La présente invention concerne un dispositif d'échappement pour une pièce d'horlogerie, notamment pour une montre bracelet de type balancier spiral.

Le dispositif d'échappement dans une montre mécanique est la pièce maîtresse destinée d'une part à délivrer l'énergie nécessaire pour l'entretien du mouvement d'oscillation de l'oscillateur mécanique, et d'autre part à transmettre la fréquence d'oscillation de l'oscillateur au rouage entraînant l'affichage horaire.

Le dispositif d'échappement le plus utilisé actuellement est l'échappement à ancre suisse. Ce type d'échappement a fait l'objet de nombreuses études et de publications. Le manuel intitulé « Théorie d'horlogerie » édité par la Fédération des Ecoles techniques de Suisse ainsi que le manuel « Echappement et moteurs pas à pas » du même éditeur décrivent en détail le fonctionnement de ce type d'échappement. Les inconvénients majeurs de ce type d'échappement sont :

- un faible rendement : le meilleur rendement est de l'ordre de 30% à

40% ;

- des difficultés de fabrication : pour obtenir les rendements précités, l'échappement à ancre suisse nécessite plusieurs retouches finales de grande précision ;

- une fréquence de travail limitée : l'entraînement de l'ancre par la roue d'échappement n'est pas tangentiel, pendant l'impulsion mécanique, la dent à la roue d'échappement glisse sur la palette de l'ancre, ce qui conduit à un problème d'usure pour des fréquences de travail élevées. Pour résoudre le problème d'usure, le brevet EP0018796 A2 propose un type d'échappement à entraînement tangentiel. L'inconvénient de ce type d'échappement est la nécessité d'utilisation de deux roues superposées, ce qui augmente l'inertie de l'échappement et par conséquent une diminution du rendement, de plus le nombre de retouches finales de grande précision est aussi important que celui d'un échappement à ancre suisse.

Un autre type d'échappement à entraînement tangentiel bien connu de la littérature technique est l'échappement à détente. Ce type d'échappement possède une seule alternance active, c'est-à-dire la roue d'échappement avance et donne l'impulsion mécanique une seule fois par période d'oscillation du balancier spiral.

Le but de la présente invention est de remédier aux défauts des échappements connus mentionnés ci-dessus en proposant un dispositif d'échappement à entraînement tangentiel à deux alternances actives par période d'oscillation du balancier spiral, avec une seule roue d'échappement et qui consomme toutefois moins d'énergie lors de son fonctionnement que l'échappement à ancre suisse.

A cet effet, l'échappement tel que défini dans la revendication 1 ne possède qu'une roue d'échappement et grâce aux angles externes de chaque mobile qui vont de la surface de blocage vers la surface d'entraînement et qui ont le même sens que le sens de rotation principal de la roue d'échappement (pendant la phase d'impulsion), le fonctionnement nécessite moins d'énergie car les frottements sont diminués entre la roue d'échappement et chaque mobile. En d'autres termes, les surfaces de blocage et d'entraînement de chaque mobile sont agencées de sorte que lors de la phase d'entraînement ou d'impulsion, la roue d'échappement et le mobile alors en contact avec la roue d'échappement ont des rotations de sens opposés, l'entraînement pendant la phase d'impulsion est tangentiel. L'échappement selon la présente invention est donc simple car il ne possède qu'une roue d'échappement, mais augmente la réserve de marche et peut être utilisé à des fréquences élevées d'oscillation. On peut également noter que selon cet agencement, la transmission de l'énergie de la roue d'échappement vers le balancier est efficace.

- La figure 1 représente une vue générale en plan d'une forme d'exécution du dispositif d'échappement selon l'invention. - La figure 2 représente la première position de repos de l'échappement de la figure 1 .

- La figure 3 représente la position de l'échappement de la figure 1 juste après le dégagement de la première position de repos.

- La figure 4 représente la phase de transmission d'énergie de la roue d'échappement au balancier lorsque le dernier tourne dans le sens antihoraire.

