WO2018091619A1 - Echappement d'horlogerie a tirage optimise - Google Patents

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WO2018091619A1
WO2018091619A1 PCT/EP2017/079521 EP2017079521W WO2018091619A1 WO 2018091619 A1 WO2018091619 A1 WO 2018091619A1 EP 2017079521 W EP2017079521 W EP 2017079521W WO 2018091619 A1 WO2018091619 A1 WO 2018091619A1
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WO
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escape wheel
pallet
anchor
face
rest
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/079521
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English (en)
Inventor
Alexis HERAUD
Valentin MOLINA
Original Assignee
Richemont International Sa
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Publication date
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Priority to JP2019525737A priority patent/JP7076445B2/ja
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    • 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
    • G04B15/00—Escapements
    • G04B15/14—Component parts or constructional details, e.g. construction of the lever or the escape wheel
    • 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
    • G04B15/00—Escapements
    • G04B15/06—Free escapements
    • G04B15/08—Lever escapements

Definitions

  • the present invention relates to the field of watchmaking. It relates, more particularly, to an exhaust with optimized draw.
  • a conventional escapement such as a Swiss anchor escapement, with an English anchor, a Daniels escapement, or the like, comprises an anchor which intermittently blocks an escape wheel, and transmits energy from the wheel of finishing at the regulating member when the wheel is released. Oscillations of the regulating member, such as a sprung balance, actuate the anchor to effect this periodic release of the escape wheel, and again provide a pulse to the regulating member to maintain its oscillations.
  • the anchor comprises at least two pallets, one - input - located upstream relative to the direction of rotation of the exhaust pipe, the other - output - located downstream.
  • the pallet which is engaged with the escape wheel is raised, releasing the escape wheel and transmitting a pulse to the regulating member via impulse faces lying on pallets.
  • the other pallet is moved in the path of the teeth of the escape wheel, and blocks it. Then, the cycle starts again for the other pallet.
  • a "draw” is provided.
  • This draw is conventionally generated by the angle that makes the rest plan of each pallet with the distance between the anchor and the escape wheel when the latter is blocked.
  • This angle is chosen so that the interaction between the escape wheel and the anchor applies a torque to the latter, which tends to maintain it in its rest position.
  • the escape wheel in order to lift the anchor, the escape wheel must make a small angular displacement in the opposite direction to its direction of travel, before being released.
  • the anchor must therefore work against the finishing gear during the release phase of the pallet. This work done by the anchor on the escape wheel during the release is energy-intensive, and reduces the efficiency of the exhaust.
  • the effect is particularly pronounced with respect to the input pallet, for which the pulling force typically increases during the disengagement phase because of the geometry of the system.
  • the documents EP 2 431 823 and GB 667 885 disclose escapements in which the rest planes of the pallets follow an arc having its geometric center on the axis of rotation of the anchor. In doing so, the draft is eliminated, but a retention force is still necessary to prevent the anchor can be released untimely during a shock.
  • These documents therefore propose to provide a retention force by means of magnets, friction, or the like.
  • the use of magnets close to the regulating member is not desirable at first sight, and the means for generating friction, such as elastic blades which come into contact with the anchor, are difficult to adjust for optimize the retention force, and require additional attachment points on the frame.
  • the document CH702689 describes an improved escapement which nevertheless comprises a rest face 101 right and therefore planar, which also implies a draw angle on the input pallet which increases along the phase of clearance.
  • This pallet shape is represented by FIG. 6, and clearly illustrates the end of the rest face 1 01. Indeed, the moment when the tooth of the escape wheel exceeds the point indicated by the reference 1 03, the pulse phase starts with the radius of curvature of this subpart of the pulse face 102.
  • the object of the present invention is therefore to at least partially overcome the disadvantages mentioned above.
  • the invention relates to a timepiece escapement comprising an escapement wheel pivotally mounted about a first axis of rotation and intended to be driven by a source. motor, and an anchor pivotally mounted about a second axis of rotation and arranged to cooperate with a regulating member arranged to perform oscillations with a predetermined periodicity.
  • the anchor comprises an entry pallet and an exit pallet, each pallet comprising a rest face arranged to block alternately and sequentially said escape wheel, that is to say one at a time and the one after the other.
  • the anchor is adapted to transmit pulses received from the escape wheel to the regulating member, and to release said escape wheel periodically under the control of said regulating member.
  • the rest face of the input pallet is arranged such that when it blocks a tooth of the wheel of exhaust, a pulling force is generated by the interaction between said rest face and said tooth so as to apply a torque that tends to maintain the anchor in the rest position. Retention of the anchor at rest is thus ensured by the interaction between the pallet and the escape wheel, without recourse to other means of retention.
  • the rest face has a shaped profile such that the draft angle ( ⁇ ) at the point of contact of said face with a tooth of the escape wheel is constant or decreasing along all or part of the release stroke of the entry pallet.
  • the rest face of the input pallet may be convex.
  • the shape of said rest face observes the equation qn > - v - rr - tyn "1 f R * if n (a) /
  • 0rientation is the angle made by a tangent to the rest face of the entry pallet at its point of contact with the escape wheel and the distance between the anchor and the escape wheel;
  • a is the angle made by a line joining said point of contact and the axis of rotation of the escape wheel and said center distance;
  • R is the length of said line joining said point of contact and the axis of rotation of the escape wheel
  • Axis is the length of the said center distance.
