WO2011120180A1 - Dispositif de blocage pour roue dentée - Google Patents

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WO2011120180A1
WO2011120180A1 PCT/CH2011/000067 CH2011000067W WO2011120180A1 WO 2011120180 A1 WO2011120180 A1 WO 2011120180A1 CH 2011000067 W CH2011000067 W CH 2011000067W WO 2011120180 A1 WO2011120180 A1 WO 2011120180A1
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WO
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locking device
frame
wheel
elastic
timepiece
Prior art date
Application number
PCT/CH2011/000067
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English (en)
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Fabiano Colpo
Simon Henein
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Rolex S.A.
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    • 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
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    • G04—HOROLOGY
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    • G04D3/00—Watchmakers' or watch-repairers' machines or tools for working materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49579—Watch or clock making

Definitions

  • the invention relates to a locking device for a gear wheel which is intended in particular in the field of micromechanics. It is well suited to the field of watchmaking where it can, for example, be part of a direct or indirect impulse escapement, especially in a wristwatch. Background of the invention
  • European Patent Application No. EP 2 037 335 A2 relates to an anchor for watch exhaust.
  • an anchor having two fixing arms (numbered 7) and an elastic spring provided to be biased in traction (numbered 10). These three elements are connected to the connecting zone (numbered 6) of the two arms (numbered 2) of the anchor and they are all located on the same side of the anchor.
  • the attachment arms are identical, they form an acute angle between them and each have at their free end an annular eyelet (numbered 8).
  • the spring is disposed between them, equidistant from one and the other, and is provided at its free end with a fixing plate (numbered 11) having an oblong hole (numbered 12).
  • Such an anchor is very difficult to fix accurately. Indeed, it is necessary to fix each of the two eyelets separately then the fixing plate, knowing that it must be screwed in an adjustable manner. There must also be sufficient space around the mounting plate to adjust its position. In addition, this anchor is very sensitive to dimensional variations in its constituent parts, which must then have very limited manufacturing tolerance intervals.
  • the main object of the invention is to minimize, or even eliminate, the games related to the displacement of a mobile controlling the rotation of a toothed wheel, so as to increase the performance of the mechanism of which this gear is part. This must be done in a simple and precise way.
  • a blocker comprising two arms each provided with a pallet intended to come into contact with a tooth of the toothed wheel; a first and a second elastic element each having one end connected to the blocker and another end connected to the frame;
  • this locking device being characterized in that it is in one piece or in one piece with the exception of at least one of the pallets.
  • the locking device according to the invention allows improved relative positioning of all the constituent parts of the mechanism. In this way it can be flat, which facilitates its fixation. In addition, it can be manufactured with higher tolerance intervals, which makes its manufacture less delicate.
  • the locking device according to the invention is similar to an anchor or a blocker for watch exhaust. This is not strictly an escapement because it does not include all the constituent bodies (see “Professional Illustrated Dictionary of Watchmaking I + II", G.-A. Berner).
  • variable preloading system comprises an eccentric screw or micrometer.
  • variable preloading system comprises an additional block connected to the frame by fifth and sixth flexible blades or by means of an intermediate block itself connected to the frame by seventh and eighth blades.
  • the invention also relates to a timepiece, summarized in the following point:
  • Timepiece comprising a locking device for a toothed wheel according to one of the points 1 to 15.
  • Timepiece according to item 16, the locking device forming part of an exhaust and the toothed wheel being an escape wheel.
  • the invention also relates to methods for producing a timepiece whose essential characteristics emerge from the following points:
  • a micrometric or eccentric screw is fixed so that it is in contact with the additional block; and the first micrometric or eccentric screw is rotated until a bistable system is obtained.
  • a micrometer screw is fixed so that it is in contact with the intermediate block
  • a wedge is inserted between the frame and the intermediate block.
  • FIG. 2 a locking device according to
  • FIG. 3 an advantageous embodiment of a locking device according to the invention applied to an escapement of the expansion type with screws
  • FIG. 6 the application of the embodiment of FIG. 5 to an escapement of the expansion type with inertial plate
  • FIG. 7 the application of the embodiment of FIG. 5 to a conventional expansion escapement
  • FIG. 8 the application of the embodiment of FIG. 5 to a Robin escapement with an anchor
  • FIG. 9 the application of the embodiment of FIG. 5 to an indirect impulse escapement, of the classic Swiss anchor type
  • FIG. 11 is a plan view of a portion of an exhaust similar to the exhaust shown in FIG. 3, without the flexible elements and the chassis;
  • This locking device is shown generally in Figure 1 where it is disposed adjacent to a gear with which it is intended to cooperate.
  • the locking device 1 comprises a blocker 9 comprising two arms 10,11 forming between them an elbow and an angle (obtuse in the figure but which could be acute) on the side opposite the elbow, c that is, on the side of the toothed wheel 40.
  • the locking device comprises a frame 7 designed to be fixed in a known manner on a support such as a platen or a watch movement bridge, for example by means of holes 8 provided for receiving screws fixation.
  • the flexible blades 12,13 then join this frame 7.
  • the flexible blades 12, 13 could possibly start from the same arm, provided that their virtual intersection, which defines the pivot point of the blocker, occurs at the appropriate place for the proper functioning of the exhaust .
  • placing one end of the flexible blades each on one arm maximizes the pivot angle of the device.
  • One of the arms, the arm 10, is provided at its free end, or near the latter, with an entry pallet 14 intended to lock a tooth of the toothed wheel 40.
  • the other arm 11 is provided, at its end which is not that connected to the arm 10 or close to the latter, of an output pallet 15 intended to come into contact with a tooth of the toothed wheel 40.
  • an elastic element 16 is connected to the blocker, preferably at the end of one of the arms, for example at the end of the arm 11.
  • This elastic element 16 consists of a block rigid rectangular 17 which is extended on its transverse side facing the arm 11 by a flexible blade 18 and, on its other transverse side, by a flexible blade 19.
  • This flexible blade 19 can be connected to a fixing block 20.
  • the flexible blade 19 is preferably connected to the frame 7.
  • the flexible blade 19 is connected to an L-shaped portion 21 which joins the frame 7.
  • the elastic element 16 is essential to the proper functioning of the locking device according to the invention. Indeed, it allows for a pivot system with three joints, namely:
  • the sizing of the frame (21), or the fine adjustment of the distance between the block 20 and the frame 7, makes it possible to give a bistable behavior to the mechanism, that is to say that the three-pivot pivoting system allows the blocker 9 to evolve between two stable and well-defined equilibrium positions through an unstable equilibrium position.
  • the prestressing can be obtained by appropriate dimensioning of the parts of the locking device. It can be provided from the design of the locking device. So, in Figure 2, if the part 21 L-shaped presses on the blade 19, it indirectly exerts a prestress on the arm 11.
  • the block 20 can be fixed close to the rigid block 17, at a distance less than the length of the blade 19, so as to press the blade 19.
  • FIG. 2 represents a blocking device 2 according to the invention, as applied to an exhaust of the Robin type.
  • the end of the arm 10 which is opposite the arm 11 extends, beyond the input pallet 14, by a fork-shaped portion 22 provided to cooperate with a rocker whose only plateau 23 is shown in FIG.
  • FIG. 3 represents the locking device according to the invention, as applied to an escapement of the expansion type. Therefore, a trigger 25, which is connected in known manner to the blocker 9, cooperates with an unlocking pin 26 fixed on the plate 27 of a rocker shown in FIG. Similarly, a pulse pallet 28 is provided on a part integral with the balance to be driven by the escapement wheel 40. All this is well known to those skilled in the art who can find, in reference books dealing with expansion type exhausts, or possibly in the European patent application No. EP-A-1708,046, all the details concerning the blocker, the fixing and the precise shape of the trigger 25 as well as its cooperation with the balance. Thanks to the frame 7, the locking device according to the invention can be implemented more easily.
  • the operation of the three-joint system is improved by virtue of a prestressing system acting on the elastic element 16.
  • This elastic prestressing system allows better control of the prestressing force than with the geometrical prestressing method. This makes it possible to reduce the sensitivity of the bistable behavior to the dimensional errors of the constituent parts of the locking device according to the invention and thus makes it possible to increase the dimensional tolerances.
  • This prestressing system constantly exerts an elastic force on the elastic element 16 through the blades 31 and 32 ( Figure 4) which are prestressed. Adjustable geometric prestressing
  • the prestressing system is adjustable, that is to say it is capable of varying the stress exerted on the elastic element 16.
  • FIG. 4 shows another way of producing an adjustable elastic prestressing system. It consists of connecting the blade 19 of the elastic member 16 to an additional block 30 which is itself connected to the frame 7 by means of flexible blades 31,32 which play a guiding role. By then moving, for example by means of a screw (not shown), the additional block 30, the prestress exerted on the elastic element 16 is exerted and varied. This prestress can also be increased by adequate sizing of the part 7a. of the frame 7 to which are connected the flexible blades 31, 32.
