EP2434353B1 - Spiral anti-galop pour échappement d'horlogerie - Google Patents

Spiral anti-galop pour échappement d'horlogerie Download PDF

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EP2434353B1
EP2434353B1 EP10181111.5A EP10181111A EP2434353B1 EP 2434353 B1 EP2434353 B1 EP 2434353B1 EP 10181111 A EP10181111 A EP 10181111A EP 2434353 B1 EP2434353 B1 EP 2434353B1
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EP
European Patent Office
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spring
balance
segments
hairspring
spiral
Prior art date
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EP10181111.5A
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EP2434353A1 (fr
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Alain Zaugg
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Montres Breguet SA
Original Assignee
Montres Breguet SA
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Publication date
Application filed by Montres Breguet SA filed Critical Montres Breguet SA
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Priority to CN2011102950664A priority patent/CN102419541B/zh
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    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04BMECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • G04B17/066Manufacture of the spiral spring
    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04BMECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/20Compensation of mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/26Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of variations of the impulses
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49609Spring making

Definitions

  • the present invention relates to an anti-gallop hairspring for a clock escapement without stop, of the type escapement trigger.
  • galloping The phenomenon of galloping is well known to those skilled in the art. It mainly concerns relaxation exhausts, and strongly harms when it occurs, to the precision of a timepiece that is equipped.
  • Escapement exhausts are particularly used in precision timepieces because they disturb the isochronism of the oscillator less than the Swiss anchor escapements.
  • escapement For a detailed description of such an escapement, reference will be made to the book theory de l'Horlogerie, chapter 6.7.1. We will confine our here to recalling the principle of the gallop phenomenon of which it is the object.
  • the balance-balance oscillator oscillates between two extreme positions, a so-called 'high' position and a so-called 'low' position. Each of its oscillations comprises a so-called 'ascending' alternation, during which it moves from the low position to the high position, and a so-called 'downward' alternation, during which it switches from the high position to the low position.
  • the escape wheel delivers to the oscillator sprung-balance, an oscillation pulse, during the upward alternation, in a position called 'equilibrium', substantially halfway between the high position and the low position. During the downward alternation, the sprung balance receives no impulse. It will be noted that the ascending and descending alternations are indifferently associated with the contraction or the radial extension of the hairspring.
  • the amplitude of each alternation namely the angular displacement of the oscillator from the equilibrium position to the high or low position, is typically 330 °.
  • the sprung balance may receive an excess of energy and its amplitude exceeds this value, and even exceeds 360 °, a limit value beyond which the sprung balance receives an impulse. additional.
  • the upward alternation can then count two pulses, while the downward alternation can count one.
  • the escape wheel which normally performs a step by oscillation, then performs two or even three steps during a single oscillation. This phenomenon of runaway sprung balance, which self-maintains, is called gallop. It hinders the precision of the movement, because for each additional step made by the escape wheel, the measurement of the time advance of a duration inversely proportional to the oscillation frequency of the spiral balance.
  • Another mechanism disclosed in the application EP 1 645 918 comprises an arm, mounted radially on the last turn of the spiral, which is interposed between a finger integral with the balance beam and two columns mounted on a balance bridge, when the balance spring exceeds a certain angular and radial extension.
  • This device is difficult to implement, mainly because of the extreme precision required for its assembly
  • the document EP1645918 discloses a hairspring to which a clip is hung to abut against columns integral with the bridge of the balance to limit the frolicking of the hairspring in case of impact.
  • the document US3696687 discloses a method of manufacturing a plastic hairspring having material bridges during a manufacturing step.
  • the present invention provides a simple and robust alternative to existing anti-gallop devices. It relates more precisely an anti-gallop hairspring for watch exhaust, defined by claim 1 of the patent.
  • the hairspring is braked or blocked in its rotation without the use of external means likely to disturb its isochronism.
  • the present invention also relates to a clock escapement provided with such an anti-gallop spiral.
  • the anti-gallop spiral represented at equilibrium in figures 1 , 3 , 6, 7 , 8, 9 and 10 and referenced as a whole 1, is formed generally of a blade 10 wound on itself in spiral, so as to have an angular elasticity.
  • the central end 11 of the blade 10 is fixed in a known manner on a shell 20 driven on a balance shaft 21, while its peripheral end 12 is intended to be fixed to a not shown cock.
  • the hairspring 1 comprises a plurality of turns 13, typically between 10 and 15, having between them, in equilibrium, a pitch p.
  • the spiral 1 further comprises a plurality of transverse segments 15, 15 ', 15 "a, 15" b, 15 “c secured to successive turns 13, and arranged angularly to abut one on the other, when the amplitude of rotation of the hairspring 1 exceeds a determined angle ⁇ between 300 ° and 360 °, from its equilibrium position to one of its extreme positions.
