Domaine de l'invention

L'invention se rapporte à une ancre d'échappement coaxial monobloc et notamment une telle ancre formée sur deux niveaux.

Arrière-plan de l'invention

Il est connu de former une ancre d'échappement coaxial réalisée sur trois niveaux pour coopérer avec une double roue d'échappement coaxial et un plateau. Toutefois, il est difficile de correctement référencer les différentes parties d'une telle ancre entre elles.

Résumé de l'invention

Le but de la présente invention est de pallier tout ou partie les inconvénients cités précédemment en proposant une ancre d'échappement coaxial monobloc formée sur seulement deux niveaux

A cet effet, selon un premier mode de réalisation, l'invention se rapporte à une ancre d'échappement coaxial monobloc comportant un premier niveau formant le corps principal de l'ancre muni d'une fourchette et étant agencé pour recevoir une première série de palette caractérisée en ce que l'ancre comporte un deuxième niveau formant un dard au-dessus de ladite fourchette et étant agencé pour recevoir une deuxième série de palette au-dessus de ladite première série de palette, les premier et deuxième niveaux étant monoblocs afin de réduire les problèmes d'alignement de l'une par rapport à l'autre.

Selon une alternative du premier mode de réalisation, la série de palette d'un des deux niveaux est venue de forme avec son niveau associé. Selon un deuxième mode de réalisation, l'invention se rapporte à une ancre d'échappement coaxial monobloc comportant un premier niveau formant le corps principal de l'ancre muni d'une fourchette et d'une première série de palette caractérisée en ce que l'ancre comporte un deuxième niveau formant un dard au-dessus de ladite fourchette et une deuxième série de palette au-dessus de ladite première série de palette, les premier et deuxième niveaux étant monoblocs afin de réduire les problèmes d'alignement de l'une par rapport à l'autre.

On comprend, avantageusement selon les deux modes de réalisation de l'invention, que non seulement les niveaux entre eux sont idéalement référencés mais également que l'épaisseur globale peut être avantageusement réduite par rapport aux ancres actuelles.

Conformément à d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention :

- le premier niveau et/ou le deuxième niveau comporte au moins un niveau supplémentaire afin de monter d'au moins un autre élément fonctionnel de manière monobloc ;

- ledit au moins un autre élément fonctionnel est un axe pour monter à rotation ladite ancre ;

- l'ancre est formée à partir d'au moins un métal, d'au moins un alliage métallique ou à base de silicium.

De plus, l'invention se rapporte à un système d'échappement coaxial pour une pièce d'horlogerie caractérisé en ce qu'il comporte une ancre d'échappement coaxial monobloc selon l'une des variantes précédentes, ladite ancre coopérant avec un mobile d'échappement coaxial, la première série de palette de l'ancre coopérant avec la roue d'échappement du mobile, la deuxième série de palette de l'ancre coopérant avec le pignon d'échappement du mobile.

Description sommaire des dessins D'autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

- les figures 1 à 4 sont des représentations des étapes successives d'un procédé de fabrication d'une ancre d'échappement selon une première variante de l'invention ;

- les figures 5 à 8 sont des représentations des étapes successives d'un procédé de fabrication d'un ancre d'échappement selon une deuxième variante de réalisation de l'invention ;

- la figure 9 est une représentation en perspective d'un échappement coaxial selon un premier mode de réalisation de l'invention ;

- la figure 1 0 est une représentation en perspective d'un échappement coaxial selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.

Description détaillée des modes de réalisation préférés L'invention se rapporte à un système d'échappement coaxial amélioré pour une pièce d'horlogerie. Le système d'échappement 51 , 61 selon l'invention comprend un mobile 15 formé d'une première 1 et une deuxième 1 1 roues d'échappement. La deuxième roue d'échappement 1 1 , également appelée pignon d'impulsion, est montée sur le même axe 3. La position angulaire des dents 13 de la deuxième roue d'échappement 1 1 est indexée sur la position angulaire des dents 8 de la première roue d'échappement 1 .

La première roue d'échappement 1 a la forme d'une roue d'échappement à ancre suisse classique. La deuxième roue d'échappement 1 1 fait également office de pignon d'échappement en engrenant avec une roue intermédiaire du rouage 17 de la pièce d'horlogerie, ce qui a comme avantage de réduire la hauteur du mécanisme. Toutefois, un pignon peut être monté en plus de deux roues d'échappement pour s'engrener avec le rouage 17 ce qui impose, dans cette alternative, trois niveaux au mobile d'échappement coaxial. Le grand plateau 19 du balancier (non représenté), porte une cheville de plateau 21 et une palette d'impulsion 23. La cheville de plateau 21 est destinée à entraîner, dans un mouvement de va-et-vient, l'ancre 55, 65 et la palette d'impulsion 23 est destinée à coopérer avec les dents 8 de la première roue d'échappement 1 .

