EP3559755B1 - Composant monolithique flexible pour pièce d'horlogerie - Google Patents
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- EP3559755B1 EP3559755B1 EP17825498.3A EP17825498A EP3559755B1 EP 3559755 B1 EP3559755 B1 EP 3559755B1 EP 17825498 A EP17825498 A EP 17825498A EP 3559755 B1 EP3559755 B1 EP 3559755B1
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- G04B5/18—Supports, suspensions or guide arrangements, for oscillating weights
- G04B5/185—Suspension of the moving weight by elastic means
Definitions
- the present invention relates to a monolithic component intended for a timepiece, in particular a mechanical timepiece, designed to transmit the movement of an actuator of the timepiece to a driven part of the timepiece. watchmaking.
- patent application WO 2012/010408 discloses resilient pivot oscillating mechanisms and power transmission mobiles comprising such oscillating mechanisms, which aim to replace a balance, respectively a conventional escapement, so as to produce a regulating member using single-piece components.
- the patent application EP 1 306 733 discloses a control member of which at least two parts are made in a single piece, but which also comprises other articulated parts, which are not all located in the same plane.
- Japanese patent JP 4,917,909 presents a jumper consisting of a base fixed to the bridge and a rigid end serving as an indexing tip, two elastic arms serving as a link between the base and the indexing tip, the jumper making it possible to secure the position of a toothed ring.
- the patent application EP 2 977 830 presents an escape mechanism provided with a rocker mounted on a flexible guide, but moving only in rotation.
- the present invention aims to reduce the number of components constituting a complete mechanism or a functional sub-assembly, with a view to reduce the problems associated with friction and the clearances between these components constituting a conventional horological mechanism, control the positioning, and thus guarantee the reliability of the mechanism. More specifically, the invention relates to functional monolithic components of the defined input type, allowing the transmission of energy by means of a drive along trajectories of various directions. Another object of the invention is to provide monolithic components forming a constant force transmission member which allows better reproducibility and better safety of the actuation of the driven part. In addition, the aim of the invention is to produce such monolithic components by means of manufacturing techniques known to watchmaking construction.
- the present invention therefore proposes monolithic components formed from a plurality of rigid zones and of flexible zones.
- the terms “rigid” and “flexible” are to be understood here within the framework of the watchmaking field, that is to say that a flexible zone undergoes sufficient bending for the desired transmission of movement under the effect of mechanical force. that the actuator is capable of producing, while in this situation a rigid zone does not deform significantly.
- the actuator can be a part independent of the monolithic component, coming into contact with said first drive member to generate said movements.
- the actuator can also be integral with the monolithic component.
- the components of said displacement with two degrees of freedom are chosen from among translations, rotations and their combinations.
- the first resiliently flexible structure may comprise two flexible blades each extending between said frame and said first drive member.
- the points of contact of the two flexible blades with the first drive member can be arranged in different zones of said first drive member.
- One of the two said flexible blades may comprise a portion bent substantially at right angles.
- a rigid intermediate part can be arranged between two flexible portions of the flexible structure.
- the first resiliently flexible structure can also comprise one or more flexible necks arranged between two rigid elements of said monolithic component.
- the monolithic component preferably comprises a second functional member and a second elastically flexible structure connecting said frame to said second functional member, said second elastically flexible structure being configured so as to place said second functional organ in contact with a driven part.
- said second functional member is a holding member, configured to temporarily secure a part driven by said first drive member in its position.
- said driven part is a toothed disc
- the actuator is a control wheel equipped with a drive finger
- said first drive member is a rocker
- said second functional member is a saltire
- the monolithic component constitutes an automatic winding mechanism, incorporating an oscillating mass as an actuator, the driven part being an automatic winding wheel, and said first drive member comprising two fingers which both play, alternately, the role of coach finger.
- the aforementioned components are preferably made of hardenable steels, also called maraging steels, for example Durnico steel. Such materials, in sheets or thin sheets, can be machined by wire cutting, by stamping, or even by femtoprint to produce components extending in a single plane.
- the figure 1 shows an actuator kinematic chain - monolithic component - driven part schematically illustrating and by way of example the inventive concept.
- This chain comprises an actuating finger 1, a monolithic component according to the invention, and a driven part 5 which may for example consist of a toothed wheel or of a ring / toothed disc.
- the monolithic component comprises several parts, namely a first rigid drive member 3, a second rigid functional member 4, namely in the embodiment illustrated by way of example on figure 1 a holding member 4, a rigid frame 6, a first elastically flexible structure - comprising in the embodiment illustrated by way of example on figure 1 two flexible blades 2, 2 '- which connects the first rigid drive member 3 to the frame 6, and a second elastically flexible structure - formed in the embodiment illustrated by way of example in figure 1 by a flexible blade 2 "- which connects the second functional member 4, in the example illustrated the holding member 4, to the frame 6.
- the frame 6 is the part of the monolithic component according to the present invention making it possible to fix it to the frame.
- the monolithic component necessarily comprises a first rigid drive member 3 fixed to the rigid frame 6 by said first elastically flexible structure 2, 2 ', the presence of a second rigid functional member 4 fixed to the rigid frame 6 by a second elastically flexible structure 2 "is only optional.
- the actuating finger 1 fixed to a control wheel rotatably mounted in said timepiece, slides, during the progressive rotation of said control wheel, on a suitable portion 31 of the first rigid drive member 3, generating a movement of the latter controlled by the first elastically flexible structure, that is to say in the example illustrated in figure 1 by the two blades 2, 2 ', and limited by the contact of said first drive member 3 with the driven wheel 5.
- the end of the rigid drive member 3 in the form of a hook constitutes a drive means 34 able to engage with the teeth of the driven wheel 5 in order to drive it.
- the drive means 34 performs a movement having a component parallel to the circumference of said driven wheel 5 and a component perpendicular to said circumference.
- the assembly of the first drive member 3 performs an alternating two-dimensional oscillation movement.
- This movement is possible thanks to the elastic deformation of the blades 2, 2 ', of the first elastically flexible structure, and causes, when the drive means 34 engages in the teeth of the driven wheel 5, the rotation of the wheel. driven 5 in the direction of the arrow shown in figure 1 .
- the displacement of the driven part 5 is a rotation but could also be a pivoting, a translation, or any other displacement depending on the concrete application for which the monolithic component according to the present invention is used.
- the elastic contact of this retaining member 4 with the driven wheel 5 secures, outside of the phases of driving the wheel driven 5 by the first member rigid drive 3, this driven wheel 5 against any inadvertent rotation.
- the function of the second functional member 4 may, in general, consist of a function other than maintaining a given part of a corresponding timepiece, this part not necessarily being the part 5 driven by the corresponding timepiece.
- a kinematic chain as shown by way of example in figure 1 can be produced, using a monolithic component according to the present invention, using only a maximum of three separate physical parts, namely the actuator, the monolithic component, and the driven part.
- the principle illustrated through the example of the figure 1 can be realized in the form of a multitude of variations, in particular by modifying the arrangement of the first elastically flexible structure and / or of the second elastically flexible structure as well as, alternatively or additionally, the function and / or the arrangement of the first rigid drive member and / or of the second functional member.
- FIGS. 2a to 2h are schematic views illustrating the inventive concept of a guidance with several degrees of freedom by means of a connection by an elastically flexible structure 2, 2 ', in particular by several flexible blades, between a rigid frame 6 and a rigid functional member 3
- Eight embodiments of a monolithic component with flexible blades, in these cases with a single functional member, are represented therein, in order to show by way of example at least part of the multitude of potentially achievable variants, given that it is not possible to describe here all the possible variants.
- the frames 6 are shown with crosses, the functional members 3 are shown hatched, and the blades 2, 2 'of the resiliently flexible structures do not have hatching since they are quite thin, rigid intermediate parts 7 can be part of the elastically flexible structures - as indicated schematically in the figures 2c and 2h - are grayed out.
- the rigid intermediate parts 7 are areas of the monolithic component which are markedly thicker than the areas constituting the flexible blades 2, 2 '.
- the actuator respectively the actuating finger 1, which impacts the rigid functional member 3, preferably at the end of the functional member 3 opposite its end in the form of an engaging hook.
- an elastically flexible structure - comprising at least two flexible blades 2, 2 'as well as optionally at least one rigid intermediate part 7 - between the rigid frame 6 and the functional member 3 allows a predefined displacement with at least two degrees of freedom of the latter.
