EP2363762A1 - Pièce d'horlogerie comportant un mouvement mécanique à haute fréquence - Google Patents

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EP2363762A1
EP2363762A1 EP10155490A EP10155490A EP2363762A1 EP 2363762 A1 EP2363762 A1 EP 2363762A1 EP 10155490 A EP10155490 A EP 10155490A EP 10155490 A EP10155490 A EP 10155490A EP 2363762 A1 EP2363762 A1 EP 2363762A1
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EP
European Patent Office
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timepiece
wheel
exhaust system
anchor
movement
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EP10155490A
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German (de)
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Inventor
Alain Zaugg
Jean-Philippe Rochat
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Montres Breguet SA
Original Assignee
Montres Breguet SA
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Publication date
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    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
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    • G04—HOROLOGY
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    • G04B13/00—Gearwork
    • G04B13/02—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots
    • G04B13/021—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots elastic fitting with a spindle, axis or shaft
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    • G04B13/00—Gearwork
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    • G04B13/027—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots planar toothing: shape and design
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04F—TIME-INTERVAL MEASURING
    • G04F7/00—Apparatus for measuring unknown time intervals by non-electric means
    • G04F7/04—Apparatus for measuring unknown time intervals by non-electric means using a mechanical oscillator
    • G04F7/08—Watches or clocks with stop devices, e.g. chronograph
    • G04F7/0866—Special arrangements

Definitions

  • the invention relates to a timepiece whose chronometric performances are improved and, more specifically, whose mechanical movement is capable of operating at 72,000 vibrations per hour, that is to say at a frequency of 10 Hz.
  • the object of the present invention is to overcome all or part of the disadvantages mentioned above by proposing a timepiece whose exhaust system allows the oscillation frequency increase of the balance and, thus, the chronometric performance of the movement.
  • the invention relates to a timepiece comprising a movement comprising a resonator of the balance-spring type and an escapement system of the Swiss wheel-anchor type, characterized in that the balance oscillates more than 36 '. 000 vibrations per hour and in that the exhaust system is at least partially perforated to reduce its inertia.
  • a timepiece generally annotated 1. It comprises a housing 3 having a middle 2 closed by a bottom (not shown) and an ice 4 and which is intended to receive a mechanical movement 5 between said bottom and the dial 6 of the timepiece 1. As visible in the figure 1 , the timepiece 1 has several complications.
  • the watch movement 5 is capable of displaying the current time (hour, minute, small second located at 9 o'clock making a turn in 30 seconds and a telltale indicating whether the small second is between 0 and 30 seconds or between 30 and 60 seconds, located at 12 o'clock) but also a date (at 6 o'clock), a time zone (time at 6 o'clock), a 24-hour display of the current time (at 3 o'clock) and a chronograph (Central second realizing the turn of the dial 6 in 30 seconds, central minute realizing the turn of the dial 6 in 60 minutes).
  • the seconds of the chronograph and the current time are displayed by performing a revolution of the dial in 30 seconds to offer in particular a measuring accuracy of the chronograph of a tenth of a second. This precision is made possible thanks to the high frequency of the watch movement 5.
  • the watch movement 5 is capable of withstanding a frequency greater than 5 Hz and, in particular, a frequency of 10 Hz.
  • the movement 5 comprises a system of 7 exhaust whose inertia is attenuated by reducing its mass.
  • the movement 5 comprises a resonator 9 of the balance type 8 - spiral 10 and an exhaust system 7 of the type wheel 11 - Swiss anchor 13.
  • the balance 8 is of variable inertia type, that is to say that the four flyweights 40 visible at the periphery of its serge can be individually displaced to adapt its inertia and finally adjust the movement 5
  • the pendulum 8 may, for example, be made of copper-beryllium alloy.
  • the hairspring 10 is preferably one-piece with its ferrule 41 which is fitted on the balance shaft 12.
  • the outer coil 42 of the spiral 10 is punctured on a fixed part of the movement 5 as, for example, a bridge.
  • the inner coil 43 of the spiral 10 has a Grossmann type curve to compensate for the use of the ferrule 41.
  • the spiral 10 may, for example, be formed from monocrystalline silicon and coated with silicon dioxide.
  • the resonator 9 cooperates with the exhaust system 7 by means of a plate mounted on the balance shaft 12.
  • the exhaust system 7, better visible at the Figures 4 to 6 has a Swiss anchor 13 formed by a main face (visible to the figure 6 ) in projection.
  • the Swiss anchor 13 is mainly formed by a rod 14 connecting the fork 15 and the arms 16, 17.
  • the fork 15 comprises two horns 18, 19 facing each other, under which a sting 20 is mounted in order to cooperate respectively with a pin fixed on said plate of the balance shaft 12 and the lower part of said plate.
  • the rod 14 receives, between the two arms 16, 17, a rod 21 intended to rotate the anchor 13 between a bridge and the plate of the movement 5. Finally, on each arm 16, 17, is fitted a pallet 22, 23 to come into contact with the escape wheel 11.
  • the pallets 22, 23 may, by way of example, be formed in synthetic ruby.
  • the rod 14 and the arms 16, 17 are perforated to reduce the inertia of the exhaust system 7.
  • the opening of said main face projection (visible at the figure 6 ) makes it possible to obtain a mass per unit area of less than 1 mg.mm -2 and, depending on the material used, a weight per unit area decreased to 0.18 mg.mm -2 .
  • the anchor 13 may, for example, be formed from monocrystalline silicon and coated with silicon dioxide.
  • DLC crystalline diamond-shaped carbon
  • the opening of the rod 14 and the arms 16, 17 form, preferably, a structure of the honeycomb type in order to maintain the mechanical strength of the anchor 13 while significantly decreasing its mass.
  • the exhaust system 7 further comprises an escape wheel 11 also formed by a main face (visible at the figure 5 ) in projection.
  • the wheel 11 is formed in a board 25 on which is a pinion 27 via an axis 24, the axis 24 and the pinion 27 can be shaped.
  • the pinion 27 has 8 symmetrical wings 44 which widen as they approach the board 25 to facilitate the driving of the pinion 27 in the wheel 11.
  • the pinion 27 and the axis 24 can, for example, be formed by a metal or a metal alloy such as steel.
  • the board 25 has a hub 26 connected by five arms 28 to the serge 29 which comprises twenty pulse teeth 30.
  • the number of arms 28 and / or teeth 30 may vary, however, advantageously according to the invention, the watch movement 5 can perfectly function at high frequency, that is to say for example at 10 Hz, with a twenty-tooth exhaust wheel 30.
  • the serge 29 and / or the teeth 30 are pierced in order to reduce the inertia of the exhaust system 7.
  • the opening of said main face in projection (visible at the figure 5 ) makes it possible to obtain a mass per unit area of less than 0.7 mg.mm -2 and, depending on the material used, a weight per unit area decreased to 0.16 mg.mm -2 .
  • the board 25 may, for example, be formed from monocrystalline silicon and coated with silicon dioxide.
  • DLC crystalline diamond-shaped carbon
  • the recess 31 of the teeth 30 is substantially of triangular shape in the example illustrated in FIG. figure 5 however, a different form of recess is of course possible.
  • the serge 29 is perforated by spaces 32 between the teeth 30 which are amplified to form an acute angle ⁇ .
  • the serge 29 comprises, from each tooth 30 towards the hub 26, recesses 33 in the form of a quadrilateral and, between each recess 33, perforations 34 substantially triangular.
  • the frame 35 supporting each tooth 30 is thus triangular in shape, the base 36 being formed by the inner diameter of the serge 29 and connecting by two sides 37, 38 substantially rectilinear associated tooth 30.
  • each frame 35 therefore comprises a recess 33 and two cut-outs 34.
  • each frame 35 is interwoven with the other two adjacent frames 35.
  • each frame 35 has its side 37 intersecting with the side 38 of the previous frame and its side 38 intersecting with the side 37 of the next frame.
  • the side 38 of the previous frame joins the side 37 of the frame substantially at the middle of the base 36 of the frame 35.
  • the watch movement 5 thanks to the adaptation described above of its exhaust system 7 is capable of withstanding a frequency greater than 5 Hz and, in particular, a frequency of 10 Hz.
  • each of the days 31, 32, 33, 34 made in the plate 25 or on the anchor 13 may be of different shape and / or distributed differently and / or not through and / or unformed depending on the applications.

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Abstract

L'invention se rapporte à une pièce d'horlogerie (1) comportant un mouvement (5) comprenant un résonateur (9) du type balancier (8) - spiral (10) et un système d'échappement (7) du type roue (11) - ancre suisse (13). Selon l'invention, le balancier (8) oscille à plus de 36'000 alternances par heure et le système d'échappement (7) est au moins partiellement ajouré afin de diminuer son inertie. L'invention concerne le domaine des mouvements horlogers à haute fréquence.

Description

    Domaine de l'invention
  • L'invention se rapporte à une pièce d'horlogerie dont les performances chronométriques sont améliorées et, plus précisément, dont le mouvement mécanique est capable de fonctionner à 72'000 alternances par heure, c'est-à-dire à une fréquence de 10 Hz.
    • Arrière plan de l'invention
  • Il est connu de fabriquer des mouvements fonctionnant à 5 Hz afin d'améliorer la précision de pièces d'horlogerie. Cependant, il devient très délicat de développer un mécanisme capable d'osciller au-delà de cette fréquence en raison des vitesses de balancier engendrées et des modifications profondes à prévoir.
    • Résumé de l'invention
  • Le but de la présente invention est de pallier tout ou partie les inconvénients cités précédemment en proposant une pièce d'horlogerie dont le système d'échappement autorise l'augmentation de fréquence d'oscillation du balancier et, ainsi, les performances chronométriques du mouvement.
  • A cet effet, l'invention se rapporte à une pièce d'horlogerie comportant un mouvement comprenant un résonateur du type balancier - spiral et un système d'échappement du type roue - ancre suisse caractérisée en ce que le balancier oscille à plus de 36'000 alternances par heure et en ce que le système d'échappement est au moins partiellement ajouré afin de diminuer son inertie.
  • Ainsi, en diminuant l'inertie du système d'échappement, il est possible de garder une architecture de mouvement « classique », c'est-à-dire, par exemple, une roue d'échappement à 20 dents et/ou un nombre de mobiles habituel même lorsque le balancier oscille à 72'000 alternances par heure.
  • Conformément à d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention :
    • le balancier oscille à 72'000 alternances par heure ;
    • la roue du système d'échappement comporte une face principale en projection dont la masse surfacique est inférieure à 0,7 mg.mm-2 ;
    • la roue est ajourée au niveau de sa denture et/ou au niveau de sa serge ;
    • la roue du système d'échappement comporte vingt dents ;
    • la roue est formée à partir de silicium monocristallin revêtu de dioxyde de silicium ;
    • l'ancre suisse du système d'échappement comporte une face principale en projection dont la masse surfacique est inférieure à 1 mg.mm-2 ;
    • l'ancre est ajourée en formant une structure du type en nid d'abeille afin de conserver sa résistance mécanique ;
    • les palettes de l'ancre sont formées en rubis ;
    • l'ancre est formée à partir de silicium monocristallin revêtu de dioxyde de silicium ;
    • au moins une partie du système d'échappement comporte un revêtement extérieur afin de modifier sa tribologie et/ou ses caractéristiques mécaniques ;
    • le balancier est du type à inertie variable ;
    • la roue des secondes du mouvement est montée à rotation complète en 30 secondes afin de simplifier le rouage de finissage dudit mouvement.
    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 :
    • la figure 1 est une vue de face d'une pièce d'horlogerie selon l'invention ;
    • la figure 2 est une vue en perspective d'un résonateur et d'un système d'échappement selon l'invention ;
    • la figure 3 est une vue de dessus de la figure 2 ;
    • la figure 4 est une vue en perspective d'un système d'échappement selon l'invention ;
    • la figure 5 est une vue de dessus d'une roue d'échappement selon l'invention ;
    • la figure 6 est une vue de dessus d'une ancre suisse selon l'invention ;
    Description détaillée des modes de réalisation préférés
  • Comme illustré à la figure 1, on peut voir une pièce d'horlogerie généralement annotée 1. Elle comporte un boîtier 3 comportant une carrure 2 fermée par un fond (non représenté) et une glace 4 et qui est destiné à recevoir un mouvement mécanique 5 entre ledit fond et le cadran 6 de la pièce d'horlogerie 1. Comme visible à la figure 1, la pièce d'horlogerie 1 comporte plusieurs complications.
  • Ainsi, le mouvement horloger 5 est capable d'afficher l'heure courante (heure, minute, petite seconde située à 9 heures réalisant un tour en 30 secondes et un témoin, indiquant si la petite seconde se trouve entre 0 et 30 secondes ou entre 30 et 60 secondes, situé à 12 heures) mais également un quantième (situé à 6 heures), un fuseau horaire (heure située à 6 heures), un affichage 24 heures de l'heure courante (situé à 3 heures) et un chronographe (seconde centrale réalisant le tour du cadran 6 en 30 secondes, minute centrale réalisant le tour du cadran 6 en 60 minutes).
  • De manière avantageuse, les secondes du chronographe et de l'heure courante sont affichées en réalisant un tour du cadran en 30 secondes afin d'offrir notamment une précision de mesure du chronographe d'un dixième de seconde. Cette précision est rendue possible grâce à la haute fréquence du mouvement horloger 5.
  • De plus, un tel affichage des secondes, c'est-à-dire une rotation complète de la roue des secondes du mouvement 5 réalisée en 30 secondes, permet également de simplifier le rouage de finissage. En effet, le rapport entre la roue des secondes et la roue d'échappement est ainsi divisée par deux ce qui évite l'ajout d'un mobile supplémentaire.
  • Avantageusement selon l'invention, le mouvement horloger 5 est capable de supporter une fréquence supérieure à 5 Hz et, notamment, une fréquence de 10 Hz. Pour parvenir à ce résultat, préférentiellement selon l'invention, le mouvement 5 comporte un système d'échappement 7 dont l'inertie est atténuée par diminution de sa masse.
  • Dans l'exemple illustré aux figures 2 et 3, on peut voir que le mouvement 5 comporte un résonateur 9 du type balancier 8 - spiral 10 et un système d'échappement 7 du type roue 11 - ancre suisse 13. A ces mêmes figures 2 et 3, on peut voir que le balancier 8 est du type à inertie variable, c'est-à-dire que les quatre masselottes 40 visibles à la périphérie de sa serge peuvent être individuellement déplacées pour adapter son inertie et, finalement, régler le mouvement 5. Le balancier 8 peut, à titre d'exemple, être réalisé en alliage Cuivre-Béryllium.
  • Le spiral 10 est, de manière préférée, monobloc avec sa virole 41 laquelle est ajustée sur l'axe de balancier 12. Dans l'exemple illustré aux figures 2 et 3, la spire externe 42 du spiral 10 est pitonnée sur une pièce fixe du mouvement 5 comme, par exemple, à un pont. Comme visible à la figure 3, la spire interne 43 du spiral 10 comporte une courbe du type Grossmann afin de compenser l'utilisation de la virole 41. Le spiral 10 peut, à titre d'exemple, être formé à partir de silicium monocristallin et revêtu de dioxyde de silicium.
  • De manière habituelle, le résonateur 9 coopère avec le système d'échappement 7 à l'aide d'un plateau monté sur l'axe de balancier 12. Le système d'échappement 7, mieux visible aux figures 4 à 6, comporte une ancre suisse 13 formée par une face principale (visible à la figure 6) en projection. L'ancre suisse 13 est principalement formée par une baguette 14 reliant la fourchette 15 et les bras 16, 17. La fourchette 15 comporte deux cornes 18, 19 en vis-à-vis sous lesquelles est monté un dard 20 afin de coopérer respectivement avec une goupille fixée sur ledit plateau de l'axe de balancier 12 et la partie basse dudit plateau.