Selon un premier mode de réalisation de l'invention illustré à la figure 9, l'ancre 55 est monobloc et comporte deux niveaux 50, 52 aux motifs distincts l'un au-dessus de l'autre. Avantageusement selon l'invention, le premier niveau 50 forme le corps principal de l'ancre 55. Il est muni d'une fourchette 57 à deux cornes destinée à coopérer avec la cheville 21 du grand plateau 19. Le premier niveau 50 comporte également des logements aptes à recevoir une première série de palettes 56, 58 destinée à coopérer avec les dents 8 de la roue d'échappement 1 .

Le deuxième niveau 52 de l'ancre 55, selon le premier mode de réalisation de l'invention, comporte un dard 53 monté en porte-à-faux au- dessus de la fourchette 57 et centré entre ses cornes. Le deuxième niveau 52 comporte également une base 59 venue de forme au-dessus du premier niveau 50 et, notamment, comportant un logement apte à recevoir une deuxième série de palette 54 destinée à coopérer avec les dents 13 du pignon d'échappement 1 1 . On comprend donc, selon le premier mode de réalisation de l'invention illustré à la figure 9, que la deuxième série de palette 54 est montée au-dessus de la première série de palettes 56, 58.

Comme expliqué ci-dessous, les premier 50 et deuxième 52 niveaux sont, avantageusement selon l'invention, monoblocs afin de réduire les problèmes d'alignement de l'une par rapport à l'autre. Les palettes 54, 56, 58, préférentiellement en rubis, n'ont plus qu'à être montées dans les logements idoines pour monter l'ancre 55 dans le système d'échappement 51 . L'ancre 55 peut être, de manière préférée, formée à partir d'au moins un métal, d'au moins un alliage métallique ou même à base de silicium.

Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention illustré à la figure 10, l'ancre 65 est monobloc et comporte deux niveaux 60, 62 aux motifs distincts l'un au-dessus de l'autre. Avantageusement selon l'invention, le premier niveau 60 forme le corps principal de l'ancre 65. Il est muni d'une fourchette 67 à deux cornes destinée à coopérer avec la cheville 21 du grand plateau 1 9. Le premier niveau 60 comporte également une première série de palettes 66, 68 venue de forme et destinée à coopérer avec les dents 8 de la roue d'échappement 1 .

Le deuxième niveau 62 de l'ancre 65, selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, comporte un dard 63 monté en porte-à-faux au- dessus de la fourchette 67 et centré entre ses cornes. Le deuxième niveau 52 comporte également une base 69 venue de forme au-dessus du premier niveau 50 et, notamment, comportant une deuxième série de palette 64 destinée à coopérer avec les dents 1 3 du pignon d'échappement 1 1 . On comprend donc, selon le deuxième mode de réalisation de l'invention illustré à la figure 10, que la deuxième série de palette 64 est montée au- dessus de la première série de palettes 66, 68.

Comme expliqué ci-dessous, les premier 60 et deuxième 62 niveaux sont, avantageusement selon l'invention, monoblocs afin de réduire les problèmes d'alignement de l'une par rapport à l'autre. De plus, l'ancre 65 peut être, de manière préférée, formée à partir d'au moins un métal, d'au moins un alliage métallique ou même à base de silicium.

Bien entendu, ces deux modes de réalisation des figures 9 et 10 peuvent être formés à l'aide d'autres matériaux. Cependant, un matériau électroformable, d'une part, ou un matériau micro-usinable, d'autre part, sont préférés. En effet, à ce jour, le gravage ionique réactif et l'électroformage du type LIGA sont les seuls processus capables de réaliser des pièces avec la précision de l'ordre de quelques microns nécessaire au bon fonctionnement de l'ancre 55, 65. Cependant, tout autre processus capable de respecter les mêmes tolérances de fabrication sont applicables.

Un matériau électroformable peut être formé avec de l'or et/ou du cuivre et/ou de l'argent et/ou de l'indium et/ou du platine et/ou du palladium et/ou du nickel sans que ces composés soient exhaustifs. En effet, d'autres composés comme du phosphore peuvent être ajoutés en plus faible quantité.