- the presence of at least one bend at approximately 90 ° in at least one of the flexible blades 2, 2 'of the elastically flexible structure allows, respectively, considerably increases, the freedom of movement of the functional organ 3 in one of the directions of its movement.
- the flexible blade 2 of the embodiments of a monolithic component according to the figures 2a, 2b , 2d, 2e, 2f, and 2g forms an elbow at about 90 °.
- the functional member 3 of the corresponding monolithic component can not only move in a substantially horizontal direction in this plane, but, thanks to this bend, also a movement in one direction substantially vertical in this plane.
- the bend at approximately 90 ° is preferably formed on the flexible blade 2 located towards the end of the functional member 3 in the form of a hook which engages in the driven part 5 and therefore acts as a driving finger.
- an elastically flexible structure forms an elbow at approximately 90 ° by means of at least one rigid intermediate part 7, as illustrated in FIGS. figures 2c and 2h .
- the flexible blade 2 comprises several flexible parts oriented perpendicular to each other and separated by a rigid intermediate part 7.
- the flexible blade 2, which is formed by several parts separated by a rigid intermediate part 7 in order to form an elbow at approximately 90 ° is preferably located towards the end of the functional member 3 in the form of a hook engaging in the driven part 5 and therefore having the role of a trainer finger.
- the figures 2c and 2h show that a flexible blade 2 'or also 2 can be fixed either directly to the rigid frame 6 or to the rigid intermediate part 7.
- the figures 2a to 2h also indicate, schematically using the arrows and by way of example, types of combinations of movement achievable by a monolithic component according to the present invention which provides guidance with at least two degrees of freedom of a functional member rigid by means of a connection by an elastically flexible structure, in particular by at least two flexible blades, between a rigid frame and this rigid functional member.
- the figures 2a, 2b , 2d, 2e, 2f, and 2g show a monolithic component whose first resiliently flexible structure comprises flexible blades 2, 2 'configured so as to ensure a displacement of at least two degrees of freedom of said first drive member 3, that is to say of the functional organ, the two degrees of freedom of the predefined movement of the functional organ 3 consisting of a rotation combined with a movement according to a distant center of elasticity (CÉÉ / also called "remote center of compliance (RCC)).
- CÉÉ distant center of elasticity
- the figures 2c and 2h show a monolithic component whose first resiliently flexible structure comprises flexible blades 2, 2 'configured so as to ensure a displacement of at least two degrees of freedom of the functional member 3, the two degrees of freedom of the predefined movement of the functional member 3 consisting of two combined translations, respectively of a combined translation with a movement according to a distant center of elasticity.
- first resiliently flexible structure comprises flexible blades 2, 2 'configured so as to ensure a displacement of at least two degrees of freedom of the functional member 3, the two degrees of freedom of the predefined movement of the functional member 3 consisting of two combined translations, respectively of a combined translation with a movement according to a distant center of elasticity.
- the figure 3 shows a monolithic component according to the present invention capable of being integrated into an instantaneous date mechanism of a corresponding timepiece.
- This component is intended to fit into a kinematic chain such as that shown in figure 1 .
- the reference numbers and graphics are the same as above, as well as the structure and operation of the device, respectively of the kinematic chain, as explained in the context of the figure 1 .
- said driven part is a date disc / ring, preferably having teeth on its inner periphery
- the actuator is a control wheel equipped with an actuating finger, also not shown in figure 3
- said first drive member 3 is formed by a drive lever, one end of which is capable of being actuated by said actuating finger and of which the other end equipped with a drive finger is capable of s' engage in the teeth of said date ring in order to drive it in steps
- said second functional member 4 is a jumper capable of securing said date ring in its position, outside the phases of driving this ring by the first member drive 3.
- this monolithic component serves as a drive and securing member of a date disc / ring.
- a functional organ in in particular said second functional member serving as jumper 4
- this holding element can become, during a period of time during operation of the mechanism, a drive element.
- the general arrangement, respectively the operation, of an instantaneous date mechanism are known to those skilled in the art and will therefore not be described here, the description being limited to the monolithic component according to the present invention.
- the monolithic component shown on figure 3 allows itself to replace more than ten parts, including pins and axes, usually used in a date mechanism construction according to the state of the art.
- the figure 6 shows a basic kinematic diagram of a monolithic component according to the invention in which the flexible blades 2, 2 'have been replaced by rigid elements articulated at their ends by pivot connections. This component extends in a work plane which is that of the figures 1 to 3 .
- the kinematic diagram of the figure 6 corresponds to the embodiments presented on the figures 1 to 3 except for the figure 2c and will be used in the following to explain more generally the function of the parts of a monolithic component according to the present invention.
- the first elastically flexible structure of a monolithic component comprises a first flexible blade 2 extending between the frame 6 and the drive member 3 and defining a first point of embedding 32 at the level of the drive member 3.
- This first fitting point 32 is movable with reference to the frame 6 along a linear path with a degree of freedom situated in the work plane.
- This trajectory can be an arc of a circle as in the figures 2d, 2e, 2f, 2g, 2h or 6 .
- the shape of the flexible blade 2 may have two parts extending in substantially opposite directions so that the displacement of the point embedding 32 is substantially rectilinear as is the case in the embodiments presented in figures 1 , 2a , 2b and 3 .
- the flexibility of the blade 2 means that the rigid drive member 3 is movable in rotation with reference to the frame 6 about an axis perpendicular to the work plane.
- the first elastically flexible structure of a monolithic component according to the present invention comprises a second flexible blade 2 'defining a second embedding point 33 at the level of the drive member 3.
- the second flexible blade 2 ' comprises (in addition) two parts extending in substantially perpendicular directions and interconnected by an elbow 35 shown in figure 6 symbolically by a pivot link.
- the two parts of the second flexible blade 2 ' can be physically separated by a rigid intermediate part 7 as in the configuration of the figure 2h .
- the second embedding point 33 is movable with reference to the frame 6 along a plane path with two degrees of freedom located in the work plane.
- the invention is not limited to monolithic components of which the second flexible blade 2 ′ comprises two distinct parts separated by an elbow or a rigid intermediate part.
- the second flexible blade 2 ' can have any kind of geometry adapted so that the second blade 2' can flex, causing a displacement of the second embedding point 33 in the work plan.
- the first 32 and second 33 points of embedding of the first 2 and second 2 flexible blades in the first drive member 3 are arranged in different zones of said first drive member 3.
- the distance between the points d 'embedding 32 and 33 represents at least a quarter of the length of the flexible blade 2. More specifically, moving away the embedding points 32, 33 greatly increases the moment quadratic of the first flexible structure along an axis of the work plane, in other words, to improve the guidance of the first drive member 3 in the work plane.
- moving the mounting points 32, 33 away makes it possible to reduce the quadratic moment and therefore the section of each of the flexible blades.
- the drive means 34 is also remote from the embedding point 32 so that its movement takes place according to two degrees of freedom in the work plane. It is advantageous to provide stops cooperating with the first drive member 3 and / or the flexible arms 2, 2 ′ to limit the deformation of the elastically flexible structure to its elastic range.
- the stops can for example be integrated into the rigid frame 6.
- the deformations of the flexible blades 2, 2 ' are limited and define a work zone 36 in which the drive means 34 is mobile, illustrated schematically on figure 6 by a hatched area.
- the flexible blades 2, 2 'exert an elastic return force which tends to return the drive means 34 to a rest position substantially in the center of the work zone 36.
- the actuator 1 acting on the adapted portion 31 of the first drive member 3 causes a movement of the drive means 34 which describes a working path 37 shown, by way of example, on the figure 1 .
- the work path 37 delimits a non-zero surface by forming a loop, that is to say that the return path to the rest position is not superimposed on the outward path. This loop can be obtained e in response to movement of the actuator 1 only.
- the actuator 1 can, for example, be an eccentric guiding a circular movement of the adapted portion 31 which will cause a work path 37 in the form of a loop.
- the movement of the drive member 3 is also generated by the driven part 5. This is the case in the example of figure 1 where the driven part 5 deflects the outward path of the drive means 34, the drive means 34 sliding on a tooth of the driven part 5 until it passes it to drive it on the return path.
- the movement of the drive member 3 can also be generated by an additional guide element intended to come into contact with the first drive member 3 moving under the action. of the actuator.
- the additional guide element can come from the frame 6 or be fixed to a bridge, to the plate or to another element of the timepiece.
