Introduction

La présente invention concerne un régulateur oscillant pour pièce d'horlogerie, et un assemblage horloger intégrant un tel régulateur. Elle concerne donc aussi une pièce d'horlogerie en tant que telle intégrant un tel régulateur, et une montre, comme une montre bracelet, en tant que telle intégrant un tel régulateur.

Etat de l'Art

La précision d'une montre mécanique conventionnelle repose en grande partie sur le fonctionnement de son régulateur. Ce dernier se présente généralement sous la forme d'un système oscillant, comprenant la plupart du temps un ensemble balancier-spiral ou un pendule. Ce système oscillant présente une fréquence de fonctionnement propre et stable, qui est exploitée pour imposer une mesure de temps maîtrisée à la montre. Il est lié à un accumulateur d'énergie, comme un barillet, qui dispense une énergie à un échappement par un rouage. L'échappement transmet ensuite de manière périodique des pulsations au système oscillant pour entretenir ses oscillations de manière durable. Le système de distribution d'énergie au système oscillant est conçu pour entretenir les mouvements d'oscillation sans les perturber.

Le fonctionnement d'un tel régulateur de l'état de la technique reste toutefois imparfait, du fait des imperfections intrinsèques du système oscillant et/ou du système de distribution d'énergie qui lui est associé, qui vont décaler son fonctionnement d'un fonctionnement idéal et théorique. De plus, le régulateur est aussi soumis à l'influence de la force de gravitation qui peut varier si l'orientation du régulateur change, ce qui est le cas dans une montre bracelet. Ces différents phénomènes conduisent à une perte de précision de la mesure du temps d'une pièce d'horlogerie. Pour pallier certains de ces inconvénients, certaines solutions reposent sur des systèmes mécaniques complexes. S'agissant par exemple de réduire l'influence de la gravitation, il existe en particulier des solutions à base de tourbillon, dont le principe est la mise en mouvement du régulateur autour d'un ou plusieurs axes de rotation pour rendre finalement son fonctionnement global moins dépendant de son orientation. Ces solutions complexes sont très coûteuses et l'amélioration de la précision du régulateur à base de système oscillant n'est atteinte qu'au prix d'une mise au point d'un système mécanique complexe, ce qui n'est pas aisé. D'autres solutions pour améliorer la précision de la mesure du temps par un régulateur à base de système oscillant ont été proposées, comme celle décrite à titre d'exemple par le document EP1640821 . Ce document décrit un mouvement d'horlogerie utilisant une pluralité de balanciers fonctionnant en résonance. Ce principe permet théoriquement de s'affranchir des défauts d'un seul balancier et d'obtenir une mesure de temps globalement améliorée, puisque les éventuels différents défauts de chaque balancier sont censés être compensés par les autres balanciers qui ne présenteront probablement pas les mêmes défauts au même instant. Le régulateur global formé par la réunion des balanciers en résonance présenterait ainsi un fonctionnement en moyenne plus précis et fiable que celui de chaque balancier indépendant le constituant. Cette solution est basée sur une approche théorique. Toutefois, sa mise en pratique pose des problèmes techniques qui n'ont pas été surmontés. En effet, pour obtenir le fonctionnement stable en résonance de différents balanciers, il faut que ces balanciers soient dotés des mêmes propriétés oscillatoires, soient de préférence identiques en poids, géométrie, réglage de fonctionnement, et subissent à tout instant exactement les mêmes influences extérieures. Ces conditions étant rarement atteintes, le principe de la résonance n'a ainsi pas pu apporter les résultats espérés pour la mesure du temps dans l'état de la technique.

Ainsi, l'invention a pour objet général de proposer une solution de mesure du temps pour une pièce d'horlogerie qui ne comprend pas tout ou partie des inconvénients des solutions de l'état de la technique. Plus précisément, un premier objet de l'invention est de proposer une solution de mesure du temps permettant d'atteindre une grande précision, notamment pour une utilisation au sein d'une montre-bracelet.

Un second objet de l'invention est de proposer une solution de mesure du temps peu encombrante, compatible avec une utilisation au sein d'une montre, notamment une montre-bracelet.

Brève description de l'invention A cet effet, l'invention repose sur un régulateur oscillant pour pièce d'horlogerie, comprenant au moins deux systèmes oscillants résonants et dont les axes présentent une orientation différente.