  • FIG. 5 shows an advantageous variant of the embodiment shown in FIG. 4.
  • the additional block 30 is not connected directly to the frame 7, but by means of an intermediate block 33 which is itself even connected to the frame 7 by flexible blades 34,35 which play a guiding role.
  • the intermediate block 33 which is itself even connected to the frame 7 by flexible blades 34,35 which play a guiding role.
  • This system therefore acts as a preload spring consisting of blades 31 and 32 working in parallel and whose prestressing stroke is x.
  • the blocker 9 adopts a bistable behavior, that is to say that it can no longer oscillate freely around a position of equilibrium single center, but switches from one extreme stable position to another. Increased security is thus obtained: during the unlocking phase before the impulse, the pulling torque due to the bistable flexible pivot formed by the elastic blades 12, 13 is added to the pulling force of the escape wheel 40. This pulling torque determines the dynamic behavior of the flexible pivot. If we compare this system with a conventional expansion exhaust, we see that the return torque of the bistable flexible pivot replaces the return torque of the spring of the conventional expansion escapement.
  • the intermediate block 33 comprises a stud 36 and the frame 7 comprises a recess 37 able to receive this stud and to delimit its movements.
  • the stud 36 therefore acts as a limit stop, in order to secure the system and prevent accidental breaks during the application of the prestressing. Indeed, the displacement of the stud 36 is limited by the walls of the recess 37. Its maximum displacement is expected to remain less than the displacement corresponding to the breaking stress.
  • FIG. 6 shows the use of the locking device which has just been described in an escapement of the expansion type. Only the shape of the frame 7 is different here from that of the frame of FIG.
  • FIG. 6 it can be seen that the balance is surmounted by an inertial plate 52.
  • inertial plate 52 The latter and its operation are described in detail in the application for European Patent Publication No. EP 2 221 677 and the contents of which are incorporated by reference in the present patent application.
  • EP 2 221 677 the inertial plate 52 is called "inertial member 11".
  • the locking device according to the invention also has several advantages over the known systems of the state of the art, in particular the European patent application No. EP 2,037,335 A2 which relates to an anchor for watch exhaust.
  • FIGS. 7 and 8 show that the first two elements forming the pivot are placed on the same side of the blocker and having between them an angle substantially smaller than 90 ° (30 ° in the case of FIG. 7), with the third element placed on the bisector and inside the angle formed by the first two elements (see paragraph 22, 1.43-48).
  • the angle between the first two elements that form the pivot is much less than 90 °, which makes the imperfections sensitive system.
  • the elastic energy is stored integrally in the two pivoting elements, by buckling of the blades.
  • the angle between the first two elements which form the pivot is generally 90 ° and can even be higher.
  • the force is in turn preferentially applied in a direction which is outside the sector formed by the two pivoting elements, so that only one blade is stressed in compression and thus by buckling, the other blade being stressed in tension.
  • the influence of dimensional variation on the critical load is therefore significantly reduced, so that manufacturing tolerances are much less critical for the operation of the system.
  • the distribution between the compressive (buckling) and tensile stresses can moreover be adjusted with the angle between the two first elastic elements and with the orientation of the force F with respect to the first two elastic elements.
  • the elastic energy is stored largely in the third elastic element.
  • the locking device according to the invention therefore advantageously offers the possibility of providing that one of the first and second elastic elements works in traction and the other in compression, which is impossible with the anchor being the subject of the application. patent supra.
  • the adjustment of the constraints by the third element is facilitated because it is not hindered by the first and second elastic elements, as is the case with the aforementioned anchor.
  • the blocking device according to the invention extends in a single plane and can be made in one piece, for example in silicon using the DRIE ("Deep Reaction Ion Etching") method or in Ni or NiP using the UV-LiGA process ("Lithography, Galvanoformung, Abformung”). These two methods make it possible to manufacture the locking device according to the invention while respecting the strict tolerances required.
  • DRIE Deep Reaction Ion Etching
  • Ni or NiP using the UV-LiGA process
  • the locking device according to the invention in two or three pieces, that is to say providing that one or / and the other of the pallets is / are mounted (s) on the blocker. Ruby palettes can then be used to allow fine adjustment of the penetrations.
  • the locking device for a gearwheel according to the invention is applicable to numerous mechanisms, in particular to the direct-impulse exhaust mechanisms, such as the exhausts of the. Robin type or relaxation of a timepiece, especially in a wristwatch.
  • Direct impulse escapement means that the impulse of the sprocket is directly imparted to the balance.
  • FIG. 7 is shown a conventional expansion escapement, in which the inertial plate 52 of FIG. 6 has been replaced by a pin 41 which interacts with an expansion blade 42. This blade 42 flexes when the pin 41 enters into position. contact with it and drives the blocker 9 in the direction G via a pin 43, while it fades in the direction H.
  • FIG. 8 shows an exhaust of the Robin type in which the pin 41 integral with the rocker interacts with a fork 44 extending the end of the arm 10 of the blocker 9, in order to release the latter and release the toothed wheel 40.
  • the latter is released at each alternation but transmits an impulse only at alternation out of two: it is therefore a blowout escape.
  • the locking device according to the invention also applies to escapements with an indirect impulse, such as the Swiss lever escapement.
  • the pulse is transmitted indirectly from the toothed wheel to the pendulum.
  • FIG 9 a conventional Swiss lever escapement, wherein the pulse is transmitted from the gear wheel 40 to the balance via an anchor 45 and a fork 46.
  • the frame 7 advantageously makes it possible to directly integrate the stops of 47,48 limitation of the movement of the anchor 45, which are also called stars.
  • the frame 7 is in fact provided with an opening 51 allowing the rotation of the pin 41 carried by the plate integral with the balance and the displacement of the fork 46.
  • the increased precision of the pivoting provided by the invention has the advantage of making it possible to eliminate a security.
  • a Swiss lever escapement such as that shown in FIG. 9 (just as in the case of an exhaust of the Robin type)
  • the angular rigidity of the blocker 9 can be modified and adjusted until a bistable operating mode is achieved.
  • the potential energy of the system then presents two clearly defined potential wells around a maximum and allowing a very precise pivoting of the blocker from one position to another.
  • variable preload system locking device 3 visible in Figure 3
  • the eccentric screw 29 is rotated to obtaining a bistable system.
  • Expansion escapement for a clockwork movement comprising a balance 3 'integral with a pulse element 2', an escape wheel 1 'whose toothing intersects the trajectory of the pulse element 2', a rocker detent 4 'having a stop member 4a' and an elastic release member 4c ', means for engaging the stop member in the path of the toothing of the escape wheel 1c, and a finger of clearance 7 'integral in rotation with the balance 3' to engage with the elastic disengagement element 4c 'of the rocker 4' once per oscillation period of the balance to release the stop element 4a 'of the toothing the escape wheel,
  • this escapement having the particularity that said means for engaging the stop element 4a 'in the trajectory of the toothing of the escape wheel 1'a comprise a sliding surface 4b' integral with the trigger rocker 4 ', arranged to enter the path of the toothing of the escape wheel 1'a when the stop element 4a 'out, this sliding surface being shaped so that the force exerted on it by a tooth of the escape wheel causes the return of the stop element 4a 'of the trigger rocker 4' in the path of the toothing of the escape wheel 1 '.
  • the main advantage of such an exhaust is to increase the safety against shocks.
  • Another advantage lies in the fact that the stop element of the trigger rocker is not brought back into the path of the teeth of the escape wheel by a spring reinforced by the balance, but by the sliding surface against which acts a tooth of the escape wheel to move the rocker to the locking position of the escape wheel. The energy consumed is lower and is not supplied by the balance wheel, but by the escape wheel, minimizing the disturbance of the oscillation period of the balance-balance oscillator.
  • this trigger rocker with a stop element and a sliding surface which penetrate alternately in the path of the toothing of the escape wheel is an additional security.
  • the stop element of the trigger rocker comprises a safety surface located outside the path of the teeth of the escape wheel and adjacent to this path in the unlocking position of the trigger rocker.
  • the length of this safety surface corresponds to the angle traveled by the escape wheel to communicate the driving pulse to the balance, to prevent the premature return of the stop element in the trajectory of the teeth of the wheel. exhaust. It is therefore still a second additional security.
  • the escapement illustrated in FIG. 11 comprises an escape wheel 1 'whose circular trajectory of the teeth intersects the trajectory of a pulse pallet 2' integral with the balance 3 'associated with a spiral (not represented). .
  • a trigger rocker 4 ' can move freely between two stops 5', 6 '. It comprises on the one hand a stop element whose abutment face 4a 'is used to stop a tooth of the escape wheel 1' and on the other hand a sliding surface 4b 'to allow a tooth of the wheel exhaust sliding on this surface 4b 'and tilt the rocker in the opposite direction of that of the clockwise to bring the stop face in the path of the teeth of the escape wheel the.
  • This trigger rocker 4 'further comprises an elastic release member 4c' bearing against a stop 4d and whose free end enters the path of a release finger 7 'integral with the rocker 3'.