- the actuation of a mechanism by an actuating force capable of varying has several drawbacks. This is for example the case when a user actuates a mechanism directly using a control member.
- the mechanism must be sized to withstand the most powerful actuations, which may for example result from an impact on a push-button.
- additional safety devices may need to be provided to secure the position of moving parts.
- the actuating force also varies when the actuator of the mechanism is moved by the energy source of the timepiece, the motor torque of which varies according to the winding. In this second case, it will be necessary to ensure the operation of the mechanism over an extended range of actuation force which, in the case of positioning by a jumper, can complicate the design of the mechanism.
- the present invention makes it possible to remedy these drawbacks by proposing a monolithic component producing a constant force actuation device.
- the monolithic component according to the invention makes it possible to accumulate energy coming from the actuator in elastic form and to restore it with a constant force to the driven part, independently of the actuating force of the actuator. Indeed, the drive of the driven part 5 is caused only by the return to the rest position of the drive means 34 under the action of the flexible blades 2, 2 '.
- the indirect transmission of the actuating force using the monolithic component of the invention thus makes it possible to make the mechanisms to be actuated more reliable and secure and to simplify their design.
- FIGS. 4a to 4f are schematic views illustrating with the same reference numbers and graphics as above in the context of the figure 1 six embodiments of a second functional member 4, in particular of a holding member as used in the application illustrated in figure 3 .
- This retaining member 4 is connected to a part of a rigid frame 6 by means of a second elastically flexible structure, consisting of one or two blades 2.
- a second elastically flexible structure consisting of one or two blades 2.
- the flexible blade (s) 2 "of a second elastically flexible structure can be configured as a straight blade, a full or partial U-shaped, a full or partial V-shaped, or even a straight double blade, respectively a double U or V-shaped blade, or even a combinations of these configurations.
- the figure 5 shows a monolithic component constituting with the driven part an automatic winding mechanism capable of being integrated into a timepiece. Part numbers and graphics are the same as above, especially in the context of the figure 1 .
- this monolithic component is permanently attached to an actuator formed by an oscillating mass 1 ', so that the kinematic chain actuator - monolithic component - driven part is in this case achievable using only two separate physical parts, namely the monolithic component according to the present invention and the driven part.
- the oscillating weight 1 ' is connected to the frame 6 of the monolithic component by two flexible necks 2 "', that is to say by two short pieces having a central narrowing allowing them to bend and thus acting as a flexible blade.
- the frame 6 may include a bridge with a larger surface serving as an attachment point for said two flexible necks 2 '"connecting the two intermediate parts 7 to the frame 6 as well as a peripheral part of substantially circular shape surrounding said oscillating weight 1' and the rigid intermediate parts 7.
- Two other flexible necks 2 "' attached preferably close to the corresponding ends of the two intermediate parts 7 which are integral with the oscillating mass 1', connect said two rigid intermediate parts 7 of substantially straight shape to a third rigid intermediate part 7 of shape substantially square with a rounded angle.
- This third rigid intermediate part 7 is centrally located between said two rigid intermediate parts 7 of substantially straight shape arranged parallel to one another.
- the third rigid intermediate part 7 surrounds a winding wheel automatic 5, which in this application of the monolithic component forms the driven part, and carries two flexible blades 2, 2 'arranged tangentially with respect to said winding wheel 5.
- Each of the two flexible blades 2, 2' is terminated by a first member rigid drive 3, respectively by a second drive member 4, in particular by d hook-shaped drive pins 3, 4.
- each of the first and second rigid drive members 3, 4 is connected to the frame 6 by means of a corresponding first elastically flexible structure comprising two rigid intermediate parts 7 of substantially straight shape, a third rigid intermediate part 7 , four flexible necks 2 '"secured to the rigid intermediate parts 7 of straight shape and, in part, to the third rigid intermediate part 7, and a flexible blade 2, 2'.
- first elastically flexible structures which are distinguished only by the flexible blade 2 or 2 ', form a bend at about 90 °, analogously to what has been explained above with respect to figures 2c and 2h .
- the rigid functional members in the form of the drive fingers 3, 4 are able to engage in the teeth of the winding wheel 5 and both play, alternately, the role of drive finger when the mass 1 'oscillates from left to right and vice versa and that the two flexible blades 2, 2 'perform a corresponding movement.
- the monolithic component therefore drives using the drive fingers 3, 4, at each oscillation of sufficient amplitude of the oscillating weight 1 ', respectively at each sufficient movement of one of the two flexible blades 2, 2', the automatic winding wheel 5 in rotation, so that it turns one or more notch (s) in the direction of the arrow, depending on the amplitude of oscillation of the oscillating weight 1 '.
- the monolithic component can also be used by having only the first member. rigid drive 3.
- the general operation of an automatic winding mechanism is moreover known to those skilled in the art and will therefore not be described in more detail here.
- the monolithic component described above makes it possible to replace a set of at least a dozen parts constituting an automatic winding mechanism, for example of the Pellaton type, of the prior art.
- the drive means 34 constitutes a unidirectional drive device for the output mobile.
- the flexible structure is positioned between the frame 6 and the drive member so as to make the drive means 34 movable with reference to the frame according to two degrees of freedom in a work plane which is that of the figure in the example of figure 5 .
- the flexible structure may include rigid intermediate parts 7 as in the examples of figures 2c and 2h .
- At least one mass 1 ' is integral with the flexible structure.
- the mass can be added or be part of the monolithic component as in the example shown in figure 5 .
- the mass 1 ' is movable with reference to the frame according to at least one degree of freedom in the work plane.
- the elastic members of the flexible structure bring the mass towards a rest position so that together they constitute an oscillator.
- the accelerations supplied to the timepiece cause the displacement of the mass which in its movement causes the drive means 34 and consequently the driven member 5.
- the mass can be mobile in rotation or according to several degrees of freedom in the work plane.
- the monolithic component can be made of hardenable steel, preferably Durnico steel.
- it can be machined by wire cutting, by stamping, or by femtoprint which consists of a modification of the physical properties and a machining of transparent material by means of a femtosecond laser, followed by a hetching, but in all the cases so as to extend into a single plane.
- Other manufacturing techniques for such a monolithic component can be envisaged, for example, Liga, 3D printing, and all manufacturing processes related to silicon.
- the height of such a monolithic component is preferably found in a range of 0.1 mm to 5 mm and the width of the flexible blades of its first elastically flexible structure is found to be preferably within a range of 5 ⁇ m to 1 mm, but these values may also be somewhat outside these ranges.
- this monolithic component can be produced in a multitude of embodiments arranged differently according to the needs of the specific watchmaking application, so that it can be used for a considerable number of watchmaking applications.
- this monolithic component allows several important advantages to be achieved.
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Description
- La présente invention a pour objet un composant monolithique destiné à une pièce d'horlogerie, en particulier une pièce d'horlogerie mécanique, conçu pour transmettre le mouvement d'un actionneur de la pièce d'horlogerie à une pièce entraînée de la pièce d'horlogerie.
- Dans ce contexte, la demande de brevet
WO 2012/010408 divulgue des mécanismes oscillants à pivot élastique et des mobiles de transmission d'énergie comportant de tels mécanismes oscillants, qui visent à remplacer un balancier, respectivement un échappement conventionnel, de sorte à réaliser un organe réglant à l'aide de composants monoblocs. - La demande de brevet
EP 1 306 733 divulgue un organe de commande dont au moins deux parties sont fabriquées en une seule pièce, mais qui comprend également d'autres pièces articulées, qui ne sont pas situées toutes dans un même plan. - Le brevet japonais
JP 4 917 909 - La demande de brevet
EP 2 977 830 présente un mécanisme d'échappement muni d'une bascule montée sur guidage flexible, mais se déplaçant uniquement en rotation. - La présente invention vise la diminution du nombre de composants constituant un mécanisme complet ou un sous-ensemble fonctionnel, en vue de diminuer les problèmes liés au frottement et aux jeux entre ces composants constituant un mécanisme horloger conventionnel, maîtriser les positionnements, et ainsi garantir la fiabilité du mécanisme. Plus spécifiquement, l'invention a pour but des composants monolithiques fonctionnels du type défini d'entrée, permettant la transmission d'énergie au moyen d'un entraînement le long de trajectoires de directions variées. Un autre but de l'invention est de proposer des composants monolithiques formant un organe de transmission à force constante qui permet une meilleure reproductibilité et une meilleure sécurité de l'actionnement de la pièce entrainée. De plus, l'invention a pour but de réaliser de tels composants monolithiques au moyen de techniques de fabrication connus de la construction horlogère.