Avantageusement, le régulateur oscillant comprend au moins une plateforme reliant tous les systèmes oscillants entre eux.

→ En outre, le régulateur oscillant peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : o trois ou un nombre impair de systèmes oscillants résonants supérieur à trois, d'orientations différentes,

o tous ses systèmes oscillants sont équirépartis autour d'un axe central,

o l'axe de rotation de chaque système oscillant dudit régulateur est monté sur une même plateforme,

o il comprend une plateforme inférieure et une plateforme supérieure, tous les systèmes oscillants du régulateur étant montés sur ces deux plateformes inférieure et supérieure de manière au moins partiellement agencée entre ces deux plateformes inférieure et supérieure,

o tous les systèmes oscillants dudit régulateur sont de même type, notamment de type balancier-spiral ou pendule,

o les axes de rotation de chacun de ses systèmes oscillants sont orientés de manière régulière dans les différentes directions de l'espace et peuvent être répartis des faces contigues d'un cube.

L'invention porte aussi sur une montre, notamment montre bracelet, qui comprend un tel régulateur oscillant.

L'invention est plus précisément définie par les revendications.

Brève description des figures

Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d'un mode de réalisation particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : La figure 1 représente une vue en perspective simplifiée d'un régulateur oscillant selon un mode de réalisation de l'invention.

La figure 2 représente une vue de dessous du régulateur oscillant selon le mode de réalisation de l'invention.

La figure 3 représente une vue de côté du régulateur oscillant selon le mode de réalisation de l'invention. Le principe implémenté dans le mode de réalisation qui va être décrit ci- après repose d'une part sur le fait d'utiliser plusieurs balanciers fonctionnant en résonance et d'autre part sur le fait d'utiliser au moins deux balanciers d'orientation différente, pour atteindre une solution de régulateur qui sera simplement qualifié de régulateur à résonance tridimensionnelle.

La figure 1 représente ainsi un régulateur oscillant, à résonance tridimensionnelle, selon un mode de réalisation, qui comprend une plateforme inférieure 1 et une plateforme supérieure 10, entre lesquelles sont agencés trois systèmes oscillants fonctionnant en résonance, de type balancier-spiral dans ce mode de réalisation. En remarque, les termes « supérieure » et « inférieure » sont utilisés car le régulateur selon le mode de réalisation décrit est destiné à une orientation particulière telle que représentée par les figures, dans laquelle la force de pesanteur est parallèle à l'axe central 15 lorsque la pièce d'horlogerie est positionnée de manière horizontale. Toutefois, toute variante de réalisation avec des orientations différentes est aussi couverte par ces termes, qui pourraient être remplacés par « première » et « seconde ».

La plateforme supérieure 10 comprend quatre surfaces 1 1 , 12, 13, 14 sensiblement planes. La première surface 1 1 , que nous appellerons surface support, est destinée à un montage sensiblement parallèle à la platine et au cadran au sein d'une montre-bracelet. Les trois autres surfaces 12, 13, 14 sont réparties de manière homogène autour de l'axe 15 centré et perpendiculaire à la première surface 1 1 , qui forme un axe central et de référence de l'architecture globale. Elles définissent des surfaces de support de respectivement chacun des trois systèmes oscillants identiques.

La plateforme inférieure 1 comprend de même trois surfaces 2, 3, 4 respectivement parallèles aux surfaces 12, 13, 14 de la plateforme supérieure 10. Elle présente une forme pyramidale dans ce mode de réalisation, dont le sommet est positionné sur l'axe central 15.

En remarque, dans cette construction, la plateforme inférieure 1 se comporte de manière comparable à une platine de montre et la platine supérieure comme un pont de balancier.

Dans ce mode de réalisation, chaque système oscillant est de type balancier spiral. Le premier balancier spiral est agencé autour d'un axe de rotation 22, qui comprend une première extrémité 22a liée à la surface 12 de la plateforme supérieure 10 et une seconde extrémité 22b liée à la surface 2 parallèle de la plateforme inférieure 1 . Chacune de ces deux surfaces 2, 12 est donc équipée d'un dispositif de liaison d'un axe de rotation d'un système oscillant. Ce système oscillant comprend de plus de manière connue un balancier 23, remplissant la fonction de volant d'inertie, monté mobile en rotation autour de cet axe de rotation 22, par l'intermédiaire d'un ressort en spirale appelé simplement spiral 24. Le balancier-spiral est couramment utilisé dans le domaine de l'horlogerie et ne sera pas plus détaillé ici. De manière similaire, deux autres ensembles de type balancier-spiral sont agencés autour d'axes de rotation 32, 42 agencés entre les surfaces 13, 14 de la plateforme supérieure 10 et des surfaces 3, 4 respectivement parallèles de la plateforme inférieure 1 . Ainsi, dans ce mode de réalisation, le régulateur oscillant est composé de trois systèmes oscillants complémentaires, qui présentent tous les trois des orientations différentes. Pour préciser ces orientations, nous considérons les axes 16, 17, 18 correspondant aux directions respectives des axes de rotation 22, 32, 42 de respectivement les trois systèmes oscillants. Il apparaît que les trois plans formés par respectivement chacun de ces axes et l'axe central 15 sont répartis de manière homogène autour de l'axe central 15, présentant des angles β de 120 degrés entre eux, comme cela apparaît clairement sur la figure 2. Cela permet une répartition homogène des trois systèmes oscillants autour de l'axe 15. D'autre part, ces systèmes oscillants sont inclinés par rapport à la direction de l'axe central 15. Dans ce mode de réalisation, les angles α2, α3, a4 formés respectivement entre les axes 16, 17, 18 et l'axe central 15 sont égaux et de l'ordre de 60 degrés, plus précisément de l'ordre de 58 degrés, et plus exactement égal à 57,51 degrés. Par cette construction, les différents systèmes oscillants sont ainsi équirépartis autour d'un même axe 15, et ces systèmes oscillants sont positionnés de manière coaxiale, leurs axes 16, 17, 18 se coupant en un même point disposé sur l'axe central 15. En remarque, un problème technique d'une telle configuration de régulateur oscillant à résonance tridimensionnelle provient de l'encombrement qu'il nécessite du fait de l'utilisation de plusieurs systèmes oscillants. A cet effet, une solution technique consiste à minimiser la hauteur globale du régulateur, c'est-à-dire la distance entre les plateformes supérieure et inférieure. Pour cela, les surfaces 12, 13, 14 distribuées autour de la surface support 1 1 sont de préférence peu inclinées, c'est-à-dire que les angles a2, α3, a4 sont de préférence inférieurs ou égaux à 60 degrés, voire inférieurs ou égaux à 50 degrés. Le fonctionnement de ce régulateur va maintenant être explicité. Il est associé, dans une pièce d'horlogerie non représentée, à un système de distribution d'énergie conventionnel, qui permet par exemple à une même et unique roue d'échappement 5 d'être liée aux trois systèmes oscillants pour leur transmettre de manière coordonnée des impulsions d'énergie maintenant leurs oscillations, par l'intermédiaire d'ancres 6, 7, 8 respectivement liées à chaque système oscillant. En variante, cette roue d'échappement 5 peut être remplacée par un mobile d'échappement comprenant trois roues d'échappement superposées ayant chacune pour fonction d'alimenter en énergie une des ancres 6, 7, 8. La ou les roues d'échappement mentionnées sont positionnées parallèlement à la surface support 1 1 de la plateforme supérieure 10 dans ce mode de réalisation et centrée(s) sur l'axe central 15. Plus précisément, dans le mode de réalisation choisi, la plateforme supérieure 10 est rendue solidaire de l'axe de rotation de la roue d'échappement 5, qui s'étend le long de l'axe central 15, au moyen d'un roulement à billes. En remarque, dans cette réalisation, les ancres 6, 7, 8 sont donc courbées, pour fonctionner d'une part dans le plan de la roue d'échappement, et d'autre part présenter des cornes dans un plan perpendiculaire à l'axe des balanciers.