  • the value of ⁇ may be substantially constant, or may decrease along at least a portion of the clearance path.
  • the draw can thus be optimized by choosing the value and / or the progression of ⁇ during the release.
  • the value of ⁇ can be in a range of between 5 ° and
  • At least one of said pallets may have come from a part with at least a portion of the anchor, which facilitates the manufacture of the anchor and, if the input pallet came from material with the anchor, ensures that the shape of the rest face of this pallet has the desired shape with respect to the axis of rotation of the anchor.
  • the invention relates to a watch movement comprising an escapement as defined above, as well as a timepiece comprising such a movement.
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of the inlet pallet of an exhaust according to the invention, on an enlarged scale
  • FIG. 4 represents a generic geometric model useful for calculating the shape of the rest face of the input pallet of FIG. 2;
  • FIG. 5 represents a simplified view of the geometry illustrated in FIG. 4;
  • FIG. 6 represents a view of a part of an escapement according to the prior art represented by the document CH702689.
  • FIG. 7 represents a graph illustrating the evolution of the draft angle during the clearance according to the prior art and according to the invention. Mode (s) of realization of the invention
  • Figure 1 illustrates an exhaust 1 according to the invention.
  • This escapement 1 takes the general shape of a Swiss lever escapement, in which each pallet participates in providing an impulse to the regulating member.
  • the escapement comprises an escape wheel 3, arranged to be driven by a non-illustrated power source.
  • This driving source may be for example a motor spring or an electric motor, which is in kinematic connection with the escape wheel 3 via a finishing train (also not shown).
  • the escape wheel 3 is pivotally mounted on a shaft (not shown), the theoretical axis is indicated by the reference sign 5, and which corresponds to a first axis of rotation.
  • the teeth of the escape wheel 7 each comprise a rest face 7a, which interacts with the vanes when the escape wheel 3 is locked, and a pulse face.
  • the invention applies to other forms of escape wheel, for example with pointed teeth (English anchor escapement), or less conventional forms.
  • the teeth 7 of the escape wheel 3 interact in a known manner with an anchor 9, which pivots about a theoretical axis of rotation 1 1.
  • this theoretical axis 1 1 coincides with a shaft (not shown), but an anchor of the "suspended" type as described in document CH7081 13, or of any other suitable type is also possible.
  • This axis 1 1 corresponds to a second axis of rotation.
  • the general shape of the illustrated anchor 9 is conventional. For this purpose, it comprises a rod 9a extending from the axis of rotation 11 and ending in a fork 9c, which interacts with a regulating member (not shown) in a known manner and which must not be described here in FIG. detail. Moreover, a pair of arms 9b extend on either side of the axis of rotation 1 1 in directions substantially perpendicular to the rod 9a, and end with pallets 13, 15. It goes without saying that other less usual forms of anchor may also be used in the context of the invention.
  • Each of these pallets 13, 15 is arranged to lock and release the escape wheel periodically, the latter being blocked by one of the pallets 13, 15, and re-locked by the other, in sequence.
  • the pallet 13 illustrated on the right in Figure 1 is the input pallet, located upstream with respect to the direction of rotation of the escape wheel 3 indicated by the arrow, and the pallet 15, located downstream, is the output palette.
  • each pallet 13, 15 has come from a piece with the anchor 9, but the invention also applies to pallets reported on the arms 9b in a conventional manner.
  • Each pallet 13, 15 comprises, as generally known, a rest face 13a respectively 15a, and a pulse face 13b respectively 15b.
  • the rest faces 13a, 15a serve to lock the escape wheel 3 during rest phases, and the impeller faces 13b, 15b cooperate with the teeth 7 to transmit an impulse to the anchor and thus to the regulating organ.
  • the rest face 13a extends to the point where the contact between the pallet 13 and the tooth 7 no longer ensures the locking of the escape wheel 3, to which point the contact between these elements begins to engender the transmission of force between the tooth 7 of the escape wheel 3 and the pallet 13.
  • FIG. 6 clearly illustrates this point of transition between these two faces.
  • the rest faces 13a, 15a are typically planes whose angle is chosen so that, during the rest phases, the force F resulting from the contact between the rest face 13a, 15a comprises a component which tends to maintain the pallet 13 or 15, if any, engaged with the escape wheel 3.
  • This force F exerts a torque around the axis of rotation 1 1 anchor 9, which tends to keep it engaged with the toothing of the escape wheel 3, that is to say which tends to rotate the anchor in the counterclockwise direction (according to the orientation of the figure 1) when the input pallet 13 is engaged, and in the clockwise direction when the output pallet 15 is engaged.
  • the angle that the rest face 13a of the entry pallet 13 has to a tooth 7 of the escape wheel increases along the release phase, which represents the part the movement of the anchor between its initial position at rest and the moment when the tooth 7 makes the transition from the rest face 13a to the impulse face 13b of the pallet.
  • this angle is modified according to the geometry of the anchor and the input pallet 13.
  • the slope of the face of rest 1 3a becomes steeper with respect to the tooth 7. Therefore, the force, and the torque, necessary to overcome the draft increase along the stroke of the release phase of the entry pallet 1 3.
  • the invention therefore relates to the shape of the rest face 13a of the entry pallet 13. Since the active faces 13a, 13b, 15a, 15b of the pallets must not be planar, the terminology is used. "face” instead of the usual wording "plan of ".
  • the rest face 13a of the entry pallet 13 is formed in such a way that it does so with a tooth 7 of the escape wheel 3 remains constant. or decrease along the clearance path.
  • FIG. 2 illustrates, on an enlarged scale, the shape of an entry pallet 1 3, whose rest face 1 3 has a shape calculated such that the angle of the pulling force is constant when it is used in an escapement having the geometry of that of figure 1.
  • the edge joining the rest face 7a to the impulse face 7b of a tooth 7 of the escape wheel 3 has been represented in two positions, one - to the right - being at the start of the disengagement phase, the other - left - just before the end of the disengagement phase and before the transition to the pulse phase.
  • the rest face 13a of the pallet 13 is convex and curved so that the direction of the force F resulting from the contact between the tooth 7 and the pallet 13 remains oriented substantially in the same direction when the anchor 9 pivots during the phase clearance.
  • Figure 3 schematically illustrates the difference between this curvature and conventional 13d and 13d pulse rests, represented by straight lines.
  • Figures 4 and 5 schematically illustrate a geometric model that calculates the shape of the rest face 13a of the input pallet, and regardless of the shape of the anchor.
  • This model schematically represents the interaction between the escape wheel 3 and the anchor 9.
  • the anchor 9 and several teeth 7 are schematically illustrated, whereas in FIG. 9, the model is illustrated minimalist.
  • the center distance OROA between the axis of rotation 5 of the wheel 3 and the axis of rotation 1 1 of the anchor 9 serves as a reference for the geometry.
  • the point of contact C between a tooth 7 of the escape wheel 3 and the rest face 13a of the entry pallet 13 traces the profile of said rest face 1 3a during the release phase, and can express itself.
  • Cartesian coordinates as C (Xc, Yc) - These coordinates Xc, Yc are respectively perpendicular and parallel to the center distance OROA.
  • the angle ⁇ which represents the predetermined pulling angle, is constant or decreasing along the path of the clearance.
  • This angle ⁇ is measured between, on the one hand, the tangent T to the rest face 13a of the entry pallet at its point of contact C with the escape wheel 3, and, on the other hand, the normal to the OAC line. joining the axis of rotation of the anchor and the point of contact between the rest face 13b of the entry pallet 13 and a tooth 7 of the escape wheel 3.
  • Axis is the length of the center distance OROA .
  • the angle of pull ⁇ is measured between a line orthogonal to OAC and the tangent T of the face of rest 13a at point C. Therefore
  • 0 nentation is the angle that is the tangent of the face of rest 1 3a delade nt 7 with the center distance OAOR.
  • the profile of the rest face 13 can thus be plotted by calculating the value of a 0 rientation at the point of contact C for each position of the anchor along the release phase, while observing the above relationship. .
  • ⁇ a function representing this variation can be used in the calculation.
  • ⁇ may for example be in a range of values between 5 ° and 20 °, preferably between 10 ° and 15 °, and may decrease along at least part of the release phase. , while staying inside this beach. Moreover, ⁇ can also have a tolerance of +/- 10%.
  • the graph of FIG. 7 illustrates a comparison between the evolution of the draft angle along the clearance phase for a conventional planar pallet (such as that of document CH702689), represented in FIG. broken lines, and for a pallet having a rest face shaped according to the invention, shown in solid lines. From the results of this modeling, it is clear that the draft angle, and thus the release resistance, no longer increases in the context of a rest face according to the invention.
  • the anchor 9 and / or the escape wheel 3 described above can, for example, be manufactured by micro-machining processes, such as LIGA, 3D printing, masking and etching. from a plate of material, stereolithography or the like.
  • Suitable materials may, for example, be selected from monocrystalline, polycrystalline or amorphous metals (such as steel, nickel-phosphorus, brass or the like), non-metals such as silicon, its oxide, its nitride or its carbide, alumina in all these forms (for example ruby), diamond (including carbon adamintin), these non-metallic materials being monocrystalline or polycrystalline. All these materials may optionally be coated with another hard material and / or anti-friction, such as adamantine carbon, alumina or silicon oxide.

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Abstract

Échappement (1) pour pièce d'horlogerie comprenant : - une roue d'échappement (3) montée pivotante autour d'un premier axe de rotation (5) et destinée à être entraînée par une source motrice; - une ancre (9) montée pivotante autour d'un deuxième axe de rotation (11), ladite ancre comprenant une palette d'entrée (13) et une palette de sortie (15), chaque palette (13, 15) comprenant une face de repos (13a, 15a) agencée pour bloquer alternativement et séquentiellement ladite roue d'échappement (3), l'ancre (9) étant adaptée pour transmettre des impulsions reçus de la roue d'échappement (3) à un organe réglant agencé pour effectuer des oscillations, et pour libérer ladite roue d'échappement (3) périodiquement sous la commande dudit organe réglant, dans lequel la face de repos (13a) de la palette d'entrée (13) est agencée de telle sorte que, lorsqu'elle bloque une dent (7) de la roue d'échappement (3), une force de tirage est générée par l'interaction entre ladite face de repos (13a) et ladite dent (7) de telle sorte à appliquer un couple qui tend à maintenir l'ancre (9) en position de repos. Selon l'invention, ladite face de repos (13a) est conformée de telle sorte que l'angle de tirage (ϒ) au point de contact (C) de ladite face (13a) avec une dent (7) de la roue d'échappement (7) est constant ou décroissant le long de la course de dégagement de la palette d'entrée (13).