- La présente invention propose à cet effet des composants monolithiques destinés à une pièce d'horlogerie, en particulier une pièce d'horlogerie mécanique, comprenant au moins une partie rigide et une partie élastiquement flexible et conçus pour transmettre le mouvement d'un actionneur de la pièce d'horlogerie à une pièce entraînée de la pièce d'horlogerie, lesdits composants monolithiques comprenant
- un bâti rigide,
- un premier organe d'entraînement rigide, et
- une première structure élastiquement flexible reliant ledit bâti avec ledit premier organe d'entraînement,
- La présente invention propose donc des composants monolithiques formés d'une pluralité de zones rigides et de zones flexibles. Les termes « rigide » et « flexible » sont à comprendre ici dans le cadre du domaine horloger, c'est-à-dire qu'une zone flexible subit une flexion suffisante pour la transmission de mouvement désirée sous l'effet de la force mécanique que l'actionneur est capable de produire, alors que dans cette situation une zone rigide ne se déforme pas significativement.
- Dans le cadre de l'invention, l'actionneur peut être une pièce indépendante du composant monolithique, entrant en contact avec ledit premier organe d'entraînement pour générer les dits déplacements. L'actionneur peut également être solidaire du composant monolithique.
- Les composantes dudit déplacement à deux degrés de liberté sont choisies parmi les translations, les rotations et leurs combinaisons.
- La première structure élastiquement flexible peut comprendre deux lames flexibles s'étendant chacune entre ledit bâti et ledit premier organe d'entraînement.
- Les points de contact des deux lames flexibles avec le premier organe d'entraînement peuvent être agencés dans des zones différentes dudit premier organe d'entraînement. L'une des deux dites lames flexibles peut comprendre une portion coudée sensiblement à angle droit.
- Une partie intermédiaire rigide peut être agencée entre deux portions flexibles de la structure flexible.
- La première structure élastiquement flexible peut aussi comprendre un ou plusieurs cols flexibles agencé(s) entre deux éléments rigides dudit composant monolithique.
- Selon une forme d'exécution de l'invention, le composant monolithique comprend, de préférence, un deuxième organe fonctionnel et une deuxième structure élastiquement flexible reliant ledit bâti audit deuxième organe fonctionnel, ladite deuxième structure élastiquement flexible étant configurée de façon à mettre ledit deuxième organe fonctionnel en contact avec une pièce entraînée.
- Selon une forme d'exécution de l'invention, ledit deuxième organe fonctionnel est un organe de maintien, configuré pour sécuriser temporairement une pièce entraînée par ledit premier organe d'entraînement dans sa position.
- Dans une application de l'invention, ladite pièce entraînée est un disque denté, l'actionneur est une roue de commande équipée d'un doigt d'entraînement, ledit premier organe d'entraînement est une bascule, et ledit deuxième organe fonctionnel est un sautoir.
- Dans une autre application de l'invention, le composant monolithique constitue un mécanisme de remontage automatique, intégrant une masse oscillante en tant qu'actionneur, la pièce entraînée étant une roue de remontage automatique, et ledit premier organe d'entraînement comprenant deux doigts qui jouent tous deux, alternativement, le rôle de doigt entraîneur.
- Les composants précités sont de préférence réalisés en aciers durcissables, encore appelés aciers maraging, par exemple en acier Durnico. De tels matériaux, en feuilles ou tôles fines, peuvent être usinés par découpage au fil, par étampage, ou encore par femtoprint pour réaliser des composants s'étendant dans un seul plan.
- L'invention sera maintenant décrite en détail en référence aux dessins annexés illustrant à titre d'exemple plusieurs formes d'exécution de l'invention.
- Les dessins annexés représentent schématiquement et à titre d'exemples plusieurs formes d'exécution de l'invention.
- La
figure 1 est une vue schématique de dessus illustrant à titre d'exemple une chaîne cinématique actionneur - composant monolithique - pièce entraînée réalisée en utilisant un composant monolithique selon la présente invention. - Les
figures 2a à 2h sont des vues schématiques montrant huit variantes d'exécution d'un composant monolithique à lames flexibles selon la présente invention. - La
figure 3 montre un composant monolithique selon la présente invention apte à être intégré dans un mécanisme de quantième instantané. - Les
figures 4a à 4f sont des vues schématiques montrant six variantes d'exécution d'un organe de maintien avec sa structure flexible pouvant faire partie d'un composant monolithique selon la présente invention. - La
figure 5 montre un mécanisme de remontage automatique comportant un composant monolithique selon la présente invention. - La
figure 6 représente un schéma cinématique des modes de réalisation d'un composant monolithique selon la présente invention présentés auxfigures 1 ,2 et3 . - Les mêmes numéros de référence et les mêmes graphismes (hachures, croix, grisé, ...) sont utilisés dans l'ensemble des figures pour désigner des éléments identiques ou similaires.
- La
figure 1 montre une chaîne cinématique actionneur - composant monolithique - pièce entraînée illustrant schématiquement et à titre d'exemple le concept inventif. Cette chaîne comprend un doigt d'actionnement 1, un composant monolithique selon l'invention, et une pièce entraînée 5 qui peut par exemple consister en une roue dentée ou en un anneau/disque denté. Le composant monolithique comprend plusieurs parties, à savoir un premier organe d'entraînement rigide 3, un deuxième organe fonctionnel rigide 4, à savoir dans la forme d'exécution illustrée à titre d'exemple à lafigure 1 un organe de maintien 4, un bâti rigide 6, une première structure élastiquement flexible - comprenant dans la forme d'exécution illustrée à titre d'exemple à lafigure 1 deux lames flexibles 2, 2' - qui relie le premier organe d'entraînement rigide 3 au bâti 6, et une deuxième structure élastiquement flexible - constituée dans la forme d'exécution illustrée à titre d'exemple à lafigure 1 par une lame flexible 2" - qui relie le deuxième organe fonctionnel 4, dans l'exemple illustré l'organe de maintien 4, au bâti 6. Le bâti 6 est la partie du composant monolithique selon la présente invention permettant de le fixer à la pièce d'horlogerie, normalement à un pont de cette pièce d'horlogerie, dans laquelle le composant monolithique devrait être intégré. Si le composant monolithique comprend nécessairement un premier organe d'entraînement rigide 3 fixé au bâti rigide 6 par ladite première structure élastiquement flexible 2, 2', la présence d'un deuxième organe fonctionnel rigide 4 fixé au bâti rigide 6 par une deuxième structure élastiquement flexible 2" n'est qu'optionnelle. - Lors de l'opération de la pièce d'horlogerie correspondante intégrant une chaîne cinématique telle qu'illustrée à la
figure 1 , le doigt d'actionnement 1, fixé sur une roue de commande montée de manière rotative dans ladite pièce d'horlogerie, glisse, lors de la rotation progressive de ladite roue de commande, sur une portion adaptée 31 du premier organe d'entraînement rigide 3, générant un déplacement de ce dernier contrôlé par la première structure élastiquement flexible, c'est-à-dire dans l'exemple illustré à lafigure 1 par les deux lames 2, 2', et limité par le contact dudit premier organe d'entraînement 3 avec la roue entraînée 5. L'homme du métier observera que l'extrémité de l'organe d'entraînement rigide 3 en forme de crochet constitue un moyen d'entraînement 34 apte à s'engager avec la denture de la roue entraînée 5 afin de l'entraîner. Le moyen d'entraînement 34 effectue un déplacement ayant une composante parallèle à la circonférence de ladite roue entraînée 5 et une composante perpendiculaire à ladite circonférence. Ainsi, l'ensemble du premier organe d'entraînement 3 effectue un mouvement alterné d'oscillation à deux dimensions. Ce mouvement est possible grâce à la déformation élastique des lames 2, 2', de la première structure élastiquement flexible, et provoque, lorsque le moyen d'entraînement 34 s'engage dans la denture de la roue entraînée 5, la rotation de la roue entraînée 5 dans le sens de la flèche indiquée à lafigure 1 . Dans l'exemple de lafigure 1 , le déplacement de la pièce entraînée 5 est une rotation mais pourrait également être un pivotement, une translation, ou tout autre déplacement en fonction de l'application concrète pour laquelle le composant monolithique selon la présente invention est utilisé. Au cas où le deuxième organe fonctionnel réalise, comme dans l'exemple illustré à lafigure 1 , un organe de maintien 4, le contact élastique de cet organe de maintien 4 avec la roue entraînée 5 sécurise, en dehors des phases d'entraînement de la roue entraînée 5 par le premier organe d'entraînement rigide 3, cette roue entraînée 5 contre toute rotation inadvertante. De même, la fonction du deuxième organe fonctionnel 4 peut, en général, consister en une autre fonction que le maintien d'une partie donnée de pièce d'horlogerie correspondante, cette partie n'étant par ailleurs pas nécessairement la pièce entraînée 5 par le premier organe d'entraînement rigide 3, mais peut également être une autre partie de cette pièce d'horlogerie. - Par conséquent, une chaîne cinématique telle que montrée à titre d'exemple à la
