EP2863273B1 - Mécanisme d'échappement pour mouvement de montre - Google Patents

Mécanisme d'échappement pour mouvement de montre Download PDF

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EP2863273B1
EP2863273B1 EP13188953.7A EP13188953A EP2863273B1 EP 2863273 B1 EP2863273 B1 EP 2863273B1 EP 13188953 A EP13188953 A EP 13188953A EP 2863273 B1 EP2863273 B1 EP 2863273B1
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EP
European Patent Office
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cam
horn
mechanism according
escapement mechanism
impulse
Prior art date
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Active
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EP13188953.7A
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German (de)
English (en)
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EP2863273A1 (fr
Inventor
Sylvain Maréchal
Stéphane Beugin
Polychronis Karapatis (Nakis)
Benoît Junod
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Montres Breguet SA
Original Assignee
Montres Breguet SA
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Publication date
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Priority to CN201410543931.6A priority patent/CN104570686B/zh
Publication of EP2863273A1 publication Critical patent/EP2863273A1/fr
Priority to HK15110478.3A priority patent/HK1209854A1/xx
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • 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
    • G04B15/00—Escapements
    • G04B15/06—Free escapements
    • G04B15/08—Lever escapements
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • 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
    • G04B15/00—Escapements
    • G04B15/14—Component parts or constructional details, e.g. construction of the lever or the escape wheel

Definitions

  • the present invention relates to an escapement mechanism of a watch movement, in particular an escapement of Swiss anchor or anchor type.
  • the invention relates more particularly to the optimization of the assembly constituted by the plate pin and the fork of the anchor.
  • the assembly constituted by the anchor plate and the fork of the anchor allows the release of the anchor of a tooth of the wheel of the escape mechanism and the pulse of the balance.
  • the plate pin which is connected to the balance, and the fork of the anchor, allow the transmission of energy from the anchor to the balance at each alternation.
  • a conventional system consists of a so-called "half moon” circular ankle with a portion of the circle that is removed to allow the ankle to enter the fork with sufficient security.
  • the fork is in the form of a rectangular notch.
  • the contact surfaces with the ankle are generally flat.
  • the surfaces in contact between the fork and the peg are identical for the clearance and for the impulse, namely, the pair of surfaces in contact during the release of the first alternation is identical to the pair of surfaces in contact during the impulse of the second alternation.
  • a geometry that would be optimized for the release function might not be optimized for the pulse function.
  • the geometry of the ankle and fork assembly is therefore not optimized.
  • the optimization of the geometry of the contact surfaces between the ankle and the fork is aimed at in particular to reduce the friction in order to reduce the wear of the parts, or to reduce the energy losses to increase the efficiency of the exhaust.
  • An object of the invention is to provide a precise and reliable watch exhaust mechanism over a long period of use.
  • a watch exhaust mechanism for a watch movement comprises an anchor with a fork and a tray device with a peg coupled to a rocker, the fork comprising a first horn and a second horn.
  • the peg includes a first cam portion configured to engage the first horn, and a second cam portion configured to engage the second horn.
  • the first cam portion includes a first cam surface configured to engage the first horn at a first level of the ankle
  • the second cam portion includes a second cam surface configured to engage the second horn at a second level of the ankle.
  • the first and second levels are offset in a direction parallel to the axis of rotation (A) of the tray device.
  • the first horn in a direction of rotation of the balance the first horn functions as the input horn and the second horn as the output horn, and in the opposite direction the first horn functions as a horn exit and the second horn as the input horn.
  • the invention also extends to escape mechanisms having a single clearance and pulse per cycle of round-trip of the balance, and in this case one of the horns functions only as an input horn and the other only as an output horn.
  • the first cam surface of the first cam portion may advantageously have a different and non-symmetrical geometric profile of said second cam surface of the second cam portion. This makes it possible to optimize the geometric profiles of the surfaces for the release and impulse functions in order to eliminate or minimize the friction between the ankle and the fork
  • the first cam part further comprises a second cam surface configured to engage the first horn at said second level
  • the second cam portion further comprises a first cam surface configured to engage the second horn at said first level.
  • the engagement surfaces of the fork contacting the ankle may also be symmetrical with respect to a median plane of the range.
  • the second cam surface of the first cam portion may also advantageously have a different and non-symmetrical geometric profile of said first cam surface of the second cam portion for the reasons mentioned above.
  • the cam surfaces on one side of the peg may be symmetrical to the cam surfaces on the other side of the peg so as to have an identical engagement between the peg and the fork in both directions of rotation of the peg.
  • the first horn includes a first engagement surface configured to engage the first cam surface of the first cam portion, and the second horn comprises a second engagement surface configured to engage the second surface of the first cam surface; cam of the second cam portion, said first engagement surface having a different and non-symmetrical geometric profile of said second engagement surface.
  • the first horn may also include a second engagement surface configured to engage the second cam surface of the first cam portion, and the second horn may include a first engagement surface configured to engage the first cam surface of the second cam portion, said second engagement surface having a different and non-symmetrical geometric profile of said first engagement surface.