  • the stop element of the trigger rocker 4 ' still has a safety surface 4' which is situated outside the path of the teeth of the escape wheel 1 'and adjacent to this trajectory when the trigger rocker 4 'bears against the stop 5' ( Figures 13 to 16). This surface extends over an angle of the escape wheel corresponding to the angle at which a tooth of the escape wheel communicates its pulse to the pulse pallet 2 'of the balance 3'.
  • the balance 3 ' rotates in the opposite direction to that of the hands of a watch.
  • the stop face 4a 'of the stop element of the rocker 4' holds the escape wheel which maintains the rocker 4 'against the stop 6'.
  • the phase illustrated in FIG. 12 corresponds to the moment when the release finger 7 'integral with the rocker 3' meets the elastic disengagement element 4c 'bearing against the stop 4d'. Due to the abutment 4d 'and the direction of rotation opposite that of the clockwise balance 3', the elastic release element 4c 'behaves as a rigid element.
  • the trigger rocker 4 'then passes under the action of the release finger 7' of the abutment against the stop 6 'in abutment against the stop 5' (FIG. 13), thus releasing the escape wheel a tooth was stopped by the abutment face 4a 'of the stop element of the trigger rocker 4'.
  • the escape wheel being subjected to the torque of the mainspring (not shown) transmitted by the finishing train (not shown), is then driven in the direction of clockwise.
  • One of his teeth then encounters the pulse pallet 2 'of the balance 3' (FIG. 14). This is the beginning of the impulse phase during which the energy of the mainspring is transmitted to the pendulum 3 'to transmit the energy necessary to maintain its oscillating movement.
  • This impulse phase ends when the tooth of the escape wheel leaves the impulse pallet, that is to say, substantially in the position illustrated in FIG. 15.
  • the safety surface 4 '' of the stop element of the trigger rocker 4 ' prevents the stop element from entering the path of the teeth of the escape wheel 1', following a shock for example.
  • the escape wheel After the impulse phase, the escape wheel continues its rotation and one of its teeth meets the sliding surface 4b '( Figure 16). By sliding against this surface 4b ', the tooth of the escape wheel rotates the rocker 4' in the opposite direction of that of the clockwise and brings it against the stop 6 '( Figure 17). This tilting also brings the stop element of the rocker 4 'into the path of the teeth of the escape wheel 1', so that a tooth of the escape wheel abuts against the abutment face 4a ' of the stop member and exerts on the rocker 4 'a pair which holds it against the stop 6' (FIG. 18).
  • the expansion escapement shown in FIGS. 11 to 21 may be improved by adding a frame, resilient blades, etc., in order to reach the exhaust shown in FIG. 3.
  • a flexible pivot is made and it is possible to eliminate virtually all games related to the movement of the blocker, with an increase in the accuracy of the relative positioning of the constituent parts of the locking device.
  • the improved exhaust has its own behavior whose primary purpose is to increase the safety of operation.

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Abstract

L' invention concerne un dispositif de blocage pour roue dentée convenant au domaine de l'horlogerie où il peut faire partie d'un échappement à impulsion directe ou indirecte, notamment dans une montre-bracelet. Ce dispositif de blocage (1, 2, 3, 4, 5, 6) comprend : - un châssis (7); - un bloqueur (9) comprenant deux bras (10, 11) munis chacun d'une palette (14, 15) destinée à venir en contact avec une dent de la roue dentée (40); - un premier et un deuxième éléments élastiques (12, 13) ayant chacun une extrémité reliée au bloqueur (9) et une autre extrémité reliée au châssis (7); - un troisième élément élastique (16) relié au bloqueur (9), et il a ceci de particulier qu'il est d'un seul tenant ou d'un seul tenant à l'exception de l'une au moins des palettes (14, 15). L'invention se rapporte également à une pièce d'horlogerie et à un procédé de montage d'une telle pièce.

Description

DISPOSITIF DE BLOCAGE POUR ROUE DENTÉE
L'invention concerne un dispositif de blocage pour roue dentée qui est destiné en particulier au domaine de la micromécanique. Il convient bien au domaine de l'horlogerie où il peut, par exemple, faire partie d'un échappement à impulsion directe ou indirecte, notamment dans une montre- bracelet . Arrière-plan de l'invention
Dans le domaine de l'horlogerie, on utilise depuis des siècles un mécanisme de montre appelé « échappement » et qui a pour but d'entretenir et de compter les oscillations du balancier ou de la pendule de la pièce d'horlogerie. A cet effet, le mécanisme communique périodiquement une partie de l'énergie motrice d'un barillet, par le biais d'une roue dentée appelée « roue d'échappement », à l'organe régulateur (balancier-spiral ou pendule) de la montre ou horloge. Lorsque cette roue dentée n'est pas en mouvement, elle est bloquée par un mobile appelé « ancre » ou « bloqueur » suivant le type d'échappement utilisé.
L'inconvénient majeur de cet échappement est que les déplacements dudit mobile s'effectuent avec des jeux fonctionnels importants, ce qui affecte négativement les performances de l'échappement.
La demande de brevet européen n° EP 2 037 335 A2 concerne une ancre pour échappement de montre. Sur les figures 7 et 8 de cette demande de brevet est représentée une ancre comportant deux bras de fixation (numérotés 7) et un ressort élastique prévu pour être sollicité en traction (numéroté 10) . Ces trois éléments sont reliés à la zone de liaison (numérotée 6) des deux bras (numérotés 2) de l'ancre et ils sont situés tous les trois d'un même côté de l'ancre. Les bras de fixation sont identiques, ils forment entre eux un angle aigu et comportent chacun à leur extrémité libre un œillet annulaire (numéroté 8) . Le ressort est disposé entre eux, à égale distance de l'un et de l'autre, et il est muni à son extrémité libre d'une plaque de fixation (numérotée 11) présentant un trou oblong (numéroté 12) .
Une telle ancre est très difficile à fixer avec précision. En effet, il faut fixer chacun des deux œillets séparément puis la plaque de fixation, sachant que celle-ci doit pouvoir être vissée de manière ajustable. Il faut aussi prévoir un espace suffisant autour de la plaque de fixation pour pouvoir régler sa position. De surcroît, cette ancre est très sensible aux variations dimensionnelles de ses parties constitutives, lesquelles doivent alors avoir des intervalles de tolérance de fabrication très restreints.
Exposé sommaire de l'invention
Le but principal de l'invention est de minimiser, voire d'éliminer, les jeux liés au déplacement d'un mobile contrôlant la rotation d'une roue dentée, de façon à augmenter les performances du mécanisme dont cette roue dentée fait partie. Ceci doit pouvoir être effectué de façon simple et précise.
Ce but est atteint au moyen d'un dispositif de blocage, dont les caractéristiques essentielles sont déclinées au point 1 suivant :
1.- Dispositif de blocage pour roue dentée comprenant :
- un châssis ;
- un bloqueur comprenant deux bras munis chacun d'une palette destinée à venir en contact avec une dent de la roue dentée ; - un premier et un deuxième éléments élastiques ayant chacun une extrémité reliée au bloqueur et une autre extrémité reliée au châssis;
un troisième élément élastique relié au bloqueur,
ce dispositif de blocage étant caractérisé en ce qu'il est d'un seul tenant ou d'un seul tenant à l'exception de l'une au moins des palettes.
Ainsi, grâce à ces caractéristiques, le dispositif de blocage selon l' invention permet un positionnement relatif amélioré de l'ensemble des pièces constitutives du mécanisme. Il peut de cette manière être plan, ce qui facilite sa fixation. De plus, il peut être fabriqué avec des intervalles de tolérance supérieurs, ce qui rend sa fabrication moins délicate.
Pour l'homme du métier, le dispositif de blocage selon l'invention s'apparente à une ancre ou à un bloqueur pour échappement d'horlogerie. Ce n'est pas à proprement parler un échappement car il n'en comporte pas tous les organes constitutifs (Cf. « Dictionnaire professionnel illustré de l'horlogerie I+II », de G. -A. Berner).
Des caractéristiques supplémentaires avantageuses du dispositif de blocage selon l'invention définie au point 1 ci-dessus sont égrenées aux points 2 à 15 ci-dessous :
2.- Dispositif de blocage pour roue dentée selon le point 1, dans lequel les premier et deuxième éléments élastiques sont chacun reliés à un bras.
Une telle caractéristique a l'avantage de permettre d' obtenir un angle de pivotement plus important que si les deux éléments élastiques étaient reliés du même côté, comme c' est le cas dans la demande de brevet européen citée en introduction . 3. - Dispositif de blocage pour roue dentée selon le point 1 ou 2, dans lequel le troisième élément élastique est relié à l'un des bras à un endroit différent de la zone de jonction de ces bras.
Ceci offre avantageusement la possibilité de prévoir que l'un des premier et deuxième éléments élastiques travaille en traction et l'autre en compression, ce qui est impossible avec l'ancre faisant l'objet de la demande de brevet précitée. En outre, le réglage des contraintes par le troisième élément est facilité car il n'est pas gêné par les premier et deuxième éléments élastiques, comme c'est le cas avec l'ancre susmentionnée.