- La figure 5 représente les mobiles 2 et 3 ainsi que la roue d'échappement 1 dans la première position de repos.

- La figure 6 représente l'angle externe ote entre les normales n61 et 62 de la palette d'entrée ainsi l'angle externe ces entre les normales n63 et 64 de la palette de sortie d'un échappement à ancre suisse.

- La figure 7 représente la fin de la phase de transmission d'énergie de la roue d'échappement au balancier lorsque le dernier tourne dans le sens anti-horaire.

- La figure 8 représente la deuxième position de repos de l'échappement de la figure 1 .

- La figure 9 représente la position de l'échappement de la figure 1 juste après le dégagement de la deuxième position de repos.

- La figure 10 représente la phase de transmission d'énergie de la roue d'échappement au balancier lorsque le dernier tourne dans le sens horaire. - La figure 1 1 représente la fin de la phase de transmission d'énergie de la roue d'échappement au balancier lorsque le dernier tourne dans le sens horaire.

- La figure 12 représente le mobile 2 du dispositif d'échappement de la figure 1 .

- La figure 13 représente une variante d'exécution de la surface de blocage 23 du mobile 2.

- La figure 14 représente une variante d'exécution de la surface de blocage 33 du mobile 3.

- La figure 15 représente le cas où les diamètres primitifs de chaque mobile 2 et 3 sont égaux.

- La figure 16 représente une variante de la surface de blocage du second mobile.

- La figure 17 représente une variante de la surface de blocage du premier mobile.

- La figure 18 représente une variante de la surface de blocage du second mobile.

Dans la présente demande, on fera référence à des angles externes qui sont mesurés dans le même sens que celui que parcours le point de contact entre la roue d'échappement et le corps mobile considéré. Dans la présente demande, cela revient à dire que le sens de mesure de cet angle externe est opposé au sens de rotation du mobile considéré lors de la libération de la roue d'échappement.

Une forme d'exécution du dispositif d'échappement selon l'invention est représentée à la figure 1 , en plan et en élévation selon 3 plans de coupe en lignes brisées. Le dispositif d'échappement selon la figure 1 comprend :

- une roue d'échappement 1 entraînée par le barillet à travers les roues de transmission ; cette roue d'échappement tourne autour de l'axe 1 1 dans le sens anti-horaire. - un mobile 2 pivotant autour de l'axe 21 , comportant une première structure dentée avec les surfaces d'impulsion 22 et de blocage 23 ainsi qu'une deuxième structure dentée 24

- un mobile 3 pivotant autour de l'axe 31 , comportant une première structure dentée avec les surfaces d'impulsion 32 et de blocage 33, une deuxième structure dentée 34 ainsi qu'une troisième structure dentée 35

Bien qu'il ne fasse pas directement partie du dispositif d'échappement, la figure 1 représente aussi le plateau du balancier 4 pivotant autour de l'axe 41 et comportant structure dentée 42

Les figures qui suivent décrivent les principales étapes de fonctionnement du dispositif d'échappement selon invention.

La figure 2 représente la première position de repos de l'échappement de la figure 1 .

Dans cette figure, le balancier tourne dans le sens horaire. La structure dentée 42 du balancier s'éloigne de la structure dentée 35 du mobile 3. La dent de la roue d'échappement 1 , sous l'effet du couple du barillet, exerce une force F sur la surface de blocage 33 du mobile 3. Cette surface de blocage 33 est arrangée pour que la direction de la force F passe sensiblement au voisinage du centre du mobile 3. Dans ces conditions la roue d'échappement est bloquée et immobilise en conséquence le mobile 3 ainsi que le mobile 2 par l'intermédiaire des structures dentées 24 et 34.

