Domaine de l'invention

L'invention concerne un ensemble horloger comportant au moins un piton comportant des moyens de fixation à une platine ou à un pont, ledit ensemble comportant au moins un spiral d'horlogerie comportant au moins un brin enroulé en spires entre une extrémité intérieure et une extrémité extérieure, ladite extrémité intérieure fixée à une virole étant mobile en pivotement autour d'un axe de pivotement, et ladite extrémité extérieure étant solidaire dudit piton, où ledit piton ou/et ladite virole comporte des moyens de freinage agencés pour coopérer avec au moins une première spire parmi lesdits spires lors d'accélérations en contraction ou en extension dudit spiral supérieures à des valeurs de consigne, pour modifier la rigidité résultante dudit spiral lors de la modification de son nombre de spires actives par couplage local d'au moins ladite première spire avec lesdits moyens de freinage.

L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant au moins un tel ensemble horloger.

L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie comportant au moins un tel mouvement, ou/et au moins un tel ensemble horloger.

L'invention concerne le domaine des mécanismes d'horlogerie, et plus particulièrement des organes régulateurs de montres.

Arrière-plan de l'invention

Dans les montres mécaniques, les organes régulateurs, notamment les échappements doivent répondre à plusieurs critères dits « de sécurité ». Une des sécurités, le système anti-galop, vise à empêcher l'extension angulaire du balancier au-delà d'un angle normal de rotation.

Le problème technique est de concevoir un mécanisme de sécurité, notamment anti-galop, effectuant une limitation de l'angle de pivotement d'un balancier lors d'accélérations trop importantes, en particulier lors de chocs, notamment pour un échappement à détente. Un tel mécanisme anti-galop doit être capable d'agir dans les deux sens de pivotement du balancier, c'est-à-dire aussi bien en extension qu'en contraction du spiral. Une solution consiste en la modification de la géométrie du spiral par mise en coopération en butée d'ergots de spires consécutives, de façon à rendre certaines spires inactives, et, ainsi, à modifier la rigidité du spiral et sa réponse aux impulsions. On connaît un tel mécanisme, capable d'effectuer la limitation de la course angulaire du balancier dans les deux sens de pivotement, par le document EP 2 434 353 A1 au nom de MONTRES BREGUET SA, qui décrit un spiral antigalop par l'accrochage entre eux de crans appartenant à des spires consécutives, aussi bien en contraction qu'en extension du spiral.

Le document US 2009/1 16 343 A1 au nom de LEVINGSTON GIDEON décrit un spiral comportant, au niveau de sa spire externe, un piton d'attache comportant deux lèvres susceptibles d'entrer en contact avec le spiral lors d'extensions ou de contractions supérieures à la normale, et modifier alors sa longueur active.

Le document EP 1 857 891 A1 au nom de PATEK PHILIPPE décrit un ensemble spiral-virole monobloc, le contour externe de la virole comportant au moins une butée avec laquelle le spiral coopère en appui lors d'un choc avant le dépassement de la limite élastique de la spire intérieure.

Le document EP 1 818 736 A1 au nom de SWATCH GROUP R&D décrit une virole anti-choc dont le contour asymétrique suit la spire interne du spiral à une distance sensiblement constante, ce contour pouvant prendre la forme d'une courbe festonnée avec des points d'appui discrets.

Le document US 3 041 819 A au nom de ENSIGN GEORGE décrit un balancier-spiral, dont I bras du balancier porte une gouille munie d'une lame équilibrée, cette lame étant agencée pour, selon son orientation angulaire par rapport au bras, exercer une action de freinage pour empêcher le galop. Dans uen variante, la spire externe du spiral porte un bloc susceptible d'interférer avec une goupille portée par un bras du balancier.

La présente invention vise à améliorer la sécurité, en ne perturbant que très faiblement l'inertie du balancier, et en limitant sa course angulaire dans les deux sens de rotation.