4. - Dispositif de blocage pour roue dentée selon le point 3, dans lequel le troisième élément élastique est relié à l'extrémité de l'un des bras.
Ainsi, on maximise les possibilités de réglage de la traction et/ou de la compression des premier et deuxième éléments élastiques.
5. - Dispositif de blocage pour roue dentée selon l'un des points 1 à 4, dans lequel les premier et deuxième éléments élastiques forment entre eux un angle obtus.
6. - Dispositif de blocage pour roue dentée selon l'un des points 1 à 5, dans lequel les premier et deuxième éléments élastiques sont des première et deuxième lames flexibles.
7. - Dispositif de blocage pour roue dentée selon l'un des points 1 à 6, dans lequel le troisième élément élastique est un bloc rigide comportant, sur deux côtés opposés, une troisième et une quatrième lames flexibles.
8.- Dispositif de blocage pour roue dentée selon l'un des points 1 à 7, dans lequel le troisième élément élastique est également relié au châssis. 9.- Dispositif de blocage pour roue dentée selon le point 7, dans lequel la quatrième lame flexible est reliée à un bloc supplémentaire, celui-ci étant, le cas échéant, relié au châssis.
10.- Dispositif de blocage pour roue dentée selon l'un des points 1 à 9, comportant en outre un système de précontrainte exerçant une force sur le troisième élément élastique .
11. - Dispositif de blocage pour roue dentée selon le point 10, dans lequel le système de précontrainte est apte à faire varier la force exercée sur le troisième élément élastique .
12. - Dispositif de blocage pour roue dentée selon le point 11, dans lequel le système de précontrainte variable comprend une vis excentrique ou micrométrique.
13. - Dispositif de blocage pour roue dentée selon le point 11, dans lequel le système de précontrainte variable comprend un bloc supplémentaire relié au châssis par des cinquième et sixième lames flexibles ou au moyen d'un bloc intermédiaire lui-même relié au châssis par des septième et huitième lames.
14. - Dispositif de blocage pour roue dentée selon le point 13, dans lequel les septième et huitième lames sont disposées de telle sorte que lors du déplacement des quatre lames, leurs raccourcissements s'annulent entre eux, de manière à éviter tout mouvement parasite du bloc lors du réglage de la précontrainte.
15. - Dispositif de blocage pour roue dentée selon le point 13 ou 14, dans lequel le bloc intermédiaire comprend un plot et le châssis comprend un évidement apte à recevoir le plot et à délimiter ses mouvements. Il va de soi qu'il est possible de combiner ensemble au moins deux de ces points, sauf en cas d'impossibilité technique .
Par ailleurs, l' invention se rapporte également à une pièce d'horlogerie, résumée au point suivant :
16. - Pièce d'horlogerie comprenant un Dispositif de blocage pour roue dentée selon l'un des points 1 à 15.
Le point 17 ci-dessous fournit des caractéristiques supplémentaires avantageuses de la pièce d' horlogerie selon 1 ' invention :
17. - Pièce d'horlogerie selon le point 16, le dispositif de blocage faisant partie d'un échappement et la roue dentée étant une roue d'échappement.
Selon un autre aspect, l'invention a trait également à des procédés de réalisation d'une pièce d'horlogerie dont les caractéristiques essentielles ressortent des points suivants :
18. - Procédé de montage d'une pièce d'horlogerie comprenant les étapes suivantes :
- on fixe sur la platine un dispositif de blocage selon le point 12 ; et
on tourne la vis excentrique jusqu'à l'obtention d'un système bistable.
19. - Procédé de montage d'une pièce d'horlogerie comprenant les étapes suivantes :
- on fixe sur la platine du mouvement un dispositif de blocage selon le point 13 ou 14;
- on fixe une vis micrométrique ou excentrique de façon à ce qu'elle soit en contact avec le bloc supplémentaire ; et - on tourne la première vis micrométrique ou excentrique jusqu'à l'obtention d'un système bistable.
20. - Procédé de montage d'une pièce d'horlogerie comprenant les étapes suivantes : - on fixe sur la platine du mouvement un dispositif de blocage selon l'un des points 13 à 15 ;
- on fixe une vis micrométrique de façon à ce qu'elle soit en contact avec le bloc intermédiaire ; et
- on tourne la vis micrométrique jusqu'à l'obtention d'un système bistable.
21.- Procédé de montage d'une pièce d'horlogerie selon le point 20, comprenant en outre l'étape suivante :
- avant de tourner la vis micrométrique pour obtenir le système bistable, on introduit une cale entre le châssis et le bloc intermédiaire.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention vont maintenant être décrits en détail dans l'exposé qui suit et qui est donné en référence aux figures annexées qui représentent schématiquement :
- figure 1 un dispositif de blocage selon
l' invention
figure 2 : un dispositif de blocage selon
l'invention appliqué à un échappement du type
Robin
figure 3 : un mode avantageux de réalisation dispositif de blocage selon l'invention appliqué à un échappement du type à détente avec vis
excentrique ;
- figure 4 : un autre mode avantageux de réalisation du dispositif de blocage selon l' invention appliqué à un échappement du type à détente ;
- figure 5 : un mode de réalisation du dispositif de blocage selon l'invention qui est une amélioration de celui de la figure 4 ;
- figure 6 : l'application du mode de réalisation de la figure 5 à un échappement du type détente avec plateau inertiel ; - figure 7 : l'application du mode de réalisation de la figure 5 à un échappement à détente classique ;
- figure 8 : l'application du mode de réalisation de la figure 5 à un échappement du type Robin avec une ancre ;
- figure 9 : l'application du mode de réalisation de la figure 5 à un échappement à impulsion indirecte, du type à ancre suisse classique ;
- figure 10 : un agrandissement d'une partie de la figure 9 ;
- la figure 11 est une vue en plan d'une partie d'un échappement similaire à l'échappement représenté sur la figure 3, sans les éléments flexibles et le châssis ; et
- les figures 12 à 21 représentent l'échappement de la figure 11 à plus grande échelle, sans le balancier, dans différentes positions au cours d'un cycle d'oscillation. Exposé détaillé de l'invention
Dispositif de blocage selon l' invention
Ce dispositif de blocage est représenté de manière générale sur la figure 1 où il est disposé à côté d'une roue dentée avec laquelle il est destiné à coopérer.
Comme on peut le voir sur la figure, le dispositif de blocage 1 comprend un bloqueur 9 comportant deux bras 10,11 formant entre eux un coude et un angle (obtus sur la figure mais qui pourrait être aigu) du côté opposé au coude, c'est- à-dire du côté de la roue dentée 40.
Du côté opposé à la roue dentée 40, depuis des points situés à proximité du coude ou de la zone de jonction des bras 10,11, s'étendent des lames flexibles 12,13, une par bras 10,11, qui forment un angle entre elles, par exemple, de 90 degrés.
De préférence, le dispositif de blocage selon l' invention comprend un châssis 7 prévu pour être fixé de façon connue sur un support tel qu'une platine ou un pont de mouvement horloger, par exemple au moyen de trous 8 prévus pour recevoir des vis de fixation. Les lames flexibles 12,13 rejoignent alors ce châssis 7.
Bien entendu, les lames flexibles 12,13 pourraient éventuellement partir d'un .même bras, à condition que leur intersection virtuelle, qui définit le point de pivotement du bloqueur, se produise à l'endroit approprié pour le bon fonctionnement de l'échappement. Cependant, le fait de placer une extrémité des lames flexibles chacune sur un bras permet de maximiser l'angle de pivotement du dispositif.
L'un des bras, le bras 10, est muni à son extrémité libre, ou à proximité de cette dernière, d'une palette d'entrée 14 destinée à bloquer une dent de la roue dentée 40.
L'autre bras 11 est pourvu, à son extrémité qui n'est pas celle reliée au bras 10, ou à proximité de cette dernière, d'une palette de sortie 15 destinée à venir en contact avec une dent de la roue dentée 40. Précontrainte géométrique
Selon une caractéristique de l'invention, un élément élastique 16 est relié au bloqueur, de préférence à l'extrémité de l'un des bras, par exemple à l'extrémité du bras 11. Cet élément élastique 16 est constitué d'un bloc rigide rectangulaire 17 qui se prolonge, sur son côté transversal tourné vers le bras 11 par une lame flexible 18 et, sur son autre côté transversal, par une lame flexible 19. Cette lame flexible 19 peut être reliée à un bloc de fixation 20.
Cependant, la lame flexible 19 est de préférence reliée au châssis 7. Ainsi, sur la figure 2, la lame flexible 19 est reliée à une partie 21 en forme de L qui rejoint le châssis 7.
L'élément élastique 16 est essentiel au bon fonctionnement du dispositif de blocage selon l'invention. En effet, il permet de réaliser un système de pivotement à trois articulations, à savoir :
- une première articulation au châssis au moyen des lames flexibles 12,13 ;
- une deuxième articulation entre le bras 11 et l'élément élastique 16 au moyen de la lame flexible 18; et
- une troisième articulation entre l'élément élastique 16 et le bloc 20 (figure 1) ou la partie 21 en forme de L (figure 2), au moyen de la lame flexible 19.
Un tel système de pivotement à trois articulations est aussi appelé « genouillère ».
Le dimensionnement du châssis (21), ou le réglage fin de la distance entre le bloc 20 et le châssis 7, permet de donner un comportement bistable au mécanisme, c'est-à-dire que le système de pivotement à trois articulations permet au bloqueur 9 d'évoluer entre deux positions d'équilibre stables et bien définies en passant par une position d'équilibre instable.
La précontrainte peut être obtenue par un dimensionnement approprié des parties du dispositif de blocage. Elle peut être prévue dès la conception du dispositif de blocage. Ainsi, sur la figure 2, si la partie 21 en forme de L appuie sur la lame 19, elle exerce indirectement une précontrainte sur le bras 11.
Sur la figure 1, le bloc 20 peut être fixé à proximité du bloc rigide 17, à une distance inférieure à la longueur de la lame 19, de manière à appuyer sur la lame 19.
La figure 2 représente un dispositif de blocage 2 selon l'invention, tel qu'appliqué à un échappement du type Robin. Comme on peut le voir, l'extrémité du bras 10 qui est opposée au bras 11 se prolonge, au-delà de la palette d'entrée 14, par une partie en forme de fourchette 22 prévue pour coopérer avec un balancier dont seul le plateau 23 est représenté sur la figure 2.
Cette partie en forme de fourchette 22 et sa coopération avec le balancier sont bien connues de l'homme du métier. Ce dernier pourra trouver dans les ouvrages de référence traitant des échappements du type Robin, ou éventuellement dans la demande de brevet européen n° EP-A-1 122 617, tous les détails concernant la forme précise de la partie 22 et sa coopération avec le balancier.
La figure 3 représente le dispositif de blocage selon l'invention, tel qu'appliqué à un échappement du type à détente. Par conséquent, une détente 25, qui est reliée de façon connue au bloqueur 9, coopère avec une goupille de déverrouillage 26 fixée sur le plateau 27 d'un balancier représenté sur la figure. De même, une palette d'impulsion 28 est prévue sur une partie solidaire du balancier pour être entraînée par la roue d'échappement 40. Tout ceci est bien connu de l'homme du métier qui pourra trouver, dans les ouvrages de référence traitant des échappements du type à détente, ou éventuellement dans la demande de brevet européen n° EP-A-1 708 046, tous les détails concernant le bloqueur, la fixation et la forme précise de la détente 25 ainsi que sa coopération avec le balancier. Grâce au châssis 7, le dispositif de blocage selon l'invention peut être mis en place plus aisément. En effet, le pivotement par les lames flexibles, et surtout le comportement bistable du système, exige une bonne maîtrise des dimensions et du positionnement des différents éléments. La solution décrite dans la demande EP 2 037 335 est très problématique de ce point de vue, car les éléments élastiques sont solidarisés chacun séparément au mouvement d'ho logerie. Si le bloqueur 9, les éléments élastiques 12, 13, 16 et, le cas échéant, d'autres éléments du dispositif selon le mode de réalisation choisi, sont réalisés d'un seul tenant avec le châssis 7, c'est ce dernier qui est solidarisé avec le mouvement lors du montage et le positionnement relatif des différents éléments n'est pas modifié par l'assemblage du dispositif de blocage dans le mouvement d'horlogerie.
Précontrainte élastique
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le fonctionnement du système à trois articulations est amélioré grâce à un système de précontrainte agissant sur l'élément élastique 16.
Ce système de précontrainte élastique permet un meilleur contrôle de la force de précontrainte qu'avec la méthode de la précontrainte géométrique. Ceci permet de réduire la sensibilité du comportement bistable aux erreurs dimensionnelles des pièces constitutives du dispositif de blocage selon l'invention et permet donc d'augmenter les tolérances dimensionnelles.
Ce système de précontrainte exerce constamment une force élastique sur l'élément élastique 16 par l'intermédiaire des lames 31 et 32 (figure 4) qui sont précontraintes. Précontrainte géométrique réglable
De préférence, le système de précontrainte est réglable, c'est-à-dire qu'il est capable de faire varier la contrainte exercée sur l'élément élastique 16.
Ceci peut être obtenu au moyen d'une vis excentrique. Ainsi, comme on peut le voir sur la figure 3, un système de précontrainte variable est réalisé à l'aide d'une vis excentrique 29. Lorsque celle-ci est tournée, elle entraîne le bloc supplémentaire 24 en rotation. Ce dernier appuie alors plus ou moins, suivant le sens de rotation de la vis excentrique 29, sur la lame 19, qui pousse le bloc rigide 17, la lame 18 puis le bras 11 du bloqueur 9. Précontrainte élastique réglable
Sur la figure 4 est représentée une autre manière de réaliser un système de précontrainte élastique réglable. Elle consiste à relier la lame 19 de l'élément élastique 16 à un bloc supplémentaire 30 qui est lui-même relié au châssis 7 au moyen de lames flexibles 31,32 qui jouent un rôle de guidage. En déplaçant ensuite, par exemple au moyen d'une vis (non représentée), le bloc supplémentaire 30, on exerce et on fait varier la précontrainte exercée sur l'élément élastique 16. On peut aussi augmenter cette précontrainte par un dimensionnement adéquat de la partie 7a. du châssis 7 à laquelle sont reliées les lames flexibles 31, 32.
Sur la figure 5 est représentée une variante avantageuse du mode de réalisation représenté sur la figure 4. Dans cette variante, le bloc supplémentaire 30 n'est pas relié directement au châssis 7, mais au moyen d'un bloc intermédiaire 33 qui est lui-même relié au châssis 7 par des lames flexibles 34,35 qui jouent un rôle de guidage. Ainsi, quand on impose un déplacement Δχ au bloc intermédiaire 33, les lames 31, 32, 34 et 35 fléchissent de manière identique et le bloc intermédiaire 33 tend à se déplacer vers le haut en même temps que de gauche à droite (sur la figure 5) à cause du raccourcissement relatif de ces quatre lames. Ce système agit donc comme un ressort de précharge constitué des lames 31 et 32 travaillant en parallèle et dont la course de précontrainte est x. Les raccourcissements des lames 31,32 et 34,35 se compensent de telle manière que le bloc 30 ne subit aucun déplacement de haut en bas. Ceci présente l'avantage que le réglage de la précontrainte (et ceci, quelque soit la distance Δχ) ne modifie en rien la géométrie de la genouillère (alignement des articulations des pièces 19 et 11, figure 5) et donc ses conditions de stabilité.
Précontrainte par une force extérieure
En variante, il est possible de mettre en œuvre une précontrainte extérieure agissant comme un ressort additionnel exerçant une force F sur le bloc 30 des figures 4 et 5. Les lames 31 et 32 ne jouent alors qu'un rôle de guidage, tandis qu'elles jouaient précédemment à la fois un rôle de guidage et celui d'un ressort.
Sur la figure 4, la force F (non représentée) s'applique alors directement sur le bloc 30 en direction de l'élément élastique 16.
Sur la figure 5, la force F (non représentée) s'applique sur le bloc 33, dans la direction du déplacement Δχ représenté sur cette figure et la précontrainte est transmise à l'élément élastique 16 par l'intermédiaire des lames 31 et 32. Avantages du système de précontrainte
Ainsi, grâce au système de précontrainte géométrique ou élastique, qu'il soit variable ou fixe, le bloqueur 9 adopte un comportement bistable, c'est-à-dire qu'il ne peut plus osciller librement autour d'une position d'équilibre centrale unique, mais bascule d'une position extrême stable à une autre. On obtient donc une sécurité accrue : pendant la phase de déverrouillage avant impulsion, on ajoute à la force de tirage de la roue d'échappement 40 le couple de tirage dû au pivot flexible bistable formé par les lames élastiques 12,13. Ce couple de tirage détermine le comportement dynamique du pivot flexible. Si on compare ce système à un échappement à détente classique, on voit que le couple de rappel du pivot flexible bistable remplace le couple de rappel du ressort de l'échappement à détente classique .
Ceci procure un avantage majeur : une partie de l'énergie normalement nécessaire pour le déverrouillage d'un bloqueur est récupérée parce que l'angle de menée réel du balancier (angle parcouru entre le moment où le balancier entre en contact avec la fourchette ou le doigt de détente de l'ancre et le moment où le bloqueur libère la roue d'échappement) diminue grâce à la propriété de bi-stabilité qui fait naturellement basculer le bloqueur 9 dans sa deuxième position stable, réduisant ainsi le temps de contact avec le balancier.
D' autres avantages découlent du système de précontrainte fixe ou variable :
une meilleure précision due à la suppression du pivotement entre un axe et des paliers et donc la suppression des jeux de pivotement, ce qui aide grandement à la réalisation pratique d'un échappement dont l'ancre montre un très faible angle de basculement, comme l'échappement Robin (3 degrés contre 15 degrés pour un échappement ancre suisse standard) ; la précision sur le pivotement est également accrue ; la propriété de bistabilité permet de supprimer une sécurité ; dans le cas de l'échappement Robin et de l'ancre suisse, on peut ainsi renoncer à munir l'ancre d'un dard (système anti-renversement) ; dans le cas de l'échappement Robin, à détente ou à ancre suisse, on peut aussi supprimer le tirage de la dent de la roue sur la palette et le recul de la roue lors du dégagement, par exemple avec des palettes à bord arrondi ; le tirage est alors remplacé par le puits de potentiel du bloqueur à vaincre, ce qui évite le recul géométrique et le recul dynamique et permet de récupérer une partie de l'énergie utilisée pour basculer le bloqueur.
De préférence, comme on le voit sur la figure 5, le bloc intermédiaire 33 comprend un plot 36 et le châssis 7 comprend un évidement 37 apte à recevoir ce plot et à délimiter ses mouvements. Le plot 36 joue donc le rôle de butée de limitation, ceci afin de sécuriser le système et éviter des ruptures accidentelles pendant l'application de la précontrainte. En effet, le déplacement du plot 36 est limité par les parois de l' évidement 37. Son déplacement maximum est prévu pour rester inférieur au déplacement correspondant à la contrainte de rupture.
La figure 6 représente l'utilisation du dispositif de blocage qui vient d'être décrit dans un échappement du type à détente. Seule la forme du châssis 7 est ici différente de celle du châssis de la figure 5.
Sur la figure 6, on peut voir que le balancier est surmonté d'un plateau inertiel 52. Ce dernier et son fonctionnement sont décrits en détail dans la demande de brevet européen publiée sous le n° EP 2 221 677 et dont le contenu est incorporé par référence dans la présente demande de brevet. Dans cette demande EP 2 221 677, le plateau inertiel 52 est appelé « organe inertiel 11 ».
Le dispositif de blocage selon l'invention comporte aussi plusieurs avantages par rapport aux systèmes connus de l'état de l'art, notamment la demande de brevet européen n° EP 2 037 335 A2 qui concerne une ancre pour échappement de montre .
Dans la demande précitée, les figures 7 et 8 montrent que les deux premiers éléments formant le pivot sont placés du même coté du bloqueur et présentant entre eux un angle nettement inférieur à 90° (30° dans le cas de la figure 7), avec le troisième élément placé sur la bissectrice et à l'intérieur de l'angle formé par les deux premiers éléments (cf paragraphe 22, 1.43-48) .
Cet arrangement peut permettre d'obtenir un comportement bistable mais présente des désavantages de taille. D'une part, les deux éléments élastiques travaillent en flambage quand le système est dans un mode bistable. Le flambage est difficile à contrôler en pratique car la charge critique à appliquer sur chaque élément pour le faire flamber est de 8n*E*I/l2, où E est le module de Young du matériau, 1 est la longueur de l'élément et I est son inertie (qui dépend dans le cas de lames rectangulaires de la hauteur h et de l'épaisseur e au cube, I = h*e3/12) . On voit que cette charge critique est très sensible aux dimensions de la lame, et en particulier à son épaisseur. La moindre imperfection de fabrication peut ainsi faire varier grandement la charge nécessaire pour obtenir le comportement bistable .
D'autre part, l'angle entre les deux premiers éléments qui forment le pivot est très inférieur à 90°, ce qui rend le système sensible aux imperfections. La force nécessaire à appliquer sur le troisième élément pour rendre le système bistable va se répercuter en grande partie sur les lames: la composante de la force le long des lames ne sera en tout cas pas inférieure à 70,7% (cos(9/2) avec Θ =90°) de la force appliquée sur le troisième élément élastique. Dans le cas de la figure 7 de la demande précitée, elle sera de 96%.
Finalement, l'énergie élastique est stockée intégralement dans les deux éléments de pivotement, par flambage des lames.
Dans le dispositif de blocage selon l'invention, l'angle entre les deux premiers éléments qui forment le pivot est généralement de 90° et peut même être plus élevé. La force est quant à elle préférentiellement appliquée selon une direction qui est en dehors du secteur formé par les deux éléments de pivotement, ce qui fait que seule une lame est sollicitée en compression et donc par flambage, l'autre lame étant sollicitée en traction. L'influence de la variation des dimensions sur la charge critique est donc nettement diminuée, ce qui fait que les tolérances de fabrication sont beaucoup moins critiques pour le fonctionnement du système. La répartition entre les contraintes en compression (flambage) et en traction peut de plus être ajustée avec l'angle entre les deux premiers éléments élastiques et avec l'orientation de la force F par rapport aux deux premiers éléments élastiques. Finalement, l'énergie élastique est stockée en grande partie dans le troisième élément élastique.
Le dispositif de blocage selon l'invention offre donc avantageusement la possibilité de prévoir que l'un des premier et deuxième éléments élastiques travaille en traction et l'autre en compression, ce qui est impossible avec l'ancre faisant l'objet de la demande de brevet précitée. En outre, le réglage des contraintes par le troisième élément est facilité car il n'est pas gêné par les premier et deuxième éléments élastiques, comme c'est le cas avec l'ancre susmentionnée.
Le dispositif de blocage selon l'invention s'étend dans un seul plan et peut être réalisé d'un seul tenant, par exemple en silicium en utilisant le procédé DRIE (« Deep Reaction Ion Etching ») ou en Ni ou NiP en utilisant le procédé UV-LiGA (« Lithographie, Galvanoformung, Abformung ») . Ces deux procédés permettent de fabriquer le dispositif de blocage selon l' invention en respectant les strictes tolérances requises.
Il est également possible et tout aussi avantageux de recourir aux mêmes procédés pour réaliser des pièces comportant plusieurs niveaux.
En variante, il est possible de réaliser le dispositif de blocage selon l'invention en deux ou trois pièces, c'est- à-dire en prévoyant que l'une ou/et l'autre des palettes soit/soient montée (s) sur le bloqueur. On peut alors utiliser des palettes en rubis afin de permettre un réglage fin des pénétrations.
Utilisation du dispositif de blocage selon l'invention Le dispositif de blocage pour roue dentée selon l'invention s'applique à de nombreux mécanismes, en particulier aux mécanismes d'échappement à impulsion directe, comme les échappements du. type Robin ou à détente d'une pièce d'horlogerie, notamment dans une montre- bracelet .
« Echappement à impulsion directe » signifie que l'impulsion de la roue dentée est directement communiquée au balancie . Ainsi, sur la figure 7 est représenté un échappement à détente classique, dans lequel le plateau inertiel 52 de la figure 6 a été remplacé par une cheville 41 qui interagit avec une lame de détente 42. Cette lame 42 fléchit quand la cheville 41 entre en contact avec elle et entraîne le bloqueur 9 dans le sens G via un tenon 43, alors qu'elle s'efface dans le sens H.
Sur la figure 8 est représenté un échappement du type Robin dans lequel la cheville 41 solidaire du balancier interagit avec une fourchette 44 prolongeant l'extrémité du bras 10 du bloqueur 9, afin de dégager ce dernier et libérer la roue dentée 40. Cette dernière est dégagée à chaque alternance mais transmet une impulsion seulement à une alternance sur deux : il s'agit donc d'un échappement à coup perdu.
Des mesures ont montré que le rendement moyen du dispositif de blocage selon l'invention tel que représenté sur la figure 6 est très bon et permet notamment de réaliser un échappement à détente pour montre-bracelet fonctionnel avec des sécurités adaptées pour un fonctionnement fiable, malgré les chocs normalement subis par une montre-bracelet.
Le dispositif de blocage selon l'invention s'applique aussi aux échappements à impulsion indirecte, tel que l'échappement à ancre suisse.
« Echappement à impulsion indirecte » signifie que
1' impulsion est transmise indirectement de la roue dentée au balancier .
Ainsi, sur la figure 9 est représenté un échappement à ancre suisse classique, dans lequel l'impulsion est transmise de la roue dentée 40 au balancier par l'intermédiaire d'une ancre 45 et d'une fourchette 46. Comme on peut le voir sur cette figure, le châssis 7 permet avantageusement d'intégrer directement les butées de limitation 47,48 du mouvement de l'ancre 45, qui sont aussi appelées étoqueaux. Le châssis 7 est en fait muni d'une ouverture 51 permettant la rotation de la cheville 41 portée par le plateau solidaire du balancier et le déplacement de la fourchette 46.
La précision accrue du pivotement apportée par l'invention a l'avantage de permettre de supprimer une sécurité. De ce fait, dans un échappement à ancre suisse tel que celui représenté sur la figure 9 (tout comme dans le cas d'un échappement du type Robin), il est possible de renoncer à munir l'ancre 45 du dard 50 car le système empêche les renversements de l'ancre, par exemple suite à un choc. On peut également ou alternativement supprimer le tirage des dents de la roue dentée 40 sur les palettes d'entrée 14 et de sortie 15, et donc le recul de cette roue dentée lors du dégagement, en utilisant par exemple une palette d'entrée 14 et de sortie 15 dont le plan de repos 49 est arrondi au lieu d'être rectiligne, comme on peut le voir sur la figure 10. De ce fait, le tirage est remplacé par le puits de potentiel du bloqueur à vaincre, ce qui évite le recul géométrique et le recul dynamique et permet de récupérer une partie de l'énergie utilisée pour faire basculer le bloqueur 9. Cette solution est illustrée sur la figure 10 pour un échappement à ancre suisse, mais peut aussi être appliquée à un échappement à détente ou Robin.
Procédés de réalisation d'une pièce d'horlogerie
Avec les modes de réalisation des figures 3 à 10, la rigidité angulaire du bloqueur 9 peut être modifiée et réglée jusqu'à atteindre un mode de fonctionnement bistable. L'énergie potentielle du système présente alors deux puits de potentiel clairement définis autour d'un maximum et permettant un pivotement très précis du bloqueur d'une position à l'autre.
Ainsi, lors de la fabrication d'une pièce d'horlogerie, il est avantageux de mettre en œuvre, outre les étapes classiques bien connues de l'homme du métier, des étapes propres au dispositif de blocage selon l'invention.
Par conséquent, si on utilise le dispositif de blocage à système de précontrainte variable 3 visible sur la figure 3, après avoir fixé le dispositif de blocage sur la platine du mouvement de la pièce d'horlogerie, on tourne la vis excentrique 29 jusqu'à l'obtention d'un système bistable.
Si on utilise le dispositif de blocage à système de précontrainte réglable 4 visible sur la figure 4, après avoir fixé le dispositif de blocage sur la platine du mouvement de la pièce d'horlogerie, on fixe une vis micrométrique ou excentrique sur la platine de façon à ce qu'elle soit en contact avec le bloc supplémentaire 30, puis on la tourne de façon appropriée pour obtenir un système bistable .
Si on utilise le dispositif de blocage à système de précontrainte réglable 5 ou 6, visible sur la figure respective 5 ou 6, après avoir fixé le dispositif de blocage sur la platine du mouvement de la pièce d'horlogerie, on fixe une vis micrométrique ou excentrique 38 sur la platine, de façon à ce qu'elle soit en contact avec le bloc intermédiaire 33, puis on la tourne de manière appropriée jusqu'à l'obtention d'un système bistable. Pour augmenter encore la précision de positionnement, on peut introduire, avant de tourner la vis 38 pour effectuer le réglage, une cale en forme de coin 39 entre le châssis 7 et le bloc intermédiaire 33. La cale 39 fait alors office de butée réglable dont le facteur de démultiplication permet un réglage de déplacement fin. Application à un échappement à détente avec palette glissante
Revenant aux figures 3, 9 et 10, on constate que l'échappement qui y est représenté est un peu particulier. Cet échappement va maintenant être décrit en détail en se référant aux figures 11 à 21 sur lesquelles, par souci de simplification, on n'a représenté ni les lames élastiques, ni les blocs rigide, de fixation, supplémentaire et intermédiaire, ni le châssis.
Il s'agit d'un échappement à détente pour mouvement d' horlogerie qui se résume comme suit :
a. Echappement à détente pour mouvement d'horlogerie, comprenant un balancier 3' solidaire d'un élément d'impulsion 2', une roue d'échappement l' dont la denture coupe la trajectoire de l'élément d'impulsion 2', une bascule de détente 4' présentant un élément d'arrêt 4a' et un élément de dégagement élastique 4c' , des moyens pour engager l'élément d'arrêt dans la trajectoire de la denture de la roue d'échappement l', et un doigt de dégagement 7' solidaire en rotation du balancier 3' pour venir en prise avec l'élément de dégagement élastique 4c' de la bascule 4' une fois par période d'oscillation du balancier pour dégager l'élément d'arrêt 4a' de la denture de la roue d' échappe- ment,
cet échappement ayant ceci de particulier que lesdits moyens pour engager l'élément d'arrêt 4a' dans la trajectoire de la denture de la roue d'échappement l' comportent une surface de glissement 4b' solidaire de la bascule de détente 4', disposée pour pénétrer dans la trajectoire de la denture de la roue d'échappement l' lorsque l'élément d'arrêt 4a' en sort, cette surface de glissement étant conformée pour que la force exercée sur elle par une dent de la roue d'échappement l' provoque le retour de l'élément d'arrêt 4a' de la bascule de détente 4' dans la trajectoire de la denture de la roue d'échappement 1' .
Des caractéristiques avantageuses de cet échappement sont indiquées aux points b et c suivants :
b. Echappement selon le point a, dans lequel l'élément d'arrêt 4a' de la bascule de détente comporte une surface de sécurité 4e' située en-dehors de la trajectoire des dents de la roue d'échappement l' et adjacente à cette trajectoire en position de déverrouillage de la bascule de détente 4'.
c. Echappement selon le point b, dans lequel la longueur de la surface de sécurité 4e' correspond à l'angle que parcourt la roue d'échappement l' pour communiquer l'impulsion motrice au balancier 3', pour empêcher le retour prématuré de l'élément d'arrêt 4a' dans la trajectoire des dents de la roue d'échappement l'.
L'avantage principal d'un tel échappement est d'augmenter la sécurité contre les chocs. Un autre avantage réside dans le fait que l'élément d'arrêt de la bascule de détente n'est pas ramené dans la trajectoire des dents de la roue d'échappement par un ressort armé par le balancier, mais par la surface glissante contre laquelle agit une dent de la roue d'échappement pour déplacer la bascule en position de verrouillage de la roue d'échappement. L'énergie consommée est plus faible et elle n'est pas fournie par le balancier, mais par la roue d'échappement, réduisant au minimum la perturbation de la période d'oscillation de l'oscillateur balancier-spiral. En outre, cette bascule de détente avec un élément d'arrêt et une surface glissante qui pénètrent alternativement dans la trajectoire de la denture de la roue d'échappement constitue une sécurité supplémentaire . Avantageusement, l'élément d'arrêt de la bascule de détente comporte une surface de sécurité située en-dehors de la trajectoire des dents de la roue d'échappement et adjacente à cette trajectoire en position de déverrouillage de la bascule de détente. La longueur de cette surface de sécurité correspond à l'angle que parcourt la roue d'échappement pour communiquer l'impulsion motrice au balancier, pour empêcher le retour prématuré de l'élément d'arrêt dans la trajectoire des dents de la roue d'échappement. Il s'agit donc encore d'une seconde sécurité supplémentaire.
Plus précisément, l'échappement illustré par la figure 11 comporte une roue d'échappement l' dont la trajectoire circulaire des dents coupe la trajectoire d'une palette d'impulsion 2' solidaire du balancier 3' associé à un spiral (non représenté) .
Une bascule de détente 4' peut se déplacer librement entre deux butées 5', 6' . Elle comporte d'une part un élément d'arrêt dont une face de butée 4a' sert à arrêter une dent de la roue d'échappement l' et d'autre part une surface de glissement 4b' pour permettre à une dent de la roue d'échappement de glisser sur cette surface 4b' et de faire basculer la bascule dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre pour ramener la face de butée dans la trajectoire des dents de la roue d'échappement l' . Cette bascule de détente 4' comporte encore un élément de dégagement élastique 4c' en appui contre une butée 4d et dont l'extrémité libre pénètre dans la trajectoire d'un doigt de dégagement 7' solidaire du balancier 3' .
L'élément d'arrêt de la bascule de détente 4' présente encore une surface de sécurité 4e' qui est située en dehors de la trajectoire des dents de la roue d'échappement l' et adjacente à cette trajectoire lorsque la bascule de détente 4' appuie contre la butée 5' (figures 13 à 16) . Cette surface s'étend sur un angle de la roue d'échappement l' correspondant à l'angle pendant lequel une dent de la roue d'échappement communique son impulsion à la palette d'impulsion 2' du balancier 3' .
Un cycle d'oscillation du balancier-spiral 3' se décompose selon les différentes phases illustrées par les figures 11 à 21.
Dans la phase illustrée par la figure 11, le balancier 3' tourne dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre. La face de butée 4a' de l'élément d'arrêt de la bascule 4' retient la roue d'échappement l' laquelle maintient la bascule 4' contre la butée 6' .
La phase illustrée par la figure 12 correspond au moment où le doigt de dégagement 7' solidaire du balancier 3' rencontre l'élément de dégagement élastique 4c' en appui contre la butée 4d' . Du fait de la butée 4d' et du sens de rotation contraire à celui des aiguilles d'une montre du balancier 3', l'élément de dégagement élastique 4c' se comporte comme un élément rigide.