Description

Description
ECHAPPEMENT D'HORLOGERIE A TIRAGE OPTIMISE
Domaine technique
[0001 ] La présente invention se rapport au domaine de l'horlogerie. Elle porte, plus particulièrement, sur un échappement à tirage optimisé.
Etat de la technique
[0002] Un échappement classique, tel qu'un échappement à ancre suisse, à ancre anglais, un échappement Daniels, ou similaire, comporte une ancre qui bloque de manière intermittente une roue d'échappement, et transmet de l'énergie du rouage de finissage à l'organe réglant lorsque la roue est libérée. Des oscillations de l'organe réglant, tel qu'un balancier-spiral, actionnent l'ancre afin d'effectuer cette libération périodique de la roue d'échappement, et fournir à nouveau une impulsion à l'organe réglant pour entretenir ses oscillations.
[0003] À cet effet, l'ancre comporte au moins deux palettes, l'une - d'entrée - se situant en amont par rapport au sens de rotation d e l a ro u e d'échappement, l'autre - de sortie - se situant en aval. À chaque alternance de l'organe réglant, la palette qui est engagée avec la roue d'échappement est soulevée, libérant la roue d'échappement et transmettant une impulsion à l'organe réglant par l'intermédiaire de faces d'impulsion se situant sur les palettes. En même temps, l'autre palette est déplacée dans la trajectoire des dents de la roue d'échappement, et la bloque. Puis, le cycle recommence pour l'autre palette.
[0004] Afin d'empêcher que l'ancre se déplace intempestivement, par exemple l o rs d ' u n c h o c , u n « tirage » est prévu. Ce tirage est généré conventionnellement par l'angle que fait le plan de repos de chaque palette avec l'entraxe entre l'ancre et la roue d'échappement lorsque cette dernière est bloquée. Cet angle est choisi de telle sorte que l'interaction entre la roue d'échappement et l'ancre applique un couple à cette dernière, ce qui tend à la maintenir dans sa position de repos. Ce faisant, afin de soulever l'ancre, la roue d'échappement doit effectuer un petit déplacement angulaire en sens inverse de sa direction de marche, avant d'être libérée. L'ancre doit par conséquent travailler à rencontre du rouage de finissage pendant la phase de dégagement de la palette. [0005] Ce travail effectué par l'ancre sur la roue d'échappement lors du dégagement est gourmand en énergie, et réduit l'efficacité de l'échappement. L'effet est particulièrement prononcé en ce qui concerne la palette d'entrée, pour laquelle la force de tirage augmente typiquement pendant la phase de dégagement à cause de la géométrie du système.
[0006] Plusieurs tentatives ont été faites pour éliminer un tel tirage généré entre les dents de la roue d'échappement et les plans de repos des palettes.
[0007] Par exemple, les documents EP 2 431 823 et GB 667 885 dévoilent des échappements dans lesquels les plans de repos des palettes suivent un arc de cercle ayant son centre géométrique sur l'axe de rotation de l'ancre. Ce faisant, le tirage est éliminé, mais une force de rétention est quand-même nécessaire afin d'empêcher que l'ancre puisse se dégager intempestivement lors d'un choc. Ces documents proposent donc de fournir une force de rétention par l'intermédiaire d'aimants, de frottements, ou similaire. L'utilisation d'aimants à proximité de l'organe réglant n'est pas souhaitable de prime abord, et les moyens pour engendrer des frottements, comme par exemple des lames élastiques qui entrent en contact avec l'ancre, sont difficile à ajuster pour optimiser la force de rétention, et nécessitent des points d'attache supplémentaires sur le bâti.
[0008] Par ailleurs, le document CH702689 décrit un échappement amélioré qui comporte néanmoins une face de repos 101 droit et donc planaire, ce qui implique également un angle de tirage sur la palette d'entrée qui s'augmente le long de la phase de dégagement. Cette forme de palette est représentée par la figure 6, et illustre clairement la fin de la face de repos 1 01 . En effet, le moment où la dent de la roue d'échappement dépasse le point ind iqué par la référence 1 03, la phase d'impulsion démarre grâce au rayon de courbure de cette sous-partie de la face d'impulsion 102.
[0009] L'objet de la présente invention est donc d'au moins partiellement surmonter les inconvénients mentionnés ci-dessus.
Divulgation de l'invention
[0010] À cet effet, l'invention porte sur un échappement pour pièce d'horlogerie comprenant une roue d'échappement montée pivotante autour d'un premier axe de rotation et destinée à être entraînée par une source motrice, et une ancre montée pivotante autour d'un deuxième axe de rotation et agencée pour coopérer avec un organe réglant agencé pour effectuer des oscillations avec une périodicité prédéterminée. L 'ancre comprend une palette d'entrée et une palette de sortie, chaque palette comprenant une face de repos agencée pour bloquer alternativement et séquentiellement ladite roue d'échappement, c'est-à-dire l'une à la fois et l'une après l'autre.
[001 1 ] L'ancre est adaptée pour transmettre des impulsions reçues de la roue d'échappement à l'organe réglant, et pour libérer ladite roue d'échappement périodiquement sous la commande dudit organe réglant.
[0012] Afin de maintenir l'ancre dans sa position de blocage et ainsi d'éviter tout dégagement intempestif, la face de repos de la palette d 'entrée est agencée de telle sorte que, lorsqu'elle bloque une dent de la roue d'échappement, une force de tirage est générée par l'interaction entre ladite face de repos et ladite dent de telle sorte à appliquer un couple qui tend à maintenir l'ancre en position de repos. La rétention de l'ancre au repos est ainsi assurée par l'interaction entre la palette et la roue d'échappement, et ce sans recours à d'autres moyens de rétention.