Résumé de l'invention

A cet effet, l'invention concerne un ensemble horloger comportant au moins un piton comportant des moyens de fixation à une platine ou à un pont, ledit ensemble comportant au moins un spiral d'horlogerie comportant au moins un brin enroulé en spires entre une extrémité intérieure et une extrémité extérieure, ladite extrémité intérieure fixée à une virole étant mobile en pivotement autour d'un axe de pivotement, et ladite extrémité extérieure étant solidaire dudit piton, où ledit piton ou/et ladite virole comporte des moyens de freinage agencés pour coopérer avec au moins une première spire parmi lesdits spires lors d'accélérations en contraction ou en extension dudit spiral supérieures à des valeurs de consigne, pour modifier la rigidité résultante dudit spiral lors de la modification de son nombre de spires actives par couplage local d'au moins ladite première spire avec lesdits moyens de freinage, caractérisé en ce que ladite virole comporte au moins une première lèvre interne et au moins une deuxième lèvre externe comportant chacune des dits moyens de freinage, et en ce que lesdits moyens de freinage sont ménagés au niveau d'au moins une première lèvre interne et au moins une deuxième lèvre externe que comporte, respectivement, ledit piton ou/et ladite virole.

Selon une caractéristique de l'invention, ledit ensemble horloger comporte un ensemble balancier-spiral comportant au moins un balancier pivotant autour dudit axe et auquel est fixée ladite extrémité intérieure ou ladite extrémité extérieure d'un dit spiral, et l'amplitude de pivotement dudit balancier est inférieure à 360°.

L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant au moins un tel ensemble horloger.

L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie comportant au moins un tel mouvement, ou/et au moins un tel ensemble horloger.

Description sommaire des dessins

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés, où :

- la figure 1 représente, de façon schématisée et en vue en plan, un ensemble horloger selon l'invention, comportant un spiral destiné à osciller autour d'un axe de pivotement, et attaché par son extrémité extérieure à un piton qui comporte des moyens de freinage agencés pour modifier la rigidité résultante du spiral en cas d'amplitude supérieure à la normale, pouvant être provoquée par un choc ou par une impulsion trop grande, quand une spire du spiral vient en contact avec ces moyens de freinage ; ces derniers sont figurés dans une variante où le piton comporte une lèvre intérieure et une lèvre extérieure, comportant chacune une piste de frottement respectivement convexe et concave ;

- la figure 2 représente, de façon schématisée et analogue à la figure 1 , une autre variante d'ensemble horloger où des moyens de freinage similaires sont agencés à proximité de la spire intérieure du spiral, solidaires d'une virole de fixation à un balancier ;

- la figure 3 représente, de façon schématisée, la combinaison des réalisations des figures 1 et 2 ;

- la figure 4 représente, de façon schématisée et analogue à la figure 1 , un détail d'une autre variante où le ressort-spiral comporte des moyens complémentaires de friction tels qu'un gaufrage du spiral, destinés à coopérer avec des surfaces de friction avec relief que compotent une lèvre intérieure et une lèvre extérieure ;

- la figure 5 représente, sous forme d'un schéma-blocs, une pièce d'horlogerie, notamment une montre, comportant un mouvement lequel inclut un ensemble-horloger selon la variante de la figure 3, et où le spiral est attaché à son extrémité intérieure, par une virole, à un balancier.

Description détaillée des modes de réalisation préférés

L'invention concerne le domaine des mécanismes d'horlogerie, et plus particulièrement des organes régulateurs de montres.

La présente invention vise à améliorer la sécurité d'un mécanisme oscillant ou de stockage d'énergie, comportant un ressort spiral, notamment d'un mécanisme balancier-spiral.

Le principe retenu est de modifier la rigidité résultante du ressort en cas d'amplitude supérieure à la normale, pouvant être provoquée par un choc ou par une impulsion trop grande, lorsqu'un incident survient, dans des conditions d'utilisation qui diffèrent de la marche normale, et notamment lors de fortes accélérations ou d'un choc.

La modification de la rigidité du spiral peut avoir d'autres applications, et la présente description, qui concerne une application préférée de cet invention au système anti-galop d'un mécanisme d'échappement, n'est nullement limitative. L'application à un ensemble balancier-spiral a pour but de limiter l'angle de rotation du balancier, dans les montres mécaniques, à une valeur donnée, notamment pour des amplitudes supérieures à 360°. La limitation de la course angulaire s'effectue dans les deux sens de rotation et ceci sans modifier l'inertie du balancier. Le balancier-spiral est dit « libre » durant sa course angulaire normale (par rapport au système anti-galop) par le fait que celui-ci ne provoque aucun chocs lors du mouvement normal du balancier spiral.

Le principe du système proposé repose sur une modification de la géométrie du spiral. Lors de l'extension ou contraction du spiral due à la rotation du balancier, un mouvement angulaire et radial relatif entre les spires se produit.

Le système décrit ci-dessous limite, selon l'angle de rotation, et selon le mouvement des spires, le nombre de spires actives. La rigidité du spiral, en fonction de l'angle de rotation, peut donc être modifiée momentanément.

L'ensemble horloger 1 décrit ici présente un système de butée basée sur le déplacement radial absolu du spiral 4. Son application concerne la ou les premières spires extérieures du spiral.

Une conception soignée veille à équilibrer le centre de gravité du spiral. La géométrie, la répartition, position et nombre des surfaces de butée nécessitent une conception approfondie et ce présent document en résume uniquement le principe.

La fabrication d'un tel spiral repose sur des procédés de micro-fabrication permettant une grande liberté de design planaire. Il est possible de réaliser un tel spiral en technologie silicium. La présente invention ne se limite pas à cette technologie, les procédés « LIGA » et les autres procédés de micro-fabrication couramment utilisés pour les composants d'horlogerie, et en particulier de mécanismes d'échappement, sont utilisables.

L'invention concerne un ensemble horloger 1. Il comporte au moins un piton 3, comportant des moyens de fixation à une platine 2 ou à un pont.

L'ensemble 1 comporte au moins un spiral d'horlogerie 4, comportant lui- même au moins un brin 5 enroulé en spires 6 entre une extrémité intérieure 7 et une extrémité extérieure 8. L'extrémité intérieure 7 est fixée à une virole 9 et est mobile en pivotement autour d'un axe de pivotement D, et l'extrémité extérieure 8 est solidaire du piton 3. Le piton 3 ou/et la virole 9 comporte des moyens de freinage 10. Ces moyens 10 sont agencés pour coopérer avec au moins une première spire 61 , parmi les spires 6, lors d'accélérations en contraction ou en extension du spiral 4 supérieures à des valeurs de consigne, pour modifier la rigidité résultante du spiral 4. Cette modification de rigidité résulte de la modification du nombre de spires actives du spiral 4, par couplage local d'au moins cette première spire 61 avec les moyens de freinage 10. On comprend que le fait qu'une spire soit couplée avec une autre, ou plusieurs autres, par exemple la spire voisine intérieure ou/et la spire voisine extérieure, annihile l'effet de cette ou ces spires, et modifie les caractéristiques résultantes du spiral 4 tout entier.

Selon l'invention, la virole 9 comporte au moins une première lèvre interne 96 et au moins une deuxième lèvre externe 97 comportant chacune de tels moyens de freinage 10. Et ces moyens de freinage 10 sont ménagés au niveau d'au moins une première lèvre interne 16, 96, et au moins une deuxième lèvre externe 17, 97, que comporte, respectivement, le piton 3 ou/et la virole 9.

Le piton 3 est, ainsi, un piton-butée, qui agit, de préférence, sur la spire externe ou les spires externes du spiral 4. Cette butée est basée sur un déplacement radial absolu du spiral, quand il s'agit de la spire la plus externe du spiral, en effet, l'attache du spiral au piton laisse peu de possibilité d'élongation au spiral, et l'essentiel de sa déformation est radial par rapport à l'axe D.

