement visqueux T pour améliorer la réserve de marche et le plat-pendu en amplitude. Le couple de frottement visqueux peut être augmenté en réduisant l’espace entre le balancier et les parties du bâti du mouvement horloger qui l’environnent, en particulier en réduisant l’espace radial entre le balancier et le bâti, par exemple en remplaçant le pont de balancier par un pont de balancier présentant une découpe différente. Un plat-pendu en amplitude n’excédant pas 40°, voire 35°, voire 30° peut assez aisément être obtenu de cette manière, par exemple avec un moment d’inertie lo compris entre 3 et 12 mg.cm2, de préférence entre 3 et 10 mg.cm2, de préférence entre 5 et 10 mg.cm2, une fréquence d’oscillation f comprise entre 3 et 5 Hz, de préférence entre 3 et 4 Hz, et un couple de frottement visqueux T supérieur à 4.10’11 N.m.s/rad, de préférence supérieur à 5.10’11 N.m.s/rad, et typiquement compris entre 4.10’11 et 1 O’10 N.m.s/rad, de préférence entre 5.10’11 et 8.10’11 N.m.s/rad.
Un autre aspect important de la précision chronométrique est l’isochronisme, c’est-à-dire la variation de la marche en fonction de l’amplitude d’oscillation du résonateur. A la figure 1 est représentée la courbe d’isochronisme théorique d’un spiral traditionnel en forme de spirale d’Archimède et à épaisseur de lame constante, en position horizontale. On peut voir qu’entre une amplitude de 100°, voire de 130°, et une amplitude de 220° la marche n’est pas monotone mais est croissante puis décroissante. Ceci empêche de compenser correctement le retard apporté par l’échappement qui, lui, est monotone (marche croissante).
La courbe d’isochronisme précitée est la courbe de la marche due au développement excentrique du spiral en position horizontale, c’est-à-dire la courbe de la marche due aux réactions des pivots de l’axe de balancier au décentrement du spiral. En effet, le développement non concentrique d’un spiral lors de l’oscillation du balancier auquel il est associé engendre des forces latérales des pivots sur les paliers dans lesquels ils tournent, forces latérales qui varient en fonction de l’amplitude d’oscillation et diminuent ou augmentent la fréquence du résonateur balancier-spiral. Cette perturbation est la même dans toutes les positions horizontales ou verticales du résonateur. Elle peut être exprimée par une marche pi, en secondes par jour (s/d), en fonction de l’amplitude 0o du balancier :
2TT
86400 f dX ,
Al(^o) — □ n2 — ^{(p^e^dq) 2TT0Q J Lit/
0 où : 0 est l’élongation du balancier par rapport à sa position d’équilibre : 0(cp) = 0o cos cp et : X(0) = ^ | (0)|2 o étant le rayon de giration du spiral et A(0) étant le déplacement du centre géométrique du spiral (situé sur l’axe de rotation du balancier) lors des contractions et expansions du spiral dans une situation théorique où ce centre géométrique est libre, l’axe du balancier n’étant retenu par aucun palier, l’extrémité extérieure du spiral étant prise comme point de référence fixe. A cette perturbation due aux réactions des pivots s’ajoute, dans les positions verticales, une perturbation due au poids du spiral, liée aux déplacements du centre de masse du spiral causés par le développement excentrique de ce dernier. Cette perturbation supplémentaire peut s’exprimer par une marche p2, en secondes par jour (s/d), en fonction de l’amplitude 0o du balancier : où Ms est la masse du spiral, L est la longueur du spiral, E est le module de Young du spiral, I est le moment quadratique du spiral, g est la constante de gravité, 0 est l’élongation du balancier par rapport à sa position d’équilibre (0 = 0o cos <p) et yg est l’ordonnée du centre de masse du spiral dans un repère (O, x, y) où O est le centre géométrique du spiral et l’axe y est opposé à la force de gravité.
Pour plus d’explications sur les deux perturbations susmentionnées, on pourra se reporter à l’ouvrage « Traité de construction horlogère » de M. Vermot, P. Bovay, D. Prongué et S. Dordor, édité en 2011 par les Presses polytechniques et universitaires romandes.
Comme déjà indiqué, la marche pi est identique dans toutes les positions, horizontales et verticales, de l’oscillateur. Il en est de même de la marche due à l’échappement. En revanche, la marche p2 due au poids du spiral diffère selon la position verticale. La moyenne des marches p2 pour les quatre positions verticales de référence (3H, 6H, 9H et 12H) espacées de 90° est nulle. On peut donc considérer la marche pi comme représentant la moyenne des marches du spiral dans toutes les positions dudit spiral.