[0013] Selon l'invention, la face de repos présente un profil conformé de telle sorte que l'angle de tirage (γ) au point de contact de ladite face avec une dent de la roue d'échappement est constant ou décroissant le long de tout ou partie la course de dégagement de la palette d'entrée.
[0014] Puisque l'angle de tirage de la palette d'entrée n'augmente pas pendant la phase de dégagement correspondante, la force et le couple de tirage n'augmente pas non plus. Les oscillations de l'organe réglant sont par conséquent moins perturbées lors du dégagement de la palette d'entrée qu'habituellement, ce qui améliore le rendement et l'isochronisme dudit organe réglant. Par ailleurs, ceci est atteint sans devoir prévoir une palette ayant une face de repos en arc de cercle et des moyens additionnels pour engendrer une force de rétention de l'ancre. L'échappement ainsi proposé est par conséquent plus performant qu'un échappement conventionnel au niveau de l'isochronisme de l'organe réglant, et est significativement plus simple que les échappements sans tirage mentionnés ci-dessus.
[0015] À cet effet, la face de repos de la palette d'entrée peut être convexe. [0016] Avantageusement, la forme de ladite face de repos observe l'équation qn> - v - rr - t y n" 1 fR*si n ( a) /
J Y ^orientation ~ Lrt" V / Axe-R*cos(a
[0017] dans lequel :
- γ est l'angle de tirage ;
0rientation est l'angle fait par une tangente à la face de repos de la palette d'entrée à son point de contact avec la roue d'échappement et l'entraxe entre l'ancre et la roue d'échappement ;
a est l'angle fait par une ligne joignant ledit point de contact et l'axe de rotation de la roue d'échappement et ledit entraxe ;
R est la longueur de ladite ligne joignant ledit point de contact et l'axe de rotation de la roue d'échappement ; et
Axe est la longueur dudit entraxe.
[0018] La valeur de γ peut être soit substantiellement constant, ou peut diminuer le long d'au moins une partie de la course de dégagement. Le tirage peut ainsi être optimisé en choisissant la valeur et/ou la progression de γ lors du dégagement.
[0019] Par exemple, la valeur de γ peut se trouver dans une plage d'entre 5° et
20°, de préférence d'entre 10° et 15°.
[0020] Avantageusement, au moins l'une desdites palettes peut être venu d'une pièce avec au moins une partie de l'ancre, ce qui facilite la fabrication de l'ancre et, si la palette d'entrée est venue de matière avec l'ancre, assure que la forme de la face de repos de cette palette présente la forme désirée par rapport à l'axe de rotation de l'ancre.
[0021 ] Finalement, l'invention porte sur un mouvement d'horlogerie comprenant un échappement comme défin i ci-dessus, ainsi que su r une pièce d'horlogerie comprenant un tel mouvement.
Brève description des dessins
[0022] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple et fait en référence aux dessins dans lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique en plan d'un échappement selon l'invention ;
- la figure 2 représente une vue schématique en plan de la palette d'entrée d'un échappement selon l'invention, à échelle agrandie ;
- la figure 3 représente la forme de la face de repos de la palette d'entrée de la figure 2 en comparaison avec des lignes droites ;
- la figure 4 représente un modèle géométrique générique utile pour calculer la forme de la face de repos de la palette d'entrée de la figure 2 ;
- la figure 5 représente une vue simplifiée de la géométrie illustrée dans la figure 4 ;
- la figure 6 représente une vue d'une partie d'un échappement selon l'art antérieur représenté par le document CH702689 ; et
- la figure 7 représente un graphique illustrant l'évolution de l'angle de tirage au cours du dégagement selon l'art antérieur et selon l'invention. Mode(s) de réalisation de l'invention
[0023] La figure 1 illustre un échappement 1 selon l'invention. Cet échappement 1 reprend la forme générale d'un échappement à ancre suisse, dans lequel chaque palette participe à fournir une impulsion à l'organe réglant.
[0024] Co m m e généralement connu, l'échappement comporte une roue d'échappement 3, agencée pour être entraînée par une source motrice non illustrée. Cette source motrice peut être par exemple un ressort moteur ou un moteur électrique, qui est en liaison cinématique avec la roue d'échappement 3 par l'intermédiaire d'un rouage de finissage (également non illustré).
[0025] La roue d'échappement 3 est montée pivotante sur un arbre (non illustré), dont l'axe théorique est indiqué par la signe de référence 5, et qui correspond à un premier axe de rotation. Dans la variante illustrée, les dents de la roue d'échappement 7 comportent chacune une face de repos 7a, qui interagit avec les palettes lorsque la roue d'échappement 3 est bloquée, et une face d'impulsion. Cependant, l'invention s'applique à d'autres formes de roue d'échappement, par exemple à dents pointues (échappement à ancre anglais), ou des formes moins conventionnelles.
[0026] Les dents 7 de la roue d'échappement 3 interagissent de façon connue avec une ancre 9, qui pivote autour d'un axe de rotation théorique 1 1 . Dans la variante illustrée, cet axe théorique 1 1 coïncide avec un arbre (non illustré), mais une ancre du type « suspendue » comme décrit dans le document CH7081 13, ou de n'importe quel autre type approprié est également possible. Cet axe 1 1 correspond à un deuxième axe de rotation.
