WO2021245187A1 - Mecanisme articule d'horlogerie a guidage flexible - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an articulated mechanism for a clockwork mechanism, arranged for transmission of movement between an actuator and a receiver.
- the invention also relates to a clockwork mechanism, comprising an actuator and a receiver, and at least one such articulated mechanism, arranged for transmission of movement between the actuator and the receiver.
- the invention also relates to a watch movement, comprising at least one such watch mechanism, and / or at least one such articulated mechanism.
- the invention also relates to a watch, comprising at least one such clockwork movement, and / or at least one such clockwork mechanism, and / or at least one such articulated mechanism.
- the invention relates to the field of mechanisms for watchmaking, and in particular display mechanisms and complications mechanisms.
- the invention proposes to make the movement transformation mechanisms as flat as possible, even if they must have two or three parallel levels in certain cases, and to find a solution to reduce friction, by limiting the drive contacts. strictly necessary, with as few friction components as possible, which are always detrimental to the overall performance.
- the invention adapts certain principles of articulated mechanisms well known in heavy mechanics or in general mechanics to watch mechanisms. It is however a question of not creating more friction than that which one removes, at the level of the pivots, articulations, guides and other slides.
- the invention also introduces into control mechanisms, for example display or winding control mechanisms, flexible guides, the horological applications of which have hitherto mainly concerned oscillators.
- the invention therefore aims to use flexible guides which allow transformations of movements according to the principles of the articulated mechanisms of Hoeckens, Tchebytchev, Roberts, Klann, and the like, which will be illustrated below.
- the invention relates to an articulated mechanism for a clockwork mechanism, arranged for transmission of movement between an actuator and a receiver, according to claim 1.
- the invention also relates to a clockwork mechanism, comprising an actuator and a receiver, and at least one such articulated mechanism, arranged for transmission of movement between the actuator and the receiver.
- the invention also relates to a watch movement, comprising at least one such watch mechanism, and / or at least one such articulated mechanism.
- the invention also relates to a watch, comprising at least one such clockwork movement, and / or at least one such clockwork mechanism, and / or at least one such articulated mechanism.
- FIG. 1 shows, schematically and in plan view, a control mechanism in the form of a substantially planar articulated quadrilateral, one of the sides of the quadrilateral is a fixed structure; in the particular case where the two arms articulated to this fixed structure are of the same length, the middle of the fourth side, articulated to these two arms, follows a path substantially in the shape of an eight;
- - Figure 2 shows, similarly to Figure 1, a variant where the points of articulation of the arms to the fixed structure are on either side of the area of movement of the fourth side, which always follows a trajectory substantially eight-shaped;
- FIG. 3 shows, similarly to Figure 1, another articulated mechanism called Watt's parallelogram, arranged to transform a rotational movement into a substantially rectilinear movement;
- FIG. 4 shows, similarly to Figure 3, a similar mechanism, the middle path of the fourth side of which is substantially linear over part of its stroke
- - Figure 5 shows, similarly to Figure 1, another articulated mechanism called Chebyshev's horse, which has only three bars (including the fixed structure), the two arms which are articulated to the fixed structure cooperating one with the other by a slide connection, so that a particular point of the arm carrying the slide follows a substantially linear path over part of its travel, and a curved release path over the rest of its travel during the return to the start of its linear trajectory;
- FIG. 6 is a detail of a skate-slide connection of such a Chebyshev horse
- FIG. 7 illustrates the two extreme positions of this Chebyshev horse
- - figure 8 shows, similarly to figure 5, another articulated mechanism which is a development of the Chebyshev horse, and is called the lambda mechanism of Chebyshev, and which comprises four articulated bars, an articulated bar with a fixed structure and articulated at one end of the arm carrying the slide acting as a crank, the other end of the arm bearing the slide describing a similar path, with a substantially linear part;
- FIG. 10 shows, similarly to Figure 1, another articulated mechanism with three bars (including the fixed structure), said mechanism of
- FIG. 11 shows, similarly to Figure 1, another articulated mechanism, called the Roberts mechanism, with five bars, three of which form an undeformable isosceles triangle;
- the tertiary bar is the base of this isosceles triangle, whose two sides of the same length have the same length as the arms articulated to the fixed structure, and the vertex of this isosceles triangle opposite the base follows a rectilinear movement on the line of principal articulations, when one of the secondary arms, or the base, is animated, or animated, of a movement of alternating rotation;
- - Figure 12 shows, similarly to Figure 11, such a Roberts mechanism in two different positions
- - Figure 13 shows, similarly to Figure 1, another articulated mechanism, called the Peaucellier-Lipkin mechanism, known for reaching a trajectory very close to the line, comprising eight bars: the fixed structure carries, at the level of a first multiple articulation, two first arms of the same length, the opposite ends of which are articulated at two opposite vertices of a deformable regular rhombus, of which another vertex is articulated to a second articulated arm to the structure fixed to a second joint;
- FIG. 14 and FIG. 15 partially illustrate, in particular positions, the mechanism of FIG. 13;
- FIG. 16 shows, schematically and in perspective, another articulated mechanism, called the Klann mechanism, which has the advantage of being able to reproduce complex trajectories such as, for example, the movement of a human being's walking; this mechanism here comprises six bars, which extend over three parallel levels, and which are articulated to each other by seven joints; this mechanism therefore allows the avoidance of an obstacle in the trajectory;
- FIG. 17 and FIG. 18 partially illustrate, and in plan view, in particular positions, the mechanism of FIG. 16;
- Figure 19 shows, similarly to Figure 1, a translational guide mechanism with flexible connections by necks, the two arms each being connected by necks to the fixed structure on the one hand, and to a tertiary bar in L shape on the other hand;
- - Figure 20 shows, similarly to Figure 1, a translational guide mechanism with flexible connections by flexible blades, where the fixed U-shaped structure carries a mass by means of four flexible blades, here straight and parallel. to each other;
- - Figure 21 shows, similarly to Figure 1, a guide mechanism called RCC (from English remote center compliance) with two flexible blades, the crossing of the directions of the two blades defines a virtual pivot axis, also referred to as the offset axis, with an L-shaped mass suspended by these two blades from the fixed structure here also in L;
- - Figure 22 shows, similarly to Figure 11, a guide mechanism called RCC with four necks, comprising a fixed structure here in L, which carries, in two intersecting directions, by means of necks, arms which are connected by other necks to a suspended mass, here also in L, and whose crossing of the directions of the two series of necks, which are aligned two by two, defines a virtual pivot axis, also called the offset axis, of the suspended mass;
- FIGS. 8 and 9 illustrate, schematically, partial and in plan, the application of a lambda mechanism of Chebyshev, the principle of which is illustrated in FIGS. 8 and 9, on the retrograde display of a moon phase
- the tertiary arm is a driver which carries at its distal end a dark disc capable of obscuring a clear representation of the moon, in a progressive and linear manner, under the action of a rotating control here located at ten o'clock from a watch
- the trainer is suspended by a first flexible blade to a first rotating arm, and by a second flexible blade to a second arm which is itself suspended by a third flexible blade, substantially aligned with the second flexible blade, to the structure of 'a watch ;
- FIG. 29 to 41 illustrate, similarly to Figures 23 to 28, another application of a Roberts mechanism, for another similar mechanism for retrograde display of a moon phase in the northern hemisphere, where the the trainer is this time suspended between two flexible blades, substantially aligned, on the two arms;
- Figure 29 is a plan view of a watch bearing this mechanism;
- figures 30 and 31 show the full moon display in the rest position, figures 32 and 33 the display of a waning moon, figures 34 and 35 the new moon display, figures 36 and 37 the display of a waxing moon, Figures 38 and 39 the display of the full moon, and
- Figures 40 and 41 illustrate the superposition of all the positions previously illustrated;
- FIG. 43 to 54 illustrate, schematically, partially and in plan, another application of a Lambda mechanism of Chebyshev to the display of a date, the driver comprising at its distal end a finger arranged for the driving a calendar ring with conventional internal teeth, held in position by a jumper (not shown);
- FIG. 43 illustrates, schematically, partially and in plan, another application of a Lambda mechanism of Chebyshev to the display of a date, the driver comprising at its distal end a finger arranged for the driving a calendar ring with conventional internal teeth, held in position by a jumper (not shown);
- FIG. 43 to 54 illustrate, schematically, partially and in plan, another application of a Lambda mechanism of Chebyshev to the display of a date, the driver comprising at its distal end a finger arranged for the driving a calendar ring with conventional internal teeth, held in position by a jumper (not shown);
- FIG. 43 to 54 illustrate, schematically, partially and in plan, another application of
- the distance between the two articulations of the fixed structure is twice the length of the crank between its articulations
- the median articulation of the trainer is distant from its articulation with the crank by two and a half times the length of the crank between its joints
- the distal end of the trainer which describes this linear trajectory, is moved away from the middle articulation of the trainer by two times and half the length of the crank between its joints, this distal end being aligned with the two joints of the trainer;
- each flexible guide comprises two blades, which are crossed at least in projection on a plane parallel to that of the driver; the virtual pivot axes defined by these crossings are substantially aligned with the fixings of these flexible guides, on the fixed structure on the one hand, and on the driver on the other hand;
- FIG. 45 illustrates the rest position, in which the articulated mechanism is preferably produced in the case of a monolithic embodiment; from this rest position, the system of FIG. 45 is gradually armed in FIG. 51, and the flexible guide itself returns from FIG. 51 to FIG. 45;
- FIG. 49 shows the detail of the start of the cooperation of the trainer's finger, here substantially cylindrical, with the tip of a tooth of the date ring;
- FIG. 50 shows the detail of the continuation of the cooperation of the finger of the trainer, which leaves the linear trajectory to approach the curved return trajectory, with the tooth of the date ring, at the tooth flank, in a position suitable for driving the ring;
- FIG. 55 illustrates, schematically, partial and in plan, the application of a Klann mechanism, as illustrated in Figure 16, to the drive of an external toothing, for example of a wheel display or an automatic winding wheel, with the distal end of the driver which is arranged to penetrate substantially radially between two teeth, then to drive a tooth flank during the linear path, then to escape the toothing according to a curved path largely bypassing the teeth before returning to a training position.