  • the hairspring 1 is formed, from the central end 11, of a first spiral portion 14a of connection to the ferrule 20, then of a succession of spiral portions 14 of pitch p, connected together by transverse segments 15 of length l, and finally, of a last spiral portion 14b of connection to a rooster.
  • the segments 15 extend radially, but, alternatively, they may be slightly inclined relative to the radial orientation.
  • the initial radius of a spiral portion 14 is equal to the final radius of a preceding portion 14 increased by the length l of a segment 15.
  • the successive transverse segments 15 are arranged angularly to abut one against the other when the amplitude of the alternation associated with the contraction of the hairspring 1 reaches a determined value ⁇ of between 300 ° and 360 °.
  • N is the number of turns 13 of the hairspring 1, from the central end 11 to the peripheral end 12, R n the radius of the nth turn 13, R 1 and R N , respectively the radii of the first and of the last turn 13.
  • ⁇ n the angular offset at equilibrium, with respect to the radially aligned position, between the transverse segments 15 associated respectively with the nth and n + 1th turns 13, and ⁇ n the angular sector of the nth spiral portion 14.
  • the transverse segments 15 abut one against the other beyond a determined rotation angle en, as shown in FIG. figure 2 .
  • the turns 13 are then locked in rotation relative to each other and the hairspring 1 has no or almost no angular elasticity. Its rotation movement is suddenly blocked.
  • the galloping phenomenon is thus avoided in the alternation associated with the contraction of the hairspring 1.
  • This alternation will preferably be the upward alternation, since the phenomenon of galloping occurs more frequently during this alternation.
  • the three spiral portions 14 are interconnected by two transverse segments 15 abutting one another when the determined angle ⁇ is reached. In this case, only two consecutive turns lock in rotation relatively to one another, thus slowing the general movement of rotation of the spring 1, instead of blocking it.
  • Such a variant of the first embodiment is illustrated in figure 3 .
  • the hairspring 1 can comprise two, three and up to N 'portions of spiral 14, and, respectively, three, four and up to N '+ 1 transverse segments 15, N' being a function of the number N of turns 13 and the angle ⁇ .
  • the braking of the hairspring 1 increases with the number of spiral portions 14 and transverse segments 15, until complete locking of the hairspring when the number of spiral portions 14 takes the maximum value N '.
  • the segments 15 extend radially slightly beyond the two spiral portions 14 that they connect, and comprise two fingers 16 and 17 at their ends, extending angularly towards the outside of the spiral portions 14 that they connect.
  • the fingers 16 and 17 fit into each other when the segments 15 abut.
  • the segments 15 are then locked radially relative to each other, which gives the hairspring 1, in addition to an angular rigidity, a radial rigidity, when the determined amplitude ⁇ is reached.
  • the locking spiral 1 is ensured even during violent shocks, because the radial elasticity does not compensate, in this case, the angular rigidity.
  • the spiral 1 illustrated in Figures 6 and 7 differs from the embodiment described with regard to Figures 1 and 2 , in that it is formed of a single spiral portion 14, from the central end 11 to the peripheral end 12, which are secured to the transverse segments 15 'and 15 "a and 15" b.
  • the transverse segments 15 ' are of length l greater than or equal to p and less than or equal to 2p, and are integral with the single spiral portion 14 by their middle. They extend substantially radially, but, alternatively, may also be slightly inclined relative to the radial orientation. In this case, the inclination must be chosen so as not to block the return to equilibrium of the hairspring 1, if the determined angle ⁇ is exceeded.
  • the hairspring 1 comprises first transverse segments 15 "a and second transverse segments 15" b, integral with the single spiral portion 14 by one of their ends.
  • Both are of length l greater than or equal to p / 2, less than p.
  • Each turn 13 with the exception of the first and the last, has a transverse segment 15 "a and a transverse segment 15" b.
  • the first turn 13 from the central end 11, has a single transverse segment 15 "oriented outwardly, while the last has only 15" b, facing inwards.
  • the transverse segments 15 "a are aligned radially along a radius of the hairspring 1 and the transverse segments 15" b are offset with respect to the segments 15 "a by an angle ⁇ N.
  • ⁇ NOT ⁇ R not R NOT - R 1 and the angular sector ⁇ n separating them is equal to 360 - ⁇ NOT ⁇ R not R NOT - R 1 .