[0027] La forme générale de l'ancre 9 illustrée est classique. A cet effet, elle comporte une baguette 9a s'étendant depuis l'axe de rotation 1 1 et se terminant en une fourchette 9c, qui interagit avec un organe réglant (non illustré) de façon connue et qui ne doit pas être décrit ici en détail. Par ailleurs, une paire de bras 9b s'étendent de part et d'autre de l'axe de rotation 1 1 selon des directions substantiellement perpendiculaires à la baguette 9a, et se terminent par des palettes 13, 15. Il va sans dire que d'autres formes d'ancre moins habituelles peuvent également être utilisées dans le cadre de l'invention.
[0028] Chacune de ces palettes 13, 15 est agencée pour bloquer et pour libérer la roue d'échappement périodiquement, cette dernière étant bloquée par l'une des palettes 13, 15, puis re-bloquée par l'autre, en séquence.
[0029] La palette 13 illustrée à droite sur la figure 1 est la palette d'entrée, située en amont par rapport au sens de rotation de la roue d'échappement 3 indiqué par la flèche, et la palette 15, située en aval, est la palette de sortie.
[0030] Dans la variante illustrée, les palettes 13, 15 sont venues d'une pièce avec l'ancre 9, mais l'invention s'applique également à des palettes rapportées sur les bras 9b de manière classique. Chaque palette 13, 15 comporte, comme généralement connu, une face de repos 13a respectivement 15a, et une face d'impulsion 13b respectivement 15b. Les faces de repos 13a, 15a, servent pour bloquer la roue d'échappement 3 pendant des phases de repos, et les faces d'impulsion 13b, 15b coopèrent avec les dents 7 pour transmettre une impulsion à l'ancre et ainsi à l'organe réglant. Même si déjà implicite dans ce qui précède, la face de repos 13a s'étend jusqu'au point où le contact entre la palette 13 et la dent 7 n'assure plus le blocage de la roue d'échappement 3, auquel point le contact entre ces éléments commence à engendrer la transmission de force entre la dent 7 de la roue d'échappement 3 et la palette 13. La figure 6 illustre clairement ce point de transition entre ces deux faces.
[0031 ] Dans un échappement usuel du genre qui vient d'être défini, les faces de repos 13a, 15a sont typiquement des plans, dont l'angle est choisi de telle sorte que, pendant les phases de repos, la force F résultant du contact entre la face de repos 13a, 15a comprend une composante qui tend à maintenir la palette 13 ou 15, le cas échéant, engagée avec la roue d'échappement 3. Cette force F exerce un couple autour de l'axe de rotation 1 1 de l'ancre 9, qui tend à la maintenir engagée avec la denture de la roue d'échappement 3, c'est-à-dire qui tend à faire pivoter l'ancre dans le sens antihoraire (selon l'orientation de la figure 1 ) lorsque la palette d'entrée 13 est engagée, et dans le sens horaire lorsque la palette de sortie 15 est engagée. Il est à noter que des frottements seuls entre par exemple une face de repos en arc de cercle centré sur l'axe de rotation de l'ancre et la roue d'échappement n'exercent pas un tel couple, puisqu'aucune force pouvant engendrer un couple autour de l'axe de rotation de l'ancre 9 n'est exercée entre les éléments concernés lorsqu'ils sont au repos et en l'absence d'une force dynamique tendant à déplacer l'ancre. En d'autres mots, la force de tirage s'applique de façon statique.
[0032] Cependant, dans un échappement classique, l'angle que présente la face de repos 13a de la palette d'entrée 13 à une dent 7 de la roue d'échappement augmente le long de la phase de dégagement, qui représente la partie du mouvement de l'ancre entre sa position initiale au repos et le moment où la dent 7 effectue la transition de la face de repos 13a à la face d'impulsion 13b de la palette. Ceci résulte du fait que, lorsque l'ancre 9 pivote autour de son axe 1 1 , cet angle est modifié selon la géométrie de l'ancre et de la palette d'entrée 13. En effet, la pente de la face de repos 1 3a devient plus raide en regard de la dent 7. Par conséquent, la force, et le couple, nécessaire pour surmonter le tirage augmentent le long de la course de la phase de dégagement de la palette d'entrée 1 3. Ceci est néfaste à l'efficacité et au rendement de l'échappement, et perturbe les oscillations de l'organe réglant, ce qui nuit à l'isochronisme. [0033] Le même inconvénient ne se produit pas au niveau de la palette de sortie 15, puisque l'angle que fait sa face de repos 15a avec la dent 7 diminue le long de la course du dégagement, puisque la palette de sortie 15 se trouve sur l'autre côté de l'axe de rotation 1 1 de l'ancre 9 par rapport à la palette d'entrée 13.
[0034] L'invention concerne, par conséquent, la forme de la face de repos 13a de la palette d'entrée 13. Puisque les faces actives 13a, 13b, 15a, 15b des palettes ne doivent pas être planaires, on utilise la terminologie de « face » au lieu de la formulation habituelle « plan de ... ».
[0035] En particulier, la face de repos 13a de la palette d'entrée 13 est formée de tel le sorte, q ue l 'ang le q u 'el le fait avec une dent 7 de la roue d'échappement 3 reste constant, ou diminue le long de la course du dégagement.