Les figures 2 et 3 sont des reproductions des figures 4 et 8 du brevet EP 2299336. La courbe FH de chacune de ces figures correspond à la marche pi décrite ci-dessus, à savoir à la marche due au développement excentrique du spiral en position horizontale ou marche due aux réactions des pivots. Si l’on dessine la courbe moyenne des marches dans les quatre positions verticales (moyenne des courbes 3H, 6H, 9H et 12H), on constate qu’elle est confondue avec la courbe FH, ce qui est cohérent avec le propos ci-dessus. La courbe CH de chacune des figures 2 et 3 ne représente pas uniquement la marche due aux réactions des pivots. Une perturbation supplémentaire, non indiquée dans le texte du brevet EP 2299336, y a été manifestement ajoutée.
Les spiraux selon le brevet EP 2299336 sont formés d’une lame d’épaisseur variable (plus généralement de rigidité variable) enroulée selon un pas qui varie également. Les variations d’épaisseur et de pas sont choisies pour que le développement du spiral soit sensiblement concentrique et qu’ainsi les forces radiales des pivots dans leurs paliers soient sensiblement nulles. La courbe FH montre que la marche due aux réactions des pivots ne diminue qu’à partir d’une amplitude d’environ 200° (figure 2) voire ne diminue pas (figure 3), ce qui rend impossible une compensation du retard de marche dû à l’échappement pour des petites amplitudes.
Dans le mouvement horloger 1 selon invention, le spiral est avantageusement conçu avec une épaisseur de lame variable et/ou un pas variable de telle sorte à obtenir une marche pi décroissante dans une plage d’amplitudes incluant de petites amplitudes. Dans tout ce qui suit, l’épaisseur de la lame du spiral et le pas du spiral sont mesurés radialement par rapport au centre géométrique du spiral. En outre, le pas, c’est-à-dire la distance entre deux spires consécutives, est mesuré entre les fibres neutres des spires.
Des exemples de spiraux pouvant être utilisés dans l’invention sont illustrés aux figures 4, 9 et 14. Ces spiraux sont réalisés dans un matériau à base de silicium, plus précisément en silicium recouvert d’une couche de compensation thermique en oxyde de silicium, et ont une hauteur de spires de 120 pm, une distance entre leur extrémité intérieure et leur centre géométrique (distance mesurée entre la fibre neutre et le centre géométrique) de 0,565 mm, une distance entre leur extrémité extérieure et leur centre géométrique (distance mesurée entre la fibre neutre et le centre géométrique) de 2,35 mm et un nombre de tours qui varie d’un spiral à l’autre, soit respectivement 9,62 tours, 8,44 tours et 7,37 tours pour les spiraux des figures 4, 9 et 14.
Comme on peut le voir sur les figures 5, 10 et 15, l’épaisseur de la lame formant le spiral décroît de manière continue et sur plus d’un tour depuis l’extrémité intérieure du spiral (abscisse 0 sur le diagramme) jusqu’à atteindre un minimum. Puis, à partir de ce minimum, l’épaisseur de la lame croît de manière continue et sur plus d’un tour jusqu’à l’extrémité extérieure du spiral.
Le pas de ces exemples de spiraux est illustré aux figures 6, 11 et 16. Il croît de manière continue sur plus de la moitié de sa longueur, en nombre de tours, et peut croître de manière continue de l’extrémité intérieure à l’extrémité extérieure.
De manière plus générale, il est avantageux dans la présente invention que l’épaisseur de la lame formant le spiral décroisse de manière continue et sur plus d’un tour dans le sens de l’enroulement de la lame depuis un premier point situé sur la spire intérieure et décroisse de manière continue et sur plus d’un tour dans le sens opposé au sens d’enroulement de la lame depuis un deuxième point situé en amont du premier point dans ledit sens opposé au sens d’enroulement de la lame. De préférence, le deuxième point est situé sur la spire extérieure ou sur la spire qui suit immédiatement la spire extérieure dans ledit sens opposé au sens d’enroulement de la lame. Le premier point peut être l’extrémité intérieure du spiral ou un point distinct de l’extrémité intérieure. Le deuxième point peut être l’extrémité extérieure du spiral ou un point distinct de l’extrémité extérieure. De préférence, dans le sens de l’enroulement de la lame, l’épaisseur de la lame décroît de manière continue depuis le premier point jusqu’à atteindre un minimum (qui peut être l’épaisseur d’un unique point du spiral ou d’une portion du spiral), puis croît de manière continue depuis ce minimum jusqu’au deuxième point. De préférence, le point ou la portion d’épaisseur minimum est plus proche du premier point que du deuxième point en nombre de tours. De préférence, l’épaisseur au niveau du premier point est plus grande, et même plus grande d’un facteur supérieur à 2, que l’épaisseur au niveau du deuxième point.