  • the first and second levels can advantageously be separated by a space, either on the ankle, or on the fork, or on both, in order to increase the assembly tolerances and to avoid interference between a level on the ankle and the other level on the fork.
  • the cam surfaces and engagement surfaces are configured so that one of the levels operates at least in part a release function of a first pallet of the anchor, and the other of the levels operates at least in part a pulse function of a second pallet of the anchor.
  • the level operating a release function can further operate a pulse function on the second pallet of the anchor, subsequent to the pulse function operated by the other level.
  • the other level operating a pulse function can also operate a release function on the first pallet of the anchor, subsequent to the release function operated by said level operating a release function. This offers more possibilities for optimizing the geometric profiles of the surfaces coming into contact during the clearance and impulse operations.
  • the fork and the peg may advantageously be made by a deposition process such as by photolithography, or by other manufacturing processes used in the semiconductor industry, of a silicon-based material.
  • a silicon-based material for example silicon carbide or silicon nitride
  • nickel for example nickel, nickel phosphorus
  • the peg comprises at one of the levels a substantially elliptical shape, this level serving mainly for the pulse function.
  • the ankle may comprise at the other level a conventional shape, such as a half-moon shape, or other profiles according to the optimization calculations.
  • the reduction ratio between the anchor and the rocker defined by the ankle and the fork at the first level may advantageously be different from the reduction ratio defined by the ankle and the range at the second level.
  • the clearance reduction ratio is defined by the ratio of the rotation radius of the point of contact of the ankle at the first level divided by the radius of rotation of the point of contact of the fork at the first level.
  • the pulse reduction ratio is defined by the ratio of the radius of the contact point of the ankle to the second level divided by the radius of rotation of the point of contact of the range to the second level.
  • the clearance reduction ratio may advantageously be smaller than the pulse reduction ratio. This configuration makes it possible to minimize the torque taken on the balance during disengagement.
  • the use of a structure fork / ankle organized according to two levels makes it possible to have a first level dimensioned and optimized to achieve the function of clearance (first and / or second alternation of the oscillation) while the second level can be sized and optimized to achieve the pulse function.
  • an escape mechanism for a watch movement comprises a wheel 5 with teeth 9, an anchor 7, and a plate device 4 coupled to a rocker 2.
  • the anchor includes a fork 13, vanes 17a, 17b, and a rod 15 interconnecting the vanes with the fork.
  • the wand is rotatably coupled to the frame by a pivot 11.
  • the vanes engage the teeth 9 of the wheel which is connected to a power source providing a rotational torque on the wheel.
  • One pallet forms the entry pallet 17a and the other constitutes the exit pallet 17b.
  • the anchor further comprises a dart (not shown) attached to the fork by means for example of a shaft driven into a fixing hole 27 at the base of the fork.
  • the illustrated mechanism corresponds to an escapement of Swiss anchor type. As this principle is well known, the conventional elements and their operation will not be described in more detail here.
  • the tray device 4 comprises a large plate 6 with an anchor 10 and a small plate 8 provided with a notch 16 for the passage of the stinger.
  • the pin 10 comprises on one side a first cam portion 12 and on the other side a second cam portion 14.
  • the first cam portion 12 functions as the input cam and the second cam portion as the output cam.
  • the rocker having an oscillating movement, in the other direction of rotation (second alternation), the functions of the first and second cam parts are reversed.
  • the fork 13 comprises a first horn 19 and a second horn 21.
  • first alternation the first horn 19 functions as horn of entry and the second horn like horn of exit.
  • second alternation the functions of the first and second horns are reversed.
  • the pin 10 comprises two levels 10a, 10b, these levels being offset relative to each other in a direction parallel to the axis of rotation (A) of the pivot 11.
  • the fork 13, which is engaged by the ankle at each alternation, also comprises two levels corresponding to the levels 13a, 13b.
  • the peg includes first cam surfaces 12a, 14a at a first level 10a, and second cam surfaces 12b, 14b at a second level 10b.
  • the horns 19, 21 comprise first engagement surfaces 23a, 25a at the first level 13a and second cam surfaces 23b at the second level 13b.
  • the two levels of the ankle may be spaced a height h to avoid contact between the different levels of the fork and the ankle.
  • the two levels are interconnected by an interconnection piece 10c integral with the two levels.
  • this space can also be introduced on the fork, in addition to or instead of being on the ankle.
  • the cam and engagement surfaces may advantageously have distinct profile geometries for the fork / peg contact during the release and pulse functions.
  • one of the levels is dedicated to the release function (according to the illustrated example, the first level 10a, 13a) and the other level is dedicated to the pulse function (according to the illustrated example, the second level 10b, 13b).
  • the first levels 10a, 13a of the fork and the peg cooperate ( figure 3a ).
  • the first cam surface 12a comes into contact with the first engagement surface 23a of the first horn 19.
  • the anchor 7 is pushed by the rocker 7, which therefore loses some of its energy.
  • the contact between the two profiles takes place at a certain angle, greater than the angle necessary for the release of the anchor pallet 17a of the tooth 9 of the escapement wheel 5 because of the geometric and dynamic recoil of the gear train and the finite acceleration of the cog wheels.
  • the anchor is pushed by the rocker 7 only, while, from the end of the release, the anchor is pushed by the rocker 7 and the escape wheel 5, the speed of the latter is not still sufficient to cause the loss of contact between the surfaces 23a and 12a.
  • This contact occurs for the majority of the time of the pulse function.
  • the fork-pinch contact takes place on the second level 10b, 13b.
  • This case corresponds to a construction providing a pulse plane Pr of the escape wheel much shorter than the pulse plane Pa of the pallet of anchor: Pr ⁇ Pa / 3 .
  • the pulse ends early compared to the entry at the end of the range.
  • the fork-pinch contact passes on the first level 10a, 13a ( figure 2 and 3c ).
  • This case corresponds to a construction providing a pulse plane Pr of the escape wheel comparable to or greater than the pulse plane Pa of the anchor pallet: Pr ⁇ Pa / 3 .
  • the pulse ends immediately before the abutment of the range.
  • the reduction ratio between the anchor and the beam defined by the pin 10a and the fork 13a at the first level differs from the reduction ratio defined by the pin 10b and the fork 13b at the second level.
  • the reduction ratio of a level is function of the radius of rotation ( r 10a , r 10b ) of the point of contact on the pin and the radius of rotation of the point of contact on the fork ( r 13a , r 13b ), the reduction ratio being the radius of the point of contact of the ankle divided by the radius of the point of contact of the fork.
  • radius of rotation of a point of contact on the ankle, respectively on the fork means the distance between the axis of rotation of the ankle, respectively of the fork, and the point of contact between the ankle and the fork.
  • the clearance reduction ratio defined by the ratio of the radius of rotation of the point of contact of the first level 10a of the ankle divided by the radius of rotation of the point of contact of the first level of the fork 13a
  • the pulse reduction ratio defined by the ratio of the radius of rotation of the contact point of the pin 10b divided by the radius of rotation of the point of contact of the fork 13b.
  • This configuration advantageously makes it possible to minimize the torque taken on the balance during disengagement.
  • the invention can also be used in natural coaxial type exhausts, with English type anchors or else other escapements of known types.
  • the fork and / or the ankle can be made of different materials including Silicon, Silicon Nitride, and Silicon Carbide, by various manufacturing processes including deposition, photolithography, and DRIE (Deep reactive-ion etching) processes. .
  • the fork and / or ankle may also be made of nickel or phosphorus nickel (NiP), for example by a manufacturing process LIGA (Roentgenlithographie, Galvanoformung, Abformung).

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Description

  • La présente invention concerne un mécanisme d'échappement d'un mouvement de montre, notamment un échappement de type à ancre suisse ou à ancre anglaise. L'invention concerne plus particulièrement l'optimisation de l'ensemble constitué par la cheville de plateau et la fourchette de l'ancre.
  • L'ensemble constitué par la cheville de plateau et la fourchette de l'ancre permet le dégagement de l'ancre d'une dent de la roue du mécanisme d'échappement et l'impulsion du balancier. Lors de l'impulsion, la cheville de plateau, qui est liée au balancier, et la fourchette de l'ancre, permettent la transmission de l'énergie de l'ancre au balancier à chaque alternance.
  • Un système conventionnel est constitué d'une cheville circulaire dite « en demi-lune » avec une partie du cercle qui est supprimée pour permettre à la cheville d'entrer à l'intérieur de la fourchette avec une sécurité suffisante. La fourchette quant à elle se présente sous forme d'une encoche rectangulaire. Les surfaces de contact avec la cheville sont généralement planes.
  • Typiquement, les surfaces en contact entre la fourchette et la cheville sont identiques pour le dégagement et pour l'impulsion, à savoir, la paire de surfaces en contact lors du dégagement de la première alternance est identique à la paire de surfaces en contact lors de l'impulsion de la deuxième alternance. Toutefois, une géométrie qui serait optimisée pour la fonction de dégagement, pourrait ne pas être optimisée pour la fonction d'impulsion. Dans des systèmes conventionnels la géométrie de l'ensemble cheville et fourchette n'est donc pas optimisée. L'optimisation de la géométrie des surfaces de contact entre la cheville et la fourchette vise notamment à diminuer le frottement afin de réduire l'usure des pièces, ou encore de diminuer les pertes d'énergie pour augmenter le rendement de l'échappement.
  • DE 1 523 856 divulgue un mécanisme d'échappement selon le préambule de la revendication 1.
  • Un objet de l'invention est de fournir un mécanisme d'échappement de montre précis et fiable sur une longue durée d'utilisation.
  • Il est avantageux de fournir un mécanisme d'échappement de montre à très faible usure.
  • Il est avantageux de fournir un mécanisme d'échappement de montre à très faible consommation d'énergie.
  • Il est avantageux de fournir un mécanisme d'échappement compact et robuste.
  • Des objets de l'invention sont réalisés par un mécanisme d'échappement de montre selon la revendication 1. Les revendications dépendantes décrivent des aspects avantageux de l'invention.
  • Dans la présente invention, un mécanisme d'échappement de montre pour un mouvement de montre comprend une ancre avec une fourchette et un dispositif plateau avec une cheville couplé à un balancier, la fourchette comprenant une première corne et une deuxième corne. La cheville comprend une première partie de came configurée pour engager la première corne, et une deuxième partie de came configurée pour engager la deuxième corne. La première partie de came comprend une première surface de came configurée pour engager la première corne à un premier niveau de la cheville, et la deuxième partie de came comprend une deuxième surface de came configurée pour engager la deuxième corne à un deuxième niveau de la cheville. Les premier et deuxième niveaux sont décalés dans une direction parallèle à l'axe de rotation (A) du dispositif plateau.
  • Selon une forme d'exécution préférée, dans une direction de rotation du balancier la première corne fonctionne en tant que corne d'entrée et la deuxième corne en tant que corne de sortie, et dans la direction opposée la première corne fonctionne en tant que corne de sortie et la deuxième corne en tant que corne d'entrée. Toutefois, l'invention s'étend aussi aux mécanismes d'échappement ayant un seul dégagement et impulsion par cycle d'aller-retour du balancier, et dans ce cas l'une des cornes fonctionne uniquement en tant que corne d'entrée et l'autre uniquement en tant que corne de sortie.
  • La première surface de came de la première partie de came peut avantageusement avoir un profil géométrique différent et non symétrique de ladite deuxième surface de came de la deuxième partie de came. Cela permet d'optimiser les profils géométriques des surfaces pour les fonctions de dégagement et d'impulsion afin d'éliminer ou minimiser les frottements entre la cheville et la fourchette
  • Dans une forme d'exécution où le dégagement et l'impulsion des palettes de l'ancre s'effectuent dans les deux directions de rotation du dispositif plateau, c'est-à-dire à chaque alternance du balancier, la première partie de came comprend en outre une deuxième surface de came configurée pour engager la première corne audit deuxième niveau, et la deuxième partie de came comprend en outre une première surface de came configurée pour engager la deuxième corne audit premier niveau. Dans ce cas les surfaces d'engagement de la fourchette entrant en contact avec la cheville peuvent aussi êtres symétriques par rapport à un plan médian de la fourchette.
  • La deuxième surface de came de la première partie de came peut aussi avantageusement avoir un profil géométrique différent et non symétrique de ladite première surface de came de la deuxième partie de came pour les raisons mentionnées précédemment.
  • Les surfaces de came d'un côté de la cheville peuvent êtres symétriques aux surfaces de came de l'autre côté de la cheville afin d'avoir un engagement identique entre la cheville et la fourchette dans les deux directions de rotation du balancier.
  • Dans une forme d'exécution, la première corne comprend une première surface d'engagement configurée pour engager la première surface de came de la première partie de came, et la deuxième corne comprend une deuxième surface d'engagement configurée pour engager la deuxième surface de came de la deuxième partie de came, ladite première surface d'engagement ayant un profil géométrique différent et non symétrique de ladite deuxième surface d'engagement. La première corne peut aussi comprendre une deuxième surface d'engagement configurée pour engager la deuxième surface de came de la première partie de came, et la deuxième corne peut comprendre une première surface d'engagement configurée pour engager la première surface de came de la deuxième partie de came, ladite deuxième surface d'engagement ayant un profil géométrique différent et non symétrique de ladite première surface d'engagement.
  • Cela permet de mieux optimiser les profils des surfaces entrant en contact sur la cheville et également sur la fourchette sur les deux niveaux afin d'éliminer ou de minimiser le frottement entre ces organes. On cherche à avoir un mouvement de roulement sans glissement entre les parties de la cheville et de la fourchette entrant en contact.
  • Les premiers et deuxièmes niveaux peuvent avantageusement êtres séparés par un espace, soit sur la cheville, soit sur la fourchette, soit sur les deux, afin d'augmenter les tolérances d'assemblage et d'éviter une interférence entre un niveau sur la cheville et l'autre niveau sur la fourchette.
  • Les surfaces de came et les surfaces d'engagement sont configurées pour que l'un des niveaux opère au moins en partie une fonction de dégagement d'une première palette de l'ancre, et l'autre des niveaux opère au moins en partie une fonction d'impulsion d'une deuxième palette de l'ancre. Dans une variante, le niveau opérant une fonction de dégagement peut opérer en outre une fonction d'impulsion sur la deuxième palette de l'ancre, subséquent à la fonction d'impulsion opérée par l'autre niveau. Dans une variante, l'autre niveau opérant une fonction d'impulsion peut aussi opérer une fonction de dégagement sur la première palette de l'ancre, subséquent à la fonction de dégagement opérée par ledit niveau opérant une fonction de dégagement. Cela offre plus de possibilités d'optimisation des profils géométriques des surfaces entrant en contact lors des opérations de dégagement et d'impulsion.
  • Dans une forme d'exécution, la fourchette et la cheville peuvent avantageusement être réalisées par un procédé de déposition tel que par photolithographie, ou par d'autres procédés de fabrication utilisés dans l'industrie semi-conducteur, en un matériau à base de silicium (par exemple carbure de silicium ou nitrure de silicium) ou de nickel (par exemple nickel, nickel phosphore). Cela permet d'obtenir des profils de surfaces de formes complexes avec une grande précision.
  • Dans une forme d'exécution avantageuse, la cheville comprend à un des niveaux une forme essentiellement elliptique, ce niveau servant principalement à la fonction d'impulsion. La cheville peut comprendre à l'autre niveau une forme classique, telle qu'une forme en demi-lune, ou d'autres profils selon les calculs d'optimisation.
  • Dans une forme d'exécution, le rapport de réduction entre l'ancre et le balancier défini par la cheville et la fourchette au premier niveau peut avantageusement être différent du rapport de réduction défini par la cheville et la fourchette au deuxième niveau. Le rapport de réduction de dégagement est défini par le rapport du rayon de rotation du point de contact de la cheville au premier niveau divisé par le rayon de rotation du point de contact de la fourchette au premier niveau. Le rapport de réduction d'impulsion est défini par le rapport du rayon du point de contact de la cheville au deuxième niveau divisé par le rayon de rotation du point de contact de la fourchette au deuxième niveau. Le rapport de réduction de dégagement peut avantageusement être plus petit que le rapport de réduction d'impulsion. Cette configuration permet de minimiser la prise de couple sur le balancier lors du dégagement.
  • Dans la présente invention, l'utilisation d'une structure fourchette/cheville organisée selon deux niveaux permet d'avoir un premier niveau dimensionné et optimisé pour réaliser la fonction de dégagement (première et/ou deuxième alternance de l'oscillation) tandis que le deuxième niveau peut être dimensionné et optimisé pour réaliser la fonction d'impulsion.
  • D'autres buts et aspects avantageux de l'invention apparaitront à la lecture des revendications, ainsi que de la description détaillée de formes d'exécution ci-après, et des dessins annexés, dans lesquels :
    • La figure 1 est une vue en perspective schématique d'un mécanisme d'échappement d'un mouvement de montre, selon une forme d'exécution de l'invention
    • La figure 2 est une vue en perspective d'une structure fourchette - cheville d'un mécanisme d'échappement selon une forme d'exécution de l'invention ;
    • Les figures 3a, 3b et 3c sont des vues de la structure fourchette - cheville de la forme d'exécution de la figure 2, illustrant la fonction d'échappement lors d'une alternance d'oscillation : (a) dégagement - (b) début de l'impulsion - (c) fin de l'impulsion.
  • Faisant référence aux figures, un mécanisme d'échappement pour un mouvement de montre, comprend une roue 5 avec des dents 9, une ancre 7, et un dispositif plateau 4 couplé à un balancier 2.
  • L'ancre comprend une fourchette 13, des palettes 17a, 17b, et une baguette 15 interconnectant les palettes à la fourchette. La baguette est couplée en rotation au châssis d'un mouvement au moyen d'un pivot 11. Les palettes engagent les dents 9 de la roue qui est connectée à une source d'énergie fournissant un couple de rotation sur la roue. Une palette constitue la palette d'entrée 17a et l'autre constitue la palette de sortie 17b. L'ancre comprend en outre un dard (non-illustré) fixé sur la fourchette au moyen par exemple d'un axe chassé dans un trou de fixation 27 à la base de la fourchette. Le mécanisme illustré correspond à un échappement de type à ancre suisse. Ce principe étant bien connu, les éléments classiques et leur fonctionnement ne seront pas décrits plus en détail dans la présente.
  • Le dispositif plateau 4 comprend un grand plateau 6 avec une cheville 10 et un petit plateau 8 muni d'une encoche 16 pour le passage du dard. La cheville 10 comprend d'un côté une première partie de came 12 et de l'autre côté une deuxième partie de came 14. Dans le sens de rotation du balancier illustré dans les figures 3a à 3c (première alternance), la première partie de came 12 fonctionne comme came d'entrée et la deuxième partie de came comme came de sortie. Le balancier ayant un mouvement oscillant, dans l'autre sens de rotation (deuxième alternance), les fonctions des première et deuxième parties de came sont inversées.
  • La fourchette 13 comprend une première corne 19 et une deuxième corne 21. Dans le sens de rotation du balancier illustré dans les figures 3a à 3c (première alternance), la première corne 19 fonctionne comme corne d'entrée et la deuxième corne comme corne de sortie. Dans l'autre sens de rotation (deuxième alternance), les fonctions des première et deuxième cornes sont inversées.
  • La cheville 10 comprend deux niveaux 10a, 10b, ces niveaux étant décalés l'un par rapport à l'autre dans un sens parallèle à l'axe de rotation (A) du pivot 11. La fourchette 13, qui est engagée par la cheville à chaque alternance, comprend aussi deux niveaux correspondants aux niveaux 13a, 13b.
  • La cheville comprend des premières surfaces de came 12a, 14a à un premier niveau 10a, et des deuxièmes surfaces de came 12b, 14b à un deuxième niveau 10b. Les cornes 19, 21 comprennent des premières surfaces d'engagement 23a, 25a au premier niveau 13a et des deuxièmes surfaces de came 23b au deuxième niveau 13b.
  • Selon une réalisation préférable, les deux niveaux de la cheville peuvent être espacés d'une hauteur h pour éviter le contact entre les niveaux différents de la fourchette et de la cheville. Les deux niveaux sont interconnectés par une pièce d'interconnexion 10c solidaire des deux niveaux. Selon une variante, cet espace peut également être introduit sur la fourchette, en sus ou au lieu d'être sur la cheville.
  • Les surfaces de came et d'engagement peuvent avantageusement comporter des géométries de profils distinctes pour le contact fourchette/cheville lors des fonctions de dégagement et d'impulsion. Selon un mode de réalisation de l'invention un des niveaux est dédié à la fonction de dégagement (selon l'exemple illustré, le premier niveau 10a, 13a) et l'autre niveau est dédié à la fonction d'impulsion (selon l'exemple illustré, le deuxième niveau 10b, 13b).
  • Au début de la fonction de dégagement, les premiers niveaux 10a, 13a de la fourchette et de la cheville coopèrent (figure 3a). La première surface de came 12a entre en contact avec la première surface d'engagement 23a de la première corne 19. Pendant ce contact, l'ancre 7 est poussée par le balancier 7, qui donc perd une partie de son énergie. Le contact entre les deux profils s'opère pendant un certain angle, supérieur à l'angle nécessaire pour le dégagement de la palette d'ancre 17a de la dent 9 de la roue d'échappement 5 à cause du recul géométrique et dynamique du rouage et de l'accélération finie des mobiles de rouage. Initialement, l'ancre est poussée par le balancier 7 uniquement, tandis que, à partir de la fin du dégagement, l'ancre est poussée par le balancier 7 et la roue d'échappement 5, la vitesse de cette dernière n'étant pas encore suffisante à provoquer la perte de contact entre les surfaces 23a et 12a.
  • Quand la vitesse de l'ancre devient suffisamment élevée sous la poussée de la roue d'échappement 5, ce contact est perdu et, après un transitoire temporel pendant lequel il n'y a aucun contact entre la cheville et la fourchette, les deuxièmes niveaux 10b, 13b de la fourchette et de la cheville entrent en contact (figure 3b). La deuxième surface de came 14b de la deuxième partie de came de la cheville entre en contact avec la deuxième surface d'engagement 25b de la deuxième corne 21.
  • Ce contact a lieu pendant la majorité du temps de la fonction d'impulsion. Selon une variante, pendant toute la phase d'impulsion, le contact fourchette-cheville a lieu sur le deuxième niveau 10b, 13b. Ce cas correspond à une construction prévoyant un plan d'impulsion Pr de la roue d'échappement beaucoup plus court que le plan d'impulsion Pa de la palette d'ancre : Pr < Pa/3. Dans ce cas l'impulsion termine tôt par rapport à l'entrée en butée de la fourchette.
  • Selon une autre variante, à la fin de la phase d'impulsion, le contact fourchette-cheville passe sur le premier niveau 10a, 13a (figure 2 et 3c). Ce cas correspond à une construction prévoyant un plan d'impulsion Pr de la roue d'échappement comparable ou supérieur au plan d'impulsion Pa de la palette d'ancre : Pr ≥ Pa/3. Dans ce cas l'impulsion termine immédiatement avant l'entrée en butée de la fourchette.
  • Dans une forme d'exécution avantageuse, le rapport de réduction entre l'ancre et le balancier défini par la cheville 10a et la fourchette 13a au premier niveau diffère du rapport de réduction défini par la cheville 10b et la fourchette 13b au deuxième niveau. Le rapport de réduction d'un niveau est fonction du rayon de rotation (r10a, r10b ) du point de contact sur la cheville et du rayon de rotation du point de contact sur la fourchette (r13a, r13b ), le rapport de réduction étant le rayon du point de contact de la cheville divisé par le rayon du point de contact de la fourchette. Par rayon de rotation d'un point de contact sur la cheville, respectivement sur la fourchette, on entend la distance entre l'axe de rotation de la cheville, respectivement de la fourchette, et le point de contact entre la cheville et la fourchette.
  • De préférence, le rapport de réduction de dégagement, défini par le rapport du rayon de rotation du point de contact du premier niveau 10a de la cheville divisé par le rayon de rotation du point de contact du premier niveau de la fourchette 13a, est plus petit que le rapport de réduction d'impulsion, défini par le rapport du rayon de rotation du point de contact de la cheville 10b divisé par le rayon de rotation du point de contact de la fourchette 13b. En formule : r10a /r13a < r10b / 13b .
  • Cette configuration permet avantageusement de minimiser la prise de couple sur le balancier lors du dégagement.
  • L'utilisation de formes différentes permet d'optimiser de manière indépendante les deux fonctions de dégagement et d'impulsion :
    • le rapport de réduction entre les deux composants (balancier et ancre) peut être optimisé pour chaque fonction
    • l'angle parcouru par l'ancre entre la fin du dégagement et le début de l'impulsion peut être réduit. Il est typiquement de l'ordre de 5°-10°, et il pourrait être réduit en dessous de 3°, ce qui permet d'augmenter le rendement de l'échappement de 3%-5% (par exemple de 35% à 40%), notamment pour des fréquences supérieures à 3 Hz.
    • des profils géométriques différents peuvent être utilisés sur les deux niveaux comme par exemple un profil de type rouage pour les surfaces en contact lors de l'impulsion. L'utilisation d'un profil spécifique pour cette fonction permet de diminuer la distance de glissement lors du contact ce qui permet de limiter les pertes d'énergie et le travail d'abrasion sur ces surfaces et donc de limiter leur risque d'usure.
    • des formes spécifiques peuvent être utilisées pour augmenter la pression de contact ce qui peut également être avantageux en termes de rendement (diminution du coefficient de frottement).
  • L'invention peut aussi être utilisée dans des échappements de type coaxial, naturel, avec des ancres de type anglaises ou encore d'autres échappements de types connus.
  • La fourchette et/ou la cheville peuvent être fabriquées de différents matériaux incluant le Silicium, Nitrure de Silicium, et Carbure de Silicium, par divers procédés de fabrication incluant des procédés de déposition, de photolithographie, et de DRIE (Deep reactive-ion etching). La fourchette et/ou la cheville peuvent aussi être fabriquées en nickel ou nickel phosphore (NiP), par exemple par un procédé de fabrication LIGA (Rôntgenlithographie, Galvanoformung, Abformung).
  • L'invention procure plusieurs avantages
    • optimisation de la position angulaire lors du dégagement et de l'impulsion
    • optimisation du rapport de réduction entre l'ancre et le balancier pour les fonctions de dégagement et d'impulsion
    • réduction de l'angle de rattrapage de l'ancre entre la fin du dégagement et le début de l'impulsion
    • diminution du risque d'usure des surfaces de contact fourchette/cheville responsable de l'impulsion.
    • possibilité d'augmenter la pression de contact pour une des deux fonctions et de diminuer le coefficient de frottement (donc d'augmenter le rendement de l'échappement).
    • possibilité d'augmenter simultanément le couple disponible à l'ancre et l'intervalle angulaire d'impulsion (donc l'énergie transmise au mouvement) sans augmenter le risque du rupture/usure.
    Liste de références
    • balancier 2
    • un mécanisme d'échappement 3
    • une roue 5
    • dent 9
    • une ancre 7
    • pivot 11
    • fourchette 13
    • première corne 19 (corne d'entrée)
    • première surface d'engagement 23a (premier niveau 13a)
    • deuxième surface d'engagement 23b (deuxième niveau 13b)
    • deuxième corne 21 (corne de sortie)
    • première surface d'engagement 25a (premier niveau 13a)
    • deuxième surface d'engagement 25b (deuxième niveau 13b)
    • élément (trou) de fixation de dard 27
    • baguette 15
    • palettes 17
    • palette d'entrée 17a
    • palette de sortie 17b
    • plan de repos
    • plan d'impulsion
    • dispositif plateau 4
    • grand plateau 6
    • cheville 10
    • première partie de came 12 (came d'entrée)
    • première surface de came 12a (premier niveau 10a)
    • deuxième surface de came12b (deuxième niveau 10b)
    • pièce d'interconnexion de niveaux 23c
    • deuxième partie de came 14 (came de sortie)
    • première surface de came 14a (premier niveau 10a)
    • deuxième surface de came 14b (deuxième niveau 10b)
    • petit plateau 8
    • encoche 16

Claims (22)

  1. Mécanisme d'échappement (3) pour un mouvement de montre comprenant une ancre (7) avec une fourchette (13) et un dispositif plateau (4) avec une cheville (10) couplée à un balancier (2), la fourchette comprenant une première corne (19) et une deuxième corne (21), la cheville comprenant une première partie de came (12a, 12b) configurée pour engager la première corne, et une deuxième partie de came (14a, 14b) configurée pour engager la deuxième corne, caractérisé en ce que la première partie de came comprend une première surface de came (12a) configurée pour engager la première corne à un premier niveau (10a, 13a), et la deuxième partie de came comprend une deuxième surface de came (14b) configurée pour engager la deuxième corne à un deuxième niveau (10b, 13b), les premier et deuxième niveaux étant décalés dans une direction parallèle à l'axe de rotation (A) du dispositif plateau.