  • the transverse segments 15 'and 15 "a and 15" b are at least two in number, for a braking effect of the hairspring 1, and not for locking. It will also be noted that, in an advantageous variant, the segments 15 'and 15 "a, 15" b of the spiral 1 described opposite Figures 6 and 7 , comprise fingers 16 and 17 extending angularly and intended to fit into each other to give a radial rigidity spiral 1 in the angular locking position. This effect has already been described above with regard to figures 3 and 4 .
  • the spiral 1 represented in figure 8 differs from the spiral 1 described next to the figure 6 , in that the transverse segments 15 'are arranged to block it when the amplitude of its rotation exceeds a critical value ⁇ in extension and not in contraction.
  • the principle of operation is identical, but the rules of construction are different.
  • the equilibrium angular offset ⁇ n between two transverse segments 15 'associated respectively with the nth and n + 1th turns 13, is well worth ⁇ NOT ⁇ R not R NOT - R 1 , but the angular sector ⁇ n separating them is equal to 360 + ⁇ NOT ⁇ R not R NOT - R 1 .
  • the pitch p of a hairspring 1 increases, when it extends radially, by a value which depends on the amplitude of the alternation and the number N of turns 13.
  • the length l of the transverse segments 15 'must then be provided for them to contact each other during the alternation associated with the extension.
  • each segment 15 ' abuts against a consecutive segment 15' when the amplitude of rotation of the hairspring 1 reaches a determined angle ⁇ in extension, and the rotation of the hairspring 1 is thus blocked.
  • the spiral 1 illustrated in figure 9 differs from the spiral 1 described next to the figure 6 , in that it comprises segments 15 "a and 15" c designed to block its rotation in extension and not in contraction.
  • the segments 15" c point, like the transverse segments 15 “b, towards the inside of the spiral 1, but they are distinguished by their position relative to the segments 15 "a.
  • the offset ⁇ n between a segment 15 "associated with an nth turn 13 and a segment 15" c associated with an n + 1 turn 13, is as before ⁇ NOT ⁇ R not R NOT - R 1 , but the angular sector ⁇ n separating them is equal to 360 + ⁇ NOT ⁇ R not R NOT - R 1 .
  • the length l of segments 15 "a and 15" c is typically 0.8p.
  • Said spiral 1 combines the characteristics of the spiral 1 represented in figure 7 and the spiral 1 shown in figure 9 . It comprises first segments 15 "a, second segments 15" b and third segments 15 “c positioned relatively to each other in the manner described previously described, the transverse segments 15" are thus aligned along a radius of the spiral 1 and the transverse segments 15 "b and 15" c are offset on either side of the segments 15 "a of an angle ⁇ n equal to ⁇ NOT ⁇ R not R NOT - R 1 .
  • the segments 15 abut respectively against the segments 15" b or 15 "c.
  • the spiral 1 according to the invention is made of a material having elastic properties.
  • it will be chosen to manufacture silicon, by a photolithographic process well known to those skilled in the art.
  • a metal spiral for example nickel, gold, or a nickel alloy and gold, obtained by a physico-chemical deposition process type liga.

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Description

  • La présente invention est relative à un spiral anti-galop pour un échappement d'horlogerie dépourvu de butée, du type échappement à détente.
  • Le phénomène du galop est bien connu de l'homme de métier. Il concerne essentiellement les échappements à détente, et nuit fortement, lorsqu'il se produit, à la précision d'une pièce d'horlogerie qui en est munie.
  • Les échappements à détente sont notamment employés dans les pièces d'horlogerie de précision, car ils perturbent moins l'isochronisme de l'oscillateur que les échappements à ancre suisse. Pour une description détaillée d'un tel échappement, on se réfèrera l'ouvrage Théorie de l'horlogerie', chapitre 6.7.1.. On se bornera ici à rappeler le principe du phénomène de galop dont il fait l'objet.
  • Dans un échappement à détente, l'oscillateur balancier-spiral oscille entre deux positions extrêmes, une position dite 'haute' et une position dite 'basse'. Chacune de ses oscillations comporte une alternance dite 'ascendante', lors de laquelle il passe de la position basse à la position haute, et une alternance dite 'descendante', lors de laquelle il passe de la position haute à la position basse. La roue d'échappement délivre à l'oscillateur balancier-spiral, une impulsion par oscillation, lors de l'alternance ascendante, dans une position dite 'd'équilibre', sensiblement à mi-chemin entre la position haute et la position basse. Lors de l'alternance descendante, le balancier-spiral ne reçoit aucune impulsion. On notera que les alternances ascendantes et descendantes sont indifféremment associées à la contraction ou à l'extension radiale du spiral.
  • L'amplitude de chaque alternance, à savoir le déplacement angulaire de l'oscillateur depuis la position d'équilibre jusqu'à la position haute ou basse, est typiquement de 330°. Lors d'un choc, il arrive que le balancier-spiral reçoive un excès d'énergie et que son amplitude dépasse cette valeur, et même, excède 360°, valeur limite au-delà de laquelle, le balancier-spiral reçoit une impulsion supplémentaire. L'alternance ascendante peut alors compter deux impulsions, tandis que l'alternance descendante peut en compter une. La roue d'échappement, qui effectue normalement un pas par oscillation, effectue alors deux, voire trois pas au cours d'une même oscillation. Ce phénomène d'emballement du balancier-spiral, qui s'auto-entretient, est appelé galop. Il nuit à la précision du mouvement, car pour chaque pas supplémentaire effectué par la roue d'échappement, la mesure du temps avance d'une durée inversement proportionnelle à la fréquence d'oscillation du balancier-spiral.
  • Différents mécanismes de blocage existent pour remédier au galop du balancier-spiral. Ces mécanismes visent à bloquer le mouvement de rotation du balancier-spiral au-delà d'un angle déterminé de 330° environ. L'un d'entre eux, décrit dans la demande EP 1 801 669 , comprend un pignon solidaire en rotation du balancier-spiral. Ledit pignon engrène avec un secteur denté, monté pivotant, et muni de deux rayons terminaux susceptibles de venir buter contre un arrêt fixe si le balancier est entraîné au-delà d'un angle déterminé de rotation. Ce dispositif s'avère efficace pour éviter l'emballement de l'oscillateur, et ceci dans les deux sens de rotation, néanmoins il génère des pertes au niveau de l'engrenage entre le pignon et le secteur denté, lesquelles perturbent l'isochronisme du balancier-spiral. Un autre mécanisme divulgué dans la demande EP 1 645 918 comporte un bras, monté radialement sur la dernière spire du spiral, lequel s'interpose entre un doigt solidaire du balancier et deux colonnes montées sur un pont de balancier, lorsque le balancier-spiral excède une certaine extension angulaire et radiale. Ce dispositif se révèle délicat à mettre en oeuvre, essentiellement en raison de l'extrême précision nécessaire à son montage
  • Le document EP1645918 divulgue un spiral auquel une pince est accrochée pour venir en butée contre des colonnes solidaires du pont du balancier pour limiter l'ébat du spiral en cas de choc.
  • Le document US3696687 décrit un procédé de fabrication d'un spiral en plastique présentant des ponts de matière pendant une étape de fabrication. La présente invention propose une alternative simple et robuste aux dispositifs anti-galop existants. Elle concerne plus précisément un spiral anti-galop pour échappement d'horlogerie, définie par la revendication 1 du brevet.
  • Grâce aux segments transversaux, le spiral est freiné ou bloqué dans sa rotation sans l'usage de moyens externes susceptibles de perturber son isochronisme.
  • La présente invention concerne également un échappement d'horlogerie muni d'un tel spiral anti-galop.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, et donnant à titre d'exemple explicatif, mais nullement limitatif, quelques formes avantageuses de la réalisation d'un spiral anti-galop pour pièce d'horlogerie, dessins dans lesquels :
    • les figures 1 et 2 sont des vues de dessus d'un premier mode de réalisation d'un spiral anti-galop selon l'invention, respectivement en position d'équilibre et en position de blocage,
    • la figure 3 illustre une variante de ce premier mode de réalisation d'un tel spiral,
    • la figure 4 représente une forme avantageuse du premier mode de réalisation d'un spiral anti-galop selon l'invention, en position de blocage,
    • la figure 5 est une vue de détail du spiral représenté en figure 4,
    • les figures 6 et 7 sont des vues de dessus d'un deuxième et d'un troisième modes de réalisation d'un spiral anti-galop selon l'invention, configuré pour réaliser un blocage en contraction,
    • les figures 8 et 9 illustrent ces mêmes deuxième et troisième modes de réalisation du spiral anti-galop selon l'invention, configuré, cette fois, pour réaliser un blocage en extension, et
    • la figure 10 représente un spiral anti-galop selon l'invention réunissant les caractéristiques des modes de réalisation 7 et 9.
  • Le spiral anti-galop représenté à l'équilibre en figures 1, 3, 6, 7, 8, 9 et 10 et référencé dans son ensemble 1, est formé globalement d'une lame 10 enroulée sur elle-même en spirale, de manière à présenter une élasticité angulaire. L'extrémité centrale 11 de la lame 10 est fixée de façon connue sur une virole 20 chassée sur un axe 21 de balancier, tandis que son extrémité périphérique 12 est destinée à être fixée à un coq non représenté. D'une extrémité à l'autre, le spiral 1 comprend une pluralité de spires 13, typiquement entre 10 et 15, présentant entre elles, à l'équilibre, un pas p.
  • Selon l'invention, le spiral 1 comporte, en outre, une pluralité de segments transversaux 15, 15', 15"a, 15"b, 15"c solidaires de spires 13 successives, et agencés angulairement pour venir buter l'un sur l'autre, lorsque l'amplitude de rotation du spiral 1 excède un angle déterminé Ψ compris entre 300° et 360°, depuis sa position d'équilibre jusqu'à l'une de ses positions extrêmes.
  • Dans le mode de réalisation présenté en figures 1 à 5, le spiral 1 est formé, depuis l'extrémité centrale 11, d'une première portion de spirale 14a de raccordement à la virole 20, puis d'une succession de portions de spirale 14 de pas p, raccordées entre elles par des segments transversaux 15 de longueur l, et enfin, d'une dernière portion de spirale 14b de raccordement à un coq. De préférence, les segments 15 s'étendent radialement, mais, en variante, ils peuvent être légèrement inclinés par rapport à l'orientation radiale. Par construction, le rayon initial d'une portion de spirale 14 est égal au rayon final d'une portion 14 précédente augmenté de la longueur l d'un segment 15. Les segments transversaux 15 successifs sont agencés angulairement pour venir en butée l'un contre l'autre lorsque l'amplitude de l'alternance associée à la contraction du spiral 1, atteint une valeur déterminée Ψ comprise entre 300° et 360°.
  • A cette fin, les différents paramètres du spiral 1, dans sa position d'équilibre, sont liés par des relations géométriques explicitées ci-dessous. On note N le nombre de spires 13 du spiral 1, depuis l'extrémité centrale 11 jusqu'à l'extrémité périphérique 12, Rn le rayon de la nième spire 13, R1 et RN, les rayons respectivement de la première et de la dernière spire 13. On note encore θn le décalage angulaire à l'équilibre, par rapport à la position alignée radialement, entre les segments transversaux 15 associés respectivement aux nième et n+1ième spires 13, et Φn le secteur angulaire de la nième portion de spirale 14.
  • Il est connu que l'amplitude de rotation du spiral 1, depuis sa position d'équilibre jusqu'à l'une de ses positions extrêmes, ne se répartit pas uniformément sur l'ensemble des N spires 13, les spires 13 de grand rayon absorbant une plus grande partie de l'amplitude de rotation que les spires 13 de faible rayon. On peut montrer que pour une amplitude de rotation du spiral 1 donnée, chaque spire 13 se déforme d'un angle proportionnel à son rayon Rn. Il en ressort que les segments radiaux 15, associés respectivement aux nième et n+1ième spires, sont alignés radialement lorsque l'amplitude associée à la contraction du spiral 1 prend la valeur déterminée Ψ, si le décalage angulaire θn entre eux, à l'équilibre, obéit à la relation : θ n = Ψ N R n R N R 1
    Figure imgb0001
  • Le secteur angulaire Φn d'une nième portion de spirale 14 est le complément du décalage angulaire θn entre les segments radiaux 15 associés respectivement aux nième et n+1ième spires 13. Il obéit donc à la relation suivante : Φ n = 360 Ψ N R n R N R 1
    Figure imgb0002
  • Par exemple, pour un nombre de spires égal à 10, tel qu'illustré en figures 1 et 2, et un angle Ψ valant 320°, on compte 11 portions de spirales 14 et 12 segments radiaux 15. Les décalages angulaires θn entre segments radiaux varient de 16°, depuis l'extrémité centrale 11, à 41° à l'extrémité périphérique 12, tandis que les secteurs angulaires Φn des portions de spirale 14, passent de 344° à 319°.
  • Enfin, afin que deux segments 15 consécutifs viennent en butée l'un contre l'autre lorsque l'amplitude de l'alternance atteint la valeur déterminée Ψ, il est nécessaire que leur longueur l soit suffisante. Comme il est connu de l'homme de métier, le pas p d'un spiral 1 diminue, lorsqu'il se contracte, d'une valeur qui dépend de l'amplitude de l'alternance et du nombre N de spires 13. Les segments 15 se contactent donc si la longueur l des segments 15 vérifie la relation : 2 p > l p
    Figure imgb0003
  • Lorsque les règles de construction précédentes sont appliquées, les segments transversaux 15 viennent en butée l'un contre l'autre au-delà d'un angle de rotation déterminé en contraction Ψ, tel que représenté en figure 2. Les spires 13 sont alors bloquées en rotation relativement les unes aux autres et le spiral 1 n'a plus ou pratiquement plus d'élasticité angulaire. Son mouvement de rotation se bloque brusquement. Le phénomène de galop est ainsi évité dans l'alternance associée à la contraction du spiral 1. Cette alternance sera, de préférence, l'alternance ascendante, car le phénomène de galop se produit plus fréquemment lors de cette alternance.
  • Il est à noter ici, qu'il peut être suffisant de freiner la rotation du spiral 1 en cas de choc, plutôt que la bloquer. Dans ce cas, le spiral 1 est formé, au minimum, d'une première portion de spirale 14a de secteur angulaire quelconque, d'une deuxième portion de spirale 14 de secteur angulaire Φ n = 360 Ψ N R n R N R 1 ,
    Figure imgb0004
    et d'une troisième portion de spirale 14b, de secteur angulaire quelconque. Les trois portions de spirale 14 sont raccordées entre elles par deux segments transversaux 15, venant en butée l'un contre l'autre lorsque l'angle déterminé Ψ est atteint. Dans ce cas, seules deux spires consécutives se bloquent en rotation relativement l'une à l'autre, freinant ainsi le mouvement général de rotation du spiral 1, au lieu de le bloquer. Une telle variante du premier mode de réalisation est illustré en figure 3. Par extension, le spiral 1 peut comporter deux, trois et jusqu'à N' portions de spirale 14, et, respectivement, trois, quatre et jusqu'à N'+1 segments transversaux 15, N' étant fonction du nombre N de spires 13 et de l'angle Ψ. Le freinage du spiral 1 augmente avec le nombre de portions de spirale 14 et de segments transversaux 15, jusqu'au blocage complet du spiral lorsque le nombre de portions de spirale 14 prend la valeur maximum N'.
  • On se réfère maintenant aux figures 4 et 5, qui représentent une forme avantageuse du mode de réalisation du spiral 1 illustré en figures 1 et 2. Selon cette variante, les segments 15 s'étendent radialement légèrement au-delà des deux portions de spirale 14 qu'ils raccordent, et comportent deux doigts 16 et 17 à leurs extrémités, s'étendant angulairement vers l'extérieur des portions de spirales 14 qu'ils raccordent. Comme représenté en détail en figure 5, les doigts 16 et 17 s'emboîtent les uns dans les autres lorsque les segments 15 viennent en butée. Les segments 15 sont alors bloqués radialement les uns par rapport aux autres, ce qui donne au spiral 1, outre une rigidité angulaire, une rigidité radiale, lorsque l'amplitude déterminée Ψ est atteinte. Le blocage du spiral 1 est assuré même lors de chocs violents, car l'élasticité radiale ne compense pas, dans ce cas, la rigidité angulaire.
  • En figures 6 et 7, on a représenté, respectivement, un deuxième et un troisième modes de réalisation du spiral 1 selon l'invention.
  • Le spiral 1 illustré en figures 6 et 7, se distingue du mode de réalisation décrit en regard des figures 1 et 2, en ce qu'il est formé d'une unique portion de spirale 14, depuis l'extrémité centrale 11 jusqu'à l'extrémité périphérique 12, de laquelle sont solidaires des segments transversaux 15' et 15"a et 15"b.
  • Selon la première variante représentée à l'équilibre en figure 6, les segments transversaux 15' sont de longueur l supérieure ou égale à p et inférieure ou égale à 2p, et sont solidaires de l'unique portion de spirale 14 par leur milieu. Ils s'étendent sensiblement radialement, mais, en variante, peuvent être également légèrement inclinés par rapport à l'orientation radiale. Dans ce cas, l'inclinaison doit être choisie pour ne pas bloquer le retour à l'équilibre du spiral 1, si l'angle déterminé Ψ est dépassé. A l'équilibre, le décalage angulaire θn entre les segments transversaux 15' associés respectivement aux nième et n+1ième spires 13, vaut, comme énoncé précédemment, Ψ N R n R N R 1 ,
    Figure imgb0005
    tandis que le secteur angulaire Φn les séparant est de 360 Ψ N R n R N R 1 .
    Figure imgb0006
    Lorsque la rotation du spiral 1 selon l'invention dépasse la valeur critique Ψ lors de l'amplitude associée à sa contraction, les segments 15' s'alignent radialement et viennent en butée les uns contre les autres. Le spiral 1 est alors bloqué en rotation.
  • Selon la variante représentée à l'équilibre en figure 7, le spiral 1 comporte des premiers segments transversaux 15"a et des deuxièmes segments transversaux 15"b, solidaires de l'unique portion de spirale 14 par une de leur extrémités. Les premiers segments transversaux 15"a pointent vers l'extérieur du spiral 1, tandis que les deuxièmes segments transversaux 15"b pointent vers l'intérieur du spiral 1. Tous deux sont de longueur l supérieure ou égale à p/2, inférieure à p.
  • Chaque spire 13, à l'exception de la première et de la dernière comporte un segment transversal 15"a et un segment transversal 15"b. La première spire 13 depuis l'extrémité centrale 11, comporte un unique segment transversal 15"a orienté vers l'extérieur, tandis que la dernière n'en comporte qu'un 15"b, orienté vers l'intérieur. Les segments transversaux 15"a sont alignés radialement suivant un rayon du spiral 1 et les segments transversaux 15"b sont décalés par rapport aux segments 15"a d'un angle θn. Le décalage θn entre un segment 15"a associé à un nième spire 13 et un segment 15"b associé à une n+1ième spire 13, vaut, comme précédemment, Ψ N R n R N R 1
    Figure imgb0007
    et le secteur angulaire Φn les séparant est égal à 360 Ψ N R n R N R 1 .
    Figure imgb0008
    Lorsque la rotation du spiral 1 selon l'invention dépasse la valeur déterminée Ψ lors de l'amplitude associée à sa contraction, les segments 15"a viennent buter contre les segments 15"b. Le spiral 1 est alors bloqué en rotation.
  • Comme mentionné précédemment, les segments transversaux 15' et 15"a et 15"b sont au nombre minimum de deux, pour un effet de freinage du spiral 1, et non pas de blocage. On notera encore que, dans une variante avantageuse, les segments 15' et 15"a, 15"b du spiral 1 décrit en regard des figures 6 et 7, comportent des doigts 16 et 17 s'étendant angulairement et destinés à s'emboîter les uns dans les autres pour conférer une rigidité radiale au spiral 1 en position de blocage angulaire. Cet effet a déjà été décrit précédemment en regard des figures 3 et 4.
  • On a décrit précédemment des modes de réalisation d'un spiral 1 anti-galop destiné à se bloquer lors de l'alternance associée à sa contraction. Généralement, il s'agit de l'alternance positive, car le phénomène de galop se produit de préférence lors de cette alternance. Toutefois, il peut arriver que l'alternance positive soit associée à l'extension du spiral. Dans ce cas, on souhaite que le blocage du spiral ait lieu en extension et non en contraction. Les figures 8 et 9 illustrent une configuration particulière des spiraux 1 représentés en figures 6 et 7, permettant cet effet.
  • Le spiral 1 représenté en figure 8 se distingue du spiral 1 décrit en regard de la figure 6, en ce que les segments transversaux 15' sont agencés pour le bloquer lorsque l'amplitude de sa rotation excède une valeur critique Ψ en extension et non en contraction. Le principe de fonctionnement en est identique, mais les règles de construction sont différentes. En particulier, le décalage angulaire à l'équilibre θn entre deux segments transversaux 15' associés respectivement aux nième et n+1ième spires 13, vaut bien Ψ N R n R N R 1 ,
    Figure imgb0009
    mais le secteur angulaire Φn les séparant est égal à 360 + Ψ N R n R N R 1 .
    Figure imgb0010
    De plus, le pas p d'un spiral 1 augmente, lorsqu'il s'étend radialement, d'une valeur qui dépend de l'amplitude de l'alternance et du nombre N de spires 13. La longueur l des segments transversaux 15' doit alors être prévue pour qu'ils se contactent lors de l'alternance associée à l'extension. A titre indicatif, on donne la relation suivante : l 1.6 p
    Figure imgb0011
  • Grâce à ces caractéristiques, chaque segment 15' vient en butée contre un segment 15' consécutif lorsque l'amplitude de rotation du spiral 1 atteint un angle déterminé Ψ en extension, et la rotation du spiral 1 est ainsi bloquée.
  • De la même façon, le spiral 1 illustré en figure 9 se distingue du spiral 1 décrit en regard de la figure 6, en ce qu'il comporte des segments 15"a et 15"c prévus pour bloquer sa rotation en extension et non en contraction. Les segments transversaux 15"a sont alignés suivant un rayon du spiral 1. Les segments 15"c pointent, comme les segments transversaux 15"b, vers l'intérieur du spiral 1, mais ils s'en distinguent par leur position relative aux segments 15"a. Le décalage θn entre un segment 15"a associé à une nième spire 13 et un segment 15"c associé à une n+1ième spire 13, vaut, comme précédemment Ψ N R n R N R 1 ,
    Figure imgb0012
    mais le secteur angulaire Φn les séparant est égal à 360 + Ψ N R n R N R 1 .
    Figure imgb0013
    La longueur l des segments 15"a et 15"c est typiquement égale à 0.8p. Lorsque l'amplitude de rotation du spiral 1 atteint la valeur déterminée Ψ en extension, les segments 15"a viennent buter contre les segments 15"c, et le spiral est alors bloqué en rotation.
  • On se réfère maintenant à la figure 10 représentant un spiral 1 destiné à se bloquer en extension et en contraction lorsque son amplitude de rotation atteint une valeur déterminée Ψ. Ledit spiral 1 réunit les caractéristiques du spiral 1 représenté en figure 7 et du spiral 1 représenté en figure 9. Il comporte des premiers segments 15"a, des deuxièmes segments 15"b et des troisièmes segments 15"c positionnés relativement les uns aux autres de la façon décrite décrit précédemment. Les segments transversaux 15"a sont ainsi alignés selon un rayon du spiral 1 et les segments transversaux 15"b et 15"c sont décalés de part et d'autre des segments 15"a d'un angle θn égal à Ψ N R n R N R 1 .
    Figure imgb0014
    Lorsque l'amplitude de rotation du spiral ainsi configuré atteint l'angle déterminé Ψ, en contraction ou en extension, les segments 15"a viennent buter respectivement contre les segments 15"b ou 15"c.
  • Le spiral 1 selon l'invention est fabriqué dans un matériau possédant des propriétés élastiques. De préférence, en raison de sa structure discontinue, on choisira de le fabriquer en silicium, par un procédé photolitograpique bien connu de l'homme de métier. En variante, on pourra opter pour un spiral en métal, par exemple en nickel, or, ou un alliage de nickel et or, obtenu par un procédé de dépôt physico-chimique de type liga.

Claims (13)

  1. Spiral anti-galop (1) pour échappement d'horlogerie réalisé en un matériau différent d'un matériau plastique, destiné à osciller entre deux positions extrêmes, en passant par une position d'équilibre, et comportant une pluralité de spires (13), comprenant, en outre, des moyens (15, 15', 15"a, 15"b, 15"c) pour bloquer au moins deux spires (13) consécutives lorsque son amplitude de rotation depuis la position d'équilibre jusqu'à au moins l'une des positions extrêmes, atteint un angle déterminé Ψ, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent au moins deux segments transversaux (15, 15', 15"a, 15"b, 15"c), solidaires de deux spires consécutives (13), décalés angulairement en position d'équilibre pour venir en butée l'un contre l'autre lorsque l'amplitude de rotation du spiral (1) depuis ladite position d'équilibre jusqu'à au moins l'une des positions extrêmes, atteint ledit angle déterminé Ψ.
  2. Spiral anti-galop (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent une pluralité de segments transversaux (15, 15', 15"a, 15"b, 15"c), solidaires d'une pluralité de spires (13) consécutives, décalés angulairement en position d'équilibre pour venir en butée l'un contre l'autre lorsque l'amplitude de rotation du spiral (1) depuis ladite position d'équilibre jusqu'à au moins l'une des positions extrêmes, atteint ledit angle déterminé Ψ.
  3. Spiral anti-galop (1) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits segments transversaux (15, 15', 15"a, 15"b, 15"c) sont radiaux.
  4. Spiral anti-galop (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est de pas p, et en ce que lesdits segments transversaux (15) sont de longueur l comprise entre p et 2p.
  5. Spiral anti-galop (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, deux portions de spirale (14a, 14b) de raccordement.
  6. Spiral anti-galop (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est formé d'une unique portion de spirale (14) de laquelle sont solidaires lesdits segments transversaux (15', 15"a, 15"b, 15"c).
  7. Spiral anti-galop (1) selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il est de pas p, et en ce que lesdits segments transversaux (15') sont de longueur l comprise entre p et 2p, et sont solidaires des spires (13) par leur milieu.
  8. Spiral anti-galop (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est de pas p, et en ce que lesdits segments transversaux (15"a, 15"b, 15"c) sont de longueur l comprise entre p/2 et p, et sont solidaires desdites spires (13) par leur extrémité.
  9. Spiral anti-galop (1) selon la revendication 8 , caractérisé en ce que lesdits segments transversaux (15"a, 15"b, 15"c) comportent des premiers segments (15"a) pointant vers l'extérieur du spiral (1), et des deuxièmes segments (15"b, 15"c) pointant vers l'intérieur du spiral (1).
  10. Spiral anti-galop (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est formé de silicium.
  11. Procédé de fabrication d'un spiral anti-galop (1) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il est formé de métal selon un procédé de type liga.
  12. Echappement d'horlogerie comprenant un organe oscillant muni d'un spiral selon l'une des revendications 1 à 10.
  13. Echappement d'horlogerie selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il est du type à détente.
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