Les figures 7, 12 et 17 montrent la marche pi due au développement excentrique du spiral en position horizontale pour les spiraux des figures 4, 9 et 14 respectivement. On constate que, dans toute la plage d’amplitudes allant de 130° à 220°, voire de 120° à 220°, voire de 110° à 220°, voire de 100° à 220°, voire de 90° à 220°, voire de 80° à 220°, voire de 70° à 220°, la marche pi est décroissante, ce qui permet de compenser pour ces petites amplitudes la marche croissante d’un échappement, en particulier d’un échappement à ancre suisse. Les spiraux des figures 4, 9 et 14 produisent un écart de marche pi entre les amplitudes de 130° et 220° supérieur à 1 ,2 s/d, à 1 ,5 s/d et à 5 s/d respectivement, permettant de compenser un retard de marche correspondant dû à l’échappement dans cette plage d’amplitudes. De manière générale, les spiraux utilisés dans l’invention produisent de préférence un écart de marche pi entre les amplitudes de 130° et 220° d’au moins 1 s/d, voire d’au moins 1 ,5 s/d, voire d’au moins 2 s/d, voire d’au moins 3 s/d, voire d’au moins 4 s/d.
Ces exemples de spiraux sont en outre conçus de telle sorte que la distance minimale entre les spires, à l’endroit le plus défavorable en contraction, distance mesurée entre les deux faces en vis-à-vis, est de 25 pm.
D’autres combinaisons de variations de l’épaisseur et du pas des spiraux que celles décrites ci-dessus peuvent être trouvées. On peut également ne faire varier que l’épaisseur ou que le pas. Par ailleurs, une alternative à la variation de l’épaisseur serait de faire varier la rigidité de la lame d’une autre manière, par exemple par un traitement thermique ou un dopage du silicium. D’autres matériaux que le silicium, en particulier des matériaux métalliques, peuvent être employés pour ces spiraux. Enfin, d’autres moyens qu’une variation de rigidité et/ou de pas pourraient être envisagés.
Encore un autre aspect important de la précision chronométrique est l’écart de marche dans les différentes positions verticales du résonateur. Les figures 8 et 13 montrent la marche p2 due au poids du spiral pour les spiraux des figures 4 et 9 respectivement. La marche 2 est montrée pour les quatre positions verticales de référence 3H, 6H, 9H et 12H espacées de 90°. On peut voir que pour chacune de ces quatre positions verticales, la marche p2 s’annule à une amplitude d’oscillation comprise entre 200° et 240°, voire comprise entre 210° et 230°. Ce passage des courbes par zéro à environ 220°, plutôt qu’à des amplitudes de 163,5° et de 330,5° comme dans le cas d’une spirale d’Archimède, permet d’appliquer les enseignements du brevet EP 3433680 et de la demande de brevet EP 3913441 du présent déposant, c’est-à-dire notamment de compenser la marche p2 due au poids du spiral par la marche due au défaut d’équilibre du balancier, le défaut d’équilibre du balancier (balourd et position angulaire du centre de gravité) étant choisi dans ce but. De la sorte, on minimise les écarts de marche entre les différentes positions verticales.
Il est dès lors possible dans la présente invention d’optimiser à la fois l’isochronisme de l’oscillateur, en rendant minimales les variations de la marche ou de la fréquence en fonction de l’amplitude d’oscillation, et les marches aux positions, et ceci alors que les spiraux ont un développement excentrique, voire très excentrique. Il est en outre possible, comme cela a été exposé, de minimiser le plat- pendu en amplitude. Toutes ces optimisations sont applicables aux basses amplitudes d’oscillation.
La présente invention porte donc sur un mouvement horloger 1 dont l’amplitude d’oscillation maximale du résonateur 5 n’excède pas 230°, de préférence 225°, de préférence 220°, puisqu’il a été démontré qu’un tel mouvement à réserve de marche accrue peut avoir une bonne précision chronométrique malgré sa basse amplitude d’oscillation.
La présente invention porte aussi sur un procédé d’augmentation de la réserve de marche d’un mouvement horloger, selon lequel on modifie le mouvement horloger pour diminuer l’amplitude d’oscillation maximale du résonateur balancier- spiral et on met en oeuvre des étapes d’amélioration de la précision chronométrique, à savoir par exemple :
- une étape consistant à corriger le plat-pendu en amplitude du résonateur balancier-spiral en augmentant les frottements visqueux auquel est soumis le balancier,
- et/ou une étape consistant à compenser le retard de marche du mouvement horloger dû à l’échappement en remplaçant le spiral du résonateur balancier-spiral par un spiral comprenant une lame enroulée présentant une rigidité variable et/ou un pas variable, la variation de rigidité et/ou de pas étant telle que la marche due au développement excentrique du spiral en position horizontale décroît dans toute la plage d’amplitudes d’oscillation comprise entre 130° et 220°,
- et/ou une étape consistant à remplacer le spiral du résonateur balancier- spiral par un spiral comprenant une lame enroulée présentant une rigidité variable et/ou un pas variable, la variation de rigidité et/ou de pas étant telle que chacune des marches respectives dues au poids du spiral dans quatre positions verticales espacées de 90° s’annulent à une amplitude d’oscillation comprise entre 200° et 240°, de préférence entre 210° et 230°, et à créer un défaut d’équilibre du balancier permettant de compenser au moins en partie la marche due au poids du spiral dans chacune de ces positions verticales.
Dans le procédé selon l’invention, le mouvement horloger peut être sous la forme d’un objet physique ou sous la forme d’un objet virtuel (données numériques de conception assistée par ordinateur) à partir duquel un mouvement horloger physique sera ensuite fabriqué.
Pour améliorer encore les performances chronométriques du mouvement horloger, on peut augmenter le moment d’inertie du balancier et/ou la fréquence d’oscillation afin d’augmenter le dénominateur dans la formule générale de la marche en fonction du couple perturbateur Cb représentant toutes les perturbations telles que les tolérances de fabrication et d’assemblage et les perturbations extérieures (température, humidité, magnétisme, chocs, etc.) : où S = Qo.lo.f2 est appelé « sensibilité chronométrique ». Certes, augmenter le moment d’inertie lo ou la fréquence f augmente le plat-pendu en amplitude A0o et augmenter la fréquence f augmente la puissance P dissipée dans le résonateur donc diminue la réserve de marche. Mais il est possible de trouver un bon équilibre entre les frottements visqueux T, la sensibilité chronométrique S et la puissance P. Pour cela, on peut par exemple mettre en œuvre les étapes suivantes dans le procédé selon l’invention :
- choisir un certain pourcentage de diminution de l’amplitude d’oscillation,
- compenser la baisse de l’amplitude d’oscillation par une augmentation du moment d’inertie du balancier et/ou de la fréquence d’oscillation afin d’obtenir une sensibilité chronométrique jugée suffisante (par exemple au moins égale à celle du mouvement horloger initial),
- augmenter le couple de frottement visqueux afin de diminuer le plat- pendu en amplitude (cette étape peut correspondre à l’étape mentionnée plus haut consistant à corriger le plat-pendu en amplitude),
- vérifier que la modification de l’amplitude d’oscillation, du moment d’inertie et/ou de la fréquence d’oscillation, et du couple de frottement visqueux conduit bien à une réduction de la puissance dissipée dans le résonateur, donc à une augmentation de la réserve de marche.
Ces étapes peuvent être répétées pour gagner encore en réserve de marche.
Ces étapes peuvent bien entendu être complémentaires de celles consistant à remplacer le spiral et créer un défaut d’équilibre du balancier. Par ailleurs, les étapes consistant à choisir un certain pourcentage de diminution de l’amplitude d’oscillation, à augmenter le moment d’inertie du balancier et/ou la fréquence d’oscillation et à augmenter le couple de frottement visqueux, complétées éventuellement des étapes consistant à remplacer le spiral et créer un défaut d’équilibre du balancier, pourraient être mises en œuvre pour augmenter la sensibilité chronométrique sans nécessairement améliorer la réserve de marche par rapport au mouvement horloger initial, par exemple pour augmenter la sensibilité chronométrique tout en gardant une réserve de marche jugée suffisante, par exemple égale ou légèrement inférieure à celle du mouvement initial. Un mouvement horloger à sensibilité chronométrique accrue présente en effet l’avantage d’être moins sensible aux perturbations et d’être plus facile à régler (réglage de la marche moyenne par rotation des masselottes du balancier ou par fraisage du balancier, par exemple).

Claims

REVENDICATIONS Mouvement horloger (1 ) comprenant un organe moteur (2), un échappement (4) agencé pour recevoir de l’énergie mécanique de l’organe moteur (2) par l’intermédiaire d’un rouage (3) et un résonateur balancier-spiral (5) agencé pour coopérer avec l’échappement (4), caractérisé en ce que l’amplitude d’oscillation maximale du résonateur balancier-spiral (5), dans tous les états possibles de fonctionnement du mouvement horloger (1 ) et quelle que soit la position du mouvement horloger (1 ) dans l’espace, n’excède pas 230°, de préférence 225°, de préférence 220°. Mouvement horloger selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le spiral du résonateur balancier-spiral (5) est agencé pour que la marche due au développement excentrique du spiral en position horizontale décroisse dans toute la plage d’amplitudes d’oscillation comprise entre 130°, de préférence 120°, de préférence 110°, de préférence 100°, de préférence 90°, de préférence 80°, de préférence 70°, et 220°. Mouvement horloger selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le spiral du résonateur balancier-spiral (5) comprend une lame enroulée présentant une rigidité variable et/ou un pas variable, et en ce que la variation de rigidité et/ou de pas est telle que la marche due au développement excentrique du spiral en position horizontale décroît dans toute la plage d’amplitudes d’oscillation comprise entre 130°, de préférence 120°, de préférence 110°, de préférence 100°, de préférence 90°, de préférence 80°, de préférence 70°, et 220°. Mouvement horloger selon la revendication 3, caractérisé en ce que la rigidité de la lame décroît de manière continue et sur plus d’un tour dans le sens de l’enroulement de la lame depuis un premier point situé sur la spire intérieure du spiral et décroît de manière continue et sur plus d’un tour dans le sens opposé au sens d’enroulement de la lame depuis un deuxième point situé en amont du premier point dans ledit sens opposé au sens d’enroulement de la lame. Mouvement horloger selon la revendication 4, caractérisé en ce que le deuxième point est situé sur la spire extérieure du spiral ou sur la spire qui suit immédiatement la spire extérieure dans ledit sens opposé au sens d’enroulement de la lame. Mouvement horloger selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le premier point est l’extrémité intérieure du spiral et/ou le deuxième point est l’extrémité extérieure du spiral. Mouvement horloger selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que, dans le sens de l’enroulement de la lame, la rigidité de la lame décroît de manière continue depuis le premier point jusqu’à atteindre un minimum, puis croît de manière continue depuis ce minimum jusqu’au deuxième point. Mouvement horloger selon l’une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la rigidité de la lame au premier point est plus grande que la rigidité de la lame au deuxième point. Mouvement horloger selon l’une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que la rigidité de la lame à l’extrémité intérieure du spiral est plus grande que la rigidité de la lame à l’extrémité extérieure du spiral. Mouvement horloger selon l’une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que le pas de la lame croît de manière continue sur plus de la moitié de la longueur de la lame, en nombre de tours. Mouvement horloger selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le spiral du résonateur balancier-spiral (5) est agencé pour que chacune des marches respectives dues au poids du spiral dans quatre positions verticales espacées de 90° s’annulent à une amplitude d’oscillation comprise entre 200° et 240°, de préférence entre 210° et 230°. Mouvement horloger selon l’une quelconque des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que la variation de rigidité et/ou de pas de la lame est telle que chacune des marches respectives dues au poids du spiral dans quatre positions verticales espacées de 90° s’annulent à une amplitude d’oscillation comprise entre 200° et 240°, de préférence entre 210° et 230°. Mouvement horloger selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que le balancier du résonateur balancier-spiral (5) présente un défaut d’équilibre permettant de compenser au moins en partie la marche due au poids du spiral dans chacune desdites quatre positions verticales. Mouvement horloger selon l’une quelconque des revendications 2 à 13, caractérisé en ce que l’écart de ladite marche due au développement excentrique du spiral en position horizontale entre l’amplitude de 130° et l’amplitude de 220° est d’au moins 1 seconde par jour, de préférence d’au moins 1 ,5 seconde par jour, de préférence d’au moins 2 secondes par jour, de préférence d’au moins 3 secondes par jour, de préférence d’au moins 4 secondes par jour. Mouvement horloger selon l’une quelconque des revendications 2 à 14, caractérisé en ce que ladite marche due au développement excentrique