Dans une réalisation particulière, tel que visible sur la figure 4, les moyens de freinage 10 sont agencés pour coopérer avec des moyens complémentaires de friction 1 1 que comporte au moins la première spire 61 . Les moyens de freinage ou/et les moyens de friction 1 1 peuvent être agencés de différentes manières : état de surface à forte rugosité, revêtement de surface à fort coefficient de frottement, surface gaufrée ou cannelée ou étampée du spiral 4, ces exemples de réalisation économique n'étant nullement limitatifs.

Ainsi, dans une variante, les moyens complémentaires de friction 1 1 sont constitués par une surface gaufrée ou cannelée ou étampée du spiral 4.

Dans une autre variante, les moyens de freinage 10 comportent au moins une surface de friction 14 agencée pour coopérer avec une surface de friction complémentaire 15 que comportent les moyens complémentaires de friction 1 1 .

Dans une variante avantageuse de réalisation visible à la figure 1 , les moyens de freinage 10 comportent au moins une piste de frottement concave 12 sensiblement hélicoïdale, qui est agencée pour recevoir en appui la partie externe d'au moins une spire 6, lors de l'extension de cette dernière lors d'une accélération au-delà de la valeur de consigne.

Dans une variante avantageuse de réalisation également visible à la figure 1 , les moyens de freinage 10 comportent au moins une piste de frottement convexe 13 sensiblement hélicoïdale, qui est agencée pour recevoir en appui la partie interne d'au moins une spire 6 lors de la contraction de cette dernière lors d'une accélération au-delà de la valeur de consigne.

Dans une variante également illustrée par la figure 1 , le piton 3 comporte au moins une première lèvre interne 16 et au moins une deuxième lèvre externe 17 comportant chacune des moyens de freinage 10 .

Dans une variante, l'ensemble horloger 1 comporte une platine 2 porteuse du piton 3, laquelle platine 2 comporte au moins une première lèvre interne 16 et au moins une deuxième lèvre externe 17 comportant chacune des moyens de freinage 10.

Dans la variante de la figure 2, la virole 9 comporte au moins une première lèvre interne 96 et au moins une deuxième lèvre externe 97 comportant chacune des moyens de freinage 10 .

L'invention est avantageusement réalisée pour un ensemble horloger 1 comportant un balancier 21 porteur de la virole 9. Selon cette variante, le balancier 21 comporte au moins une première lèvre interne 96 et au moins une deuxième lèvre externe 97 comportant chacune des moyens de freinage 10. Dans une réalisation particulière, le balancier 21 constitue un ensemble monobloc avec la virole 9 et ces au moins une première lèvre interne 96 et au moins une deuxième lèvre externe 97. Cette première lèvre interne 96 et cette deuxième lèvre externe 97 tournent avec le balancier 21 , et, à cet effet, sont solidaires, ou de la virole 9, ou du balancier 21 dans le cas où la virole 9 et le balancier 21 sont des composants séparés.

Dans ces réalisations à lèvres, avantageusement le piton 3 ou/et la virole 9 porte une première lèvre interne 16, 96, portant la piste de frottement convexe 13, ou/et porte une deuxième lèvre externe 17, 97, portant la piste de frottement concave 12.

Dans une réalisation particulière où le piton 3 ou/et la virole 9 sont agencés pour participer à l'amortissement d'un choc éventuel, le piton 3 ou/et la virole 9 porte au moins une première lèvre interne 16, 96, et au moins une deuxième lèvre externe 17, 97, comportant chacune des moyens de freinage 10, et la première lèvre interne 16, 96, ou/et la deuxième lèvre externe 17, 97, est flexible.

Dans une réalisation particulière, le piton 3 porte au moins une première lèvre interne 16 et au moins une deuxième lèvre externe 17, comportant chacune des moyens de freinage 10, et la première lèvre interne 16 ou/et la deuxième lèvre externe 17 est pivotante par rapport au piton 3 ou est fixée sur une plaque 18 pivotante par rapport au piton 3. Ce montage pivotant peut être freiné, soit par friction, soit de préférence par l'action de rappel d'un moyen de rappel élastique, ressort ou similaire. Dans une exécution particulière en matériau micro-usinable, chacune de ces lèvres peut commodément être réalisée pivotante par flexion élastique.