  2. Mécanisme d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première surface de came de la première partie de came a un profil géométrique différent et non symétrique de ladite deuxième surface de came de la deuxième partie de came.
  3. Mécanisme d'échappement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première partie de came comprend une deuxième surface de came (12b) configurée pour engager la première corne audit deuxième niveau, et la deuxième partie de came (14) comprend une première surface de came (14a) configurée pour engager la deuxième corne audit premier niveau.
  4. Mécanisme d'échappement selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite deuxième surface de came de la première partie de came a un profil géométrique différent et non symétrique de ladite première surface de came de la deuxième partie de came.
  5. Mécanisme d'échappement selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la première surface de came de la première partie de came est symétrique à la première surface de came de la deuxième partie de came, et la deuxième surface de came de la première partie de came est symétrique à la deuxième surface de came de la deuxième partie de came.
  6. Mécanisme d'échappement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première corne comprend une première surface d'engagement (23a) configurée pour engager la première surface de came (12a) de la première partie de came, et la deuxième corne comprend une deuxième surface d'engagement (25b) configurée pour engager la deuxième surface de came (14b) de la deuxième partie de came, ladite première surface d'engagement (23a) ayant un profil géométrique différent et non symétrique de ladite deuxième surface d'engagement.
  7. Mécanisme d'échappement selon la revendication 6, caractérisé en ce que la première corne comprend une deuxième surface d'engagement (23b) configurée pour engager la deuxième surface de came (12b) de la première partie de came, et la deuxième corne comprend une première surface d'engagement (25a) configurée pour engager la première surface de came (14a) de la deuxième partie de came, ladite deuxième surface d'engagement (23b) ayant un profil géométrique différent et non symétrique de ladite première surface d'engagement (25a).
  8. Mécanisme d'échappement selon la revendication 7, caractérisé en ce que la première surface d'engagement (23a) de la première corne est symétrique à la première surface d'engagement (25a) de la deuxième corne, et la deuxième surface d'engagement (23b) de la première corne est symétrique à la deuxième surface d'engagement (25b) de la deuxième corne.
  9. Mécanisme d'échappement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers et deuxièmes niveaux (10a 13a ; 10b, 13b) sont séparés par un espace (h).
  10. Mécanisme d'échappement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les surfaces de came et les surfaces d'engagement sont configurées pour que l'un des niveaux (10a, 13a) opère une fonction de dégagement d'une première palette de l'ancre, et l'autre des niveaux (10b, 13b) opère une fonction d'impulsion d'une deuxième palette de l'ancre.
  11. Mécanisme d'échappement selon la revendication 10, caractérisé en ce que les surfaces de came et les surfaces d'engagement sont configurées pour que le niveau (10a, 13a) opérant une fonction de dégagement opère aussi une fonction d'impulsion sur la deuxième palette de l'ancre, subséquent à la fonction d'impulsion opérée par l'autre niveau (10b, 13b).
  12. Mécanisme d'échappement selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que les surfaces de came et les surfaces d'engagement sont configurées pour que ledit autre niveau (10b, 13b) opérant une fonction d'impulsion opère aussi une fonction de dégagement sur la première palette de l'ancre, subséquent à la fonction de dégagement opérée par ledit niveau (10a, 13a) opérant une fonction de dégagement.
  13. Mécanisme d'échappement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fourchette et la cheville sont réalisées en un matériau à base de silicium.
  14. Mécanisme d'échappement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fourchette et la cheville sont réalisées en un matériau dérivé du silicium.
  15. Mécanisme d'échappement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fourchette et la cheville sont réalisées par un procédé de photolithographie.
  16. Mécanisme d'échappement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fourchette et la cheville sont réalisées en un matériau à base de nickel.
  17. Mécanisme d'échappement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fourchette et la cheville sont réalisées par un procédé LIGA.
  18. Mécanisme d'échappement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première partie de came et/ou la deuxième partie de came de la cheville comprend un profil de rouage.
  19. Mécanisme d'échappement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième niveau (10b) de la cheville (10) comprend une forme essentiellement elliptique.
  20. Mécanisme d'échappement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport de réduction entre l'ancre et le balancier défini par la cheville (10a) et la fourchette (13a) au premier niveau diffère du rapport de réduction défini par la cheville (10b) et la fourchette (13b) au deuxième niveau.
  21. Mécanisme selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le rapport de réduction de dégagement, défini par le rapport du rayon de rotation du point de contact du premier niveau (10a) de la cheville divisé par le rayon de rotation du point de contact du premier niveau de la fourchette (13a), est plus petit que le rapport de réduction d'impulsion, défini par le rapport du rayon de rotation du point de contact de la cheville (10b) divisé par le rayon de rotation du point de contact de la fourchette (13b).
  22. Mouvement de montre comprenant un mécanisme d'échappement selon l'une des revendications précédentes.
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