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Title:
ISOCHRONOUS TIMEPIECE RESONATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/124436
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an isochronous timepiece oscillator mechanism (1), including a stationary mounting (2) supporting a crossmember (4) supporting N primary resonators (10) each including a mass (5) supported by a rotary flexible guide (20) attached to said crossmember (4). Each primary resonator (10) has a centre of mass (CM) which, when inoperative, is on the virtual pivoting axis (APV) of the rotary flexible guide (20) thereof and is arranged to oscillate by rotating said virtual pivoting axis (APV), said primary resonators (10) are arranged with symmetry of rotation of order N about a main axis (AP) parallel to the virtual pivoting axes (APV), and the oscillation movements of any two primary resonators (10) are out of phase with the value of the central angle formed by the respective virtual pivoting axes thereof (APV) with the main axis (AP). The invention also relates to a clock movement (100) including such an isochronous oscillator mechanism (1) and to a watch (200) including such a movement (100).

Inventors:
WINKLER PASCAL (CH)
HELFER JEAN-LUC (CH)
DI DOMENICO GIANNI (CH)
CONUS THIERRY (CH)
Application Number:
PCT/EP2016/051486
Publication Date:
August 11, 2016
Filing Date:
January 26, 2016
Export Citation:
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Assignee:
ETA SA MFT HORLOGERE SUISSE (CH)
International Classes:
G04B17/10; G04B17/04; G04B17/28; G04C3/10
Foreign References:
US3192702A1965-07-06
FR1605076A1973-01-12
US3277394A1966-10-04
US3318087A1967-05-09
CH466993A1969-02-14
CH451021A1968-05-15
GB1293159A1972-10-18
Attorney, Agent or Firm:
ICB INGENIEURS CONSEILS EN BREVETS SA (CH)
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Claims:
R EVE N D I CATI ON S

1 . Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) d'horlogerie, comportant un support fixe (2) lequel porte une traverse (4) porteuse d'une pluralité de N résonateurs primaires (10) comportant chacun au moins une masse (5) portée par un guidage flexible rotatif (20) fixé à ladite traverse (4), caractérisé en ce que chaque dit résonateur primaire (10) a un centre de masse (CM) qui est situé, au repos, sur l'axe de pivotement virtuel (APV) de son dit guidage flexible rotatif (20) respectif, et en ce que chaque dit résonateur primaire (10) est agencé pour osciller selon un mouvement de rotation autour dudit axe de pivotement virtuel (APV), en ce que lesdits N résonateurs primaires (10) sont agencés selon une symétrie de rotation d'ordre N autour d'un axe principal (AP) qui est parallèle à tous les dits axes de pivotement virtuels (APV) qui sont parallèles entre eux, et en ce que les mouvements d'oscillation de deux dits résonateurs primaires (10) quelconques dudit mécanisme oscillateur (1 ) sont déphasés de la valeur de l'angle au centre que font leurs axes de pivotement virtuels (APV) respectifs par rapport audit axe principal (AP).

2. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chaque dit guidage flexible rotatif (20) est, en projection sur un plan perpendiculaire audit axe principal (AP), symétrique par rapport à un plan de symétrie (PS) passant par ledit axe de pivotement virtuel (APV) dudit guidage flexible rotatif (20) considéré.

3. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque dit plan de symétrie (PS) passe par ledit axe principal (AP).

4. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque dit guidage flexible rotatif (20) est agencé pour provoquer un couple de rappel proportionnel à l'angle de rotation de ladite au moins une masse (5) par rapport audit axe de pivotement virtuel (APV) dudit guidage flexible rotatif (20) considéré.

5. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits résonateurs primaires (10) ont au moins un mode de résonance identique.

6. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que tous lesdits résonateurs primaires (10) sont identiques entre eux.

7. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite traverse (4) est fixée audit support fixe (2) par une liaison élastique principale (3), dont la rigidité est supérieure à la rigidité de chaque dit guidage flexible rotatif (20)

8. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque dit résonateur primaire (10) est agencé pour osciller dans un plan autour d'un axe radial neutre (AN) et en ce que tous lesdits axes radiaux neutres (AN) sont concourants en un point unique ou bien concourants deux à deux en des points de rencontre tous situés à la même distance dudit axe principal (AP).

9. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits résonateurs primaires (10) sont en nombre pair ou au nombre de deux, et en ce que tous lesdits axes neutres (AN) sont, deux à deux, parallèles entre eux ou confondus.

10. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit guidage flexible (20) comporte au moins une lame flexible élastique (6) et en ce que ledit axe de pivotement virtuel (APV) est au milieu de ladite lame flexible élastique (6).

1 1. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit guidage flexible (20) comporte au moins des lames croisées, qui sont ou bien croisées dans le même plan, ou bien dont les projections sur un plan perpendiculaire audit axe principal (AP) sont croisées, et dont le croisement réel ou en projection sur ledit plan perpendiculaire audit axe principal (AP) définit ledit axe de pivotement virtuel (APV) dudit guidage flexible (20).

12 Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit guidage flexible (20) comporte au moins un col à section rétreinte.

13. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que lesdits résonateurs primaires (10) sont en nombre pair ou au nombre de deux, et en ce que ledit guidage flexible (20) de chaque dit résonateur primaire comporte au moins un spiral, lesdits spiraux desdits résonateurs primaires (10) étant disposés en miroir deux à deux.

14. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que au moins ledit guidage flexible (20) est réalisé en matériau micro-usinable, ou en silicium ou/et en oxyde de silicium, ou en quartz, ou en DLC.

15. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que chaque dit résonateur primaire (10) comporte des moyens de compensation thermique au moins au niveau dudit guidage flexible (20).

16. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon la revendication 15, caractérisé en ce que lesdits moyens de compensation thermique comportent au moins un composant réalisé en élinvar ou bien en silicium et oxyde de silicium.

17. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que au moins un dit résonateur primaire (10) comporte des moyens de limitation d'ébat agencés pour coopérer en cas de choc en appui de butée avec des moyens complémentaires de limitation d'ébat, que comporte ladite structure (2) ou/et ladite traverse (4).

18. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que au moins deux dits résonateurs primaires (10) sont couplés l'un à l'autre, de façon au moins intermittente, par une roue d'échappement.

19. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que lesdits résonateurs primaires (10) sont agencés pour osciller chacun à une fréquence comprise entre 1 Hz et 100 Hz.

20. Mouvement d'horlogerie (100) comportant au moins un mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 19.

21. Montre (200) comportant au moins un mouvement (100) selon la revendication précédente.

REVENDICATIONS MODIFIÉES

reçues par le Bureau international le 15 juin 2016 (15.06.2016)

1. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) d'horlogerie se développant substantiellement de façon plane, comportant un support fixe (2) lequel porte une traverse (4) porteuse d'une pluralité de N résonateurs primaires (10) comportant chacun au moins une masse (5) portée par un guidage flexible rotatif (20) fixé à ladite traverse (4), caractérisé en ce que chaque dit résonateur primaire (10) a un centre de masse (CM) qui est situé, au repos, sur l'axe de pivotement virtuel (APV) de son dit guidage flexible rotatif (20) respectif, et en ce que chaque dit résonateur primaire (10) est agencé pour osciller selon un mouvement de rotation autour dudit axe de pivotement virtuel (APV), en ce que lesdits N résonateurs primaires (10) sont agencés selon une symétrie de rotation d'ordre N autour d'un axe principal (AP) qui est parallèle à tous les dits axes de pivotement virtuels (APV) qui sont parallèles entre eux, et en ce que les mouvements d'oscillation de deux dits résonateurs primaires (10) quelconques dudit mécanisme oscillateur (1 ) sont déphasés de la valeur de l'angle au centre que font leurs axes de pivotement virtuels (APV) respectifs par rapport audit axe principal (AP), et caractérisé en ce que ledit guidage flexible (20) comporte au moins des lames croisées, qui sont ou bien croisées dans le même plan, ou bien dont les projections sur un plan perpendiculaire audit axe principal (AP) sont croisées, et dont le croisement réel ou en projection sur ledit plan perpendiculaire audit axe principal (AP) définit ledit axe de pivotement virtuel (APV) dudit guidage flexible (20).

2. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chaque dit guidage flexible rotatif (20) est, en projection sur un plan perpendiculaire audit axe principal (AP), symétrique par rapport à un plan de symétrie (PS) passant par ledit axe de pivotement virtuel (APV) dudit guidage flexible rotatif (20) considéré.

3. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque dit plan de symétrie (PS) passe par ledit axe principal (AP).

4. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque dit guidage flexible rotatif (20) est agencé pour provoquer un couple de rappel proportionnel à l'angle de rotation de ladite au moins une masse (5) par rapport audit axe de pivotement virtuel (APV) dudit guidage flexible rotatif (20) considéré.

5. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits résonateurs primaires (10) ont au moins un mode de résonance identique.

6. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que tous lesdits résonateurs primaires (10) sont identiques entre eux.

7. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite traverse (4) est fixée audit support fixe (2) par une liaison élastique principale (3), dont la rigidité est supérieure à la rigidité de chaque dit guidage flexible rotatif (20)

8. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque dit résonateur primaire (10) est agencé pour osciller dans un plan autour d'un axe radial neutre (AN) et en ce que tous lesdits axes radiaux neutres (AN) sont concourants en un point unique ou bien concourants deux à deux en des points de rencontre tous situés à la même distance dudit axe principal (AP).

9. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits résonateurs primaires (10) sont en nombre pair ou au nombre de deux, et en ce que tous lesdits axes neutres (AN) sont, deux à deux, parallèles entre eux ou confondus.

10. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit guidage flexible (20) comporte au moins une lame flexible élastique (6) et en ce que ledit axe de pivotement virtuel (APV) est au milieu de ladite lame flexible élastique (6).

1 Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit guidage flexible (20) comporte au moins un col à section rétreinte.

12. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que lesdits résonateurs primaires (10) sont en nombre pair ou au nombre de deux, et en ce que ledit guidage flexible (20) de chaque dit résonateur primaire comporte au moins un spiral, lesdits spiraux desdits résonateurs primaires (10) étant disposés en miroir deux à deux.

13. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que au moins ledit guidage flexible (20) est réalisé en matériau micro-usinable, ou en silicium ou/et en oxyde de silicium, ou en quartz, ou en DLC.

14. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que chaque dit résonateur primaire (10) comporte des moyens de compensation thermique au moins au niveau dudit guidage flexible (20).

15. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon la revendication 14, caractérisé en ce que lesdits moyens de compensation thermique comportent au moins un composant réalisé en élinvar ou bien en silicium et oxyde de silicium.

16. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que au moins un dit résonateur primaire (10) comporte des moyens de limitation d'ébat agencés pour coopérer en cas de choc en appui de butée avec des moyens complémentaires de limitation d'ébat, que comporte ledit support fixe (2) ou/et ladite traverse (4).

17. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que au moins deux dits résonateurs primaires (10) sont couplés l'un à l'autre, de façon au moins intermittente, par une roue d'échappement.

18. Mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que lesdits résonateurs primaires (10) sont agencés pour osciller chacun à une fréquence comprise entre 1 Hz et 100 Hz.

19. Mouvement d'horlogerie (100) comportant au moins un mécanisme oscillateur isochrone (1 ) selon l'une des revendications 1 à 18.

20. Montre (200) comportant au moins un mouvement (100) selon la revendication 19.

Description:
Résonateur isochrone d'horlogerie

Domaine de l'invention

L'invention concerne un mécanisme oscillateur isochrone d'horlogerie, comportant un support fixe lequel porte une traverse porteuse d'une pluralité de N résonateurs primaires comportant chacun au moins une masse portée par un guidage flexible rotatif fixé à ladite traverse.

L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant au moins un tel mécanisme oscillateur isochrone.

L'invention concerne encore une montre comportant au moins un tel mouvement.

L'invention concerne le domaine des mécanismes oscillateurs et régulateurs d'horlogerie, en particulier pour des mouvements mécaniques.

Arrière-plan de l'invention

Dans une montre mécanique classique, les frottements de l'air sur le balancier, les frottements des pivots dans leurs paliers et les réactions du piton, limitent le facteur de qualité du résonateur. On cherche à supprimer les frottements des pivots et les réactions de l'encastrement.

Pour une montre, l'isochronisme du mouvement doit être optimal dans toutes les positions dans l'espace, ce qui implique la conception de mouvements aptes à compenser les effets de la gravitation sur leurs constituants.

Des documents anciens décrivent des oscillateurs comportant plusieurs résonateurs primaires comportant des branches flexibles, agencés les uns par rapport aux autres de façon à moyenner leurs erreurs.

Un premier type d'oscillateur à résonateurs primaires couplés est connu sous la forme d'un diapason en U dont chaque branche est formée par un résonateur primaire ; toutefois, un tel système est très sensible aux variations de position dans l'espace.

Le brevet CH 451021 au nom de Ebauches SA décrit ainsi un oscillateur symétrique en U dont les deux branches flexibles vibrent en mode diapason, chacune étant reliée à un bras rigide formant contrepoids, et chaque résonateur primaire ainsi constitué est agencé de façon à ce que le centre instantané de rotation coïncide avec le centre de gravité, de façon à ce que la fréquence de l'oscillateur ne varie pratiquement pas lors des changements de position dans le centre de gravité. Le passage à une architecture en forme de U à branches prolongées se révèle meilleure que la forme en U de l'art antérieur. Toutefois le centre instantané de rotation se déplace en permanence lors de l'oscillation de chaque résonateur primaire.

Le brevet CH 46203 également au nom de Ebauches SA est une variante du précédent, comportant un dispositif de comptage transformant les mouvements oscillants d'un des deux résonateurs en mouvements rotatifs d'une roue de comptage, ce dispositif de comptage étant attaché à l'un de ces bras rigides, de manière à ce que le dispositif de comptage soit peu sensible aux accélérations et notamment aux chocs.

Le brevet GB 1293159 au nom de SEIKO développe une théorie basée sur l'influence sur la régularité de marche de la dérivée du déplacement du centre de masse par rapport à l'angle de rotation, et recherche un déplacement selon une droite du centre de masse de chaque résonateur primaire, pour optimiser l'influence sur la marche. A cet effet, le centre de masse est positionné aux deux tiers de la lame en flexion utilisée dans ce système, pour théoriquement annuler l'effet sur la marche dans les positions verticales. Toutefois le centre de masse se déplace beaucoup, et un tel système reste sensible aux chocs. De plus, cette théorie est basée sur une approximation géométrique, car en réalité la déformée de la lame flexible n'est plus réellement un arc de cercle, et le déplacement présumé rectiligne du centre de masse n'est pas vérifié. Résumé de l'invention

L'invention se propose de résoudre conjointement le problème de l'isochronisme et celui de l'obtention du meilleur facteur de qualité possible. Il s'agit, en quelque sorte, de cumuler les avantages respectifs propres aux mécanismes connus utilisant comme résonateur, ou bien un ensemble balancier- spiral relativement peu sensible aux différences de position dans l'espace dans ses développements et ses montages les plus évolués mais dont le facteur de qualité est fortement limité par les pivotements et les différentes pertes, ou bien un diapason à lames parallèles qui, s'affranchissant des pivotements, a un facteur de qualité meilleur qu'un balancier-spiral mais est très sensible à la position dans l'espace.

A cet effet, l'invention concerne un mécanisme oscillateur isochrone d'horlogerie selon la revendication 1 .

L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant au moins un tel mécanisme oscillateur isochrone.