En variante, chaque système oscillant pourrait être associé à un système de distribution plus ou moins distinct, voire totalement distinct, étant chacun lié à son propre système d'échappement. Le régulateur oscillant de ce mode de réalisation reste toutefois monté dans une pièce d'horlogerie avec de préférence un seul élément d'accumulation d'énergie, comme un seul barillet, lié aux différents systèmes oscillants du régulateur. En variante, plusieurs barillets pourraient être utilisés, par exemple deux barillets, avantageusement en nombre inférieur au nombre de systèmes oscillants du régulateur.

Les trois systèmes oscillants de ce mode de réalisation sont de même nature, possèdent les mêmes géométries oscillantes. Ils vont tendre naturellement vers des oscillations cohérentes, en phase, par le phénomène appelé résonance dans l'état de la technique. Pour optimiser cette résonance et son efficacité, il est choisi volontairement d'avoir au moins deux systèmes oscillants en résonance orientés différemment, ce qui leur donne plus de chance de résister aux influences néfastes extérieures. Notamment, cette configuration permet au régulateur d'être moins dépendant de l'effet de la force de gravitation, d'avoir un fonctionnement moins dépendant de son orientation, ce qui est particulièrement intéressant dans une implémentation au sein d'un boîtier de montre bracelet. En effet, lorsqu'un premier système oscillant du régulateur aura son axe orienté dans une direction défavorable, augmentant les frottements et les résistances à son oscillation naturelle, notamment par exemple lorsque son balancier se trouve dans une direction perpendiculaire (c'est-à-dire que son axe de rotation est horizontal), au moins un autre système oscillant ne sera pas dans cette direction défavorable. L'influence de cet autre système oscillant sur le premier système oscillant va s'opposer à l'influence néfaste de la force de gravitation et le résultat obtenu en sortie du régulateur sera d'une part plus précis que s'il n'y avait que le premier système oscillant, et d'autre part plus stable, puisque moins dépendant de l'orientation du régulateur. Par exemple, dans le mode de réalisation choisi, lorsqu'un balancier sera en position verticale, dans laquelle la pesanteur bouleverse généralement son fonctionnement idéal, au moins un autre balancier sera en position non verticale, et de préférence proche de l'horizontal, de sorte à bénéficier d'un fonctionnement moins, voire pas du tout, perturbé par la pesanteur. Dans tous les cas, lorsque la pesanteur modifie le fonctionnement d'un des balanciers, elle ne modifiera pas celui des autres balanciers de la même manière : le résultat moyen résultant de la résonance entre les différents balanciers restera ainsi peu sensible à la pesanteur. Ainsi, le régulateur utilisé met en œuvre une solution de résonance tridimensionnelle, par le choix d'au moins deux systèmes oscillants fonctionnant en résonance et orientés différemment. Cette résonance tridimensionnelle permet d'obtenir un résultat étonnement plus précis que toutes les solutions de résonance précédemment essayées dans l'état de la technique.

Dans le mode de réalisation représenté, le régulateur comprend trois systèmes oscillants. D'autres modes de réalisation peuvent être obtenus en choisissant tout autre nombre de systèmes oscillants, au moins deux. D'autre part, comme cela a été vu, deux systèmes oscillants au moins ne présentent pas la même orientation. De préférence, tous les systèmes oscillants présenteront une orientation différente, et seront répartis de manière homogène dans l'espace pour optimiser leur non-dépendance envers l'orientation du régulateur. Par exemple, leurs axes de rotation peuvent être équirépartis autour d'un certain axe. De manière complémentaire, les composants principaux des systèmes oscillants, comme un balancier, un spiral, un pendule, etc., peuvent aussi être répartis de manière homogène autour de ce même axe. D'autre part, il sera aussi avantageux de prévoir un nombre impair de systèmes oscillants, trois, voire cinq, représentant le meilleur compromis entre la performance et la simplicité. Les systèmes oscillants retenus dans le mode de réalisation décrit sont de type balancier-spiral. Naturellement, n'importe quel autre système oscillant peut en variante être utilisé, comme des systèmes oscillants à base de pendule. Chaque système oscillant est réglable, afin de déterminer le réglage idéal pour leur fonctionnement en résonance.

D'autre part, les systèmes oscillants sont reliés entre eux par l'intermédiaire de deux plateformes, sur lesquelles les extrémités de leurs axes sont montées. Ces plateformes et les systèmes oscillants forment alors un ensemble compact et solidaire présentant une propriété oscillante propre, une fréquence d'oscillation propre, appelée fréquence de résonance. Les plateformes favorisent l'apparition du phénomène de résonance entre les systèmes oscillants, car elles transmettent les vibrations entre ces systèmes oscillants et impliquent leurs propres propriétés vibratoires.

Il est ainsi avantageux d'utiliser une plateforme se présentant en une seule pièce, monolithique, et offrant un agencement avec une distance peu importante entre les différents systèmes oscillants. D'autre part, la plateforme sera avantageusement dans un matériau aux propriétés vibratoires favorables, comme du laiton, un métal noble, ou etc. En variante, une plateforme pourrait être composée de parties distinctes fixées entre elles. Selon une autre variante, une seule plateforme pourrait être utilisée, d'autres parties conventionnelles d'une montre remplaçant la seconde plateforme. De plus, certaines extrémités de systèmes oscillants pourraient être liées à une plateforme et d'autres extrémités pourraient rester libres, c'est à dire que tous les systèmes oscillants du régulateur ne sont pas obligatoirement liés à une même plateforme. Enfin, au moins une plateforme spécifique, dédiée, a été prévue dans le mode de réalisation. Toutefois, en variante, la fonction de plateforme peut être remplie par un composant de la pièce d'horlogerie comme une platine, un cadran, un pont, etc. Selon une variante de réalisation avantageuse, les plateformes, voire au moins une d'entre elles, sur lesquelles sont montées les différents systèmes oscillants, sont fixées sur la pièce d'horlogerie de manière mobile, pour favoriser leurs vibrations et leurs participations à la mise en résonance des systèmes oscillants. Pour cela, une plateforme peut par exemple être fixée sur un châssis d'une montre, la platine ou un pont par exemple, par un élément de fixation de type pieds-vis. Pour apporter la mobilité prévue par ce mode de réalisation, un ou plusieurs éléments élastiques peuvent être associés aux éléments de fixation, comme par exemple des joints de type O-ring. L'ensemble de la ou des plateformes avec les systèmes oscillants associés forme ainsi un unique composant oscillant, selon sa fréquence propre.

Il apparaît que la solution retenue est très simple, notamment en comparaison avec les systèmes complexes de type tourbillon. Dans les modes de réalisation décrits, chaque système oscillant est uniquement mobile en rotation autour de son axe de rotation par rapport au reste de la montre, notamment par rapport à une ou plusieurs plateformes de la montre à laquelle / auxquelles il est lié.

D'autre part, la géométrie de la plateforme supérieure a été décrite à titre d'exemple non limitatif. Elle pourrait naturellement occuper toute autre forme, être formée de plusieurs surfaces non nécessairement planes, mais courbes, voire d'une seule surface courbée, dès lors qu'elle permet l'assemblage selon des orientations différentes d'au moins deux systèmes oscillants. Les plans perpendiculaires aux axes des différents systèmes oscillants peuvent ainsi former une partie d'un polyèdre irrégulier, c'est-à- dire que certaines surfaces d'un polyèdre irrégulier pourraient être perpendiculaires aux axes de rotation des systèmes oscillants du régulateur.

Selon une variante avantageuse, notamment pour réduire au mieux l'influence néfaste de la pesanteur, les trois systèmes oscillants pourraient être agencés sur trois faces contigues d'un cube, c'est-à-dire que les surfaces 12, 13, 14 seraient perpendiculaires entre elles et coïncideraient avec les trois faces d'un cubes. En variante encore, ces surfaces pourraient coïncider avec certaines surfaces d'un polyèdre régulier, non nécessairement cubique.

Le régulateur décrit précédemment est particulièrement performant au sein d'une montre bracelet. Naturellement, il reste aussi utile pour toute implémentation plus largement au sein de tout mouvement horloger, pour toute pièce d'horlogerie.

D'autre part, le principe du régulateur à résonance tridimensionnelle reste compatible avec d'autres approches permettant d'améliorer la précision du régulateur. Ainsi, il peut par exemple être combiné avec une solution de type tourbillon. Finalement, le régulateur à résonance tridimensionnelle permet de fortement réduire, voire annuler, l'effet néfaste de la pesanteur et plus généralement des différents défauts des systèmes oscillants sur l'isochronisme de la montre.