La bascule de détente 4' passe alors sous l'action du doigt de dégagement 7' de l'appui contre la butée 6' à l'appui contre la butée 5' (figure 13), libérant ainsi la roue d'échappement l' dont une dent était arrêtée par la face de butée 4a' de l'élément d'arrêt de la bascule de détente 4 ' .
La roue d'échappement l' étant soumise au couple du ressort de barillet (non représenté) transmis par le rouage de finissage (non représenté) , est alors entraînée dans le sens des aiguilles d'une montre. Une de ses dents rencontre alors la palette d'impulsion 2' du balancier 3' (figure 14) . C'est le début de la phase d'impulsion au cours de laquelle l'énergie du ressort de barillet est transmise au balancier 3' pour lui transmettre l'énergie nécessaire au maintien de son mouvement oscillant.
Cette phase d' impulsion se termine au moment où la dent de la roue d'échappement quitte la palette d'impulsion, c'est-à-dire, pratiquement dans la position illustrée par la figure 15. Comme on peut le constater, durant toute cette phase d'impulsion, la surface de sécurité 4e' de l'élément d'arrêt de la bascule de détente 4' empêche l'élément d'arrêt de pénétrer dans la trajectoire des dents de la roue d'échappement l', suite à un choc par exemple.
Après la phase d'impulsion, la roue d'échappement l' continue sa rotation et une de ses dents rencontre la surface de glissement 4b' (figure 16) . En glissant contre cette surface 4b', la dent de la roue d'échappement fait tourner la bascule 4' dans le sens contraire de celui des aiguilles d'une montre et la ramène contre la butée 6' (figure 17) . Ce basculement ramène aussi l'élément d'arrêt de la bascule 4' dans la trajectoire des dents de la roue d'échappement l', de sorte qu'une dent de la roue d'échappement vient buter contre la face de butée 4a' de l'élément d'arrêt et exerce sur la bascule 4' un couple qui la maintient contre la butée 6' (figure 18) .
Pendant ce temps, le balancier 3' a continué à tourner dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que le spiral l'arrête et le fasse tourner dans le sens des aiguilles d'une montre.
Lorsque le doigt de dégagement 7' rencontre l'élément de dégagement élastique 4c' de la bascule de détente 4' (figure 19), il l'écarte de la butée 4d' (figure 20) sans déplacer la bascule de détente 4' . La palette d'impulsion 2' du balancier 3' passe entre deux dents adjacentes de la roue d'échappement l' sans entrer en contact avec elles. Le balancier 3' poursuit sa rotation jusqu'à ce qu'il soit arrêté par le spiral et soit entraîné dans une rotation de sens contraire à celui des aiguilles d'une montre (figure 21), commençant ainsi un nouveau cycle d'oscillation.
L'échappement à détente représenté sur les figures 11 à 21 peut être amélioré par adjonction d'un châssis, de lames élastiques, etc., afin de parvenir à l'échappement représenté sur la figure 3. Ainsi, on réalise un pivot flexible et on parvient à éliminer pratiquement tous les jeux liés au déplacement du bloqueur, avec une augmentation de la précision du positionnement relatif des parties constitutives du dispositif de blocage. L'échappement amélioré a un comportement propre dont le but primaire est d'augmenter les sécurités de fonctionnement.

Claims

Revendications
1. - Dispositif de blocage (1,2,3,4,5,6) pour roue dentée (40) comprenant :
- un châssis (7) ;
- un bloqueur (9) comprenant deux bras (10,11) munis chacun d'une palette (14,15) destinée à venir en contact avec une dent de la roue dentée (40) ;
- un premier et un deuxième éléments élastiques (12,13) ayant chacun une extrémité reliée au bloqueur (9) et une autre extrémité reliée au châssis ( 7 ) ;
- un troisième élément élastique (16) relié au bloqueur ( 9) ,
ce dispositif de blocage étant caractérisé en ce qu' il est d'un seul tenant ou d'un seul tenant à l'exception de l'une au moins des palettes (14,15) .
2. - Dispositif de blocage (1,2,3,4,5,6) pour roue dentée (40) selon la revendication 1, dans lequel les premier et deuxième éléments élastiques (12,13) sont chacun reliés à un bras (10, 11) .
3. - Dispositif de blocage (1,2,3,4,5,6) pour roue dentée (40) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le troisième élément élastique (16) est relié à l'un des bras (10,11) à un endroit différent de la zone de jonction de ces bras (10,11) .
4. - Dispositif de blocage (1,2,3,4,5,6) pour roue dentée (40) selon la revendication 3, dans lequel le troisième élément élastique est relié à l'extrémité de l'un des bras (10, 11) .
5. - Dispositif de blocage (1,2,3,4,5,6) pour roue dentée (40) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les premier et deuxième éléments élastiques (12,13) forment entre eux un angle obtus.
6. - Dispositif de blocage (1,2,3,4,5,6) pour roue dentée (40) selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les premier et deuxième éléments élastiques (12,13) sont des première et deuxième lames flexibles (12,13).
7. - Dispositif de blocage (1,2,3,4,5,6) pour roue dentée (40) selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le troisième élément élastique (16) est un bloc rigide (17) comportant, sur deux côtés opposés, une troisième et une quatrième lames flexibles (18,19).
8.- Dispositif de blocage (2,4,5,6) pour roue dentée (40) selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le troisième élément élastique (16) est également relié au châssis ( 7 ) .
9.- Dispositif de blocage (3,4,5,6) pour roue dentée (40) selon la revendication 7, dans lequel la quatrième lame flexible (19) est reliée à un bloc supplémentaire (24,30), celui-ci étant, le cas échéant, relié au châssis (7).
10.- Dispositif de blocage (1,2,3,4,5,6) pour roue dentée (40) selon l'une des revendications 1 à 9, comportant en outre un système de précontrainte exerçant une force sur le troisième élément élastique (16).
11. - Dispositif de blocage (3,4,5,6) pour roue dentée (40) selon la revendication 10, dans lequel le système de précontrainte est apte à faire varier la force exercée sur le troisième élément élastique (16).
12. - Dispositif de blocage (3,4,5,6) pour roue dentée (40) selon la revendication 11, dans lequel le système de précontrainte variable comprend une vis excentrique (29) ou micrométrique (38).
13. - Dispositif de blocage (4,5,6) pour roue dentée (40) selon la revendication 11, dans lequel le système de précontrainte variable comprend un bloc supplémentaire (30) relié au châssis (7) par des cinquième et sixième lames flexibles (31,32) ou au moyen d'un bloc intermédiaire (33) lui-même relié au châssis (7) par des septième et huitième lames (34, 35) .
14. - Dispositif de blocage (4,5,6) pour roue dentée (40) selon la revendication 13, dans lequel les septième et huitième lames (34,35) sont disposées de telle sorte que lors du déplacement des quatre lames (31,32,34,35), leurs raccourcissements s'annulent entre eux, de manière à éviter tout mouvement parasite du bloc (30) lors du réglage de la précontrainte.
15.- Dispositif de blocage (5,6) pour roue dentée (40) selon la revendication 13 ou 14, dans lequel le bloc intermédiaire (33) comprend un plot (36) et le châssis (7) comprend un évidement (37) apte à recevoir le plot (36) et à délimiter ses mouvements.
16.- Pièce d'horlogerie comprenant un dispositif de blocage (1,2,3,4,5,6) pour roue dentée (40) selon l'une des revendications 1 à 15.
17.- Pièce d'horlogerie selon la revendication 14, le dispositif de blocage (1,2,3,4,5,6) faisant partie d'un échappement et la roue dentée (40) étant une roue d'échappement (12) .
18.- Procédé de montage d'une pièce d'horlogerie comprenant les étapes suivantes :
- on fixe sur la platine un dispositif de blocage (3) selon la revendication 12 ; et
- on tourne la vis excentrique (29) jusqu'à l'obtention d'un système bistable.
19. - Procédé de montage d'une pièce d'horlogerie comprenant les étapes suivantes :
- on fixe sur la platine du mouvement un dispositif de blocage (4) selon la revendication 13 ou 14/
- on fixe une vis micrométrique ou excentrique de façon à ce qu'elle soit en contact avec le bloc supplémentaire (30) ; et
- on tourne la première vis micrométrique ou excentrique jusqu'à l'obtention d'un système bistable.
20. - Procédé de montage d'une pièce d'horlogerie comprenant les étapes suivantes :
- on fixe sur la platine du mouvement un dispositif de blocage (5,6) selon l'une des revendications 13 à 15 ;
- on fixe une vis micrométrique (38) de façon à ce qu'elle soit en contact avec le bloc intermédiaire (33) ; et - on tourne la vis micrométrique (38) jusqu'à l'obtention d'un système bistable.
21.- Procédé de montage d'une pièce d'horlogerie selon la revendication 20, comprenant en outre l'étape suivante :
- avant de tourner la vis micrométrique (38) pour obtenir le système bistable, on introduit une cale (39) entre le châssis (7) et le bloc intermédiaire (33).
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