L'invention concerne encore une montre comportant au moins un tel mouvement. 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 mécanisme oscillateur isochrone d'horlogerie selon l'invention, de type diapason, comportant un support fixe qui porte, par une liaison élastique principale, une traverse porteuse de deux résonateurs primaires plans, symétriques par rapport à un plan de symétrie, et comportant chacun une masse portée par une lame flexible élastique agencée pour travailler en flexion et encastrée dans la traverse ;

- la figure 2 simule, de façon schématisée :

o l'influence de la gravité sur une première masse suspendue vers le haut par l'intermédiaire d'une lame flexible, et le diagramme de marche correspondant à un retard d'une certaine valeur,

o l'influence de la gravité sur une deuxième masse identique suspendue vers le bas par l'intermédiaire d'une lame flexible identique, et le diagramme de marche correspondant à une avance d'une certaine valeur,

o l'influence de la gravité sur un mécanisme selon l'invention qui combine les deux précédents, et le diagramme de marche correspondant à un défaut quasiment nul ;

- la figure 3 représente, de façon schématisée et en vue en plan, un premier mode de réalisation de l'invention, dit « diapason en H » dans une version simplifiée ;

la figure 4 représente, de façon schématisée et en perspective, une variante plus élaborée de diapason en H, représentée en figure 5 en éclaté ; la figure 6 illustre en éclaté, et avec un détail local, un diapason en H dans une configuration voisine de celle des figures 4 et 5, sans axes, et les figures 7A à 7H représentent les composants et l'assemblage de ce diapason en H de la figure 6 ;

- les figures 8 et 9 représentent, de façon schématisée et en vue en plan, un deuxième mode de réalisation de l'invention, dit « diapason en cornes de bouc » dans des versions simplifiées ;

la figure 10 représente, de façon schématisée et en perspective, et avec un détail local, une variante plus élaborée de diapason en cornes de bouc ;

la figure 1 1 illustre en éclaté un diapason en cornes de bouc dans une configuration voisine de celle de la figure 10, sans axes, et les figures 12A à 12H représentent les composants et l'assemblage de ce diapason en H de la figure 1 1 ;

- les figures 13 et 14 représentent, en perspective et en vue en plan, un diapason de torsion qui comporte des bras, chacun muni d'une masse à son extrémité distale, et oscillant dans des plans parallèles et de façon symétrique par rapport à un axe parallèle à ces deux plans ;

la figure 15 illustre une autre variante de diapason avec deux résonateurs, chacun comportant un ressort-spiral encastré à une première extrémité sur une traverse commune et comportant une masse à une deuxième extrémité distale, ces deux résonateurs s'étendant selon deux plans parallèles et étant, en projection sur l'un de ces plans, symétrique par rapport à un plan de symétrie lequel est perpendiculaire à ces deux plans ;

- la figure 16 représente, de façon schématisée et en vue en plan, un mécanisme voisin du diapason en cornes de bouc de la figure 8, qui comporte, à chaque extrémité de la traverse, une paire de spiraux tous deux liés à la même masse respective au niveau de leur spire interne, et attachés à la traverse respective de part et d'autre de cette masse ;

- les figures 17 et 18 sont des croquis illustrant des surfaces coopérant en frottement en cas de dérive, ce frottement augmentant avec l'amplitude dans le cas de la figure 18 ;

la figure 19 représente, de façon schématisée et en perspective, et avec un détail local, une variante où la traverse constitue un cadre entourant les résonateurs primaires, dans un exemple d'application à quatre résonateurs ; la figure 20 représente, de façon schématisée et en plan, une autre variante de traverse formée par un cadre, dans un oscillateur à lames droites, constituant le pendant du diapason en H ;

- la figure 21 représente, de façon schématisée et en plan, une autre variante de traverse formée par un cadre, dans un oscillateur à spiraux, constituant le pendant du diapason en cornes de bouc ;

la figure 22 est un schéma-blocs représentant une montre comportant un mouvement incorporant un mécanisme oscillateur isochrone selon l'invention ;

- la figure 23 représente, de façon schématisée et en plan, un oscillateur comportant trois résonateurs primaires montés en étoile ;

la figure 24 représente, de façon schématisée et en plan, un oscillateur comportant quatre résonateurs primaires identiques montés en complète symétrie les uns par rapport aux autres ;

- la figure 25 représente, de façon schématisée et en plan, un détail de guidage flexible plan croisé ;

la figure 26 représente, de façon schématisée et en plan, un détail de guidage flexible à deux lames croisées disposées dans deux plans différents et parallèles entre eux.

Description détaillée des modes de réalisation préférés

L'invention se propose de réaliser un mécanisme résonateur avec le moins possible de pertes, et qui soit le moins sensible chronométriquement à son orientation dans le champ de gravité.

L'invention s'attache à réduire les pertes, notamment dues à des frottements de pivots, et aux déplacements de l'encastrement.

La démarche inventive consiste à supprimer les pivots traditionnels, tout en minimisant les déplacements du centre de masse et les réactions du support.

Un résonateur mécanique comporte nécessairement au moins un élément élastique et un élément inertiel.

Il est avantageux d'utiliser alors un élément élastique pour assurer la fonction de guidage. Cet élément élastique est alors avantageusement plus haut, plus épais, et plus rigide qu'un élément élastique usuel tel qu'un ressort spiral ou similaire, ce qui conduit à privilégier l'utilisation de lames flexibles. II est avantageux d'utiliser des résonateurs rotatifs, dont le centre de masse est confondu avec le centre de rotation, ce qui réduit l'influence de la gravité, et des chocs en translation, sur la précision du résonateur.

La recherche d'un facteur de qualité élevé incite à mettre en œuvre une structure de type diapason.

Il convient toutefois de minimiser les pertes: en effet, quand un résonateur à lame flexible fonctionne, le facteur de qualité est bon lors du mouvement de va- et-vient, mais le couple de réaction à l'encastrement se traduit par des pertes.

Aussi, la démarche inventive consiste à réaliser un résonateur isochrone de type diapason, avec une pluralité de résonateurs primaires disposés selon une géométrie en symétrie par rapport à un axe, et constituant ensemble un diapason.

L'utilisation de plusieurs résonateurs primaires permet de diminuer la résistance à l'encastrement, et de moyenner l'erreur.

Pour gagner encore un ordre de grandeur par rapport à l'art antérieur, en ce qui concerne l'insensibilité aux positions dans l'espace, l'invention s'attache à privilégier le moindre déplacement possible du centre de masse de chaque résonateur primaire, ce qui offre, encore, l'avantage d'une très bonne insensibilité aux chocs. Pour favoriser cette amélioration, l'invention propose la construction d'une structure comportant des symétries compensant tous les efforts ramenés au niveau de la fixation de l'oscillateur; à cet effet, il est avantageux de déplier le U connu de l'art antérieur, pour constituer une structure sensiblement en H.

L'invention est plus particulièrement décrite ci-après, de façon non limitative, sous la forme préférée d'un diapason avec deux résonateurs primaires symétriques par rapport à un plan de symétrie, ce qui constitue un cas particulier avantageux en raison de sa simplicité. Mais l'invention est applicable à tout nombre N de résonateurs primaires: trois, quatre, ou davantage, pourvu que la symétrie de leur disposition relative et leur déphasage temporel relatif permettent de compenser les effets des couples de réaction à l'encastrement.

Le montage de ces résonateurs primaires est réalisé de telle manière qu'ils aient au moins un mode de résonance identique, et que la résultante des efforts et des couples à l'encastrement soit nulle.

Ainsi l'invention concerne un mécanisme oscillateur isochrone 1 d'horlogerie, de type diapason, comportant un support fixe 2 lequel porte une traverse 4 porteuse d'une pluralité de N résonateurs primaires 10. Chaque résonateur primaire 10 comporte au moins une masse 5 portée par un guidage flexible rotatif 20 fixé à la traverse 4.

Ces résonateurs primaires 10 constituent l'équivalent des bras que comporte un diapason à fourche classique, et la traverse 4 l'équivalent de la partie commune du diapason dont saillent ces bras.

Selon l'invention, chaque résonateur primaire 10 a un centre de masse CM qui est situé, au repos, sur l'axe de pivotement virtuel APV du guidage flexible rotatif 20 que comporte ce résonateur primaire 10.

Et chaque résonateur primaire 10 est agencé pour osciller selon un mouvement de rotation autour de l'axe de pivotement virtuel APV.