Dans une variante autorisant un réglage, la première lèvre interne 16 ou/et la deuxième lèvre externe 17 est pivotante par rapport au piton 3 ou est fixée sur une plaque 18 pivotante par rapport au piton 3.

Dans la variante à platine, la première lèvre interne 16 ou/et la deuxième lèvre externe 17 peut être montée pivotante par rapport à cette platine 2.

Dans une variante, le piton 3 est fixe par rapport à une platine 2 que comporte le ensemble 1 ou sur laquelle il est rapporté.

Dans une autre variante, le piton 3 est fixé sur un porte-piton lequel est mobile par rapport à une platine 2 que comporte le ensemble 1 ou sur laquelle il est rapporté.

Les figures 3 et 5 montrent un ensemble 1 , où des moyens 10 sont disposés à la fois en regard de la spire la plus interne 7 et de la spire la plus externe 8 du spiral 4. La numérotation de la première spire 61 est conservée dans chaque cas: cette première spire 61 , qui est en fait une fraction locale de spire, est une partie du spiral 4 qui joue un même rôle particulier lors d'un choc, c'est pourquoi la numérotation est identique, malgré des positionnements différents.

L'invention concerne encore un ensemble horloger 1 , qui comporte un ensemble balancier-spiral 20 comportant au moins un balancier 21 pivotant autour de l'axe D et auquel est fixée par une telle virole 9 l'extrémité intérieure 7 d'un spiral 4, et, selon l'invention, l'amplitude de pivotement du balancier 21 est inférieure à 360°. Dans une variante particulière de réalisation, le piton 3 et le spiral 4 forment un ensemble monobloc réalisé en matériau micro-usinable. De préférence, le spiral 4 comporte alors à son extrémité intérieure 7 une telle virole 9 pour sa fixation à un arbre de balancier. Dans une telle réalisation, piton et spiral peuvent être réalisés dans une même couche unique.

Dans une autre variante particulière, le piton 3 et le spiral 4 et un balancier 21 forment un ensemble monobloc réalisé en matériau micro-usinable. Cet ensemble monobloc peut notamment être réalisé, de façon nullement limitative, à partir d'un wafer SOI comportant deux couches de silicium, l'une pour le balancier 21 , et l'autre pour le piton 3 et le spiral 4, séparées par une couche d'oxyde correspondant au jeu fonctionnel nécessaire entre le spiral et le balancier. Il peut encore être réalisé avec trois couches de silicium séparées par deux couches d'oxyde, la couche de silicium intermédiaire et les deux couches d'oxyde définissant alors, ensemble, la valeur de ce jeu fonctionnel.

Naturellement, l'invention est applicable au cas d'un balancier muni de plusieurs spiraux, ou l'inverse, le nombre de couches du wafer est alors modifié en conséquence. Avantageusement, quand par exemple deux spiraux sont disposés de part et d'autre d'un balancier médian, chaque spiral est entouré par un piton comportant des surfaces de limitation de butée telles que décrites ci-dessus.

L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie 30 comportant au moins un tel ensemble horloger 1 .

L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie 40 comportant au moins un tel mouvement 30, ou/et au moins un tel ensemble horloger 1.

Le système présente l'avantage de limiter la course du balancier dans les deux sens de rotation. Cette limitation est effectuée via la modification de la rigidité du spiral. Cette modification de la rigidité peut être adaptée par le choix du nombre et de la répartition des surfaces de butée incorporées dans le spiral ou dans le piton ou dans la platine.

L'inertie du système balancier-spiral n'est modifiée que par la modification de l'inertie du spiral. Le système anti-galop ne perturbe pas les oscillations normales du balancier-spiral, il n'influence sa marche que lors d'un dépassement d'amplitude de rotation.