  • La baguette 14 reçoit, entre les deux bras 16, 17, une tige 21 destinée à monter à rotation l'ancre 13 entre un pont et la platine du mouvement 5. Enfin, sur chaque bras 16, 17, est ajustée une palette 22, 23 destinée à entrer en contact avec la roue d'échappement 11. Les palettes 22, 23 peuvent, à titre d'exemple, être formées en rubis synthétique.
  • Préférentiellement selon l'invention, la baguette 14 et les bras 16, 17 sont ajourés afin de diminuer l'inertie du système d'échappement 7. De manière préférée, l'ajourage de ladite face principale en projection (visible à la figure 6) permet d'obtenir une masse surfacique inférieure à 1 mg.mm-2 et, suivant le matériau utilisé, une masse surfacique diminuée jusqu'à 0,18 mg.mm-2. Pour atteindre cette dernière valeur, l'ancre 13 peut, à titre d'exemple, être formée à partir de silicium monocristallin et revêtue de dioxyde de silicium.
  • Il peut également être envisagé un revêtement supplémentaire comme du carbone cristallisé sous forme diamant (DLC) au moins au niveau de la fourchette 15 afin de modifier sa tribologie et/ou ses caractéristiques mécaniques.
  • Enfin, dans l'exemple illustré aux figures 4 et 6, l'ajourage de la baguette 14 et des bras 16, 17 forme, de manière préférée, une structure du type en nid d'abeille afin de conserver la résistance mécanique de l'ancre 13 tout en diminuant très sensiblement sa masse.
  • Le système d'échappement 7 comporte, en outre, une roue d'échappement 11 également formée par une face principale (visible à la figure 5) en projection. La roue 11 est formée dans une planche 25 sur laquelle est rapportée un pignon 27 par l'intermédiaire d'un axe 24, l'axe 24 et le pignon 27 pouvant être venus de forme. Comme illustré aux figures 4 et 5, le pignon 27 comporte 8 ailes 44 symétriques qui s'évasent au fur et à mesure qu'elles se rapprochent de la planche 25 afin de faciliter le chassage du pignon 27 dans la roue 11. Le pignon 27 et l'axe 24 peuvent, à titre d'exemple, être formés par un métal ou un alliage métallique comme de l'acier.
  • La planche 25 comporte un moyeu 26 relié par cinq bras 28 à la serge 29 qui comprend vingt dents d'impulsion 30. Bien entendu, le nombre de bras 28 et/ou de dents 30 peut varier, cependant, avantageusement selon l'invention, le mouvement horloger 5 peut parfaitement fonctionner à haute fréquence, c'est-à-dire par exemple à 10 Hz, avec une roue d'échappement à vingt dents 30.
  • Selon l'invention, la serge 29 et/ou les dents 30 sont ajourées afin de diminuer l'inertie du système d'échappement 7. De manière préférée, l'ajourage de ladite face principale en projection (visible à la figure 5) permet d'obtenir une masse surfacique inférieure à 0,7 mg.mm-2 et, suivant le matériau utilisé, une masse surfacique diminuée jusqu'à 0,16 mg.mm-2. Pour atteindre cette dernière valeur, la planche 25 peut, à titre d'exemple, être formée à partir de silicium monocristallin et revêtu de dioxyde de silicium.
  • Il peut également être envisagé un revêtement supplémentaire comme du carbone cristallisé sous forme de diamant (DLC) au moins au niveau des dents 30 afin de modifier leur tribologie et/ou leurs caractéristiques mécaniques.
  • L'évidement 31 des dents 30 est sensiblement de forme triangulaire dans l'exemple illustré à la figure 5, toutefois une forme différente d'évidement est bien sûr possible.
  • La serge 29 est ajourée par des espaces 32 entre les dents 30 qui sont amplifiés afin de former un angle α aigu. De plus, la serge 29 comporte, à partir de chaque dent 30 vers le moyeu 26, des évidements 33 en forme de quadrilatère et, entre chaque évidements 33, des ajourages 34 sensiblement triangulaires.
  • Comme illustré à la figure 5 en traits courts interrompus, le cadre 35 supportant chaque dent 30 est ainsi en forme de triangle, la base 36 étant formée par le diamètre intérieur de la serge 29 et reliant par deux côtés 37, 38 sensiblement rectilignes sa dent 30 associée.
  • Dans l'exemple illustré à la figure 5, chaque cadre 35 comporte donc un évidement 33 et deux ajourages 34. De plus, chaque cadre 35 est imbriqué avec les deux autres cadres 35 adjacents. Ainsi, chaque cadre 35 comporte son côté 37 sécant avec le côté 38 du cadre précédent et son côté 38 sécant avec le côté 37 du cadre suivant. Enfin, le côté 38 du cadre précédent rejoint le côté 37 du cadre suivant sensiblement au niveau du milieu de la base 36 du cadre 35. Cette architecture de la planche 25 permet de diminuer notablement sa masse tout en gardant ses caractéristiques mécaniques.
  • Par conséquent, avantageusement selon l'invention, le mouvement horloger 5 grâce à l'adaptation décrite ci-dessus de son système d'échappement 7 est capable de supporter une fréquence supérieure à 5 Hz et, notamment, une fréquence de 10 Hz.
  • 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, chacun des jours 31, 32, 33, 34 réalisés dans la planche 25 ou sur l'ancre 13 peut être de forme différente et/ou distribué différemment et/ou non traversant et/ou non formé suivant les applications.
  • De plus, les matériaux cités à titre d'exemple pour chaque élément peuvent également être adaptés suivant les applications et/ou si des matériaux nouveaux ou non s'accordent particulièrement bien.

Claims (14)

  1. Pièce d'horlogerie (1) comportant un mouvement (5) comprenant un résonateur (9) du type balancier (8) - spiral (10) et un système d'échappement (7) du type roue (11) - ancre suisse (13) caractérisée en ce que le balancier (8) oscille à plus de 36'000 alternances par heure et en ce que le système d'échappement (7) est au moins partiellement ajouré afin de diminuer son inertie.
  2. Pièce d'horlogerie (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le balancier (8) oscille à 72'000 alternances par heure.
  3. Pièce d'horlogerie (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la roue (11) du système d'échappement (7) comporte une face principale en projection dont la masse surfacique est inférieure à 0,7 mg.mm-2.
  4. Pièce d'horlogerie (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la roue (11) est ajourée (31) au niveau de sa denture (30).
  5. Pièce d'horlogerie (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la roue (11) est ajourée (32, 33, 34) au niveau de sa serge (29).
  6. Pièce d'horlogerie (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la roue (11) du système d'échappement (7) comporte vingt dents (30).
  7. Pièce d'horlogerie (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la roue (11) est formée à partir de silicium monocristallin revêtu de dioxyde de silicium.
  8. Pièce d'horlogerie (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'ancre suisse (13) du système d'échappement (7) comporte une face principale en projection dont la masse surfacique est inférieure à 1 mg.mm-2.
  9. Pièce d'horlogerie (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'ancre (13) est ajourée en formant une structure du type en nid d'abeille afin de conserver sa résistance mécanique.
  10. Pièce d'horlogerie (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les palettes (22, 23) de l'ancre (13) sont formées en rubis.
  11. Pièce d'horlogerie (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'ancre (13) est formée à partir de silicium monocristallin revêtu de dioxyde de silicium.
  12. Pièce d'horlogerie (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins une partie (15, 30) du système d'échappement (7) comporte un revêtement extérieur afin de modifier sa tribologie et/ou ses caractéristiques mécaniques.
  13. Pièce d'horlogerie (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le balancier (8) est du type à inertie variable.
  14. Pièce d'horlogerie (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la roue des secondes du mouvement (5) est montée à rotation complète en 30 secondes afin de simplifier le rouage de finissage dudit mouvement.
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