Les N résonateurs primaires 10 sont agencés selon une symétrie de rotation d'ordre N autour d'un axe principal AP qui est parallèle à tous les axes de pivotement virtuels APV qui sont parallèles entre eux.

Et les mouvements d'oscillation de deux résonateurs primaires 10 quelconques du mécanisme oscillateur 1 sont déphasés de la valeur de l'angle au centre que font leurs axes de pivotement virtuels APV respectifs par rapport à l'axe principal AP.

Dans une réalisation particulière, chaque guidage flexible rotatif 20 est, en projection sur un plan perpendiculaire à l'axe principal AP, symétrique par rapport à un plan de symétrie PS passant par l'axe de pivotement virtuel APV du guidage flexible rotatif 20 considéré.

Plus particulièrement, chaque plan de symétrie PS passe par l'axe principal

AP.

La figure 24 illustre un exemple d'oscillateur 1 comportant quatre résonateurs primaires 10 identiques montés en complète symétrie les uns par rapport aux autres.

De façon avantageuse, chaque guidage flexible rotatif 20 est agencé pour provoquer un couple de rappel proportionnel à l'angle de rotation de la masse 5, ou des masses 5 s'il y en a plusieurs, par rapport à l'axe de pivotement virtuel APV du guidage flexible rotatif 20 considéré.

L'utilisation de guidages flexibles rotatifs permet le maintien du centre de masse CM de chaque résonateur primaire 10 sur l'axe de pivotement virtuel APV du guidage flexible rotatif 20 considéré, ou en son voisinage immédiat, par exemple lors d'une forte accélération ou d'un choc. Les résonateurs primaires 10 rotatifs entourent la traverse 4, et ont au moins un mode de résonance identique, et sont agencés pour vibrer selon un déphasage entre eux de la valeur 2π/Ν. Leur agencement de symétrie dans l'espace est tel que la résultante des efforts et des couples appliqués par les résonateurs primaires 10 sur la traverse 4 est nulle.

Chaque guidage flexible 20 rotatif constitue un moyen de rappel élastique, agencé pour travailler en flexion, et définit un axe de pivotement virtuel APV sensiblement immobile.

Dans une réalisation avantageuse, tous les résonateurs primaires 10 sont identiques entre eux.

Dans une réalisation particulière, la traverse 4 est fixée au support fixe 2 par une liaison élastique principale 3, dont la rigidité est supérieure à la rigidité de chaque guidage flexible rotatif 20. Cette caractéristique assure un couplage entre les résonateurs primaires 10. Et, plus particulièrement, la rigidité de cette liaison élastique principale 3 est supérieure au total des rigidités de tous les guidages flexibles rotatifs 20 que comporte le mécanisme oscillateur isochrone 1 . Dans une réalisation particulière, chaque résonateur primaire 10 est agencé pour osciller dans un plan autour d'un axe neutre AN. De façon avantageuse, l'amortissement de la liaison élastique principale 3 est supérieur à l'amortissement de chaque guidage flexible rotatif 20, et, plus particulièrement, l'amortissement de la liaison élastique principale 3 est supérieur au total des amortissements de tous les guidages flexibles rotatifs 20 que comportent les résonateurs primaires 10.

Plus particulièrement, et notamment quand le nombre N est impair, et tous les axes neutres AN sont concourants en un point unique, ou bien concourants deux à deux en des points de rencontre tous situés à la même distance de l'axe principal AP, tel que visible sur la figure 23 où l'oscillateur 1 comporte trois résonateurs primaires 10 montés en étoile, chacun avec un axe neutre incliné par rapport à la radiale issue de l'axe principal AP.

Plus particulièrement, tous les axes neutres AN sont décalés angulairement de la valeur 2ττ/Ν.

Plus particulièrement, et notamment quand le nombre N est pair, tous les axes neutres AN sont parallèles entre eux ou confondus.

Dans une réalisation particulière, chaque guidage flexible 20 est symétrique par rapport à l'axe neutre AN du résonateur primaire 10 auquel il appartient. Dans une réalisation particulière, les résonateurs primaires 10 sont en nombre pair ou au nombre de deux.

Dans une réalisation particulière, le guidage flexible 20 comporte au moins une lame flexible élastique 6, et son axe de pivotement virtuel APV est au milieu de la lame flexible élastique 6, c'est-à-dire à mi-distance entre les encastrements de cette lame flexible 6 dans la traverse 4 et dans la au moins une masse 5.

Dans une réalisation particulière, le guidage flexible 20 comporte au moins des lames croisées, dans le même plan tel que visible sur les figures 23 à 25, ou en projection tel que visible sur la figure 26.

Dans une réalisation particulière, le guidage flexible 20 comporte au moins un col à section rétreinte, tel que visible sur la figure 3.

Dans une réalisation particulière, les résonateurs primaires 10 sont en nombre pair ou au nombre de deux, et chaque guidage flexible 20 comporte au moins un enroulement en spirale autour de l'axe de pivotement virtuel APV lequel est situé sur l'axe neutre AN du résonateur primaire 10 auquel il appartient. Plus particulièrement de façon à assurer une symétrie de fonctionnement, les spiraux de ces résonateurs primaires 10 sont disposés en miroir deux à deux.

Dans une réalisation particulière, au moins le guidage flexible 20 est réalisé en matériau micro-usinable, ou en silicium ou/et en oxyde de silicium, ou en quartz, ou en DLC, en particulier sous la forme d'un composant monobloc, tout particulièrement quand le guidage flexible 20 est sensiblement plan. Ce composant monobloc peut aussi comporter un support pour la fixation de la masse 5 ou les masses 5, qui sont plus particulièrement réalisées dans un matériau de densité supérieure. Ce composant monobloc peut, encore, être monobloc avec la traverse 4, voire avec sa liaison élastique principale 3, voire encore avec le support fixe 2.

Dans une variante avantageuse, chaque résonateur primaire 10 comporte des moyens de compensation thermique, au moins au niveau du guidage flexible 20. De préférence, chaque masse 5 est dessinée de façon à ce que le centre de masse CM reste invariant lors des changements de température.

Plus particulièrement, ces moyens de compensation thermique comportent au moins un composant réalisé en élinvar, ou bien en silicium et oxyde de silicium.

Dans une variante avantageuse, au moins un résonateur primaire 10 comporte des moyens de limitation d'ébat agencés pour coopérer en cas de choc en appui de butée avec des moyens complémentaires de limitation d'ébat, que comporte la structure 2 ou/et la traverse 4. Par exemple, une masse 5 comporte un doigt circulant, lors de l'oscillation du résonateur primaire 10, dans une rainure oblongue du support fixe 2, ou inversement.

Dans une application particulière, au moins deux résonateurs primaires 10 sont couplés l'un à l'autre, de façon au moins intermittente, par une roue d'échappement. Par exemple, chaque résonateur primaire 10 porte, au niveau d'une masse 5, un bras dont une extrémité distale est agencée pour coopérer avec la denture de la roue d'échappement.

Dans une réalisation particulière, les résonateurs primaires 10 sont agencés pour osciller chacun à une fréquence comprise entre 1 Hz et 100 Hz.

Les figures 1 à 17 illustrent des exemples à deux résonateurs primaires, la figure 19 illustre un exemple à quatre résonateurs primaires.

Les résonateurs primaires 10 y sont agencés dans l'espace de manière à ce que la résultante de leurs erreurs de marche dues à la gravitation soit nulle.

De préférence, les résonateurs primaires 10 sont rotatifs, ce qui rend le mécanisme oscillateur isochrone 1 selon l'invention peu sensible à la gravitation.

Ainsi, chaque résonateur primaire 10 forme un résonateur rotatif, dont le centre de masse se trouve sur le lieu dont les translations sont minimales durant la rotation, et qu'on cherche à rendre nulles en marche normale. Cela afin de minimiser les déplacements du centre de masse dans le champ de gravité ou sous l'effet de chocs, et, partant, d'améliorer la chronométrie du système.

La liaison élastique principale 3 entre la traverse 4 et le support fixe 2 est de préférence constituée par une lame élastique, elle ne bouge pratiquement pas quand le mécanisme oscillateur isochrone 1 oscille en mode diapason. En effet, les branches du diapason constituées par les résonateurs primaires 10 s'échangent de l'énergie du mouvement au travers de la traverse 4, mais les mouvements de la traverse 4 sont infimes.

La direction selon laquelle sont mobiles les centres de masse CM des résonateurs primaires 10 est appelée direction longitudinale X. Une direction transversale Y est sensiblement perpendiculaire à cette direction longitudinale X. Une direction Z complète le trièdre direct.

Dans les variantes illustrées aux figures 1 à 17, la traverse 4 est droite et s'étend selon la direction longitudinale X. Dans une réalisation avantageuse, mais non limitative, qui correspond aux variantes illustrées par les figures, tout ou partie du mécanisme oscillateur isochrone 1 est agencé de façon symétrique par rapport à un plan de symétrie PSY qui s'étendant parallèlement à la direction transversale Y.

De préférence, mais non obligatoirement, la liaison élastique principale 3 s'étend selon la direction principale Y, tel que visible sur les exemples des figures 1 à 17.

Dans une réalisation particulière, la direction primaire qui relie le point d'encastrement sur la traverse 4 d'une lame flexible élastique 6 au centre de masse CM du résonateur primaire 10 correspondant, quand ce dernier est au repos, est parallèle à la direction longitudinale X.

La figure 1 illustre une réalisation simplifiée d'un mécanisme oscillateur isochrone 1 d'horlogerie selon l'invention, de type diapason, comportant un support fixe 2 qui porte, par une liaison élastique principale 3, réalisée sous forme d'une lame flexible, une traverse 4 porteuse de deux résonateurs primaires plans 10A, 10B, symétriques par rapport à un plan de symétrie PSY, et comportant chacun une masse, respectivement 5A, 5B, portée par une lame flexible élastique, respectivement 6A, 6B, constituant le guidage flexible 20 du résonateur primaire 10 concerné, agencée pour travailler en flexion et encastrée dans la traverse 4, symétriquement par rapport au plan de symétrie PSY.

Le choix d'une symétrie géométrique de construction facilite la mise au point. Néanmoins un tel mécanisme oscillateur isochrone 1 peut aussi être réalisé avec des résonateurs primaires non symétriques, et fonctionner de façon correcte.

Dans les variantes illustrées par les figures 1 , 3, 6, 8 à 11 , non limitatives de l'invention, les directions primaires des différents résonateurs primaires 10 qui constituent ce mécanisme oscillateur isochrone 1 sont parallèles à la direction longitudinale X, ou confondues.

Pour une efficacité maximale, les guidages flexibles 20, notamment les lames flexibles élastiques 6, sont agencés de façon à ce que le déplacement de chaque centre de masse CM de résonateur primaire 10 donné soit minimal selon la direction transversale Y où il n'est pas prévu de compensation, et de façon à ce que les déplacements des différents centres de masses CM des résonateurs primaires 10 donnés soit compensés les uns par rapport aux autres dans la direction longitudinale X : si, comme dans le cas des figures, le mécanisme oscillateur isochrone 1 comporte deux résonateurs primaires 10A et 10B disposés dos à dos de part et d'autre de la traverse 4, leurs centres de masse respectifs CMA et CMB se déplacent essentiellement selon la direction longitudinale X, mais avec des déplacements de même valeur mais de sens opposés.

L'avantage d'un agencement selon l'invention est d'avoir des lames élastiques travaillant en flexion quasi-pure, ce qui permet l'obtention d'un résonateur isochrone. Le couple est proportionnel à l'angle a dont la masse 5 correspondante pivote. La fréquence est donc indépendante de l'amplitude de l'oscillation.

De façon préférée, la distance entre l'encastrement de la lame flexible élastique 6 dans la traverse 4 et le centre de masse CM, est égale à la distance entre le centre de masse CM et l'encastrement de la lame flexible élastique 6 dans la masse 5 associée, tel que visible sur la figure 1 . Le centre de masse CM reste ainsi sur l'axe X, ou au voisinage immédiat de l'axe X, c'est-à-dire à une distance de quelques micromètres.

Dans une réalisation particulière, qui autorise une fabrication économique, notamment par la mise en œuvre de matériaux micro-usinables selon les procédés « MEMS, « LIGA », ou similaires, chaque résonateur primaire 10 est agencé pour osciller dans un plan.

Dans une réalisation particulière, chaque résonateur primaire 10 est monolithique.

Dans une réalisation particulière, la traverse 4 et les guidages flexibles 20, notamment les lames flexibles élastiques 6, des résonateurs primaires 10 forment un ensemble monolithique.

Dans une réalisation particulière, le support fixe 2, la liaison élastique principale 3, la traverse 4, et les guidages flexibles 20, notamment les lames flexibles élastiques 6, des résonateurs primaires 10, forment un ensemble monolithique.

Un tel mode de réalisation permet d'obtenir des guidages flexibles 20, notamment des lames élastiques 6 dites « en feuille haute », qui ont une hauteur très grande par rapport à leur épaisseur, notamment au moins cinq fois plus hautes qu'épaisses, et plus particulièrement au moins dix fois plus hautes qu'épaisses. De telles lames en feuille haute permettent d'assurer la fonction de guidage, et de s'affranchir de pivots traditionnels, ce qui permet une augmentation importante du facteur de qualité.

L'architecture en forme de diapason, selon l'invention, permet de compenser toutes les réactions aux encastrements, ce qui augmente encore très sensiblement le facteur de qualité.

Dans les modes de réalisation illustrés par les figures, les masses 5, 51 , 52, des résonateurs primaires 10 sont soumises essentiellement à un mouvement de pivotement. Le guidage flexible 20 correspondant, notamment la lame flexible élastique 6 correspondante, assure la fonction de guidage en pivotement.

L'invention est illustrée ici dans des variantes où, à chaque fois, une seule lame flexible élastique 6 maintient la masse 5 respective par rapport à la traverse 4. On peut imaginer d'autres variantes où ces lames 6 seraient doublées ou multipliées pour assurer un guidage encore meilleur. Toutefois l'avantage de la lame unique est de travailler en flexion pure, ce qui élimine les contraintes de cisaillement, ou de forces transverses, qui sont défavorables pour l'isochronisme, ce qui explique la préférence pour une lame flexible 6 unique, qui assure donc une meilleure chronométrie d'une montre incorporant un oscillateur 1 selon l'invention.

Dans le cas de variantes, telles qu'illustrées par les figures, où chaque résonateur primaire 10 est agencé pour osciller dans un plan, tous les résonateurs primaires 10 sont agencés pour osciller dans des plans parallèles entre eux, ou bien dans un même plan.

Plus particulièrement, tous ces résonateurs primaires 10 sont agencés pour osciller dans un même plan, par exemple sur les réalisations illustrées aux figures 1 à 12.

Dans des réalisations particulières, tel que visible sur les figures 13 à 16, ces résonateurs primaires 10 s'étendent chacun dans un plan distinct.

Il est néanmoins possible de mettre en œuvre l'invention avec des résonateurs primaires 10 disposés différemment dans l'espace.

Les figures 1 à 12 illustrent un mécanisme oscillateur isochrone 1 , dont tous les résonateurs primaires 10 sont identiques, en nombre pair, et agencés en symétrie par rapport à un plan de symétrie PSY s'étendant parallèlement à une direction transversale Y qui est celle de la liaison élastique principale 3 et perpendiculairement à une direction longitudinale X selon laquelle sont mobiles les centres de masse CM des résonateurs primaires 10. Au sein de chaque paire, les résonateurs primaires 10 oscillent alors en opposition de phase, ce qui garantit la compensation des mouvements des centres de masse CM selon la direction longitudinale X.

De préférence, la liaison élastique principale 3 est droite.

Sur les variantes des figures 1 à 8, selon un premier mode de réalisation détaillé ci-après, les lames flexibles élastiques 6 sont droites, selon la direction longitudinale X. Les centres de masse CM des résonateurs primaires 10 considérés sont dans leur alignement au repos. Cette disposition garantit l'insensibilité aux positions du mécanisme oscillateur isochrone 1 selon l'invention, contrairement à un diapason de type classique à branches parallèles qui est beaucoup trop sensible aux positions dans l'espace s'il est incorporé dans une montre, et qui ne peut convenir qu'à une pièce de pendulerie.

Les croquis de la figure 2 permettent de comprendre l'influence de la gravité g :

- sur le croquis supérieur, sur une première masse suspendue vers le haut par l'intermédiaire d'une lame flexible, le diagramme de marche montre un retard d'une certaine valeur R,

sur le croquis médian, sur une deuxième masse identique suspendue vers le bas par l'intermédiaire d'une lame flexible identique, et le diagramme de marche correspondant à une avance de la même valeur R,

sur le croquis inférieur, sur un mécanisme selon l'invention qui combine les deux précédents, et le diagramme de marche correspondant qui montre une avance ou un retard proche de zéro, grâce à l'alignement en sens contraire, ce qui permet un équilibrage, par le moyennage des avance/retard des deux résonateurs qui le composent, rendant ainsi le mécanisme insensible aux positions dans l'espace.

Le défaut résiduel après compensation des déplacements des centre de masse en X est de très faible valeur, du même ordre de grandeur que le défaut dû aux déplacements des centres de masse en Y, lequel est limité à 3 ou 4 micromètres, pour une lame de de longueur 1 millimètre, le défaut cumulé reste ainsi inférieur à 6 secondes par jour.

La compensation due à la géométrie du mécanisme oscillateur isochrone 1 selon l'invention, en particulier dans une exécution entièrement symétrique, renforce donc le caractère d'insensibilité à la gravitation dû au fonctionnement rotatif des résonateurs primaires 10. La symétrie compense ainsi toute erreur de marche résiduelle.

De plus, la compensation des efforts et des couples à l'encastrement permet aux résonateurs primaires 10 d'osciller très longtemps sans s'amortir.

Dans une variante particulière de ce premier mode, les lames flexibles élastiques 6 que comportent les résonateurs primaires 10 sont droites et alignées deux à deux.

Sur les variantes des figures 9 à 12, selon un deuxième mode de réalisation détaillé ci-après, les guidages flexibles 20 sont constitués par des lames flexibles élastiques 6 en spirales, enroulées autour des centres de masse CM des résonateurs primaires 10 considérés.

Une variante illustrée sur les figures 13 et 14 représente un diapason de torsion qui comporte des bras 51 et 52, chacun muni d'une masse à son extrémité distale, et oscillant dans des plans parallèles P1 et P2 et de façon symétrique par rapport à un axe A parallèle à ces deux plans P1 et P2.

Une autre variante de diapason illustrée par la figure 15 comporte deux résonateurs, chacun comportant un ressort-spiral encastré à une première extrémité sur une traverse commune et comportant une masse à une deuxième extrémité distale, ces deux résonateurs s'étendant selon deux plans parallèles et étant, en projection sur l'un de ces plans, symétrique par rapport à un plan de symétrie PS lequel est perpendiculaire à ces deux plans. Le couple résultant est bien nul à l'encastrement au niveau de la traverse 4.

On comprend que l'invention autorise une grande variété d'architectures géométriques.

Les difficultés pratiques ne manquent pas, car il est difficile d'assurer la limitation en déplacement des centres de masse CM des résonateurs primaires 10 selon la direction transversale Y.

De plus, les mécanismes doivent être utilisables dans une montre, et incorporer des sécurités, notamment antichoc.

Deux réalisations particulières, géométriquement assez différentes, mais obéissant toutes deux à la logique de l'invention, sont présentées ci-après : un premier mode de diapason « en H », et un deuxième mode de diapason « cornes de bouc ». Le premier mode de diapason en H, est représenté sur les figures 1 à 7. Le support fixe 2, la liaison élastique principale 3, la traverse 4, et les lames flexibles élastiques 6 des résonateurs primaires 10, forment ensemble une structure monolithique plane, en silicium, ou silicium oxydé, ou quartz, ou DLC, ou similaire, qui, dans la position de repos du mécanisme oscillateur isochrone 1 , est symétrique par rapport à un plan de symétrie PS, et comporte une traverse 4 longiligne qui s'étend selon la direction longitudinale X, perpendiculairement à la liaison élastique principale 3, qui s'étend selon la direction transversale Y, et qui maintient la traverse 4 sur le support fixe 2.

Cette traverse 4 porte une paire de masses 5 repérées 51 et 52, montées de façon symétrique de part et d'autre du support fixe 2 et de la première liaison élastique 3.

Ces masses 51 , 52, s'étendent sensiblement selon la direction transversale Y, formant les barres latérales d'un H dont la traverse 4 constitue la barre horizontale. De préférence chacune d'elles comporte un bras relié en son milieu à la lame flexible 6 correspondante, ce bras s'étendant sensiblement parallèlement selon la direction transversale Y, et étant, soit un bras massif comme sur la figure 3, soit un bras comportant des masselottes inertielles à ses extrémités opposées, soit sensiblement ponctuelles comme sur la figure 1 , soit sous forme de secteurs annulaires, tel que visible sur les figures 2, et 4 à 7.

Chacune de ces masses 51 , 52 est montée de façon oscillante autour d'un axe de pivotement virtuel de position déterminée par rapport à la traverse 4, et rappelée par une lame flexible élastique 6, repérée respectivement 61 , 62, qui constitue des moyens de rappel élastique et qui est solidaire d'une extrémité 41 , 42, de la traverse 4, les deux extrémités 41 et 42 étant opposées et de part et d'autre de la traverse 4. Ces lames flexibles 61 , 62, s'étendent de préférence linéairement dans le prolongement et de part et d'autre de la traverse 4.

Chaque axe de pivotement virtuel est, en position de repos du mécanisme oscillateur isochrone 1 , confondu avec le centre de masse CM1 , CM2, de la masse respective 51 , 52.

Ces lames flexibles élastiques 61 , 62, sont agencées pour limiter le déplacement des centres de masse CM1 , CM2, à une course transversale par rapport à la traverse 4, aussi réduite que possible dans la direction transversale Y, et à une course longitudinale selon la direction longitudinale X supérieure à cette course transversale.

Du fait de la symétrie, et de l'alignement, la disposition longitudinale des lames flexibles élastiques 61 , 62, permet de compenser la direction de plus grand déplacement des centres de masse CM1 et CM2, qui se déplacent de façon symétrique par rapport au plan de symétrie PS.

Le mécanisme oscillateur isochrone 1 selon l'invention comporte avantageusement des butées en rotation, ou/et des butées de limitation de translation selon les directions X et Y, ou/et des butées de limitation en translation en Z. Ces moyens de limitation de course peuvent être intégrés, faire partie d'une construction monobloc, ou/et être rapportés.

Les masses 51 , 52, comportent, avantageusement, des moyens de butée 7, repérés 71 , 72, qui sont agencés pour coopérer avec des moyens de butée complémentaire 73, 74, que comporte la traverse 4, et limiter le déplacement des lames flexibles élastiques 61 , 62, par rapport à la traverse 4, en cas de chocs ou d'accélérations similaires.

Dans le cas où une masse 5 n'est pas directement portée par la lame flexible 6, celle-ci comporte, de l'autre côté par rapport au corps principal de la traverse 4, une plaque d'extrémité 45, qui est agencée pour recevoir, directement ou indirectement, cette masse 6. Par exemple, l'exécution des figures 4 et 5, comme la variante du deuxième mode des figures 1 1 et 12, comporte des embouts 53, 54, agencés pour être rapportés sur une telle plaque d'extrémité 45 et recevoir une masse 51 ou 52. La variante du premier mode des figures 6 et 7 comporte une douille 55 agencée pour remplir la même fonction.