La figure 3 représente la position de l'échappement de la figure 6 juste après le dégagement de la première position de repos

Dans cette figure, le balancier tourne dans le sens anti-horaire. La structure dentée 42 du balancier vient en contact avec la structure dentée 35 et fait tourner le mobile 3 dans le sens horaire. Cette action libère la dent de la roue d'échappement de la surface de blocage 33. L'énergie mécanique nécessaire pour le dégagement est extrêmement faible car elle sert uniquement à vaincre le frottement de la roue d'échappement sur la surface de blocage 33 et à déplacer les mobiles 2 et 3 sur quelques degrés. Dans cet exemple d'application le déplacement angulaire des mobiles 2 et 3 lors du dégagement est d'environ 4 degrés.

La figure 4 représente la phase de transmission d'énergie de la roue d'échappement au balancier lorsque le dernier tourne dans le sens anti- horaire

Dans cette figure, la dent de la roue d'échappement 1 s'appuie sur la surface d'impulsion 32 et entraîne le mobile 3 dans le sens horaire. L'énergie mécanique de la roue d'échappement est transmise au balancier grâce aux structures dentées 42 et 35. Le mobile 2 est également entraîné par le mobile 3 par les structures dentées 34 et 24. On remarque que contrairement à un échappement à ancre suisse, l'entraînement du mobile 3 par la roue d'échappement est sensiblement tangentiel à la trajectoire de la surface d'impulsion 32.

L'entraînement tangentiel du mobile 3 par la roue d'échappement est obtenu grâce à l'arrangement particulier des surfaces 33 et 32 du mobile 3.

La figure 5 représente les mobiles 2 et 3 ainsi que la roue d'échappement 1 dans la première position de repos.

Le vecteur n33 représente la normale à la surface de blocage 33 au point de blocage de la dent de la roue d'échappement, le vecteur n32 représente la normale passant par le centre de surface d'impulsion 32 du mobile 3 et oc3 représente l'angle externe entre n33 et n32.

Une des caractéristiques particulières de l'échappement selon l'invention se traduit par un angle externe oc3 possédant le même signe que celui de l'angle de rotation de la roue d'échappement. Dans cet exemple de réalisation, l'angle externe oc3 ainsi que l'angle de rotation de la roue d'échappement sont positifs par rapport au sens trigonométrique.

Ces caractéristiques se retrouvent également sur l'angle externe oc2 entre la normale n23 à la surface de blocage 23 et la normale n22 à la surface d'impulsion 22 du mobile 2. A titre de comparaison la figure 6 représente l'angle externe ote entre la normale n61 à la surface de blocage 61 et la normale n62 à la surface d'impulsion 62 de la palette d'entrée, ainsi que l'angle externe ces entre la normale n63 à la surface de blocage 63 et la normale n64 à la surface d'impulsion 64 de la palette de sortie, d'un échappement à ancre suisse.

On constate que les angles externes ote et ces sont de signes opposés à celui de l'angle de rotation de la roue d'échappement.

La figure 7 représente la fin de la phase de transmission d'énergie de la roue d'échappement au balancier lorsque le dernier tourne dans le sens anti-horaire. Dans cette fin de phase de transmission d'énergie, la dent de la roue d'échappement quitte la surface d'impulsion 32 du mobile 3 et la surface de blocage 23 du mobile 2 se présente en face de la dent de la roue d'échappement 1 . Pendant ce temps, le balancier décrit son arc d'oscillation supplémentaire en éloignant sa structure dentée 42 de la structure dentée 35 du mobile 3.

La figure 8 représente la deuxième position de repos de l'échappement de la figure 1 .

Dans cette figure, le balancier tourne dans le sens anti-horaire. La structure dentée 42 du balancier s'éloigne de la structure dentée 35 du mobile 3. La dent de la roue d'échappement 1 , sous l'effet du couple du barillet, exerce une force F sur la surface de blocage 23 du mobile 2. Cette surface de blocage 23 est arrangée pour que la direction de la force F passe sensiblement au voisinage du centre du mobile 2, par conséquent, la roue d'échappement est bloquée et immobilise le mobile 2 ainsi que le mobile 3 par l'intermédiaire des structures dentées 24 et 34.