figure 1 peut être réalisée, à l'aide d'un composant monolithique selon la présente invention, en n'utilisant qu'au maximum trois pièces physiques séparées, à savoir l'actionneur, le composant monolithique, et la pièce entraînée. Il reste à préciser dans ce contexte que le principe illustré par l'intermédiaire de l'exemple de lafigure 1 peut être réalisé sous forme d'une multitude de variantes, notamment en modifiant l'agencement de la première structure élastiquement flexible et/ou de la deuxième structure élastiquement flexible ainsi que, de manière alternative ou supplémentaire, la fonction et/ou l'agencement du premier organe d'entraînement rigide et/ou du deuxième organe fonctionnel. - Les
figures 2a à 2h sont des vues schématiques illustrant le concept inventif d'un guidage à plusieurs degrés de liberté au moyen d'une liaison par une structure élastiquement flexible 2, 2', notamment par plusieurs lames flexibles, entre un bâti rigide 6 et un organe fonctionnel rigide 3. Huit formes d'exécution d'un composant monolithique à lames flexibles, dans ces cas avec un seul organe fonctionnel, y sont représentées, afin de montrer à titre d'exemple au moins une partie de la multitude de variantes potentiellement réalisables, étant donné qu'il n'est pas possible de décrire ici toutes les variantes réalisables. Les bâtis 6 sont représentés avec des croix, les organes fonctionnels 3 sont représentés hachurés, et les lames 2, 2' des structures élastiquement flexibles ne comportent pas de hachure étant donné qu'elles sont assez minces, des parties intermédiaires rigides 7 pouvant faire partie des structures élastiquement flexibles - telles qu'indiqués schématiquement dans lesfigures 2c et2h - sont en grisé. Les parties intermédiaires rigides 7 sont des zones du composant monolithique nettement plus épaisses que les zones constituant des lames flexibles 2, 2'. Pour simplifier les figures, l'actionneur, respectivement le doigt d'actionnement 1, qui vient impacter l'organe fonctionnel rigide 3, de préférence à l'extrémité de l'organe fonctionnel 3 opposée à son extrémité en forme de crochet s'engageant dans la pièce entraînée 5 et ayant donc le rôle d'un doigt entraîneur, mais qui peut aussi impacter une partie intermédiaire rigide 7 d'une structure élastiquement flexible, ainsi que la pièce entraînée 5 ne sont pas représentés sur les figures. Des flèches symbolisent les déplacements de l'organe fonctionnel 3 et en particulier de son doigt entraîneur tels que prédéfinis par la structure élastiquement flexible correspondante. - En examinant ces figures, l'homme du métier comprendra aisément que l'agencement d'une structure élastiquement flexible - comprenant au moins deux lames flexibles 2, 2' ainsi qu'éventuellement au moins une partie intermédiaire rigide 7 - entre le bâti rigide 6 et l'organe fonctionnel 3 permet un déplacement prédéfini à au moins deux degrés de liberté de ce dernier. L'homme du métier notera en particulier que la présence d'au moins un coude à environ 90° dans au moins une des lames flexibles 2, 2' de la structure élastiquement flexible permet, respectivement augmente considérablement, la liberté de déplacement de l'organe fonctionnel 3 dans l'une des directions de son déplacement. Par exemple, la lame flexible 2 des formes d'exécution d'un composant monolithique selon les
figures 2a, 2b ,2d, 2e, 2f, et 2g forme un coude à environ 90°. Ainsi, en prenant comme système de référence le plan de dessin de ces figures, l'organe fonctionnel 3 du composant monolithique correspondant peut, non seulement, effectuer un déplacement dans une direction sensiblement horizontale dans ce plan, mais, grâce à ce coude, également un déplacement dans une direction sensiblement verticale dans ce plan. Tel que montré dans lesfigures 2a, 2b ,2d, 2e, 2f, et 2g , le coude à environ 90° est formée, de préférence, sur la lame flexible 2 située vers l'extrémité de l'organe fonctionnel 3 en forme de crochet s'engageant dans la pièce entraînée 5 et ayant donc le rôle de doigt entraîneur. Il est aussi possible qu'une structure élastiquement flexible forme un coude à environ 90° par l'intermédiaire d'au moins une partie intermédiaire rigide 7, tel qu'illustré auxfigures 2c et2h . Dans les formes d'exécution illustrées à ces figures, la lame flexible 2 comprend plusieurs parties flexibles orientées perpendiculairement les unes aux autres et séparées par une partie intermédiaire rigide 7. Dans ce cas également, la lame flexible 2, qui est formée par plusieurs parties séparées par une partie intermédiaire rigide 7 afin de former un coude à environ 90°, est située de préférence vers l'extrémité de l'organe fonctionnel 3 en forme de crochet s'engageant dans la pièce entraînée 5 et ayant donc le rôle d'un doigt entraîneur. Par ailleurs, lesfigures 2c et2h montrent qu'une lame flexible 2' ou aussi 2 peut être fixée soit directement au bâti rigide 6 soit à la partie intermédiaire rigide 7. - Les
figures 2a à 2h indiquent également, de manière schématique à l'aide des flèches et à titre d'exemple, des types de combinaisons de mouvement réalisables par un composant monolithique selon la présente invention qui assure un guidage à au moins deux degrés de liberté d'un organe fonctionnel rigide au moyen d'une liaison par une structure élastiquement flexible, notamment par au moins deux lames flexibles, entre un bâti rigide et cet organe fonctionnel rigide. En particulier, lesfigures 2a, 2b ,2d, 2e, 2f, et 2g montrent un composant monolithique dont la première structure élastiquement flexible comporte des lames flexibles 2, 2' configurées de façon à assurer un déplacement à au moins deux degrés de liberté dudit premier organe d'entraînement 3, c'est-à-dire de l'organe fonctionnel, les deux degrés de liberté du mouvement prédéfini de l'organe fonctionnel 3 consistant en une rotation combinée avec un mouvement selon un centre éloigné d'élasticité (CÉÉ/appelé également « remote center of compliance » (RCC)). Lesfigures 2c et2h montrent un composant monolithique dont la première structure élastiquement flexible comporte des lames flexibles 2, 2' configurées de façon à assurer un déplacement à au moins deux degrés de liberté de l'organe fonctionnel 3, les deux degrés de liberté du mouvement prédéfini de l'organe fonctionnel 3 consistant en deux translations combinées, respectivement en une translation combinée avec un mouvement selon un centre éloigné d'élasticité. Évidemment, d'autres configurations sont imaginables, notamment des combinaisons des configurations décrites ci-dessus. - La
figure 3 montre un composant monolithique selon la présente invention apte à être intégré dans un mécanisme de quantième instantané d'une pièce d'horlogerie correspondante. Ce composant est destiné à s'intercaler dans une chaîne cinématique telle que celle représentée à lafigure 1 . Les numéros de référence et graphisme sont les mêmes que ci-dessus, ainsi que la structure et le fonctionnement du dispositif, respectivement de la chaîne cinématique, tels qu'expliqué dans le contexte de lafigure 1 . En particulier, dans cette application d'un composant monolithique selon la présente invention, ladite pièce entraînée, non-illustrée à lafigure 3 , est un disque/anneau de quantième, présentant de préférence une denture sur sa périphérie intérieure, l'actionneur est une roue de commande équipée d'un doigt d'actionnement, également non-illustrée à lafigure 3 , ledit premier organe d'entraînement 3 est formée par une bascule d'entraînement dont une extrémité est susceptible d'être actionnée par ledit doigt d'actionnement et dont l'autre extrémité équipée d'un doigt d'entraînement est apte à s'engager dans la denture dudit anneau de quantième afin de l'entraîner par pas, et ledit deuxième organe fonctionnel 4 est un sautoir apte à sécuriser ledit anneau de quantième dans sa position, en dehors des phases d'entraînement de cet anneau par le premier organe d'entraînement 3. Ainsi, ce composant monolithique sert d'organe d'entraînement et de sécurisation d'un disque/anneau de quantième. Il reste à noter dans ce contexte qu'un organe fonctionnel, en particulier ledit deuxième organe fonctionnel servant de sautoir 4, peut avoir deux fonctions, étant donné que cet élément de maintien peut devenir, pendant un lapse de temps lors du fonctionnement du mécanisme, un élément d'entraînement. L'agencement général, respectivement le fonctionnement, d'un mécanisme de quantième instantané sont connus à l'homme du métier et ne seront de ce fait pas décrits à cet endroit, la description se limitant au composant monolithique selon la présente invention. Ainsi, le composant monolithique montré sur lafigure 3 permet à lui seul de remplacer plus d'une dizaine de pièces, y compris goupilles et axes, utilisées habituellement dans une construction de mécanisme de quantième selon l'état de la technique. - La
figure 6 représente un schéma cinématique de principe d'un composant monolithique selon l'invention dans lequel les lames flexibles 2, 2' ont été remplacées par des éléments rigides articulés à leurs extrémités par des liaisons pivot. Ce composant s'étend dans un plan de travail qui est celui desfigures 1 à 3 . Le schéma cinématique de lafigure 6 correspond aux modes de réalisation présentés sur lesfigures 1 à 3 à l'exception de lafigure 2c et servira dans la suite à expliquer de manière plus générale la fonction des parties d'un composant monolithique selon la présente invention. - Ainsi, de façon générale, la première structure élastiquement flexible d'un composant monolithique selon la présente invention comporte une première lame flexible 2 s'étendant entre le bâti 6 et l'organe d'entraînement 3 et définissant un premier point d'encastrement 32 au niveau de l'organe d'entraînement 3. Ce premier point d'encastrement 32 est mobile en référence au bâti 6 selon une trajectoire linéaire à un degré de liberté située dans le plan de travail. Cette trajectoire peut être un arc de cercle comme dans les
figures 2d, 2e, 2f, 2g, 2h ou6 . La forme de la lame flexible 2 peut présenter deux parties s'étendant dans des directions sensiblement opposées afin que le déplacement du point d'encastrement 32 soit sensiblement rectiligne comme c'est le cas sur les exemples de réalisation présentés auxfigures 1 ,2a ,2b et3 . Par ailleurs, la flexibilité de la lame 2 fait que l'organe d'entraînement rigide 3 est mobile en rotation en référence au bâti 6 autour d'un axe perpendiculaire au plan de travail. - De plus, la première structure élastiquement flexible d'un composant monolithique selon la présente invention comporte une deuxième lame flexible 2' définissant un second point d'encastrement 33 au niveau de l'organe d'entraînement 3. Dans les modes de réalisation présentés par exemple aux
figures 1 ,2a, et 2b , la deuxième lame flexible 2' comporte (en outre) deux parties s'étendant selon des directions sensiblement perpendiculaires et reliées entre elles par un coude 35 représenté à lafigure 6 symboliquement par une liaison pivot. Alternativement les deux parties de la deuxième lame flexible 2' peuvent être séparées physiquement par une partie intermédiaire rigide 7 comme dans la configuration de lafigure 2h . Le second point d'encastrement 33 est mobile en référence au bâti 6 selon une trajectoire plane à deux degrés de liberté située dans le plan de travail. Il est bien entendu que l'invention ne se limite pas à des composants monolithiques dont la deuxième lame flexible 2' comporte deux parties distinctes séparées par un coude ou une partie intermédiaire rigide. La deuxième lame flexible 2' peut présenter toute sorte de géométrie adaptée pour que la deuxième lame 2' puisse fléchir en provoquant un déplacement du second point d'encastrement 33 dans le plan de travail. - Les premier 32 et second 33 points d'encastrement des première 2 et deuxième 2' lames flexibles dans le premier organe d'entraînement 3 sont agencés dans des zones différentes dudit premier organe d'entraînement 3. De préférence, l'éloignement des points d'encastrement 32 et 33 représente au moins un quart de la longueur de la lame flexible 2. Plus concrètement, éloigner les points d'encastrement 32, 33 permet de fortement augmenter le moment quadratique de la première structure flexible selon un axe du plan de travail, autrement dit, d'améliorer le guidage du premier organe d'entrainement 3 dans le plan de travail. Alternativement, pour une même rigidité du premier organe d'entrainement 3 dans le plan de travail, éloigner les points d'encastrement 32, 33 permet de réduire le moment quadratique et donc la section de chacune des lames flexibles.
- De préférence, le moyen d'entrainement 34 est également éloigné du point d'encastrement 32 afin que son déplacement s'effectue selon deux degrés de liberté dans le plan de travail. Il est avantageux de prévoir des butées coopérant avec le premier organe d'entrainement 3 et/ou les bras flexibles 2, 2' pour limiter la déformation de la structure élastiquement flexible à son domaine élastique. Les butées peuvent par exemple être intégrées au bâti rigide 6. Avec ou sans butées, les déformations des lames flexibles 2, 2' sont limitées et définissent une zone de travail 36 dans laquelle le moyen d'entrainement 34 est mobile, illustrée schématiquement à la
figure 6 par une zone hachurée. Les lames flexibles 2, 2' exercent une force de rappel élastique qui tend à ramener le moyen d'entrainement 34 dans une position de repos sensiblement au centre de la zone de travail 36. - L'actionneur 1 agissant sur la portion adaptée 31 du premier organe d'entraînement 3 provoque un déplacement du moyen d'entraînement 34 qui décrit une trajectoire de travail 37 représentée, à titre d'exemple, sur la
figure 1 . De préférence, la trajectoire de travail 37 délimite une surface non nulle en formant une boucle, c'est-à-dire que le trajet de retour vers la position de repos ne se superpose pas au trajet aller. Cette boucle peut être obtenue en réponse au déplacement de l'actionneur 1 seul. L'actionneur 1 peut, par exemple, être un excentrique guidant un déplacement circulaire de la portion adaptée 31 qui provoquera une trajectoire de travail 37 en forme de boucle. - Dans d'autres formes de réalisation, le déplacement de l'organe d'entraînement 3 est également engendré par la pièce entraînée 5. C'est le cas dans l'exemple de la
figure 1 où la pièce entraînée 5 dévie le trajet aller du moyen d'entraînement 34, le moyen d'entraînement 34 glissant sur une dent de la pièce entraînée 5 jusqu'à la dépasser pour l'entrainer sur le trajet retour. - Dans encore d'autres formes de réalisation non représentées, le déplacement de l'organe d'entrainement 3 peut également être engendré par un élément de guidage supplémentaire destiné à entrer en contact avec le premier organe d'entrainement 3 se déplaçant sous l'action de l'actionneur. L'élément de guidage supplémentaire peut être issu du bâti 6 ou être fixé à un pont, à la platine ou un autre élément de la pièce d'horlogerie.
- D'une façon générale, l'actionnement d'un mécanisme par une force d'actionnement susceptible de varier présente plusieurs inconvénients. C'est par exemple le cas quand un utilisateur actionne un mécanisme directement à l'aide d'un organe de commande. Le mécanisme doit être dimensionné pour supporter les actionnements les plus puissants, qui peuvent par exemple résulter d'un choc sur un poussoir. De plus, des dispositifs de sécurité supplémentaires doivent éventuellement être prévus pour sécuriser la position des pièces en mouvement.
- La force d'actionnement varie également quand l'actionneur du mécanisme est mû par la source d'énergie de la pièce d'horlogerie dont le couple moteur varie en fonction du remontage. Dans ce deuxième cas, on devra assurer le fonctionnement du mécanisme sur une plage d'effort d'actionnement étendue ce qui, dans le cas d'un positionnement par un sautoir, peut compliquer la conception du mécanisme.
- La présente invention permet de remédier à ces inconvénients en proposant un composant monolithique réalisant un dispositif d'actionnement à force constante. Le composant monolithique selon l'invention permet d'accumuler de l'énergie provenant de l'actionneur sous forme élastique et de la restituer avec une force constante à la pièce entraînée, indépendamment de la force d'actionnement de l'actionneur. En effet, l'entraînement de la pièce entraînée 5 est provoqué uniquement par le retour à la position de repos du moyen d'entrainement 34 sous l'action des lames flexibles 2, 2'. La transmission indirecte de la force d'actionnement à l'aide du composant monolithique de l'invention permet ainsi de fiabiliser et sécuriser les mécanismes à actionner et de simplifier leur conception.
- Les
figures 4a à 4f sont des vues schématiques illustrant avec les mêmes numéros de référence et graphismes que ci-dessus dans le contexte de lafigure 1 six formes d'exécution d'un deuxième organe fonctionnel 4, notamment d'un organe de maintien tel qu'utilisé dans l'application illustrée à lafigure 3 . Cet organe de maintien 4 est relié à une partie d'un bâti rigide 6 par l'intermédiaire d'une deuxième structure élastiquement flexible, constituée par une ou deux lames 2". L'homme du métier comprendra aisément en observant ces figures que la configuration de la ou des lames flexibles 2" permet le déplacement de l'organe de maintien 4, formant un doigt de maintien, respectivement un sautoir 4, conformément aux flèches indiquées dans ces figures et symbolisant la direction du mouvement correspondant consistant dans ces cas en une translation. En particulier, la ou les lame(s) flexible(s) 2" d'une deuxième structure élastiquement flexible selon les formes d'exécution desfigures 4a à 4f peu(ven)t être configurée(s) en lame droite, en forme de U complet ou partiel, en forme de V complet ou partiel, ou encore en double lame droite, respectivement en double lame en forme de U ou V, voire de combinaisons de ces configurations. - La
figure 5 montre un composant monolithique constituant avec la pièce entraînée un mécanisme de remontage automatique apte à être intégré dans une pièce d'horlogerie . Les numéros de référence et graphismes sont les mêmes que ci-dessus, notamment dans le contexte de lafigure 1 . Contrairement aux formes d'exécution décrites précédemment, ce composant monolithique est solidaire en permanence d'un actionneur formé d'une masse oscillante 1', de sorte que la chaîne cinématique actionneur - composant monolithique - pièce entraînée est dans ce cas réalisable en utilisant seulement deux pièces physiques séparées, à savoir le composant monolithique selon la présente invention et la pièce entraînée. La masse oscillante 1' est reliée au bâti 6 du composant monolithique par deux cols flexibles 2"', c'est-à-dire par deux pièces courtes présentant un rétrécissement central permettant leur flexion et faisant ainsi office de lame flexible. Ces deux cols flexibles 2'" sont chacun solidaire d'une extrémité d'une partie intermédiaire rigide 7 de forme sensiblement droite, chacune des deux parties intermédiaires 7 correspondantes étant à son tour reliée à son autre extrémité par un col flexible 2'" audit bâti 6. Par conséquent, la masse oscillante 1' est reliée au bâti 6 à l'aide de deux structures élastiquement flexibles comportant chacune une partie intermédiaire rigide 7 de forme sensiblement droite et deux cols flexibles 2'" solidaire des extrémités de la partie intermédiaire rigide 7. Les cols flexibles 2'" sont fonctionnellement équivalents aux lames flexibles 2, 2' mentionnées ci-dessus, le terme « col » flexible étant utilisé ici principalement pour souligner que cette structure est plus courte et permet ainsi de définir une amplitude réduite du mouvement correspondant en comparaison avec le mouvement défini par une « lame » flexible de longueur plus importante. Le bâti 6 peut comporter un pont de surface plus large servant de point de fixation desdits deux cols flexibles 2'" liant les deux parties intermédiaires 7 au bâti 6 ainsi qu'une partie périphérique de forme sensiblement circulaire entourant ladite masse oscillante 1' et les parties intermédiaires rigides 7. - Deux autres cols flexibles 2"', attachés de préférence proche des extrémités correspondantes des deux parties intermédiaires 7 qui sont solidaires de la masse oscillante 1', relient lesdites deux parties intermédiaires rigides 7 de forme sensiblement droite à une troisième partie intermédiaire rigide 7 de forme sensiblement carrée avec un angle arrondi. Cette troisième partie intermédiaire rigide 7 est située de manière centrale entre lesdites deux parties intermédiaires rigides 7 de forme sensiblement droite agencées parallèlement l'une à l'autre. La troisième partie intermédiaire rigide 7 entoure une roue du remontage automatique 5, qui forme dans cette application du composant monolithique la pièce entraînée, et porte deux lames flexibles 2, 2' agencées tangentiellement par rapport à ladite roue du remontage 5. Chacune des deux lames flexibles 2, 2' est terminée par un premier organe d'entraînement rigide 3, respectivement par un deuxième organe d'entraînement 4, notamment par des doigts d'entraînement 3, 4 en forme de crochet. Par conséquent, chacun des premier et deuxième organes d'entraînement rigides 3, 4 est relié au bâti 6 à l'aide d'une première structure élastiquement flexible correspondante comportant deux parties intermédiaires rigides 7 de forme sensiblement droite, une troisième partie intermédiaire rigide 7, quatre cols flexibles 2'" solidaires des parties intermédiaires rigides 7 de forme droite et, en partie, de la troisième partie intermédiaire rigide 7, et une lame flexible 2, 2'. Il est à noter dans ce contexte que chacune de ces premières structures élastiquement flexibles, qui ne se distinguent que par la lame flexible 2 ou 2', forme un coude à environ 90°, de façon analogique à ce qui a été expliqué ci-dessus par rapport aux
figures 2c et2h . Ceci est possible notamment à l'aide des lames flexibles 2, 2' ainsi que des lames flexibles formées par les cols flexibles 2"', ces portions de chaque première structure élastiquement flexible étant séparées par des parties intermédiaires rigides 7 et orientées perpendiculairement les unes aux autres, de sorte à permettre, respectivement à augmenter considérablement, la liberté de déplacement de l'organe fonctionnel 3, 4 correspondant dans l'une des directions de son déplacement. - Ainsi, les organes fonctionnels rigides sous forme des doigts d'entraînement 3, 4 sont aptes à s'engager dans la denture de la roue du remontage 5 et jouent tous deux, alternativement, le rôle de doigt entraîneur lorsque la masse 1' oscille de gauche à droite et inversement et que les deux lames flexibles 2, 2' effectuent un mouvement correspondant. Le composant monolithique entraîne donc à l'aide des doigts d'entraînement 3, 4, à chaque oscillation d'amplitude suffisante de la masse oscillante 1', respectivement à chaque mouvement suffisant d'une des deux lames flexibles 2, 2', la roue du remontage automatique 5 en rotation, de manière à ce qu'elle tourne d'un ou plusieurs cran(s) dans le sens de la flèche, en fonction de l'amplitude d'oscillation de la masse oscillante 1'. Il reste à noter dans ce contexte que la présence du deuxième organe d'entraînement rigide 4 est optionnelle dans ce composant monolithique, afin d'augmenter l'efficacité du remontage automatique, le composant monolithique pouvant aussi être utilisé en ne disposant que du premier organe d'entraînement rigide 3. Le fonctionnement général d'un mécanisme à remontage automatique est par ailleurs connu de l'homme du métier et ne sera par conséquent pas décrit plus en détail ici. Dans cette application également, le composant monolithique décrit ci-dessus permet de remplacer un ensemble d'au moins une douzaine de pièces constituant un mécanisme de remontage automatique, par exemple de type Pellaton, de l'art antérieur.
- D'une façon générale, le composant monolithique selon l'invention permettant de réaliser un mécanisme de remontage automatique comporte un bâti 6, une structure flexible et un organe d'entraînement 3 comportant un moyen d'entraînement 34 apte à coopérer avec un organe entraîné 5 du mécanisme, en l'occurrence un mobile de sortie. Le moyen d'entraînement 34 constitue un dispositif d'entraînement unidirectionnel du mobile de sortie. La structure flexible est positionnée entre le bâti 6 et l'organe d'entraînement de manière à rendre le moyen d'entraînement 34 mobile en référence au bâti selon deux degrés de liberté dans un plan de travail qui est celui de la figure dans l'exemple de la
figure 5 . La structure flexible peut comporter des parties intermédiaires rigides 7 comme dans les exemples desfigures 2c et2h . - Au moins une masse 1' est solidaire de la structure flexible. La masse peut être rapportée ou faire partie du composant monolithique comme dans l'exemple représenté à la
figure 5 . La masse 1' est mobile en référence au bâti selon au moins un degré de liberté dans le plan de travail. Les éléments élastiques de la structure flexible ramènent la masse vers une position de repos de telle sorte que leur ensemble constitue un oscillateur. Les accélérations fournies à la pièce d'horlogerie provoquent le déplacement de la masse qui entraine dans son mouvement le moyen d'entrainement 34 et par conséquent l'organe entrainé 5. - De nombreuses configurations reprenant ces caractéristiques communes sont possibles. En particulier la masse peut être mobile en rotation ou selon plusieurs degrés de liberté dans le plan de travail.
- Indépendamment de l'application pour laquelle le composant monolithique est utilisé, il peut être réalisé en acier durcissable, de préférence en acier Durnico. Par ailleurs, il peut être usiné par découpage au fil, par étampage, ou par femtoprint qui consiste en une modification des propriétés physiques et un usinage de matière transparente par l'intermédiaire d'un laser femtoseconde, suivi d'un hetching, mais dans tous les cas de sorte à s'étendre dans un seul plan. D'autres techniques de fabrication d'un tel composant monolithique sont envisageables, par exemple, Liga, impression 3D, et tous les procédés de fabrication liés au silicium. Par ailleurs, la hauteur d'un tel composant monolithique se trouve, de préférence, dans une plage allant de 0.1 mm à 5 mm et la largeur des lames flexibles de sa première structure élastiquement flexible se trouve, de préférence, dans une plage allant de 5 µm à 1 mm, mais ces valeurs peuvent aussi se trouver quelque peu en dehors de ces plages.
- Au vue de la description figurant ci-dessus du principe d'un composant monolithique selon la présente invention, des options au niveau de ses parties, ainsi que des deux applications d'un tel composant monolithique mentionnées à titre d'exemple, il est évident, d'une part, que ce composant monolithique peut être réalisé dans une multitude de formes d'exécution agencées différemment en fonction des besoins de l'application horlogère spécifique, donc qu'il peut servir à un nombre considérable d'applications horlogères. D'autre part, aussi longtemps que le composant monolithique est agencé selon les principes énoncés ci-dessus et, en particulier, de manière à ce que ladite première structure élastiquementflexible liant le premier organe d'entraînement rigide au bâti rigide est configurée de façon à assurer un déplacement à au moins deux degrés de liberté dudit premier organe d'entraînement, ce composant monolithique permet de réaliser plusieurs avantages importants. Il permet effectivement de diminuer le nombre de composants constituant un mécanisme complet ou un sous-ensemble fonctionnel d'une pièce horlogère correspondante, ce qui diminue simultanément les problèmes liés au frottement et aux jeux entre ces composants, comme des axes ou des goupilles, constituant un mécanisme horloger conventionnel. En même temps, cela permet, du fait de disposer d'une seule pièce physique agencée dans un seul plan, de mieux maîtriser les positionnements et ainsi de garantir la fiabilité du mécanisme ainsi que d'optimiser l'épaisseur d'un composant horloger correspondant. Il en résulte une transmission d'énergie au moyen d'un entraînement le long de trajectoires prédéfinies ayant au moins deux degrés de liberté dans le plan du mouvement, ces trajectoires pouvant être simples ou plus complexes et de directions variées en fonction de l'agencement du composant monolithique, respectivement de ses lames flexibles. De plus, de tels composants monolithiques peuvent être réalisés au moyen de matériaux et de techniques de fabrication connus de la construction horlogère, donc à un coût modéré, toute en ayant un aspect esthétique attractif afin d'être utilisables dans la haute horlogerie.
Claims (15)
- Composant monolithique destiné à une pièce d'horlogerie, en particulier à une pièce d'horlogerie mécanique, conçu pour transmettre le mouvement d'un actionneur (1, 1') de la pièce d'horlogerie à une pièce entraînée (5) de la pièce d'horlogerie, caractérisé par le fait que ledit composant monolithique comprend- un bâti rigide (6),- un premier organe d'entraînement rigide (3), et- une première structure élastiquement flexible (2, 2', 2"', 7) reliant ledit bâti (6) avec ledit premier organe d'entraînement (3),et par le fait que ladite première structure élastiquement flexible (2, 2', 2"', 7) est configurée de façon à assurer un déplacement à au moins deux degrés de liberté dudit premier organe d'entraînement (3), ledit déplacement étant engendré sous l'effet de l'actionneur (1, 1').
- Composant monolithique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le déplacement est engendré sous l'effet d'un contact du premier organe d'entraînement (3) avec la pièce entraînée (5).
- Composant monolithique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le déplacement est engendré sous l'effet d'un contact du premier organe d'entraînement (3) avec un élément de guidage supplémentaire.
- Composant monolithique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit actionneur (1) est une pièce indépendante apte à entrer en contact avec ledit composant monolithique pour engendrer ledit déplacement.
- Composant monolithique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ledit actionneur (1') est solidaire dudit composant monolithique.
- Composant monolithique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les composantes dudit déplacement à au moins deux degrés de liberté sont choisies parmi les translations, les rotations, les mouvements selon un centre éloigné d'élasticité (CÉÉ), et leurs combinaisons.
- Composant monolithique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite première structure élastiquement flexible comprend deux lames flexibles (2, 2') s'étendant chacune entre ledit bâti (6) et ledit premier organe d'entraînement (3).
- Composant monolithique selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que les points de contact des deux lames flexibles (2, 2') avec le premier organe d'entraînement (3) sont agencés dans des zones différentes dudit premier organe d'entraînement (3).
- Composant monolithique selon l'une des revendications précédentes 7 à 8, caractérisé par le fait que l'une des deux dites lames flexibles (2, 2') comprend une portion coudée sensiblement à angle droit.
- Composant monolithique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'une partie intermédiaire rigide (7) est agencée entre deux portions flexibles de ladite première structure élastiquement flexible, notamment entre deux portions des lames flexibles (2, 2') de cette première structure élastiquement flexible.
- Composant monolithique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite première structure élastiquement flexible comprend un ou plusieurs cols flexibles (2"') agencé(s) entre deux éléments rigides (6, 7) dudit composant monolithique.
- Composant monolithique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un deuxième organe fonctionnel (4) et une deuxième structure élastiquement flexible (2") reliant ledit bâti (6) audit deuxième organe fonctionnel (4), ladite deuxième structure élastiquement flexible (2") étant configurée de façon à mettre ledit deuxième organe fonctionnel (4) en contact avec une pièce entraînée.
- Composant monolithique selon la revendication précédente, 1 caractérisé par le fait que ladite pièce entraînée (5) est un disque ou anneau de quantième, que l'actionneur est une roue de commande équipée d'un doigt d'actionnement (1), que ledit premier organe d'entraînement rigide (3) est une bascule reliée au bâti rigide (6) par une première structure élastiquement flexible comportant des lames flexibles (2, 2'), et que ledit deuxième organe fonctionnel (4) est un sautoir relié au bâti rigide (6) par une deuxième structure élastiquement flexible (2"), de sorte à ce que ledit composant monolithique sert d'organe d'entraînement et de sécurisation d'un disque ou anneau de quantième d'un mécanisme de quantième de la pièce d'horlogerie correspondante.
- Composant monolithique selon l'une des revendications précédentes 1 à 11, caractérisé par le fait que ladite pièce entraînée (5) est une roue de remontage automatique, que l'actionneur est une masse oscillante (1') solidaire du composant monolithique, et que ledit premier organe d'entraînement rigide (3) comprend deux doigts d'entraînement (3, 4) qui sont chacun reliés au bâti rigide (6) par une première structure élastiquement flexible comportant des lames flexibles (2, 2', 2"') ainsi que des parties intermédiaires rigides (7) et qui sont agencés pour jouer tous deux, alternativement, le rôle de doigt entraîneur apte à entraîner ladite roue de remontage automatique, de sorte à ce que ledit composant monolithique sert d'organe d'entraînement d'une roue de remontage d'un mécanisme de remontage automatique de la pièce d'horlogerie correspondante.
- Pièce d'horlogerie, en particulier pièce d'horlogerie mécanique, caractérisée par le fait qu'elle comprend un composant monolithique selon l'une des revendications précédentes.
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