- a Klann mechanism as illustrated in Figure 16
- each of these main articulations carries a secondary bar at a first end, and each secondary bar is articulated at its second end, by a secondary articulation, to a tertiary bar.
- each of these secondary joints describes an imposed closed trajectory, equivalent to a single degree of freedom, even if this degree of freedom is neither linear nor circular.
- the main bar will be called “fixed structure”hereinafter; it may in particular be a plate, or a bridge, or another structural element of a horological movement or of a watch case, and it will be called “arm. »
- the secondary bars which are articulated to this fixed structure by main articulations we will then call the other bars according to their kinematic distance from the fixed structure, for example tertiary bar, quaternary bar, each articulated to the bar (or to the arm ) further upstream in this kinematic chain, through an articulation bearing the name of this bar (or this arm) further upstream: for example a tertiary bar is articulated by a secondary articulation to a secondary bar or arm; and a quaternary bar is articulated by a joint tertiary to a tertiary bar.
- N bars one of these N bars is constituted by the fixed structure.
- a four-bar mechanism generally comprises a main bar or fixed structure, and comprises two main articulations; each of these main articulations carries a secondary bar at one end, and each secondary bar is articulated at its second end, by a secondary articulation, to a tertiary bar, or else is articulated at the other.
- each of these secondary joints describes an imposed closed trajectory, equivalent to a single degree of freedom, even if this degree of freedom is neither linear nor circular.
- a four-bar mechanism is used, for example, for driving the perforated film into a cinema projector.
- the coach wipers are each mounted on the tertiary bar of a deformable parallelogram.
- a four-bar mechanism comprises four rigid bodies, generally articulated to one another by rotating connections such as ball joints or pivots. These rotating links can be replaced, in monolithic structures such as those used in watchmaking, by collars which provide sufficient angular freedom from one bar relative to another, in the same plane, or even by flexible blades or bars. flexible blade assemblies.
- the best known examples are the deformable parallelogram, used in particular for coach wipers, and the pantograph.
- the use of different length main bars allows differentiated movements to be performed, such as in passenger vehicles where the movement and stroke of the driver and passenger wipers are different.
- the planar quadrilateral mechanisms constitute deformable quadrilaterals, the bars of which forming the sides are linked to each other by real or virtual pivot connections such as flexible pivots with flexible blades crossed in projection, or the like.
- the raising-and-lowering mechanism of a wooden horse or of a merry-go-round subject is guided by a deformable parallelogram.
- a deformable parallelogram makes it possible to achieve a circular translational movement; this makes it possible to preserve the orientation in space, in particular with respect to the horizontal plane, of a manipulated object.
- a crank-connecting rod-oscillator mechanism makes it possible to transform a reciprocating movement into a continuous rotational movement, or vice versa. It is well known for driving pedal sewing machines: the user's action on the pedal generates an oscillating movement of the pedal, which drives a rotating crank, for driving the sewing machine. to sew.
- a pantograph mechanism makes it possible to make a homothety on a movement, and to amplify or reduce the amplitude of a movement.
- a Watt's parallelogram is a crossed parallelogram, which makes it possible to obtain a particular guidance, along an imposed curve, and which is called pseudo-linear guidance.
- the axle support is suspended from the wagon structure by two articulated bars, parallel to each other and of different distance from the rail, each connected by a primary articulation to the wagon. and by a secondary articulation to the axle box, and, thus, the trajectory of the center of the wheel with respect to the wagon follows an S-shaped curve which is almost linear in its central part.
- Another mechanism whose purpose is to perform a pseudo-linear movement is a three-bar mechanism, called Chebyshev's horse, which constitutes a crank-rod-piston system.
- One of the secondary articulations is replaced by a sliding mechanism: the end of a secondary bar slides on the other secondary bar which is load-bearing, for example in the form of a journal which circulates in an oblong slot, or of a pad in a slide, or the like, the tertiary bar is then no longer necessary.
- a point on the secondary bearing bar describes a repeating closed curve. With a particular adjustment of the lengths, part of this closed curve can be a straight line.
- Chebyshev's so-called lambda (due to its shape) mechanism is a four-bar mechanism that converts rotational motion into approximate rectilinear motion, with approximately constant speed over part of the path of the exit point.
- the tertiary bar is extended outside of the two secondary articulations, and a point distant from these two secondary articulations follows, over part of its course, a rectilinear path, and returns by a curved path to its starting point. It is therefore advantageous for any retrograde type horological display.
- This mechanism requires the possibility of continuous rotation on one of the primary joints, of the crank type, which limits its use to special cases because it is not entirely flat.
- the Hoeckens mechanism with three bars, is similar to Chebyshev's horse, and also allows the conversion of a rotational movement into a substantially rectilinear movement over a large part of its stroke.
- a first articulation to the fixed structure carries a connecting rod, driven in a circular movement, and which is articulated with a long bar which slides in a slide which is itself articulated at a second point of the fixed structure.
- the Roberts mechanism also converts rotational motion into rough linear motion.
- the tertiary bar is the base of an isosceles triangle, whose two sides of the same length have the same length as the secondary bars, and the vertex of this isosceles triangle opposite the base follows a rectilinear motion on the line of the main joints, or parallel to this line, when one of the secondary bars, or the base, is animated by an alternating rotational movement.
- the Klann mechanism is a planar mechanism designed to avoid an obstacle in a path, for example to simulate the gait of a legged animal and replace the wheel. The mechanism consists of a leg that comes into contact with the ground, a crank, two rocker arms, and two rods, all connected by pivot links.
- each of the links in the mechanism are defined to optimize the linear movement of the foot during half of the rotation of the crank.
- the remainder of the crank rotation allows the foot to be raised to a predetermined height before returning to the starting position and repeating the cycle.
- Two mechanisms coupled together to the crank and out of phase by a half cycle allow the chassis of a vehicle to move parallel to the ground.
- the kinematics of the Klann mechanism is based on mechanical links which give the relative movement to each of the bars. It converts rotational motion into linear motion.
- Document US6260862 describes such a mechanism.
- the Klann mechanism has the advantage of being able to generate a complex trajectory guaranteeing the absence of collision with an obstacle, and this , in a perfectly repetitive fashion. It is understood that all these mechanisms have a common characteristic: at least one particular point always follows the same closed trajectory, therefore according to a single degree of freedom along this trajectory. More particularly, for some of them, at least part of this trajectory is substantially linear, or linear. Often the remainder of the path is close to an arc of a circle, or a parabola, or the like.
- the invention proposes to use the properties of some of these mechanisms for controlling certain horological functions, in particular display functions.
- modern micromachining techniques and the implementation of “LIGA”, “MEMS” or similar type processes make it possible to obtain monolithic components grouping together complex functions, and in particular within oscillators.
- the rotating connections, such as ball joints or pivots, of traditional mechanics can be replaced, in these monolithic structures as used in watchmaking, by collars which provide sufficient angular freedom of one bar with respect to another, in a same plan.
- Many of the mechanisms described above lend themselves well to a planar execution, which is advantageous in watchmaking technique.
- Other mechanisms, driven in continuous rotation or not require a crank in a secondary plane, which is parallel to a main plane in which all are located.
- the invention relates to an articulated mechanism 100 for a clockwork mechanism, arranged for a transmission of movement between an actuator and a receiver.
- this articulated mechanism 100 comprises a fixed structure 10, relative to which a driver 9 is movable according to a single degree of freedom under the action of such an actuator, this driver 9 being connected to the fixed structure 10. by at least one flexible guide 50, said driver 9 and said fixed structure 10 each being more rigid than each flexible guide 50.
- this trainer 9 is mobile according to a single degree of freedom, other than in pivoting, and so that each point of this trainer 9 follows a path other than circular.
- the driver 9 moves under the effect of the actuator, guided according to the degree of freedom only by the flexible guide 50.
- the flexible guide 50 allows coach 9 to follow the degree of freedom.
- no other part of the articulated mechanism 100 or of the clockwork mechanism acts on the driver 9 to make it follow the degree of freedom.
- the actuator provides only the displacement force to the driver 9, and the flexible guide 50 orients the driver 9 along the degree of freedom.
- the receiver When the trainer 9 is in contact with the receiver to transmit movement to it, the receiver does not influence the degree of freedom defined by the flexible guide 50. Thus, the receiver does not act on the single degree of freedom.
- the flexible guide 50 defines the path followed by the driver 9, and which corresponds to the single degree of freedom.
- the single degree of freedom is for example a closed path around a surface or a volume, which is preferably partly curvilinear.
- the driver 9 is connected to the fixed structure 10 by a plurality of flexible guides 50.