Les phases de dégagement, de transmission d'énergie ainsi que la fin de la transmission d'énergie lorsque le balancier tourne dans le sens horaire se traduisent de façons analogues à celles déjà présentées lorsque le balancier tourne dans le sens anti-horaire. Les figures suivantes illustrent ces différentes phases :

La figure 9 représente la position de l'échappement de la figure 1 juste après le dégagement de la deuxième position de repos.

La figure 10 représente la phase de transmission d'énergie de la roue d'échappement au balancier lorsque le dernier tourne dans le sens horaire.

La figure 1 1 représente la fin de la phase de transmission d'énergie de la roue d'échappement au balancier lorsque le dernier tourne dans le sens horaire.

Après cette phase de transmission d'énergie dans le sens horaire, la roue d'échappement est de nouveau bloquée à la surface de blocage 33 et le cycle de fonctionnement recommence.

On constate que le dispositif d'échappement selon l'invention possède deux alternances actives par période d'oscillation du balancier spiral et que la roue d'échappement avance à chaque alternance d'un angle égal à 180 N, N étant le nombre de dents de la roue d'échappement ; de plus la même dent de la roue d'échappement est bloquée successivement sur la surface de blocage 33 et 23. On en déduit que l'angle entre les points de blocage sur les surfaces 33 et 23 par rapport au centre de rotation de la roue d'échappement est aussi égal à 180 N.

La figure 12 représente en plan et en perspective le mobile 2 de l'échappement de la figure 1 .

Dans cet exemple d'exécution la surface de blocage 23 est constituée par un plan dont la normale au point de blocage passe sensiblement au voisinage du centre de rotation du mobile 2. On peut également obtenir le même effet en remplaçant ce plan par une surface cylindrique dont l'axe du cylindre passe par le centre de rotation du mobile 2. Toutefois, si les surfaces mentionnées ci-dessus permettent le blocage de la roue d'échappement, elles ne permettent pas de garantir avec précision la position de blocage à cause du rebond dû au choc entre la dent de la roue d'échappement avec la surface de blocage, à la fin de la phase de transmission d'énergie et juste avant la phase de repos.

Pour améliorer la précision de blocage, une variante d'exécution de la surface de blocage 23, représentée à la figure 13, consiste à remplacer ce plan par une surface concave.

La figure 15 représente le cas où les diamètres primitifs (Dp) des engrenages 24 et 34 sont égaux, afin de minimiser les différences d'inertie entre les deux mobiles 2 et 3.

Les figures 16 et 17 représentent une variante de la surface de blocage respectivement du second et du premier mobile, où ces surfaces sont concaves et formées par deux plans sécants et inclinés d'un angle v, afin d'offrir une sécurité de blocage dans le cas d'un choc ou d'un rebond de la roue d'échappement 1 sur l'un des premier ou second mobiles 2 ou 3. Avec cette mise en œuvre, la position relative angulaire de la roue d'échappement 1 par rapport au premier et second mobile 2 et 3 est garantie et il n'y a pas de possibilité de rotation intempestive.

La figure 18 représente une variante de la surface de blocage 33 du second mobile. Le plan n représente le plan normal à la surface verticale passant par le point de blocage entre le second mobile 3 et la roue d'échappement 1 et le centre de rotation du second mobile 3. Le premier plan de la surface de blocage 33 fait un angle β par rapport au plan n. Un angle β non nul offre une meilleure tenue au choc de la roue d'échappement, par contre il provoque un recul de la roue d'échappement lors du dégagement et par conséquent une perte d'énergie au dégagement. Le deuxième plan de blocage fait un angle γ par rapport au plan n. Une grande valeur de γ permet d'améliorer la précision de blocage, par contre il provoque un rebond important de la roue d'échappement 1 avant le blocage. Les différents essais ont montré que la valeur de l'angle ν=180-(β+γ) comprise entre 120° et 170° représente le meilleur compromis entre une bonne sécurité de blocage, un rebond minimal ou nul à la fin de l'impulsion et la perte d'énergie minimale au dégagement.

On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées.