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Title:
ESCAPEMENT MECHANISM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/015145
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an escapement mechanism (100) which is designed to transmit impulses of mechanical energy from a drive source to an oscillating regulator (200) of a timepiece via a strip spring (300) which acts by buckling about an inflection point (I), said strip spring (300) being able to accumulate the energy emitted by the drive source between two impulses and to transmit this to the oscillating regulator, at each impulse, by means of a winding lever (700) and a detent lever (500) which are able to rotate about an axis (A) and are designed to interact with the strip spring (300) and with at least one escapement wheel (800a) that receives the energy from the drive source, so as to block rotation thereof intermittently. The mechanism is characterised in that one end of the strip spring (300) is positioned on the axis of rotation (A) of the detent lever.

Inventors:
OES, Stéphane (Route de l'Orée du Bois 17, 2300 La Chaux-de-Fonds, 2300, CH)
KUMMER, Matthieu (Rue de la Paix 17 NE, 2300 La Chaux-de-Fonds, 2300, CH)
Application Number:
EP2017/066687
Publication Date:
January 25, 2018
Filing Date:
July 04, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SOWIND SA (Place Girardet 1, 2300 La Chaux-de-Fonds, 2300, CH)
International Classes:
G04B15/14; G04B17/04
Domestic Patent References:
WO2016113704A22016-07-21
WO2016001740A22016-01-07
WO1999064936A11999-12-16
Foreign References:
EP2706416A12014-03-12
CH700815B12010-10-29
Attorney, Agent or Firm:
BLANCHARD, Eugène et al. (Gevers SA, Rue des Noyers 11, 2000 Neuchâtel, 2000, CH)
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Claims:
Revendications

Mécanisme d'échappement (100) agencé pour transmettre des impulsions d'énergie mécanique d'une source motrice à un régulateur oscillant (200) de pièce d'horlogerie par l'intermédiaire d'un ressort-lame (300) travaillant en flambage autour d'un point d'inflexion (I), ledit ressort-lame (300) étant susceptible d'accumuler l'énergie issue de la source motrice entre deux impulsions et de la transmettre audit régulateur oscillant à chaque impulsion par l'intermédiaire d'une bascule d'armage (700) et d'une bascule de détente (500) mobiles en rotation autour d'un axe (A) et agencées pour coopérer avec le ressort-lame (300) et avec au moins un mobile d'échappement (800a) recevant l'énergie de la source motrice pour bloquer sa rotation de manière intermittente, caractérisé en ce que une extrémité dudit ressort-lame (300) est située sur ledit axe de rotation (A) de la bascule de détente.

Mécanisme d'échappement selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la bascule d'armage (700) coopère en une extrémité avec le ressort lame (300) en son point d'inflexion.

Mécanisme d'échappement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le au moins un mobile d'échappement (800a) comprend une roue d'échappement (801 a) chassée sur un pignon d'échappement (802a), ladite roue d'échappement comportant des dents périphériques (803).

Mécanisme d'échappement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un premier mobile d'échappement (800a) et un second mobile d'échappement (800b) identiques.

Mécanisme d'échappement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le ressort-lame (300) est solidaire en une seconde extrémité d'un bras support fixe (400) s'étendant suivant un axe longitudinal (Χ-Χ') perpendiculaire à l'axe (A) de rotation des bascules d'armage et de détente. Mécanisme d'échappement selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les roues d'échappements (800a, 800b) sont disposées symétriquement par rapport à l'axe (Χ-Χ') et la bascule d'armage (700) s'étend suivant une direction longitudinale (Α-Α') coplanaire aux roues d'échappement (801 a, 801 b) desdits mobiles d'échappement.

7. Mécanisme d'échappement selon la revendication 6, caractérisé en ce que la bascule d'armage (700) comporte deux palettes (702) saillantes de la bascule d'armage symétriquement audit axe (Α-Α') de manière à engager alternativement en fonctionnement avec les dents (803) des roues d'échappement (801a, 801 b).

8. Mécanisme d'échappement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bascule d'armage (700) comporte en une extrémité libre un doigt (701 ) adapté pour coopérer avec un œillet du ressort lame (300) en son point d'inflexion.

9. Mécanisme d'échappement selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le ressort-lame (300) est monté libre en rotation en une seconde extrémité sur un ergot solidaire du bras support (400).

10. Mécanisme d'échappement selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le ressort-lame (300) est formé de matière avec la bascule de détente (500). 1 1. Mécanisme d'échappement selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le ressort-lame (300), les bascules d'armage (700) et de détente (500) sont constituées de silicium.

12. Mécanisme d'échappement selon les revendications 6 et 1 1 , caractérisé en ce que la bascule d'armage (700) et les palettes (703) sont formées d'une pièce monolithique de silicium.

13. Mécanisme d'échappement selon l'une des revendications 3 à 12, caractérisé en ce que la ou les roues d'échappement (801a, 801 b) sont constituées de silicium.

Description:
MECANISME D'ECHAPPEMENT

Domaine technique

La présente invention se rapporte au domaine de l'horlogerie mécanique. Elle concerne, plus particulièrement un mécanisme d'échappement agencé pour transmettre des impulsions d'énergie mécanique d'une source motrice à un régulateur oscillant de pièce d'horlogerie par l'intermédiaire d'un ressort-lame travaillant en flambage autour d'un point d'inflexion. Le ressort-lame est susceptible d'accumuler l'énergie issue de la source motrice entre deux impulsions et de la transmettre audit régulateur oscillant à chaque impulsion par l'intermédiaire d'une première et d'une deuxième bascule.

Etat de la technique

Un tel mécanisme est notamment décrit dans le document WO 99/64936. Ce dernier divulgue, plus généralement, un procédé pour transmettre des impulsions d' énergie mécanique d'une source motrice à un régulateur oscillant, par l'intermédiaire d'un ressort-lame travaillant en flambage. Plus particulièrement, ce procédé est mis en œuvre notamment par un mécanisme d'échappement illustré sur la figure 1 , destiné à entretenir les oscillations d'un régulateur, composé par exemple par un balancier 1 associé à un spiral, en lui délivrant de l'énergie reçue d'une source motrice, telle qu'un barillet par exemple, non visible sur la figure 1 , via un ressort- lame 2, dont les extrémités sont positionnées tel qu'il occupe une position stable correspondant à un flambage de second mode. Le ressort-lame 2 est susceptible, par l'intermédiaire d'une bascule d'armage 3 et d'une bascule de détente 4, d' accumuler l'énergie issue de la source motrice lors d'une phase d'armage, de demeurer dans un état armé lors d'une phase de repos et de restituer l'énergie accumulée audit régulateur oscillant lors d'une phase d'impulsion.

La bascule de détente 4 est liée cinématiquement à la lame-ressort 2 sensiblement au niveau de son point d'inflexion central. La bascule de détente 4 comporte, à une extrémité, une fourchette destinée à coopérer avec un plateau 6 et une cheville de plateau 7 que comporte le balancier 1. La bascule d'armage 3 comporte une portion centrale et deux ailes symétriques dont les extrémités sont liées cinématiquement au ressort-lame 2. La portion centrale comporte une première 8 et une deuxième 9 palettes de repos, destinées à coopérer respectivement avec une première 10 et une deuxième 1 1 roue d'échappement.

Les deux bascules 3 et 4 sont montées libres en rotation l'une en référence à I

'autre.

Les roues 10 et 1 1 comportent chacune un pignon engrenant avec la dernière roue 12 du rouage de finissage de sorte que les roues 10 et 1 1 pivotent de façon synchronisée. Les roues 10 et 1 1 comportent une denture particulière, dont la forme est adaptée pour coopérer avec les première 8 et deuxième 9 palettes de repos de la bascule d'armage 3, d'une part pour transmettre de l'énergie à cette bascule d'armage 3 et, d'autre part, pour bloquer la rotation des roues d'échappement 10 et 1 1 , selon les phases du fonctionnement qui vont être résumées ci-après. Pour plus de détails, il est possible de se référer au document cité dans l'introduction.

La figure 1 représente un mécanisme d'échappement de l'art antérieur immédiatement après une phase d'impulsion et au début d'une phase d'armage, le balancier 1 tourne dans le sens antihoraire, la cheville de plateau 7 sort de la fourchette, la première palette de repos 8 vient de se dégager de la roue 10 et le ressort 2 est dans une position stable correspondant à un flambage de second mode. Lors de la phase d'armage, pendant que le balancier 1 effectue son arc supplémentaire, la première roue d'échappement 10 tourne librement et la deuxième roue d'échappement 1 1 coopère avec la deuxième palette de repos 9 de la bascule d'armage 3 pour faire pivoter celle-ci dans le sens antihoraire jusqu'à ce qu'une dent de la deuxième roue 1 1 vienne en appui sur la deuxième palette de repos 9. Concomitamment, le ressort-lame 2 a quitté son état stable initial correspondant à un flambage de second mode et s'est déformé sous l'action de la bascule d'armage 3 jusqu'à un état métastable proche d'un état instable correspondant à un flambage de quatrième mode. L'armage du ressort-lame 2 est alors maximal. Lors de la phase de repos suivante, les roues d'échappement 10, 1 1 sont à Γ arrêt, une dent de la deuxième roue 1 1 étant en appui contre la deuxième palette de repos 9. Le balancier 1 poursuit son oscillation jusqu'à ce que la cheville 7 percute la fourchette de la bascule de détente 4 ce qui marque le début de la phase d' impulsion.

Durant la phase d'impulsion, la bascule de détente 4 pivote en agissant sur le ressort-lame 2 qui bascule alors subitement de sa position instable à un état stable correspondant à un flambage de second mode inverse du précédent. Ce changement d'état fait pivoter la bascule d'armage 3, entraînant le dégagement de la deuxième palette de repos 9 de la deuxième roue d'échappement 1 1. La bascule d'armage 3 pivote jusqu'à ce que la première palette de repos 8 rencontre la première roue d'échappement 10. Lors du changement d'état du ressort-lame 2, celui-ci agit également sur la bascule de détente 4, communiquant ainsi au balancier 1 l'énergie accumulée lors de l'armage du ressort-lame 2, par l'intermédiaire de la fourchette.

Au cours de l'alternance suivante, les phases décrites ci-dessus se reproduisent symétriquement par rapport au plan passant par les axes de rotation du balancier 1 , des bascules de détente 4 et d'armage 3 et par le point d'inflexion du ressort-lame 2. Un tel mécanisme d'échappement permet notamment d'entretenir les oscillations du balancier de manière constante sur toute la durée de la réserve de marche indépendamment des variations de couple de la source d'énergie.

Toutefois, ce mécanisme présente un encombrement très important lié à la disposition de la lame ressort, de la bascule d'armage et des mobiles d'échappement relativement à l'organe régulateur. Il requiert en outre le réglage délicat de deux organes moteurs symétriques et simultanés ce qui s'avère extrêmement délicat. Enfin, une grande partie de l'énergie motrice disponible desdits organes moteurs est malheureusement gaspillée du fait des nombreux frottements engendrés par la construction propre du mécanisme, ce qui affecte négativement la marche du mouvement auquel le mécanisme est intégré. La présente invention a pour but de remédier au moins partiellement à ces inconvénients.

Divulgation de l'invention

A cet effet la présente invention propose un mécanisme d'échappement mettant en œuvre un ressort lame travaillant en flambement et dont les caractéristiques sont détaillées dans les revendications.

Plus particulièrement, le mécanisme d'échappement de l'invention est agencé pour transmettre des impulsions d'énergie mécanique d'une source motrice à un régulateur oscillant de pièce d'horlogerie par l'intermédiaire d'un ressort-lame travaillant en flambage autour d'un point d'inflexion, ledit ressort-lame étant susceptible d'accumuler l'énergie issue de la source motrice entre deux impulsions et de la transmettre audit régulateur oscillant à chaque impulsion par l'intermédiaire d'une bascule d'armage et d'une bascule de détente mobiles en rotation autour d'un axe et agencées pour coopérer avec le ressort-lame et avec au moins un mobile d'échappement recevant l'énergie de la source motrice pour bloquer sa rotation de manière intermittente, et caractérisé en ce que le ressort-lame est solidaire en une première extrémité dudit axe de rotation de la bascule de détente. De plus, la bascule d'armage coopère avantageusement avec la lame ressort en son point d'inflexion, de préférence au niveau d'une extrémité de ladite bascule d'armage.

Le mécanisme d'échappement de l'invention présente ainsi l'avantage de procurer une lame-ressort de longueur réduite comparé aux mécanismes connus de l'art antérieur, dont le flambement est assuré par interaction directe de la bascule d'armage avec la lame ressort directement en son point d'inflexion. On peut ainsi réduire grandement l'encombrement du mécanisme d'échappement tout en maintenant les avantages particuliers de l'utilisation d'une lame-ressort. On peut en outre également simplifier la structure du mécanisme par utilisation d'un unique mobile d'échappement, diminuant ainsi de manière significative les frottements et la perte d'énergie motrice. Dans une forme de réalisation préférée de ce mécanisme d'échappement, au moins un mobile d'échappement comprend une roue d'échappement chassée sur un pignon d'échappement, ladite roue d'échappement comportant des dents périphériques. De préférence encore, le mécanisme de l'invention comporte un premier mobile d'échappement et un second mobile d'échappement identiques, tous deux agencés pour être reliés cinématiquement à au moins un organe moteur d'un mouvement horloger par un rouage.

Dans une forme de réalisation de l'invention, le ressort-lame est solidaire en une seconde extrémité d'un bras support fixe s'étendant suivant un axe longitudinal X-X' perpendiculaire à l'axe de rotation des bascules d'armage et de détente.

Dans ce mode de réalisation, les roues d'échappements sont avantageusement disposées symétriquement par rapport à l'axe X-X' et la bascule d'armage s'étend suivant une direction longitudinale A-A' coplanaire aux roues d'échappement des mobiles d'échappement.

Avantageusement toujours dans cette forme de réalisation préférée, la bascule d'armage comporte un bras d'actionnement s'étendant suivant l'axe A-A' et duquel deux palettes sont solidaires et saillantes dudit bras symétriquement audit axe A-A' de manière à engager alternativement avec les dents des roues d'échappement.

Selon une forme de réalisation préférée, la bascule d'armage comporte en une extrémité libre un doigt adapté pour coopérer avec un œillet du ressort-lame en son point d'inflexion.

De façon préférée encore, le ressort-lame est monté libre en rotation en une seconde extrémité sur un ergot solidaire du bras support.

Dans une forme de réalisation avantageuse, le ressort-lame est formé de matière avec la bascule de détente ou toute autre manière connue de l'homme du métier. Avantageusement, le ressort-lame, les bascules d'armage et de détente sont constituées de silicium. La bascule d'armage et ses palettes peuvent également être formés d'une pièce monolithique de silicium, de même que la ou les roues d'échappement. Bien entendu, lesdites bascules, palettes et roue d'échappement pourraient également être formées de toute autre matériau usuellement connus à cette fin dans le domaine de l'horlogerie. Les palettes pourraient notamment être constituées de rubis ou de diamant.

Brève description des dessins

D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé, dans lequel, outre la figure 1 décrite ci-dessus en référence à l'état de la technique :

- les figures 2 et 3 représentent des vues en perspective et de dessus d'un mécanisme d'échappement selon l'invention dans un mode préféré de réalisation.

Mode(s) de réalisation de l'invention

On a représenté sur la figure 2 un mécanisme d'échappement 100 agencé pour transmettre des impulsions d'énergie mécanique d'une source motrice, par exemple constituée d'un ou plusieurs barillets, non représentée sur les figures, à un régulateur oscillant de pièce d'horlogerie, de type balancier-spiral 200, par l'intermédiaire d'un ressort-lame 300 travaillant en flambement autour d'un point d'inflexion I.

Le ressort-lame 300 est monté solidaire en une première extrémité 301 d'une bascule de détente 500 montée pivotante autour d'un arbre 600 de rotation, définissant un axe vertical A de rotation de la bascule de détente 500. En une seconde extrémité 302 le ressort lame 300 est solidaire d'un plot de montage (non représenté) solidaire d'un pont ou de la platine d'une pièce d'horlogerie ou encore, comme représenté sur la figure 2 formé de matière à une première extrémité d'un bras support 400 fixe par rapport à ladite platine. Avantageusement, le ressort-lame 300 est constitué de silicium et la bascule de détente 500 est également constituée de silicium, de préférence formée de matière avec le ressort-lame 300 par des procédés de gravure profonde bien connus de l'homme de l'art dans le domaine de la microtechnique, notamment des dispositifs de type MEMS (pour micro-electromechanical Systems en anglais).

Le ressort-lame 300 est de préférence agencé entre le plot et l'arbre 600 de telle sorte qu'il puisse accumuler de l'énergie issue de la source motrice entre deux impulsions d'une part et la restituer élastiquement au régulateur oscillant 200 sous l'effet de flambement de 1 er ordre à chaque impulsion par l'intermédiaire de la bascule de détente et d'une bascule d'armage 700 montée pivotante elle aussi autour de l'arbre 600 définissant l'axe A.

Dans l'exemple de réalisation préféré représenté sur les figures, la bascule d'armage 700 s'étend suivant un axe longitudinal A-A', perpendiculairement à l'axe vertical de rotation A de ladite bascule d'armage et de la bascule de détente 500. La bascule d'armage 700 est montée libre en rotation autour de l'arbre 600 et comporte un bras d'actionnement s'étendant depuis ledit arbre 600 jusqu'à une extrémité postérieure libre au niveau de laquelle est formé ou agencé un doigt 701 de liaison de la bascule d'armage 700 au ressort-lame 300 en son point d'inflexion I, ledit doigt 701 étant agencé pour s'étendre au travers d'un œillet 303 centré sur ledit point d'inflexion I est formé de matière dans le ressort-lame 300.

De préférence, la bascule d'armage 700 est formée elle aussi de silicium et le doigt 701 peut être constitué de rubis ou de diamant par exemple inséré dans un orifice prévu à cet effet à l'extrémité libre ou encore formé de matière en silicium avec le bras de la bascule d'armage.

Le mécanisme d'échappement 100 comporte en outre deux mobiles d'échappement 800a, 800b comprenant chacun une roue d'échappement 801 a, 801 b chassée sur un pignon d'échappement 802a, 802b, chacune des roues d'échappement 801 a, 801 b comportant des dents périphériques 803. De préférence, les deux mobiles d'échappement 800a, 800b sont disposés symétriquement par de part et d'autre de l'axe longitudinal X-X' du bras support 400, la bascule d'armage 700 s'étendant dans le plan des roues d'échappement 801 a, 801 b entre celles-ci. Les pignons d'échappement 802a, 802b sont agencés pour être en liaison cinématique par une roue dentée 900 avec le rouage de finissage de la pièce d'horlogerie comprenant le mécanisme d'échappement 100 pour recevoir l'énergie motrice de la source d'énergie.

Avantageusement, la bascule d'armage 700 comporte deux palettes 702, par exemple en rubis ou diamant, agencées symétriquement l'une de l'autre par rapport à l'axe longitudinal A-A' de la bascule d'armage 700 et saillante sur les champs latéraux de la bascule d'armage de manière à coopérer respectivement lors des alternances de l'organe régulateur 200 avec les dents 803 des roues d'échappement 801a, 801 b.

Afin de réduire au maximum les frottements entre les palettes 702 de la bascule d'armage 700 et les roues d'échappement 801a, 801 b, lesdites palettes 702 peuvent être réalisées de matière avec la bascule d'armage 700 en une pièce monolithique de silicium et les roues d'échappement elles aussi réalisées en silicium, par exemple par des procédés de gravure profonde.

La bascule de détente 500 est agencée pour coopérer avec l'organe régulateur 200 indépendamment de la bascule d'armage 700. A cet effet, la bascule de détente 500 comporte en une extrémité libre opposée à l'arbre de rotation 600 une fourchette 501 ajustée pour coopérer, de façon classique, avec la cheville 202 de plateau portée sur le grand plateau 201 a d'un double plateau 201 chassé sur l'axe du balancier spiral formant l'organe régulateur 200. Un dard 502 solidaire de la bascule de détente 500 et reposant sur le champ supérieur de celle-ci s'étend entre les cornes de la fourchette 501 afin, là encore de façon classique, de coopérer avec l'encoche formée dans la périphérie du petit plateau 201 b du double plateau 201. Cet assemblage peut avantageusement être réalisé de façon monolithique.

En fonctionnement, la bascule d'armage 700 coopère par ses palettes 702 avec les dents 803 des roues d'échappement 801 a, 801 b pour alternativement bloquer puis libérer lesdits mobiles d'échappement 800a, 800b afin de transmettre via le ressort lame 300 et la bascule de détente 500 l'énergie motrice à l'organe régulateur 200. Cette énergie motrice est transmise sous la forme d'un couple de tirage appliqué par les dents 803 sur les palettes 702 de la bascule d'armage 700.

A chaque alternance du régulateur 200 la cheville de plateau 202 rentre dans la fourchette 501 de la bascule de détente 500 et appuie sur les cornes de ladite fourchette 501 entraînant une rotation de la bascule de détente autour de son axe A. Cette rotation de la bascule de détente 500 induit un passage du ressort-lame 300 d'un premier état instable vers un second état stable appelé flambement de 1 er ordre induisant un déplacement du point d'inflexion I induisant l'appui du ressort lame 300 sur le doigt 701 de la bascule d'armage 700, qui pivote à son tour autour de l'axe A depuis une première position de tirage sur une des roues d'échappement 801 a, 801 b vers une seconde position de tirage sur l'autre des roues d'échappement 801 a, 801 b. Lors du passage de la bascule d'armage de sa première position de tirage à l'autre les mobiles d'échappement 800a, 800b effectuent un pas en rotation sous l'action de la force motrice.

Ainsi, grâce à cette disposition, le dégagement de la bascule de détente 500 est déclenché par une action du régulateur sur la fourchette 501 sans intervention du ressort-lame 2 dans le transfert de l'énergie du dégagement. On peut également accoupler les bascules de détente et de verrouillage sur un même axe de rotation, ce qui permet ainsi une dissociation des fonctions de détente et de verrouillage des mobiles d'échappement 28 d'une part, et des fonctions d'armage du ressort-lame 300. On obtient de plus un tirage efficace qui améliore les sécurités des fonctions sur l'échappement.