- the only connections between the driver 9 and the fixed structure 10 are of the flexible guide type: the driver 9 is connected to the fixed structure 10 only by a flexible guide 50 or more flexible guides 50.
- At least one flexible guide 50 is flat, and comprises flexible necks 51, of lower section than the elements which are adjacent to them, and constituting articulations, and / or comprises flexible blades 5, 6, 52, of lower section. to the elements which are adjacent to them, and constituting articulations.
- the figures non-limitatively illustrate straight flexible blades, it is clear that these flexible blades can be curved, bent, or even adopt complex shapes, for example zig-zag or the like.
- each flexible guide 50 is plane, and comprises flexible necks 51, of section smaller than the elements which are adjacent to them, and constituting articulations, and / or comprises flexible blades 5, 6, 52, of section smaller than elements which are adjacent to them, and constituting articulations.
- this articulated mechanism 100 comprises at least two arms 1 and 2, which are articulated to the structure 10 at two distinct points, these arms 1 and 2 being arranged to cooperate kinematically with one another, or with a tertiary bar. 12 or a tertiary structure 120, such as a non-deformable triangle 121, or a deformable quadrilateral 122, or the like.
- This tertiary bar 12 or this tertiary structure 120 advantageously constitutes this driver 9.
- the articulated mechanism 100 comprises a first main articulation 11 between the structure 10 and a first arm 1, and a second main articulation 21 between the structure 10 and a second arm 2, and: - either the first arm 1 comprises, at a distance of the first main articulation 11, a translational guide with flexible connections or a sliding element 18 arranged to cooperate in sliding and in an articulated manner with a complementary sliding element 28 which comprises, at a distance from the second main articulation 21, the second arm 2 constituting the trainer 9, as can be seen in FIGS. 5 to 7;
- the articulated mechanism 100 comprises, at a distance from the first main articulation 11, a first secondary articulation 110 between the first arm 1 and the trainer 9, and, at a distance from the second main articulation 21 and the first secondary articulation 110, a second secondary articulation 210 between the second arm 2 and the trainer 9, or between the second arm 2 and a maneuver bar 4 articulated with the driver 9.
- FIG. 6 illustrates the first case, with a slide between two arms, where the first arm 1 comprises, at a distance from the first main articulation 11, a sliding element 18 arranged to cooperate sliding and articulated with a complementary sliding element 28 that comprises, at a distance from the second main articulation 21, the second arm 2 constituting the driver 9.
- FIG. 8 illustrates the second case, where the articulated mechanism 100 comprises, at a distance from the first main articulation 11, a first secondary articulation 110 between the first arm 1 and the driver 9, and, at a distance from the second main articulation 21 and of the first secondary articulation 110, a second secondary articulation 210 between the second arm 2 and the trainer 9, or between the second arm 2 and a maneuvering bar 4 articulated with the trainer 9.
- At least one of the articulations can be a pivot connection which allows a rotation of 360 °, and which then requires a realization by a traditional guide, not being feasible in flexible guidance.
- FIG. 43 thus illustrates an articulated mechanism 100, which comprises two flexible guides 50 arranged in series between the driver 9 and the structure 10, and which are separated by an intermediate inertial mass 51 to which they are both attached or with which they form a monolithic whole.
- Each flexible guide 50 comprises two flexible blades 5 and 6, arranged in two parallel planes, and which intersect in projection on one of these planes; in planar projection, a first direction D1 is defined by the alignment of these crossing points, and a second direction D2 is defined by the alignment between, on the one hand, the pivot of axis D9 at the end of a crank not shown which forms the second arm 2 of FIG. 8, and on the other hand a distal end 90 of the driver 9: the crossing of the flexible blades 5 and 6 furthest from the structure 10, and closest to the 'trainer 9, equivalent to the first secondary articulation 110 between the first arm 1 and the driver 9; it corresponds to the intersection of the directions D1 and D2.
- the articulated mechanism 100 constitutes a Peaucelier-Lipkin mechanism, and the same articulation carries several arms, here the first articulation 11 carries two first arms 1 and 118.
- the articulated mechanism 100 forms a Chebyshev horse
- the first arm 1 comprises a sliding element 18, which is arranged to cooperate in sliding with a complementary sliding element 28 that the second arm carries 2.
- the articulated mechanism 100 comprises, at a distance from the first main articulation 11, a first secondary articulation 110 between the first arm 1 and the driver 9, and, at a distance from the second main articulation 21 and from the first secondary articulation 110, a second secondary articulation 210.
- This second secondary articulation 210 is arranged between the second arm 2 and the driver 9, or between the second arm 2 and an operating bar 4 articulated directly or indirectly with the driver 9 as in the variant of FIG. 16 constituting a Klann mechanism.
- the maneuvering bar 4 is articulated respectively at a first maneuvering joint 24 with the second arm 2, and at the level of a second maneuvering joint 49 with the driver 9.
- the structure 10 comprises a pivot 30 arranged to guide in rotation a third bar 3, which is articulated, at the level of a third secondary articulation 31 remote from the pivot 30, with the operating bar 4.
- At least one flexible guide 50 comprises at least two parallel plane levels, and comprises in each level flexible blades 5, 6, 52, of section smaller than the elements which are adjacent to them, and whose directions are crossed and whose the projection, on a plane parallel to the levels, of the intersection of these directions defines a virtual pivot axis and an articulation, as visible in figures 43 to 54. More particularly, the driver 9, the structure 10, and at least one flexible guide 50 are coplanar. More particularly still, the driver 9, the structure 10, and each flexible guide 50 are coplanar.
- Coach 9 is a third bar.
- the driver 9 is a rigid polygonal structure, as in the embodiment of Figures 11 and 12 where the articulated mechanism 100 forms a Roberts mechanism, with a dimensionally stable structure 120 which is formed of an isosceles triangle 121.
- the driver 9 comprises, at a distal end 90, a hook or a finger or a tooth for driving a receiver.
- the first arm 1 or the second arm 2 is designed to be driven by an actuator. But the drive by the actuator can also be done at an intermediate bar of the articulated mechanism 100.
- the third bar 3 is arranged to be driven by an actuator.
- the articulated mechanism 100 comprises at least a plurality of flexible guides 50 arranged in series between the driver 9 and the structure 10, and of which at least two successive flexible guides 50 are separated by an intermediate inertial mass 51 to which they are both attached or with which they form a monolithic whole.
- At least one flexible guide 50 comprises a pivot with two separate crossed blades, or a pivot with two integral crossed blades, or an RCC pivot with two orthogonal blades, or an RCC pivot with 4 necks, or at least two blades at least. less locally parallel, or translational guidance with flexible neck connections.
- a linear flexible guide of the type of FIG. 19 enables a frictionless slide to be produced.
- the articulated mechanism 100 is a composite mechanism comprising at least one flexible guide 50 in silicon and / or silicon oxide, or in micromachinable material shaped by a “LIGA” or “MEMS” process or similar, this flexible guide being mechanically fixed to the driver 9 and to the structure 10 by a pinned and / or screwed and / or glued and / or clamped connection, or other mechanical connection known to the watchmaker.
- this flexible guide being mechanically fixed to the driver 9 and to the structure 10 by a pinned and / or screwed and / or glued and / or clamped connection, or other mechanical connection known to the watchmaker.
- the articulated mechanism 100 is a monolithic mechanism.
- the path T of the distal end 90 comprises at least one linear or substantially linear segment T1. More particularly, the entire trajectory T of the distal end 90 is linear or substantially linear. More particularly, the trajectory T of the distal end 90 forms an eight, which can be very flattened, depending on the lever arms imposed on the articulated mechanism, and the crossing portion of the loops of the eight is very close to a linear stroke.
- the trajectory T of the distal end 90 comprises a linear or substantially linear segment corresponding to a first travel T1 of the distal end 90 in a first direction, and a concave curve joining the ends of the segment and corresponding to a second T2 stroke of the distal end 90 in the second direction opposite to the first direction.
- the invention also relates to a clockwork mechanism 500, comprising an actuator and a receiver, and at least one such articulated mechanism 100, arranged for transmission of movement between the actuator and the receiver.
- the driver 9 is designed to drive a receiver by direct contact, or through a pusher or a latch, in particular through its distal end 90.
- the actuator is arranged to exert a continuous force on the articulated mechanism 100, over the whole of a control stroke, for an adequate stroke of the receiver. In a variant, the actuator is arranged to exert an impulse on the articulated mechanism 100, to transmit an adequate impulse to the receiver.
- the actuator is integral with one of the elements of a flexible guide 50 or articulated with one of the elements of a flexible guide 50.
- the actuator can take different forms: a drive mechanism in rotation, in particular an element of a gear train (for example in FIGS. 23 and 30), in particular for a drive of the crank type, for example in FIGS. 43 to 54;
- a cam drive mechanism as shown in Figure 57, with a cam 702 cooperating with a feeler finger 207 that comprises the second arm 2.
- the articulated mechanism 100 is a Hoeckens mechanism arranged to transform a rotation imparted by the actuator into a retrograde linear displacement of the receiver.
- the articulated mechanism 100 is a Roberts mechanism arranged to transform a rotation imparted by the actuator into a retrograde linear displacement of the receiver, the distal end 90 of the driver 9 being a vertex of a triangle 121 the other tops of which are articulated to articulated arms 1, 2, which the articulated mechanism 100 comprises.
- the articulated mechanism 100 is a Klann mechanism arranged to transform a continuous rotation imparted by the actuator into a periodic driving thrust on a toothing or a bearing surface that the receiver comprises.
- Fig. 55 illustrates such an example, a triangular fixed structure has three joints 101, 102, 103; a third bar 3 is articulated at a first end 31 to the articulation 103, and its second end 32 is driven in a circular motion.
- the particular kinematics impose a trajectory T substantially at a right angle which allows the distal end 90 to bypass, without touching it, a tooth of a wheel, to push it at the end of the cycle.
- the articulated mechanism 100 is a Lambda Chebyshev mechanism designed to transform a continuous rotation imparted by the actuator into a periodic driving thrust on a toothing or a bearing surface that the receiver comprises.
- the articulated mechanism 100 is a Chebyshev horse mechanism designed to transform a rotation imparted by the actuator into a retrograde linear displacement of the receiver.
- the invention also relates to a timepiece movement 1000, comprising at least one such timepiece mechanism 500, and / or at least one such articulated mechanism 100.
- the preferred embodiment of these mechanisms comprises flexible guides 50, the watch mechanism 500 or the articulated mechanism 100 can naturally also include at least one conventional guide in rotation or in translation.
- the invention also relates to a watch 2000, comprising at least one such timepiece movement 1000, and / or at least one such timepiece mechanism 500, and / or at least one such articulated mechanism 100.
- Figures 23 to 28 illustrate a first application of the invention, using an articulated mechanism comprising flexible guides, for a retrograde display, in which a rotation is transformed into a linear displacement of a moon phase shutter 79, covering or gradually discovering a clear representation 78 of the moon.
- Figures 29 to 41 illustrate a mechanism arranged differently, for the same application. These two non-limiting examples prove that the invention makes it possible to overcome the geometric obstacles inside the clockwork movement, because these mechanisms, which are here non-limitingly monolithic, make it possible to bypass the other components of the watch, and to take advantage of the smallest available space.
- Figures 42 to 54 illustrate the application of a crank mechanism, of the lambda mechanism type of Chebytechv or similar, to ensure the course of a straight trajectory in a first direction, and curved in a second direction, to actuate a disc.
- Figure 55 uses a Klann actuation mechanism, which actuates a toothing, for example to drive a display or a control wheel. automatic winding.
- the trajectory of the driver is more complex, it allows a large clearance, and a substantially radial retraction between two teeth of the wheel.
- the mechanisms according to the invention make the most of the space available in a watch, and improve overall performance by minimizing friction.
- the advantage of applying the invention to display mechanisms is the transformation of a rotational movement into a translational movement for a linear display with a single degree of freedom.
- the advantage of applying the invention to actuation mechanisms is the possibility of actuating toothing with kinematics allowing a minimum of friction. Indeed, in the case of the prior art, the actuator comes into contact with a tooth and bypasses it. Contact is necessary to bypass the tooth. Generally, when the driver is a hook or the like, the back of this hook, that is to say the part opposite to that which has a bearing surface provided to modify the position of the teeth, rubs against the tooth , before the bearing surface drives the tooth, there are then large areas of friction and wear, which are detrimental to the efficiency of the mechanism, and to its resistance over time.
- the flexible guide guides the actuator to bypass the tooth without contact, the kinematics of the articulated mechanism in fact allowing a substantially radial approach, then the actuator comes into contact with the tooth only for activate it.
- the friction zones are thereby reduced, as well as the energy lost by friction.
- Figures 49 and 50 show the use of the area with a small radius of curvature between the rectilinear path T1 and the curved path T2, to ensure this optimal kinematics.
Landscapes
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Abstract
Mécanisme articulé (100) pour mécanisme d'horlogerie, pour transmettre un mouvement entre un actionneur et un récepteur, comportant une structure (10) par rapport à laquelle un entraîneur (9), mobile selon un degré de liberté unique sous l'action de l'actionneur, est relié à ladite structure (10) par au moins un guidage flexible (50), l'entraîneur (9) et la structure (10) étant chacun plus rigide que chaque guidage flexible (50), au moins un guidage flexible (50) est plan, et comporte des cols flexibles (51), de section inférieure aux éléments qui leurs sont adjacents, et/ou des lames flexibles (5, 6,52), de section inférieure aux éléments qui leurs sont adjacents, et constituant des articulations, et notamment ce mécanisme articulé (100) comporte au moins deux bras articulés à la structure (10) en deux points distincts, ces bras étant agencés pour coopérer cinématiquement l'un avec l'autre, ou avec une barre tertiaire ou une structure tertiaire.
Description
MECANISME ARTICULE D’HORLOGERIE A GUIDAGE FLEXIBLE
Domaine de l’invention
L’invention concerne un mécanisme articulé pour mécanisme d'horlogerie, agencé pour une transmission de mouvement entre un actionneur et un récepteur.
L’invention concerne encore un mécanisme d’horlogerie, comportant un actionneur et un récepteur, et au moins un tel mécanisme articulé, agencé pour une transmission de mouvement entre l’actionneur et le récepteur.
L’invention concerne encore un mouvement d’horlogerie, comportant au moins un tel mécanisme d’horlogerie, et/ou au moins un tel mécanisme articulé.
L’invention concerne encore une montre, comportant au moins un tel mouvement d’horlogerie, et/ou au moins un tel mécanisme d’horlogerie, et/ou au moins un tel mécanisme articulé.
L’invention concerne le domaine des mécanismes pour l’horlogerie, et en particulier les mécanismes d’affichage et les mécanismes de complications.
Arrière-plan de l’invention
La transformation de mouvement à l’intérieur d’un mécanisme horloger nécessite un volume important, qu’on ne peut pas affecter au logement de complications, et entraîne une perte de rendement énergétique, ce qui pénalise la réserve de marche de la pièce d’horlogerie, notamment une montre.
Résumé de l’invention
L’invention se propose de rendre les mécanismes de transformation de mouvement aussi plats que possible, même s’ils doivent comporter deux ou trois niveaux parallèles dans certains cas, et de trouver une solution pour réduire les frottements, en limitant les contacts d’entraînement au strict nécessaire, en comportant le moins possible de composants frottants qui sont toujours préjudiciables au rendement global.
A cet effet, l’invention adapte à des mécanismes horlogers certains principes de mécanismes articulés bien connus en mécanique lourde ou en mécanique générale. Il s’agit toutefois de ne pas créer davantage de frottements que ceux qu’un supprime, au niveau des pivots, articulations, guidages et autres glissières. Aussi l’invention introduit dans des mécanismes de commande, par exemple de commande d’affichage ou de remontage, des guidages flexibles, dont les applications horlogères ont surtout concerné jusqu’ici les oscillateurs.
L’invention vise donc à utiliser des guidages flexibles qui permettent des transformations de mouvements selon les principes des mécanismes articulés de Hoeckens, Tchebytchev, Roberts, Klann, et similaires, qui seront illustrés ci-après.
Il est important de comprendre que, bien que le déplacement de ces mécanismes s’effectue en général dans le plan, dans deux directions (en x et y), ces articulations ont un seul degré de liberté. Un point particulier du mécanisme, comme le point M sur la figure 9, doit obligatoirement effectuer la trajectoire dessinée : sa trajectoire est captive, et ce point n’a qu’un seul degré de liberté réel, le long de cette trajectoire. De la même façon, le point P de la figure 12 suit une trajectoire linéaire.
La transformation de mécanismes connus sous forme de barres articulées est possible avec des guidages et articulations sous forme de guidage flexible, ce qui élimine les pertes. Ainsi, l’invention concerne un mécanisme articulé pour mécanisme d'horlogerie, agencé pour une transmission de mouvement entre un actionneur et un récepteur, selon la revendication 1 .
L’invention concerne encore un mécanisme d’horlogerie, comportant un actionneur et un récepteur, et au moins un tel mécanisme articulé, agencé pour une transmission de mouvement entre l’actionneur et le récepteur.
L’invention concerne encore un mouvement d’horlogerie, comportant au moins un tel mécanisme d’horlogerie, et/ou au moins un tel mécanisme articulé.
L’invention concerne encore une montre, comportant au moins un tel mouvement d’horlogerie, et/ou au moins un tel mécanisme d’horlogerie, et/ou au moins un tel mécanisme articulé.