Un matériau micro-usinable peut être formé par du carbure de silicium, du silicium cristallisé, de l'alumine cristallisé ou de la silice cristallisée sans que ces composés soient également exhaustifs.

Bien entendu, l'ancre 55, 65 peut également comporter des moyens de fixation élastiques afin de la monter à rotation sur un axe 70, 71 . De tels moyens élastiques peuvent, par exemple, prendre la forme de ceux divulgués dans les figures 10A à 10E du document EP 1 655 642 ou ceux divulgués dans les figures 2 à 5 du document WO 2007/099068, lesquels documents sont incorporés par référence à la présente description.

De manière alternative, l'ancre 55, 65 peut également comporter des moyens flexibles afin d'être montée à rotation selon un axe virtuel. De tels moyens flexibles peuvent, par exemple, prendre la forme de ceux divulgués dans le document WO 201 2/01 0408, lequel document est incorporé par référence à la présente description.

On comprend également que la configuration que l'axe 70, 71 peut être venu de forme avec l'ancre 55, 65 ou monté dessus au niveau du premier niveau 50, 60 et/ou du deuxième niveau 52, 62, c'est-à-dire qu'une ouverture d'un niveau pourrait être plus grande que celle de l'autre niveau qui comporterait ou non des moyens de fixation. De manière similaire, rien n'empêche que chaque ouverture dans chaque niveau comprenne ses propres moyens de fixation.

De plus, les moyens de fixation élastiques pourraient être alternativement remplacés par des moyens de fixation plastiques notamment lors de l'utilisation de planches à base d'un matériau micro- usinable. A titre d'exemple, ils pourraient être formés par une rondelle en matériau métallique autorisant le chassage de l'ancre 55, 65 contre l'axe 70, 71 par déformation plastique sans soumettre de contrainte au matériau utilisé pour former l'ancre 55, 65. Bien entendu, d'autres moyens de fixation plastiques sont envisageables.

Les deux types de fabrication vont être présentés respectivement aux figures 1 à 4 et 5 à 8. Les figures 1 à 4 présentent des étapes successives principales d'un micro-usinage pour une meilleure compréhension. Préférentiellement, le procédé comporte une première étape consistant à se munir d'un substrat 31 comportant une couche supérieure 33 et couche inférieure 35 en matériaux micro-usinables qui sont solidarisées entre elles par une couche intermédiaire 34. Ce type de substrat 31 est également connu sous l'abréviation S.O.I. provenant des termes anglais « Silicon On Insulator ».

Dans une deuxième étape, on effectue un gravage d'au moins un motif 36 dans la couche supérieure 33 jusqu'à découvrir la couche intermédiaire 34 afin de former un premier niveau 50, 60, 52, 62 de l'ancre 55, 65. Cette deuxième étape permet donc de former un ou plusieurs premier(s) motif(s) de l'ancre 55, 65 dans la couche supérieure 33.

Comme illustré à la figure 2, on forme un masque 37, par exemple par photolithographie, pour protéger la partie de la couche supérieure 33 que l'on souhaite garder puis, comme illustré par des traits interrompus, on soumet la partie supérieure du substrat 31 à une attaque anisotrope du type gravage ionique réactif profond également connu sous l'abréviation D. R. I.E. provenant des termes anglais « Deep Reactive Ion Etching » . Comme illustré à la figure 3, on obtient le premier motif 36 comportant un premier niveau 50, 60, 52, 62 de l'ancre 55, 65.

Dans une troisième étape, on effectue un gravage d'au moins un deuxième motif 38 dans la couche inférieure 35 jusqu'à découvrir la couche intermédiaire 34 afin de former, de manière monobloc avec le premier niveau 50, 60, 52, 62, au moins un deuxième niveau 52, 62, 50, 60 de l'ancre 55, 65. Cette troisième étape permet donc de former un ou plusieurs deuxième motif(s) de l'ancre 55, 65 dans la couche inférieure 35. Comme illustré à la figure 3, on forme un masque 39, par exemple par photolithographie, pour protéger la partie de la couche inférieure 35 que l'on souhaite garder puis, comme illustré par des traits interrompus, on soumet la partie inférieure du substrat 31 à une attaque anisotrope du type gravage ionique réactif profond (D.R.I.E.). Comme illustré à la figure 4, on obtient le deuxième motif 38 comportant au moins un deuxième niveau 52, 62, 50, 60 de manière monobloc avec un des premiers niveaux 50, 60, 52, 62 formé dans les étapes précédentes.