Sur la variante du premier mode de réalisation des figures 4 et 5, les extrémités de la traverse 4 comportent chacune deux surfaces d'appui de butée 42, qui sont agencées chacune pour arrêter une surface oblique 74 que comporte la plaque d'extrémité 45, de façon à limiter l'angle de déformation a (défini en figure 1 ) que peut prendre la lame flexible 6 par rapport à son encastrement dans la traverse 4, et constituant ainsi des butées en rotation. L'extrémité correspondante de la traverse 4 comporte encore un logement 79, notamment ici un alésage, agencé pour servir de butée de limitation au pourtour 48 de la plaque d'extrémité 45 sensiblement circulaire, pour limiter les translations en X et en Y. Grâce à ces différentes butées, qui limitent les translations en X et en Y, on limite l'influence possible des chocs, on protège la lame flexible 6, et on préserve cette lame flexible 6 contre toute déformation excessive. Et on limite bien sûr le déplacement possible des centres de masse CM.

Des butées en Z sont prévues principalement en cas d'utilisation d'embouts 53, 54, de douilles 55, ou similaires; par exemple la figure 5 illustre des embouts 53, 54, qui, ou bien comportent des alésages alignés avec des tourillons 56 portés par une platine, ou bien comportent des portées alignées avec des alésages d'une platine, les paliers ainsi constitués étant sans contact en régime de fonctionnement normal, et étant agencés pour reprendre les efforts, notamment en Z, en cas de choc.

Le détail de la figure 6 montre, en ce qui concerne la variante avec la réception d'une douille 55, un agencement similaire en ce qui concerne les butées. La plaque d'extrémité 45 comporte encore un ergot avec des surfaces d'arrêt 76 agencées pour coopérer en appui de butée avec des surfaces complémentaires 78 de la traverse 4, pour limiter les translations. La douille 55 comporte une jupe 57 chassée sur la plaque d'extrémité 45 mais le pourtour 59 de cette douille 55 reste à distance de l'alésage 79 de la traverse 4, et assurer alors avec lui la sécurité en translation en X et en Y.

Des épaulements en Z peuvent, encore, être ménagés sur certaines surfaces pour constituer des surfaces de butée de limitation en Z.

Naturellement, ces agencements de butée, de limitation du débattement de la lame flexible 6 comme de sécurité antichoc sont réalisables dans des variantes sans pièce intermédiaire. Et en particulier dans le cas où le support fixe 2, la liaison élastique principale 3, la traverse 4, et les résonateurs primaires 10, y compris les masses 5, forment un ensemble monolithique.

En l'absence d'accélérations inopinées telles que des chocs, les surfaces complémentaires des butées ne doivent pas être en contact entre elles, de façon à éviter tout frottement inutile préjudiciable au facteur de qualité.

Certains moyens de limitation de course peuvent être utilisés pour remplir des fonctions d'amortissement de modes de vibrations non désirés.

Les illustrations des premier et deuxième mode de réalisation montrent ainsi le support fixe 2 et la traverse 4 qui ne sont séparés que par une étroite rainure 30, dite ici «rainure à miel», autour de la liaison élastique principale 3, laquelle est conçue pour autoriser le couplage en mode diapason. La rainure 30 permet de limiter le mouvement angulaire de la traverse 4, qui est insignifiant en régime normal, mais qui peut se produire en cas de choc. Avantageusement, cette rainure est remplie d'un produit visqueux ou pâteux, qui permet la dissipation d'énergie en cas de débattement trop important.

En particulier il s'agit de prévenir, ou du moins d'en limiter la durée, un mode de fonctionnement de type «essuie-glace» dans lequel les résonateurs primaires 10 oscillent, non plus en opposition de phase, mais en phase, car on comprend que la compensation des mouvements des centres de masse n'est alors plus assurée dans ce régime d'oscillation en phase, qui ne permet plus à l'oscillateur d'être isochrone.

En variante, ou en complément, il est possible de rajouter des surfaces coopérant en Z avec un frottement solide, ou visqueux, ou pâteux, et de préférence qui augmente avec la vitesse ou/et avec l'amplitude, par exemple avec des surfaces coniques ou faisant coin, tel que visible sur les croquis des figures 17 et 18.

De préférence, les lames flexibles élastiques 61 , 62, qui s'étendent sensiblement selon la direction longitudinale X, sont des lames courtes, c'est-à- dire d'une longueur inférieure à la plus petite valeur entre quatre fois leur hauteur ou trente fois leur épaisseur. C'est cette caractéristique de lame courte qui permet de limiter les déplacements du centre de masse CM concerné.

En fonctionnement normal, il n'y a pas de frottement. Les modes d'oscillation en translation, et les déplacements en cas de chocs sont limités mécaniquement par des axes ou similaire.

Dans cette configuration, le centre de masse CM de chaque résonateur primaire 10 ne bouge pratiquement pas selon la direction transversale Y : il effectue un mouvement de rebroussement, de part et d'autre d'un axe moyen parallèle à la direction longitudinale X, autour d'un point situé sur cet axe moyen.

C'est pour compenser ce déplacement du centre de masse CM selon X que, selon l'invention, les lames flexibles élastiques 61 et 62 sont de préférence alignées, ces lames étant de préférence droites.

Le deuxième mode de diapason en cornes de bouc est représenté sur les figures 8 à 12. Le support fixe 2, la liaison élastique principale 3, la traverse 4, les lames flexibles élastiques 6, et les plaques d'extrémité 45 des résonateurs primaires 10, forment ensemble une structure monolithique plane, en silicium, ou silicium oxydé, ou quartz, ou DLC, ou similaire, qui, dans la position de repos du mécanisme oscillateur isochrone 1 , est symétrique par rapport à un plan de symétrie PS, et comporte une traverse 4 longiligne qui s'étend selon la direction longitudinale X, perpendiculairement à la liaison élastique principale 3, qui s'étend selon la direction transversale Y, et qui maintient la traverse 4 sur le support fixe 2.

De façon analogue au premier mode, cette traverse 4 porte une paire de masses 5 repérées 51 et 52, montées de façon symétrique de part et d'autre du support fixe 2 et de la première liaison élastique 3. Chacune de ces masses 51 , 52 est montée de façon oscillante et rappelée par une lame flexible élastique 6 repérée respectivement 61 , 62, qui est un spiral 8, respectivement 81 , 82, ou encore un assemblage de spiraux. Un premier spiral 81 et un deuxième spiral 82 sont, chacun, lié au niveau de sa spire interne à une plaque d'extrémité 45 destinée à recevoir une masse 51 , 52, et attachés à l'extrémité 41 , 42 respective de la traverse 4 par sa spire externe.

Les masses 51 et 52 pivotent chacune autour d'un axe de pivotement virtuel de position déterminée par rapport à la traverse 4.

Chaque axe de pivotement virtuel est, en position de repos du mécanisme oscillateur isochrone 1 , confondu avec le centre de masse CM1 , CM2, de la masse respective 51 , 52.

De la même façon que pour le premier mode, les masses 51 , 52, s'étendent sensiblement selon la direction transversale Y. De préférence chacune d'elles comporte un bras relié en son milieu à la lame flexible 6 correspondante, ce bras s'étendant sensiblement parallèlement selon la direction transversale Y, et étant, soit un bras massif comme sur la figure 3, soit un bras comportant des masselottes inertielles à ses extrémités opposées, soit sensiblement ponctuelles comme sur la figure 8, soit sous forme de secteurs annulaires, tel que visible sur les figures 9 à 12.

Pour limiter le déplacement des centres de masse CM1 , CM2, à une course transversale par rapport à la traverse 4, aussi réduite que possible dans la direction transversale Y, et à une course longitudinale selon la direction longitudinale X supérieure à cette course transversale, chaque spiral 81 , 82, est à section ou courbure variable le long de son développement.

La version illustré par les figures est une variante à épaisseur variable, optimisée pour limiter les déplacements du centre de masse CM. La masse 5 en balancier est suspendue de préférence par une spire plus épaisse que le reste du spiral.