Description sommaire des dessins
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés, où :
- la figure 1 représente, de façon schématisée et en vue en plan, un mécanisme de commande sous forme d’un quadrilatère articulé sensiblement plan, dont un des côtés du quadrilatère est une structure fixe; dans le cas particulier où les deux bras articulés à cette structure fixe sont de même longueur, le milieu du quatrième côté, articulé à ces deux bras, suit une trajectoire sensiblement en forme de huit ; - la figure 2 représente, de façon similaire à la figure 1 , une variante où les points d’articulation des bras à la structure fixe sont de part et d’autre de l’aire d’évolution du quatrième côté, lequel suit toujours une trajectoire sensiblement en forme de huit ;
- la figure 3 représente, de façon similaire à la figure 1 , un autre mécanisme articulé dit parallélogramme de Watt, agencé pour transformer un mouvement de rotation en un mouvement sensiblement rectiligne ;
- la figure 4 représente, de façon similaire à la figure 3, un mécanisme similaire, dont la trajectoire du milieu du quatrième côté est sensiblement linéaire sur une partie de sa course ; - la figure 5 représente, de façon similaire à la figure 1 , un autre mécanisme articulé dit cheval de Tchebytchev, qui ne comporte que trois barres (dont la structure fixe), les deux bras qui sont articulés à la structure fixe coopérant l’un avec l’autre par une liaison à glissière, de façon à ce qu’un point particulier du bras portant la glissière suive une trajectoire sensiblement linéaire sur une partie de sa course, et une trajectoire courbe de dégagement sur le reste de sa course lors du retour au début de sa trajectoire linéaire ;
- la figure 6 est un détail d’une liaison patin-glissière d’un tel cheval de Tchebytchev ;
- la figure 7 illustre les deux positions extrêmes de ce cheval de Tchebytchev ;
- la figure 8 représente, de façon similaire à la figure 5, un autre mécanisme articulé qui est un développement du cheval de Tchebytchev, et est nommé mécanisme lambda de Tchebytchev, et qui comporte quatre barres articulées, une barre articulée à la structure fixe et articulée à une extrémité du bras portant la glissière faisant office de manivelle, l’autre extrémité du bras portant la glissière décrivant une trajectoire similaire, avec une partie sensiblement linéaire ;
- la figure 9 représente le mécanisme de la figure 8, dans une autre position ;
- la figure 10 représente, de façon similaire à la figure 1 , un autre mécanisme articulé à trois barres (dont la structure fixe), dit mécanisme de
Hoeckens, dont une première articulation à la structure fixe porte une bielle, entraînée dans un mouvement circulaire, et qui est articulée avec une longue barre qui coulisse dans une glissière qui est elle-même articulée en un deuxième point de la structure fixe ; - la figure 11 représente, de façon similaire à la figure 1 , un autre mécanisme articulé, dit mécanisme de Roberts, à cinq barres, dont trois forment un triangle isocèle indéformable; la barre tertiaire est la base de ce triangle isocèle, dont les deux côtés de même longueur on la même longueur que les bras articulés à la structure fixe, et le sommet de ce triangle isocèle opposé à la base suit un mouvement rectiligne sur la ligne des articulations principales, quand l’un des bras secondaires, ou la base, est animé, ou animée, d’un mouvement de rotation alternée ;
- la figure 12 représente, de façon similaire à la figure 11 , un tel mécanisme de Roberts dans deux positions différentes ; - la figure 13 représente, de façon similaire à la figure 1 , un autre mécanisme articulé, dit mécanisme de Peaucellier-Lipkin, connu pour l’atteinte d’une trajectoire très proche de la droite, comportant huit barres : la structure fixe porte, au niveau d’une première articulation multiple, deux premiers bras de même longueur, dont les extrémités opposées sont articulés à deux sommets opposés d’un losange régulier déformable, dont un autre sommet est articulé à un deuxième bras articulé à la structure fixe à une deuxième articulation ;
- la figure 14 et la figure 15 illustrent partiellement, dans des positions particulières, le mécanisme de la figure 13 ;
- la figure 16 représente, de façon schématisée et en perspective, un autre mécanisme articulé, dit mécanisme de Klann, qui présente l’avantage de pouvoir reproduire des trajectoires complexes comme par exemple le mouvement de la marche d’un être humain ; ce mécanisme comporte ici six barres, qui s’étendent sur trois niveaux parallèles, et qui sont articulées les unes aux autres par sept articulations ; ce mécanisme permet donc l’évitement d’un obstacle sur la trajectoire ; - la figure 17 et la figure 18 illustrent partiellement, et vue en plan, dans des positions particulières, le mécanisme de la figure 16 ;
- la figure 19 représente, de façon similaire à la figure 1 , un mécanisme de guidage en translation à liaisons flexibles par cols, les deux bras étant chacun relié par des cols à la structure fixe d’une part, et à une barre tertiaire en forme de L d’autre part ;
- la figure 20 représente, de façon similaire à la figure 1 , un mécanisme de guidage en translation à liaisons flexibles par lames flexibles, où la structure fixe en U porte une masse par l’intermédiaire de quatre lames flexibles, ici droites et parallèles les unes aux autres ; - la figure 21 représente, de façon similaire à la figure 1 , un mécanisme de guidage dit RCC (de l’anglais remote center compliance) à deux lames flexibles, dont le croisement des directions des deux lames définit un axe virtuel de pivotement, aussi dénommé axe déporté, d’une masse en L suspendue par ces deux lames à la structure fixe ici également en L ; - la figure 22 représente, de façon similaire à la figure 11 , un mécanisme de guidage dit RCC à quatre cols, comportant une structure fixe ici en L, qui porte, selon deux directions sécantes, par l’intermédiaire de cols, des bras qui sont reliés par d’autres cols à une masse suspendue, ici également en L, et dont le croisement des directions des deux séries de cols, lesquels sont alignés deux à deux, définit un axe virtuel de pivotement, aussi dénommé axe déporté, de la masse suspendue ;
- les figures 23 à 28 illustrent, de façon schématisée, partielle et en plan, l’application d’un mécanisme lambda de Tchebytchev, dont le principe est illustré
aux figures 8 et 9, à l’affichage rétrograde d’une phase de lune, le bras tertiaire est un entraîneur qui porte à son extrémité distale un disque sombre apte à occulter une représentation claire de la lune, de façon progressive et linéaire, sous l’action d’une commande en rotation ici située à dix heures d’une montre ; l’entraîneur est suspendu par une première lame flexible à un premier bras rotatif, et par une deuxième lame flexible à un deuxième bras qui est lui-même suspendu par une troisième lame flexible, sensiblement alignée avec la deuxième lame flexible, à la structure d’une montre ;
- les figures 29 à 41 illustrent, de façon similaire aux figures 23 à 28, une autre application d’un mécanisme de Roberts, pour un autre mécanisme similaire d’affichage rétrograde d’une phase de lune dans l’hémisphère Nord, où l’entraîneur est cette fois suspendu entre deux lames flexibles, sensiblement alignées, aux deux bras ; la figure 29 est une vue en plan d’une montre portant ce mécanisme ; les figures 30 et 31 illustrent l’affichage de pleine lune dans la position de repos, les figures 32 et 33 l’affichage d’une lune décroissante, les figures 34 et 35 l’affichage de la nouvelle lune, les figures 36 et 37 l’affichage d’une lune croissante, les figures 38 et 39 l’affichage de la pleine lune, et les figures 40 et 41 illustrent la superposition de toutes les positions précédemment illustrées ;
- les figures 43 à 54 illustrent, de façon schématisée, partielle et en plan, une autre application d’un mécanisme lambda de Tchebytchev à l’affichage d’un quantième, l’entraîneur comportant à son extrémité distale un doigt agencé pour l’entrainement d’un anneau de quantième à denture intérieure classique, maintenu en position par un sautoir non illustré ; la figure 42 illustre des proportions permettant d’obtenir une trajectoire T1 droite : la distance entre les deux articulations de la structure fixe est le double de la longueur de la manivelle entre ses articulations, et l’articulation médiane de l’entraîneur est éloignée de son articulation avec la manivelle de deux fois et demi la longueur de la manivelle entre ses articulations, et l’extrémité distale de l’entraîneur, qui décrit cette trajectoire linéaire, est éloignée de l’articulation médiane de l’entraîneur de deux fois et demi la longueur de la manivelle entre ses articulations, cette extrémité distale étant alignée avec les deux articulations de l’entraîneur ;
- les figures 43 et 44 illustrent, de façon partielle, ce mécanisme, la manivelle n’étant pas représentée, et un cercle en trait interrompu illustrant la
trajectoire de son articulation avec l’entraîneur ; le bras articulé qui relie la partie médiane de l’entraîneur à la structure fixe de la montre comporte ici une masse intermédiaire suspendue par deux guidages flexibles, d’une part à la structure fixe, d’autre part à l’entraîneur ; dans cet exemple chaque guidage flexible comporte deux lames, qui sont croisées au moins en projection sur un plan parallèle à celui de l’entraîneur ; les axes de pivotement virtuels définis par ces croisements sont sensiblement alignés avec les fixations de ces guidages flexibles, sur la structure fixe d’une part, et sur l’entraîneur d’autre part ;
- la figure 45 illustre la position de repos, dans laquelle on réalise préférentiellement le mécanisme articulé dans le cas d’une réalisation monolithique ; depuis cette position de repos, on arme progressivement le système de la figure 45 à la figure 51 , et le guidage flexible revient par lui-même de la figure 51 à la figure 45 ;
- les figures 46 à 48 décrivent la trajectoire linéaire du doigt pendant la rotation de la manivelle ;
- la figure 49, accompagnée d’un détail, montre le détail du début de la coopération du doigt de l’entraîneur, ici sensiblement cylindrique, avec la pointe d’une dent de l’anneau de quantième ;
- la figure 50, accompagnée d’un détail, montre le détail de la poursuite de la coopération du doigt de l’entraîneur, qui quitte la trajectoire linéaire pour aborder la trajectoire courbe de retour, avec la dent de l’anneau de quantième, au niveau du flanc de dent, en position propice à l’entraînement de l’anneau ;
- les figures 51 à 52 décrivent la trajectoire courbe du doigt pendant la poursuite de la rotation de la manivelle, en entraînement de l’anneau ; naturellement l’affichage du quantième sur l’anneau est particulier : les quantièmes ne sont pas figurés en suite numérique, mais sont répartis en fonction du pas angulaire qui correspond à la course courbe du doigt lors de la trajectoire retour ;
- la figure 53, accompagnée d’un détail, montre le détail de la fin de la coopération du doigt de l’entraîneur, qui glisse le long du flanc de la dent de l’anneau de quantième ;
- la figure 54, accompagnée d’un détail, montre la sortie du doigt de l’entraîneur, qui quitte la trajectoire courbe pour aborder la trajectoire linéaire, avant de reprendre son cycle illustré aux figures 46 et suivantes ;
- la figure 55 illustre, de façon schématisée, partielle et en plan, l’application d’un mécanisme de Klann, tel qu’illustré à la figure 16, à l’entraînement d’une denture extérieure, par exemple d’une roue d’afficheur ou d’une roue de remontage automatique, avec l’extrémité distale de l’entraîneur qui est agencée pour pénétrer sensiblement radialement entre deux dents, puis pour entraîner un flanc de dent pendant la trajectoire linéaire, puis échapper à la denture selon une trajectoire courbe contournant largement la denture avant le retour dans une position d’entraînement.
Description détaillée des modes de réalisation préférés
On connaît, pour des mécanismes d’entraînement particuliers, un mécanisme articulé à quatre barres, dont une barre principale est fixe, et comporte deux articulations principales, distinctes l’une de l’autre; chacune de ces articulations principales porte une barre secondaire à une première extrémité, et chaque barre secondaire est articulée à sa deuxième extrémité, par une articulation secondaire, à une barre tertiaire. Ainsi chacune de ces articulations secondaires décrit une trajectoire fermée imposée, équivalent à un degré de liberté unique, même si ce degré de liberté n’est ni linéaire, ni circulaire.
Par convention, on appellera ci-après « structure fixe » la barre principale, elle peut être notamment une platine, ou un pont, ou un autre élément de structure d’un mouvement horloger ou d’une boîte de montre, on appellera « bras » les barres secondaires qui sont articulées à cette structure fixe par des articulations principales, on appellera ensuite les autres barres en fonction de leur éloignement cinématique de la structure fixe, par exemple barre tertiaire, barre quaternaire, chacune articulée à la barre (ou au bras) la plus en amont dans cette chaîne cinématique, au travers d’une articulation portant le nom de cette barre (ou ce bras) plus en amont : par exemple une barre tertiaire est articulée par une articulation secondaire à une barre secondaire ou bras ; et une barre quaternaire est articulée par une articulation
tertiaire à une barre tertiaire. Ainsi, quand on cite un mécanisme à N barres, l’une de ces N barres est constituée par la structure fixe.
Ainsi un mécanisme à quatre barres comporte généralement une barre principale ou structure fixe, et comporte deux articulations principales ; chacune de ces articulations principales porte une barre secondaire à une première extrémité, et chaque barre secondaire est articulée à sa deuxième extrémité, par une articulation secondaire, à une barre tertiaire, ou bien est articulée à l’autre. Ainsi chacune de ces articulations secondaires décrit une trajectoire fermée imposée, équivalent à un degré de liberté unique, même si ce degré de liberté n’est ni linéaire, ni circulaire.
Un tel mécanisme à quatre barres est utilisé par exemple pour l’entraînement du film perforé dans un projecteur de cinéma. De façon similaire, les essuie-glaces d'autocar sont montés chacun sur la barre tertiaire d’un parallélogramme déformable. Plus généralement, un mécanisme à quatre barres comporte quatre corps rigides, en général articulés entre eux par des liaisons tournantes telles que rotules ou pivots. Ces liaisons tournantes peuvent être remplacées, dans des structures monolithiques telles qu’utilisées en horlogerie, par des cols qui procurent une liberté angulaire suffisante d’une barre par rapport à une autre, dans un même plan, ou encore par des lames flexibles ou des assemblages de lames flexibles.
Ces systèmes de guidage articulés permettent d'effectuer des mouvements parfois complexes.
Les exemples les plus connus sont le parallélogramme déformable, utilisé notamment pour les essuie-glaces d'autocars, et le pantographe. L’emploi de barres principales de longueur différente permet l’exécution de mouvements différenciés, comme sur les véhicules de tourisme où le mouvement et la course des essuie-glace conducteur et passager sont différents.
Les mécanismes plans quadrilatéraux constituent des quadrilatères déformables, dont les barres formant les côtés sont liées entre elles par des liaisons pivot réelles ou virtuelles comme des pivots flexibles à lames souples croisées en projection, ou similaire.
Le mécanisme de monte-et-baisse d’un cheval de bois ou d’un sujet de manège est guidé par un parallélogramme déformable. Un parallélogramme déformable permet de réaliser un mouvement de translation circulaire ; cela permet de conserver l'orientation dans l’espace, notamment par rapport au plan horizontal, d'un objet manipulé.
Un mécanisme à manivelle-bielle-oscillateur permet de transformer un mouvement alternatif en mouvement de rotation continu, ou inversement. Il est bien connu pour l’entraînement des machines à coudre à pédale : l’action de l’utilisateur sur la pédale génère un mouvement d'oscillation de la pédale, qui entraîne une manivelle en rotation, pour l’entraînement de la machine à coudre.
Un mécanisme à pantographe permet de faire une homothétie sur un mouvement, et d’amplifier ou de réduire l'amplitude d'un mouvement.
Un parallélogramme de Watt est un parallélogramme croisé, qui permet d’obtenir un guidage particulier, le long d’une courbe imposée, et qu’on dénomme un guidage pseudo-linéaire. Ainsi, sur une suspension de wagon, le support d’essieu est suspendu à la structure du wagon par deux barres articulées, parallèles l’une à l’autre et de distance différente par rapport au rail, chacune reliée par une articulation primaire au wagon et par une articulation secondaire à la boîte d’essieu, et, ainsi, la trajectoire du centre de la roue par rapport au wagon suit une courbe en forme de S qui est quasiment linéaire dans sa partie centrale.
Un autre mécanisme dont le but est d'effectuer un mouvement pseudo linéaire est un mécanisme à trois barres, dénommé le cheval de Tchebychev, qui constitue un système manivelle-bielle-piston. Une des articulations secondaires est remplacée par un mécanisme à glissière : l’extrémité d’une barre secondaire glisse sur l’autre barre secondaire qui est porteuse, par exemple sous la forme d’un tourillon qui circule dans une lumière oblongue, ou d’un patin dans une glissière, ou similaire, la barre tertiaire n’est alors plus nécessaire. Un point de la barre secondaire porteuse décrit une courbe fermée répétitive. Avec un ajustement particulier des longueurs, une partie de cette courbe fermée peut être une droite. Le mécanisme dit lambda (en raison de sa forme) de Tchebychev est un mécanisme à quatre barres qui convertit un mouvement de rotation en mouvement rectiligne approximatif, avec approximativement une vitesse constante sur une partie de la trajectoire du point de sortie. La barre tertiaire est prolongée à l’extérieur
des deux articulations secondaires, et un point éloigné de ces deux articulations secondaires suit, sur une partie de sa course, une trajectoire rectiligne, et revient par une trajectoire courbe à son point de départ. Il est donc avantageux pour tout affichage horloger de type rétrograde. Ce mécanisme nécessite la possibilité d’une rotation continue sur l’une des articulations primaires, de type manivelle, ce qui limite son utilisation à des cas particuliers car il n’est pas entièrement plan.
Le mécanisme de Hoeckens, à trois barres, est voisin du cheval de Tchebychev, et permet aussi la conversion d’un mouvement de rotation en un mouvement sensiblement rectiligne sur une importante partie de sa course. Une première articulation à la structure fixe porte une bielle, entraînée dans un mouvement circulaire, et qui est articulée avec une longue barre qui coulisse dans une glissière qui est elle-même articulée en un deuxième point de la structure fixe.
Ce mécanisme est utilisé en robotique médicale, comme le précédent, dont un exemple d’application est lisible dans la thèse de doctorat de Mathieu Joinie- Maurin, auprès de l’Université de Strasbourg le 09.02.2012, pages 69 et suivantes.
Il existe des dispositifs plus précis mais plus complexes, tel le dispositif de Peaucellier-Lipkin qui est un système articulé permettant de transformer un mouvement rectiligne en mouvement circulaire, et vice-versa, et repose sur le principe géométrique de l'inversion d'un cercle, et il comporte sept tiges rigides. Il est en fait possible de résoudre le problème du mouvement rectiligne avec moins, le minimum étant de cinq tiges comme dans l'inverseur de Hart est similaire mais ne nécessite que cinq tiges pour atteindre un résultat sensiblement équivalent.
Le mécanisme de Roberts convertit lui aussi un mouvement de rotation en mouvement linéaire approximatif. La barre tertiaire est la base d’un triangle isocèle, dont les deux côtés de même longueur on la même longueur que les barres secondaires, et le sommet de ce triangle isocèle opposé à la base suit un mouvement rectiligne sur la ligne des articulations principales, ou parallèle à cette ligne, quand l’une des barres secondaires, ou la base, est animée d’un mouvement de rotation alternée. Le mécanisme de Klann est un mécanisme plan conçu pour éviter un obstacle sur une trajectoire, par exemple pour simuler l'allure d’un animal à pattes et remplacer la roue. Le mécanisme se compose d’une jambe qui entre en contact
avec le sol, d’une manivelle, de deux culbuteurs, et deux biellettes, tous reliés par des liaisons pivots. Les proportions de chacune des liaisons dans le mécanisme sont définies pour optimiser le mouvement linéaire du pied lors de la moitié de la rotation de la manivelle. Le reste de la rotation de la manivelle permet au pied d'être relevé à une hauteur prédéterminée avant de revenir à la position de départ et répéter le cycle. Deux mécanismes couplés ensemble à la manivelle et déphasés d’un demi- cycle permettent au châssis d'un véhicule de se déplacer parallèlement au sol. La cinématique du mécanisme de Klann se base sur des liaisons mécaniques qui donnent le mouvement relatif à chacune des barres. Il convertit le mouvement de rotation en un mouvement linéaire. Le document US6260862 décrit un tel mécanisme. Bien que d’une cinématique plus complexe que les mécanismes à trois ou quatre barres, et bien que nécessitant trois niveaux, le mécanisme de Klann présente l’avantage de pouvoir générer une trajectoire complexe garantissant l’absence de collision avec un obstacle, et ce, de façon parfaitement répétitive. On comprend que tous ces mécanismes ont une caractéristique commune : au moins un point particulier suit toujours la même trajectoire fermée, selon donc un degré de liberté unique le long de cette trajectoire. Plus particulièrement, pour certains d’entre eux, au moins une partie de cette trajectoire est sensiblement linéaire, ou linéaire. Souvent, le reste de la trajectoire est proche d’un arc de cercle, ou de parabole, ou similaire.
L’invention se propose d’utiliser les propriétés de certains de ces mécanismes pour le pilotage de certaines fonctions horlogères, en particulier des fonctions d’affichage. En effets, les techniques modernes de micro-usinage et la mise en œuvre de procédés de type « LIGA », « MEMS » ou similaires permettent d’obtenir des composants monolithiques regroupant des fonctions complexes, et en particulier au sein d’oscillateurs. Les liaisons tournantes, telles que rotules ou pivots, de la mécanique traditionnelle peuvent être remplacées, dans ces structures monolithiques telles qu’utilisées en horlogerie, par des cols qui procurent une liberté angulaire suffisante d’une barre par rapport à une autre, dans un même plan. Beaucoup des mécanismes décrits ci-dessus se prêtent bien à une exécution plane, ce qui est avantageux en technique horlogère. D’autres mécanismes, entraînés en rotation de façon continue ou non, nécessitent une manivelle dans un plan secondaire, qui est parallèle à un plan principal dans lequel se situent toutes
les autres articulations que celles de la manivelle. D’autres encore nécessitent davantage de niveaux, comme le mécanisme de Klann illustré à la figure 16 ; l’encombrement global reste néanmoins restreint, et reste compatible avec la réalisation d’une complication horlogère. Ainsi, l’invention concerne un mécanisme articulé 100 pour mécanisme d'horlogerie, agencé pour une transmission de mouvement entre un actionneur et un récepteur.
Selon l’invention, ce mécanisme articulé 100 comporte une structure fixe 10, par rapport à laquelle un entraîneur 9 est mobile selon un degré de liberté unique sous l’action d’un tel actionneur, cet entraîneur 9 étant relié à la structure fixe 10 par au moins un guidage flexible 50, ledit entraîneur 9 et ladite structure fixe 10 étant chacun plus rigide que chaque guidage flexible 50.
Plus particulièrement, cet entraîneur 9 est mobile selon un degré de liberté unique, autrement qu’en pivotement, et de façon à ce que chaque point de cet entraîneur 9 suive une trajectoire autre que circulaire.
L’entraîneur 9 se déplace sous l’effet de l’actionneur, guidé selon le degré de liberté uniquement par le guidage flexible 50. En particulier, lorsque l’entraîneur ne transmet pas de mouvement au récepteur, seul le guidage flexible 50 permet à entraîneur 9 de suivre le degré liberté. Autrement dit, aucune autre partie du mécanisme articulé 100 ou du mécanisme d'horlogerie n’agit sur l’entraineur 9 pour lui faire suivre le degré de liberté. L’actionneur fournit seulement la force de déplacement à l’entraîneur 9, et le guidage flexible 50 oriente l’entraineur 9 le long du degré liberté.
Lorsque l’entraîneur 9 est en contact avec le récepteur pour lui transmettre le mouvement, le récepteur n’influence pas le degré de liberté définit par le guidage flexible 50. Ainsi, le récepteur n’agit pas sur le degré de liberté unique.
Par sa flexibilité, le guidage flexible 50 définit le chemin que suit l’entraineur 9, et qui correspond au degré de liberté unique. Le degré de liberté unique est par exemple un chemin fermé autour d’une surface ou d’un volume, qui est de préférence en partie curviligne. Plus particulièrement, l’entraîneur 9 est relié à la structure fixe 10 par une pluralité de guidages flexibles 50.
Plus particulièrement, les seules liaisons entre l’entraîneur 9 et la structure fixe 10 sont de type guidage flexible : l’entraîneur 9 est relié à la structure fixe 10 uniquement par un guidage flexible 50 ou plusieurs guidages flexibles 50.
Plus particulièrement, au moins un guidage flexible 50 est plan, et comporte des cols flexibles 51 , de section inférieure aux éléments qui leurs sont adjacents, et constituant des articulations, et/ou comporte des lames flexibles 5, 6, 52, de section inférieure aux éléments qui leurs sont adjacents, et constituant des articulations. Les figures illustrent non limitativement des lames flexibles droites, il est clair que ces lames flexibles peuvent être courbes, coudées, ou encore adopter des formes complexes, par exemple en zig-zag ou autre.
Plus particulièrement encore, chaque guidage flexible 50 est plan, et comporte des cols flexibles 51 , de section inférieure aux éléments qui leurs sont adjacents, et constituant des articulations, et/ou comporte des lames flexibles 5, 6, 52, de section inférieure aux éléments qui leurs sont adjacents, et constituant des articulations.
Et notamment ce mécanisme articulé 100 comporte au moins deux bras 1 et 2, qui sont articulés à la structure 10 en deux points distincts, ces bras 1 et 2 étant agencés pour coopérer cinématiquement l’un avec l’autre, ou avec une barre tertiaire 12 ou une structure tertiaire 120, telle qu’un triangle indéformable 121, ou un quadrilatère déformable 122, ou autre. Cette barre tertiaire 12 ou cette structure tertiaire 120 constitue avantageusement cet entraîneur 9.
Le mécanisme articulé 100 comporte une première articulation principale 11 entre la structure 10 et un premier bras 1 , et une deuxième articulation principale 21 entre la structure 10 et un deuxième bras 2, et : - ou bien le premier bras 1 comporte, à distance de la première articulation principale 11 , un guidage en translation à liaisons flexibles ou un élément de coulissement 18 agencé pour coopérer en coulissement et de façon articulée avec un élément de coulissement complémentaire 28 que comporte, à distance de la deuxième articulation principale 21 , le deuxième bras 2 constituant l’entraîneur 9, tel que visible sur les figures 5 à 7 ;
- ou bien le mécanisme articulé 100 comporte, à distance de la première articulation principale 11 , une première articulation secondaire 110 entre le premier
bras 1 et l’entraîneur 9, et, à distance de la deuxième articulation principale 21 et de la première articulation secondaire 110, une deuxième articulation secondaire 210 entre le deuxième bras 2 et l’entraîneur 9, ou entre le deuxième bras 2 et une barre de manœuvre 4 articulée avec l’entraîneur 9. La figure 6 illustre le premier cas, avec une coulisse entre deux bras, où le premier bras 1 comporte, à distance de la première articulation principale 11 , un élément de coulissement 18 agencé pour coopérer en coulissement et de façon articulée avec un élément de coulissement complémentaire 28 que comporte, à distance de la deuxième articulation principale 21 , le deuxième bras 2 constituant l’entraîneur 9.
La figure 8 illustre le deuxième cas, où le mécanisme articulé 100 comporte, à distance de la première articulation principale 11 , une première articulation secondaire 110 entre le premier bras 1 et l’entraîneur 9, et, à distance de la deuxième articulation principale 21 et de la première articulation secondaire 110, une deuxième articulation secondaire 210 entre le deuxième bras 2 et l’entraîneur 9, ou entre le deuxième bras 2 et une barre de manœuvre 4 articulée avec l’entraîneur 9. Au moins l’une des articulations, comme la première articulation principale 11 et la deuxième articulation principale 21 , dans le cas de cette figure, peut être une liaison pivot qui autorise une rotation de 360°, et qui nécessite alors une réalisation par un guidage traditionnel, n’étant pas réalisable en guidage flexible.
Dans une variante, la cinématique selon le mécanisme lambda de Tchebytchev est assurée par un substitut aux articulations traditionnelles : la figure 43 illustre ainsi un mécanisme articulé 100, qui comporte deux guidages flexibles 50 disposés en série entre l’entraîneur 9 et la structure 10, et qui sont séparés par une masse inertielle intermédiaire 51 à laquelle ils sont tous deux fixés ou avec laquelle ils forment un ensemble monolithique. Chaque guidage flexible 50 comporte deux lames flexibles 5 et 6, disposées selon deux plans parallèles, et qui se croisent en projection sur un de ces plans ; en projection plane, une première direction D1 est définie par l’alignement de ces points de croisement, et une deuxième direction D2 est définie par l’alignement entre, d’une part le pivot d’axe D9 d’extrémité d’une manivelle non représentée qui forme le deuxième bras 2 de la figure 8, et d’autre part une extrémité distale 90 de l’entraîneur 9 : le croisement des lames flexibles 5 et 6 le plus éloigné de la structure 10, et le plus proche de l’entraîneur 9, équivaut à
la première articulation secondaire 110 entre le premier bras 1 et l’entraîneur 9 ;il correspond à l’intersection des directions D1 et D2.