[0036] La figure 2 illustre, à échelle agrandie, la forme d'une palette d'entrée 1 3, dont la face de repos 1 3a présente une forme calculée de telle sorte que l'angle de la force de tirage est constant lorsqu'elle est utilisée dans un échappement ayant la géométrie de celui de la figure 1 .
[0037] Sur la figure 2, l'arête joignant la face de repos 7a à la face d'impulsion 7b d'une dent 7 de la roue d'échappement 3 a été représentée en deux positions, l'une - à droite - étant au départ de la phase de dégagement, l'autre - à gauche - juste avant la fin de la phase de dégagement et avant la transition à la phase d'impulsion . La face de repos 13a de la palette 13 est convexe et courbée de telle sorte que la direction de la force F résultant du contact entre la dent 7 et la palette 13 reste orientée substantiellement dans la même direction lorsque l'ancre 9 pivote pendant la phase de dégagement.
[0038] La figure 3 illustre schématiquement la différence entre cette courbure et des plans de repos 13c et d'impulsion 13d conventionnels, représentés par des lignes droites.
[0039] Cette figure montre clairement que, lorsque le profil de la face de repos 1 3a franchit la ligne A, il s'écarte de la ligne 13c représentant un plan de repos B, qui représente le début de la transition entre la face de repos 13a et la face d'impulsion 13b. À la ligne B, le profil joint un arc de cercle dont il est tangentiel, cet arc de cercle étant également tangentiel à la face d'impulsion 13b, afin de faire cette transition de manière continue. Dans la variante illustrée, la face d'impulsion 1 3b est droite et représente par conséquent un plan d'impulsion conventionnel. Cependant, une face d'impulsion 13b courbée est également possible.
[0040] Les figures 4 et 5 illustrent schématiquement un modèle géométrique qui permet de calculer la forme de la face de repos 13a de la palette d'entrée, et ce indépendamment de la forme de l'ancre. Ce modèle représente schématiquement l'interaction entre la roue d'échappement 3 et l'ancre 9. Dans la figure 4, l'ancre 9 et plusieurs dents 7 sont illustrées schématiquement, tandis que dans la figure 9, le modèle est illustré de manière minimaliste.
[0041 ] Dans ce modèle, l'entraxe OROA entre l'axe de rotation 5 de la roue 3 et l'axe de rotation 1 1 de l'ancre 9 fait office de référence pour la géométrie. Le point de contact C entre une dent 7 de la roue d'échappement 3 et la face de repos 13a de la palette d'entrée 13 trace le profil de ladite face de repos 1 3a pendant la phase de dégagement, et peut s'exprimer en coordonnées cartésiens comme C=(Xc, Yc)- Ces coordonnées Xc, Yc sont respectivement perpendiculaires et parallèles à l'entraxe OROA.
[0042] Selon l'invention, l'angle γ, qui représente l'angle de tirage prédéterminé, est constant ou décroissant le long de la course du dégagement. Cette angle γ se mesure entre d'une part la tangente T à la face de repos 13a de la palette d'entrée à son point de contact C avec la roue d'échappement 3, et d'autre part la normale à la ligne OAC joignant l'axe de rotation de l'ancre et le point de contact entre la face de repos 13b de la palette d'entrée 13 et une dent 7 de la roue d'échappement 3.
[0043] Après avoir choisi γ (ou son développement) préalablement, ainsi que la géométrie de la roue d'échappement 3 et de l'ancre 9, la géométrie peut être résolue comme suit. Il faut noter que, dans la notation utilisée ci- dessous, un terme tel que « CF », « OAF » ou similaire signifie la longueur d'une ligne droite joignant les points concernés.
[0044] En premier lieu, on constate que :
CF = R.sin(a) [0045] dans lequel R est la distance entre l'axe de rotation OR de la roue 3 et le point de contact C entre la dent 7 et la face de repos 13a, et a est l'angle que fait ORC avec l'entraxe OROA . Par la suite,
OAF = Axe - R.cos( )
[0046] dans lequel Axe est la longueur de l'entraxe OROA.
[0047] Pour la complétude, on note que l'angle 9 que fait la l igne OAC avec l'entraxe OROA s'exprime en tant que
Θ = tan 1 (CF/OAF)
[0048] L'angle de tirage γ se mesure entre une ligne orthogonale à OAC et la tangente T de la face de repos 13a au point C. Par conséquent
90° = γ + Ctorientation + taiT1 (Xc/YC)
[0049] dans lequel a0nentation est l'angle que fait la tangente de la face de repos 1 3a d e l a d e nt 7 avec l 'entraxe OAOR. Cette équation peut être réorganisée comme suit
90°- γ - CCorientation = tail'1 (XQ/YC)
[0050] En redéfinissant Xc et Yc en coordonnées polaires, on obtient ainsi :
q Jn> - v - rr
Y ^orientation - ~ t Lartn"" 1 r VR*sin(a) // Axe-R*cos(a
[0051 ] Le profil de la face de repos 13 peut ainsi être tracé en calculant la valeur de a0rientation au point de contact C pour chaque position de l'ancre le long la phase de dégagement, tout en observant la relation ci-dessus. Dans le cas où γ varie, une fonction représentant cette variation peut être utilisée dans le calcul.
[0052] En effet, on peut calculer a0nentation pour une plural ité de positions angulaires de l'ancre, et puis joindre les tangentes associées d'une manière continue afin d'arriver au profil désiré.