du spiral en position horizontale compense en partie au moins un retard de marche dû à l’échappement (4) dans toute la plage d’amplitudes d’oscillation comprise entre 130°, de préférence 120°, de préférence 110°, de préférence 100°, de préférence 90°, de préférence 80°, de préférence 70°, et 220°. Mouvement horloger selon l’une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le plat-pendu en amplitude du résonateur balancier- spiral n’excède pas 40°, de préférence 35°, de préférence 30°. Mouvement horloger selon l’une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le couple de frottement visqueux auquel est soumis le balancier du résonateur balancier-spiral est supérieur à 4.10’11 N.m.s/rad, de préférence supérieur à 5.10’11 N.m.s/rad. Mouvement horloger selon l’une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que l’échappement (4) est un échappement à ancre suisse. Montre comprenant un mouvement horloger (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 18. Procédé d’augmentation de la réserve de marche d’un mouvement horloger comprenant un organe moteur, un échappement agencé pour recevoir de l’énergie mécanique de l’organe moteur par l’intermédiaire d’un rouage et un résonateur balancier-spiral agencé pour coopérer avec l’échappement, caractérisé en ce que l’on modifie le mouvement horloger pour diminuer l’amplitude d’oscillation maximale du résonateur balancier-spiral, et en ce que l’on met en œuvre des étapes d’amélioration de la précision chronométrique. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que la modification du mouvement horloger est mise en œuvre de telle sorte que l’amplitude d’oscillation maximale du résonateur balancier-spiral, dans tous les états possibles de fonctionnement du mouvement horloger et quelle que soit la position du mouvement horloger dans l’espace, n’excède pas 230°, de préférence 225°, de préférence 220°. Procédé selon la revendication 20 ou 21 , caractérisé en ce que les étapes d’amélioration de la précision chronométrique comprennent au moins l’une des étapes suivantes :
- corriger le plat-pendu en amplitude du résonateur balancier-spiral ;
- compenser le retard de marche du mouvement horloger dû à l’échappement ;
- réduire l’écart de marche entre les différentes positions verticales du résonateur balancier-spiral. Procédé selon l’une quelconque des revendications 20 à 22, caractérisé en ce que les étapes d’amélioration de la précision chronométrique comprennent une étape consistant à corriger le plat-pendu en amplitude du résonateur balancier-spiral en augmentant les frottements visqueux auxquels est soumis le balancier. Procédé selon l’une quelconque des revendications 20 à 23, caractérisé en ce que les étapes d’amélioration de la précision chronométrique comprennent une étape consistant à compenser le retard de marche du mouvement horloger dû à l’échappement en remplaçant le spiral du résonateur balancier-spiral par un spiral agencé pour que la marche due au développement excentrique du spiral en position horizontale décroisse dans toute la plage d’amplitudes d’oscillation comprise entre 130° et 220°. Procédé selon l’une quelconque des revendications 20 à 24, caractérisé en ce que les étapes d’amélioration de la précision chronométrique comprennent une étape consistant à remplacer le spiral du résonateur balancier-spiral par un spiral agencé pour que chacune des marches respectives dues au poids du spiral dans quatre positions verticales espacées de 90° s’annulent à une amplitude d’oscillation comprise entre 200° et 240°, de préférence entre 210° et 230°. Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce que les étapes d’amélioration de la précision chronométrique comprennent une étape consistant à créer un défaut d’équilibre du balancier permettant de compenser au moins en partie la marche due au poids du spiral dans chacune desdites quatre positions verticales. Procédé selon l’une quelconque des revendications 20 à 26, caractérisé en ce que les étapes d’amélioration de la précision chronométrique comprennent les étapes suivantes :
- augmenter le moment d’inertie et/ou la fréquence d’oscillation du balancier du résonateur balancier-spiral,
- augmenter les frottements visqueux auxquels est soumis le balancier. Procédé pour rendre un mouvement horloger moins sensible aux perturbations, le mouvement horloger comprenant un organe moteur, un échappement agencé pour recevoir de l’énergie mécanique de l’organe moteur par l’intermédiaire d’un rouage et un résonateur balancier-spiral agencé pour coopérer avec l’échappement, caractérisé en ce que l’on modifie le mouvement horloger pour diminuer l’amplitude d’oscillation maximale du résonateur balancier-spiral, en ce que l’on augmente le moment d’inertie et/ou la fréquence du balancier du résonateur balancier-spiral et en ce que l’on augmente les frottements visqueux auxquels est soumis le balancier.
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