De préférence, le développement du spiral est supérieur à un tour, et notamment supérieur à 1 ,5 tour, ce qui s'avère plus aisé pour minimiser le déplacement du centre de masse. Par exemple, une diminution régulière d'épaisseur sur 270°, suivie d'une croissance d'épaisseur peut permettre de limiter le déplacement du centre de masse CM à 3 micromètres en Y et 4 micromètres en X. La raideur élémentaire polaire passe avantageusement par un extremum, par exemple un mini entre deux maxi, ou l'inverse.

Une simulation satisfaisante consiste, encore, à donner au spiral une raideur supérieure dans sa partie 89 qui est au-delà du centre de masse vers l'extérieur, que dans sa partie 88 qui est comprise entre les deux centres de masse CM1 et CM2.

On remarque ainsi que les déplacements en X des centres de masse CM sont moindres dans ce deuxième mode à spiral que dans le premier mode à lame droite.

On peut, bien sûr, jouer sur la hauteur au lieu de l'épaisseur pour obtenir une section variable: le choix de l'épaisseur variable correspond à une élaboration MEMS plus facile.

En somme, on peut faire une analogie entre ce spiral à caractéristiques variables et une courbe terminale Breguet ou Grossmann d'un spiral d'ensemble balancier-spiral.

Une fois le déplacement du centre de masse minimisé, le montage en symétrie par rapport au plan de symétrie PS permet d'obtenir un excellent isochronisme.

En fonctionnement normal, il n'y a pas de frottement: Les modes d'oscillation en translation et les déplacements en cas de chocs sont de préférence limités mécaniquement par des axes, ou par des embouts 53, 54, ou des douilles 55.

De préférence, le premier spiral 81 et le deuxième spiral 82 sont attachés aux extrémités 41 , 42, en alignement avec leur axe de pivotement virtuel respectif, en position de repos du mécanisme oscillateur isochrone 1 .

La figure 16 illustre une autre réalisation voisine de l'invention, où ce schéma de figure du deuxième mode est extrapolé en suspendant chaque masse, non pas à un spiral unique, mais à couples de spiraux 81 , 810, respectivement 82, 820, attachés à la traverse 4, de part et d'autre des centres de masse selon la direction Y. Cette réalisation très robuste est toutefois plus proche d'un système à lames flexibles croisées que du principe de la présente invention.

La figure 19 illustre une variante où la traverse 4 constitue un cadre entourant les résonateurs primaires 10, dans un exemple d'application à quatre résonateurs 10A, 10B, 10C, 10D. On comprend que cette architecture inverse des exemples précédents est également utilisable pour la mise en œuvre de l'invention, dans toutes ses variantes exposées ci-dessus, et qui ne sont donc pas détaillées davantage ici.

La figure 20 illustre, dans cette variante de traverse 4 formée par un cadre, le pendant du diapason en H. La traverse 4 porte une paire 51 , 52, de masses 5, montées de façon symétrique à l'intérieur de la traverse 4 qui forme un cadre suspendu par la première liaison élastique 3 à la structure fixe 2, les masses 51 , 52 s'étendant sensiblement selon la direction transversale Y. Chacune des masses 51 , 52, est montée de façon oscillante autour d'un axe de pivotement virtuel de position déterminée par rapport à la traverse 4, et rappelée par une lame flexible élastique 6, respectivement 61 , 62, qui est solidaire d'un côté du cadre formant la traverse 4, les lames flexibles 61 , 62, s'étendant linéairement à l'intérieur du cadre.

De façon similaire, la figure 21 illustre, dans cette variante de traverse 4 formée par un cadre, le pendant du diapason en cornes de bouc. La traverse 4 porte une paire 51 , 52, de masses 5, montées de façon symétrique à l'intérieur de la traverse 4 qui forme un cadre suspendu par la première liaison élastique 3 à la structure fixe 2, et sensiblement selon une direction transversale Y perpendiculaire à la direction longitudinale X selon laquelle sont mobiles les centres de masse CM des résonateurs primaires 10. Chacune des masses 51 , 52, est montée de façon oscillante autour d'un axe de pivotement virtuel de position déterminée par rapport à la traverse 4, et rappelée par un spiral 8, respectivement 81 , 82, qui est solidaire d'un côté du cadre formant la traverse 4, ces spiraux 81 , 82, s'étendant à l'intérieur du cadre.

Dans les réalisations illustrées les masses 5, 5A, 5B, 51 , 52, forment des balanciers.

Avantageusement, dans tout mode de réalisation, les masses 51 , 52, comportent, aux fins de réglage d'équilibrage, d'inertie et d'ajustement de fréquence d'oscillation, des masselottes 91 , 92, ou/et des logements 93 pour recevoir de telles masselottes, de préférence dans les zones les plus éloignées des extrémités 41 , 42 de la traverse 4. De telles masselottes comportent avantageusement un insert excentré, par exemple en platine, pour faciliter le réglage par pivotement de l'insert. Naturellement, des zones particulières de ces masses 5 peuvent être dévolues à une ablation laser, ou, à l'inverse, à un rechargement par plasma, jet d'encre ou similaire, pour assurer ces réglages.

L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie 100, notamment mécanique, comportant un tel mécanisme oscillateur isochrone 1 .

L'invention concerne encore une montre 200 comportant un tel mouvement mécanique 100.

En somme, dans sa version totalement symétrique, l'oscillateur selon l'invention constitue un diapason composé de deux résonateurs, de préférence rotatifs, à lames en flexion, montés sur une traverse reliée, de préférence visco- élastiquement, à la platine.

Les éléments élastiques de chaque résonateur primaire 10 sont conçus pour minimiser le déplacement du centre de masse CM dans la direction transversale Y du plan de symétrie PSY du diapason.

Le plan de symétrie PSY du diapason est choisi de manière à ce que les erreurs de marche dues aux positions selon la direction longitudinale X perpendiculaire à la direction transversale Y, s'annulent entre les deux branches du diapason constituées par les résonateurs primaires 10, de part et d'autre de la traverse 4.

L'utilisation de résonateurs primaires rotatifs permet de limiter l'effet d'accélérations en translation (chocs et orientation dans le champ de gravité) sur le rythme du résonateur.

L'architecture de type diapason permet de limiter l'effet des réactions aux encastrements.

Pour rendre le mouvement de la montre insensible aux positions, l'invention minimise le déplacement du centre de masse CM de chaque résonateur primaire 10.

Pour le deuxième mode de réalisation de l'invention dit diapason en corne de bouc, les avantages sont :

lames en flexion pure, d'où isochronisme ; architecture de type diapason, donc des réactions nulles à l'encastrement, et donc un meilleur facteur de qualité ;

l'élément élastique constitué par la lame flexible joue également le rôle de guidage, il n'est donc pas besoin de pivots, il n'y a donc pas de frottements, et on obtient donc un meilleur facteur de qualité ;

épaisseur de la lame en forme de spire variable et optimisée pour limiter les déplacements parasites du centre de masse dans la direction Y, d'où une faible erreur de marche en position verticale de la montre :

lames orientées de manière à ce que l'erreur de marche résiduelle (due aux positions verticales selon la direction longitudinale X) s'annule entre les deux lames du diapason ;

limitation des courses intégrées, ce qui procure une grande robustesse, et évite la rupture des lames en cas de chocs en X, Y, Z, ou a;

rainure à miel, permettant un amortissement du mode d'oscillation en «essuie-glace» susceptible de survenir lors d'un choc.

Pour le premier mode de réalisation de l'invention dit diapason en en H, les caractéristiques principales sont similaires, sauf en ce qui concerne :

longueur de la lame minimisée pour limiter les déplacements parasites du centre de masse selon les directions X et Y, ce qui procure donc une faible erreur de marche en position verticale

lames flexibles rectilignes orientées selon un axe perpendiculaire au plan de symétrie du diapason, de manière à ce que l'erreur due aux positions verticales selon la direction longitudinale X, qui est plus importante que l'erreur selon la direction transversale Y dans ce cas, s'annule entre les deux lames du diapason.

En résumé, l'invention permet d'obtenir un oscillateur parfaitement isochrone, très compact, ne nécessitant pas d'autre réglage que l'inertie des masses, et d'assemblage très aisé.