[0053] La valeur de γ peut par exemple se situer dans une plage de valeurs comprise entre 5° et 20°, de préférence entre 10° et 15°, et peut diminuer le long d'au moins une partie de la phase de dégagement, tout en restant à l'intérieur de cette plage. Par ailleurs, γ peut également comporter une tolérance de +/- 10%.
[0054] Le résultat de ce tirage est que l'ancre 9 peut être retenue en engagement avec une dent 7 de la roue d'échappement, et que la résistance au dégagement de la palette d'entrée 13 ne croît pas. Par conséquence, les oscillations de l'organe réglant sont moins perturbées lors de ces dégagements.
[0055] En effet le graph ique de la figure 7 illustre une comparaison entre l'évolution de l'angle de tirage le long de la phase de dégagement pour une palette de forme plane conventionnelle (telle que celle du document CH702689), représentée en traitillés, et pour une palette présentant une face de repos conformée selon l'invention, représentée en trait plein. D'après les résultats de cette modélisation, il est clair que l'angle de tirage, et ainsi la résistance au dégagement, n'augmente plus dans le cadre d'une face de repos selon l'invention.
[0056] L'ancre 9 et/ou la roue d'échappement 3 décrites ci-dessus peuvent, par exemple, être fabriquées par des procédés de micro-usinage, tel que le LIGA, l'imprimerie 3D, le masquage et gravure à partir d'une plaque de matériau, de la stéréolithographie ou similaire. Des matériaux appropriés peuvent, par exemple, être choisis parmi les métaux monocristallins, polycristallins ou amorphes (tels que l'acier, le nickel-phosphore, le laiton ou similaire), des non-métaux tels que le silicium, son oxyde, son nitrure ou sa carbure, l'alumine sous tous ces formes (par exemple du rubis), le diamant (y compris le carbone adamintin), ces matériaux non-métalliques étant monocristallins ou polycristallins. Tous ces matériaux peuvent éventuellement être revêtus d'un autre matériau dur et/ou anti-frottements, tel que le carbone adamantin, l'alumine ou l'oxyde de silicium.
[0057] Bien que l'invention ait été décrite ci-dessus en lien avec des modes de réalisation spécifiques, des variantes supplémentaires sont également envisageables sans sortir de la portée de l'invention comme définie par les revendications.

Claims

Revendications
1 . Échappement (1 ) pour pièce d'horlogerie comprenant :
- une roue d'échappement (3) montée pivotante autour d'un premier axe de rotation (5) et destinée à être entraînée par une source motrice ;
- une ancre (9) montée pivotante autour d'un deuxième axe de rotation (1 1 ), ladite ancre comprenant une palette d'entrée (13) et une palette de sortie (15), chaque palette (13, 15) comprenant une face de repos (13a, 15a) agencée pour bloquer alternativement et séquentiellement ladite roue d'échappement (3), l'ancre (9) étant adaptée pour transmettre des impulsions reçues de la roue d'échappement (3) à un organe réglant agencé pour effectuer des oscillations, et pour libérer ladite roue d'échappement (3) périodiquement sous la commande dudit organe réglant,
dans lequel la face de repos (13a) de la palette d'entrée (13) est agencée de telle sorte que, lorsqu'elle bloque une dent (7) de la roue d'échappement (3), une force de tirage est générée par l'interaction entre ladite face de repos (13a) et ladite dent (7) de telle sorte à appliquer un couple qui tend à maintenir l'ancre (9) en position de repos,
caractérisé en ce que ladite face de repos (13a) est conformée de telle sorte que l'angle de tirage (γ) au point de contact (C) de ladite face (13a) avec une dent (7) de la roue d'échappement (7) est constant ou décroissant le long de la course de dégagement de la palette d'entrée (13).
2. Échappement (1 ) selon la revendication 1 , dans lequel ladite face de repos (13a) est convexe.
3. Échappement (1 ) selon la revendication 2, dans lequel ladite face de repos (13a) est conformée selon l'équation :
qn - v - rr - t y n" 1 fR*si n ( a) /
J > Y ^orientation ~ Lrt" V / Axe-R*cos(a dans lequel :
γ est l'angle de tirage ;
0rientation est l'angle entre une tangente (T) à la face de repos (13a) de la palette d'entrée (13) à son point de contact (C) avec la roue d'échappement (3) et l'entraxe (OAOR) entre l'ancre (9) et la roue d'échappement (3) ; a est l'angle entre une ligne (R) joignant ledit point de contact (C) et l'axe de rotation (1 1 , OR) de la roue d'échappement (3) et ledit entraxe (OAOR) ;
R est la longueur de ladite ligne joignant ledit point de contact (C) et l'axe de rotation (1 1 , OR) de la roue d'échappement ; et
Axe est la longueur dudit entraxe (OAOR).
4. Échappement (1 ) selon la revendication 3, dans lequel γ est substantiellement constant.
5. Échappement (1 ) selon la revendication 3, dans lequel γ est diminuant le long d'au moins une partie de la course de dégagement.
6. Échappement (1 ) selon la revendication 4, dans lequel la valeur de y se trouve dans une plage d'entre 5° et 20°, de préférence d'entre 1 0° et 1 5°.
7. Échappement (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins l'une desdites palettes (1 3, 1 5) est venue d'une pièce avec au moins une partie de l'ancre (9).
8. Mouvement d'horlogerie comprenant un échappement (1 ) selon l'une des revendications précédentes.
9. Pièce d'horlogerie comprenant un mouvement selon la revendication 8.
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