Il reste plus qu'à libérer chaque ancre 55, 65 sur deux niveaux ainsi formé du substrat 31 et, éventuellement, des parties découvertes de la couche intermédiaire 34 afin de monter l'ancre 55, 65 dans le système d'échappement 51 , 61 . De manière préférée, lorsque l'ancre 55, 65 est formée à base de silicium, une étape supplémentaire d'oxydation est effectuée afin de former au moins une partie en dioxyde de silicium au niveau de sa surface extérieure dans le but de la rendre plus résistante mécaniquement.

Les figures 5 à 8 présentent des étapes successives principales d'un électroformage pour une meilleure compréhension. Préférentiellement, le procédé comporte une première étape consistant à se munir d'un substrat 41 comportant une couche supérieure électriquement conductrice. Cette couche peut être obtenue par le dépôt d'un matériau électriquement conducteur sur un matériau isolant ou par le fait que le substrat est formé en un matériau électriquement conducteur.

Les étapes principales d'un électroformage consistent à former un moule puis à remplir ce moule à l'aide d'un matériau, par exemple, à l'aide d'une galvanoplastie. Ce type d'électroformage est connu sous l'abréviation L.I.G.A. provenant des termes allemands « rontgenLIthographie, Galvanoformung & Abformung ». Il existe plusieurs types de processus du type L.I.G.A. suivant que le moule à plusieurs niveaux est formé entre chaque galvanoplastie ou est formé entièrement pour être, seulement après, rempli. Pour l'explication ci-dessous, la technique présentée consiste à former chaque niveau, c'est-à-dire former un niveau du moule et le remplir avant de passer au niveau suivant. Bien entendu, tout type d'électroformage, du type L.I.G.A. ou non, capable de former une ancre monobloc à au moins deux niveaux distincts est envisageable.

Comme illustré aux figures 5 et 6, dans un premier temps, le premier niveau 47 du moule est formé à l'aide, par exemple, d'une photolithographie d'une résine comme illustré à la figure 5. Il est formé au moins une cavité de forme correspondante un premier niveau 50, 60, 52, 62 de l'ancre 55, 65. Ladite au moins une cavité est ensuite remplie par électrodéposition d'un matériau métallique 46.

Comme illustré à la figure 7 de manière similaire au premier temps, dans un deuxième temps, un deuxième niveau 49 de résine est formé à l'aide, par exemple, également d'une photolithographie. Il est formé au moins un évidement de forme correspondante au deuxième niveau 52, 62, 50, 60 de l'ancre 55, 65 et communiquant avec ladite au moins une cavité du premier niveau 47 de résine. Le deuxième niveau 49 de résine est ensuite rempli par électrodéposition d'un matériau métallique 48.

Il reste plus qu'à libérer l'ancre 55, 65 sur deux niveaux ainsi formée du substrat 41 et des résines 47, 49 comme illustré à la figure 8 afin de monter l'ancre 55, 65 dans le système d'échappement 51 , 61 . Dans l'exemple d'une ancre 55, 65 obtenue par électroformage, on comprend qu'il n'est plus nécessaire de former les moyens de fixation élastiques ou plastiques du fait que le matériau métallique peut directement être chassé sur l'axe 70, 71 .

Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l'exemple illustré mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, il faut comprendre qu'au moins deux niveaux sont réalisés de manière monobloc. Ainsi, il est parfaitement envisageable qu'au moins un niveau supplémentaire soit formé contre le premier et/ou le deuxième niveaux 50, 60, 52, 62, pour ajouter d'autres éléments fonctionnels de manière monobloc comme, par exemple, l'axe 70, 71 .

De plus, les deux modes de réalisation des figures 9 et 10 peuvent être combinées. On comprend donc, notamment, qu'un niveau du premier mode de réalisation peut être combiné avec un niveau du deuxième mode de réalisation pour former une ancre d'échappement coaxial qui comprend au moins un niveau de l'ancre 55 et au moins un autre niveau de l'ancre 65.

Enfin, d'autres niveaux peuvent être ajoutés pour espacer d'avantage les éléments fonctionnels entre eux. A titre d'exemple nullement limitatif, le dard 53, 63 pourrait avoir une base sur un premier niveau et l'élément en porte-à-faux sur un niveau au-dessus afin d'espacer d'avantage l'élément en porte-à-faux de la fourchette 57, 67 pour, par exemple, autoriser l'utilisation d'une cheville 21 plus haute.