Dans une variante, tel que visible sur les figures 13 à 15, le mécanisme articulé 100 constitue un mécanisme de Peaucelier-Lipkin, et une même articulation porte plusieurs bras, ici la première articulation 11 porte deux premiers bras 1 et 118.
Dans une variante, tel que visible sur les figures 5 à 7, le mécanisme articulé 100 forme un cheval de Tchebytchev, et le premier bras 1 comporte un élément de coulissement 18, qui est agencé pour coopérer en coulissement avec un élément de coulissement complémentaire 28 que porte le deuxième bras 2.
Dans différentes variantes, et notamment celles illustrées par les figures 1 , 2, 4, 8, 9, 11 à 15, le mécanisme articulé 100 comporte, à distance de la première articulation principale 11 , une première articulation secondaire 110 entre le premier bras 1 et l’entraîneur 9, et, à distance de la deuxième articulation principale 21 et de la première articulation secondaire 110, une deuxième articulation secondaire 210. Cette deuxième articulation secondaire 210 est agencée entre le deuxième bras 2 et l’entraîneur 9, ou entre le deuxième bras 2 et une barre de manœuvre 4 articulée directement ou indirectement avec l’entraîneur 9 comme sur la variante de la figure 16 constituant un mécanisme de Klann.
Dans cette variante de la figure 16, la barre de manœuvre 4 est articulée au niveau respectivement d’une première articulation de manœuvre 24 avec le deuxième bras 2, et au niveau d’une deuxième articulation de manœuvre 49 avec l’entraîneur 9. Et la structure 10 comporte un pivot 30 agencé pour guider en rotation une troisième barre 3, qui est articulée, au niveau d’une troisième articulation secondaire 31 distante du pivot 30, avec la barre de manœuvre 4.
Dans une variante, au moins un guidage flexible 50 comporte au moins deux niveaux plans parallèles, et comporte dans chaque niveau des lames flexibles 5, 6, 52, de section inférieure aux éléments qui leurs sont adjacents, et dont les directions sont croisées et dont la projection, sur un plan parallèle aux niveaux, de l’intersection de ces directions définit un axe de pivot virtuel et une articulation, tel que visible sur les figures 43 à 54.
Plus particulièrement, l’entraîneur 9, la structure 10, et au moins un guidage flexible 50 sont coplanaires. Plus particulièrement encore, l’entraîneur 9, la structure 10, et chaque guidage flexible 50 sont coplanaires.
Dans une variante, l’entraîneur 9 est une troisième barre. Dans une variante, l’entraîneur 9 est une structure rigide polygonale, comme dans la réalisation des figures 11 et 12 où le mécanisme articulé 100 forme un mécanisme de Roberts, avec une structure indéformable 120 qui est formée d’un triangle isocèle 121.
Dans une variante avantageuse, l’entraîneur 9 comporte, à une extrémité distale 90, un crochet ou un doigt ou une dent pour l’entraînement d’un récepteur.
Dans de nombreuses variantes, le premier bras 1 ou le deuxième bras 2 est agencé pour être entraîné par un actionneur. Mais l’entraînement par l’actionneur peut aussi se faire au niveau d’une barre intermédiaire du mécanisme articulé 100.
Dans une variante particulière d’un mécanisme de Klann, la troisième barre 3 est agencée pour être entraînée par un actionneur.
Plus particulièrement, et tel que visible sur la figure 43, le mécanisme articulé 100 comporte au moins une pluralité de guidages flexibles 50 disposés en série entre l’entraîneur 9 et la structure 10, et dont au moins deux guidages flexibles 50 successifs sont séparés par une masse inertielle intermédiaire 51 à laquelle ils sont tous deux fixés ou avec laquelle ils forment un ensemble monolithique.
Plus particulièrement, au moins un guidage flexible 50 comporte un pivot à deux lames croisées séparées, ou un pivot à deux lames croisées solidaires, ou un pivot RCC à deux lames orthogonales, ou un pivot RCC à 4 cols, ou au moins deux lames au moins localement parallèles, ou un guidage en translation à liaisons flexibles par cols. Un guidage flexible linéaire du type de la figure 19 permet de réaliser une coulisse sans frottement.
Plus particulièrement, le mécanisme articulé 100 est un mécanisme composite comportant au moins un guidage flexible 50 en silicium et/ou oxyde de silicium, ou en matériau micro-usinable mis en forme par un procédé « LIGA » ou « MEMS » ou similaire, ce guidage flexible étant fixé mécaniquement à l’entraîneur
9 et à la structure 10 par liaison goupillée et/ou vissée et/ou collée et/ou pincée, ou autre liaison mécanique connue de l’horloger.
Plus particulièrement, le mécanisme articulé 100 est un mécanisme monolithique. De façon avantageuse, la trajectoire T de l’extrémité distale 90 comporte au moins un segment T1 linéaire ou sensiblement linéaire. Plus particulièrement, toute la trajectoire T de l’extrémité distale 90 est linéaire ou sensiblement linéaire. Plus particulièrement la trajectoire T de l’extrémité distale 90 forme un huit, qui peut être très aplati, selon les bras de levier imposés au mécanisme articulé, et la partie de croisement des boucles du huit est très proche d’une course linéaire.
Plus particulièrement, la trajectoire T de l’extrémité distale 90 comporte un segment linéaire ou sensiblement linéaire correspondant à une première course T1 de l’extrémité distale 90 dans un premier sens, et une courbe concave joignant les extrémités du segment et correspondant à une deuxième course T2 de l’extrémité distale 90 dans deuxième sens opposé au premier sens.
L’invention concerne encore un mécanisme d’horlogerie 500, comportant un actionneur et un récepteur, et au moins un tel mécanisme articulé 100, agencé pour une transmission de mouvement entre l’actionneur et le récepteur.
Dans une variante, l’entraîneur 9 est agencé pour entraîner un récepteur par contact direct, ou au travers d’un poussoir ou d’une bascule, notamment par son extrémité distale 90.
Dans une variante, l’actionneur est agencé pour exercer un effort continu sur le mécanisme articulé 100, sur la totalité d’une course de commande, pour une course adéquate du récepteur. Dans une variante, l’actionneur est agencé pour exercer une impulsion sur le mécanisme articulé 100, pour transmettre une impulsion adéquate au récepteur.
Dans une variante, l’actionneur est solidaire avec un des éléments d’un guidage flexible 50 ou articulé avec un des éléments d’un guidage flexible 50.
L’actionneur peut prendre différentes formes :
- un mécanisme d’entraînement en rotation, notamment un élément d’un rouage (par exemple sur les figures 23 et 30), en particulier pour un entraînement du type manivelle, par exemple sur les figures 43 à 54 ;
- un mécanisme d’entraînement à râteau, tel que visible sur la figure 56, avec une roue 602 coopérant avec un secteur denté 206 que comporte le deuxième bras 2 ;
- un mécanisme d’entraînement à came, tel que visible sur la figure 57, avec une came 702 coopérant avec un doigt palpeur 207 que comporte le deuxième bras 2.
Dans une exécution particulière, le mécanisme articulé 100 est un mécanisme de Hoeckens agencé pour transformer une rotation imprimée par l’actionneur en un déplacement linéaire rétrograde du récepteur.
Dans une exécution particulière, le mécanisme articulé 100 est un mécanisme de Roberts agencé pour transformer une rotation imprimée par l’actionneur en un déplacement linéaire rétrograde du récepteur, l’extrémité distale 90 de l’entraîneur 9 étant un sommet d’un triangle 121 dont les autres sommets sont articulés à des bras articulés 1 , 2, que comporte le mécanisme articulé 100.
Dans une exécution particulière, le mécanisme articulé 100 est un mécanisme de Klann agencé pour transformer une rotation continue imprimée par l’actionneur en une poussée périodique d’entraînement sur une denture ou une surface d’appui que comporte le récepteur. La figure 55 illustre un tel exemple, une structure fixe 10 triangulaire comporte trois articulations 101 , 102, 103 ; une troisième barre 3 est articulée à une première extrémité 31 à l’articulation 103, et sa deuxième extrémité 32 est entraînée dans un mouvement circulaire. La cinématique particulière impose une trajectoire T sensiblement en angle droit qui permet à l’extrémité distale 90 de contourner, sans la toucher, une dent d’une roue, pour la pousser en fin de cycle.
Dans une exécution particulière, le mécanisme articulé 100 est un mécanisme lambda de Tchebytchev agencé pour transformer une rotation continue imprimée par l’actionneur en une poussée périodique d’entraînement sur une denture ou une surface d’appui que comporte le récepteur.
Dans une exécution particulière, le mécanisme articulé 100 est un mécanisme cheval de Tchebytchev agencé pour transformer une rotation imprimée par l’actionneur en un déplacement linéaire rétrograde du récepteur.
L’invention concerne encore un mouvement d’horlogerie 1000, comportant au moins un tel mécanisme d’horlogerie 500, et/ou au moins un tel mécanisme articulé 100.
La réalisation préférée de ces mécanismes comporte des guidages flexibles 50, le mécanisme d’horlogerie 500 ou le mécanisme articulé 100 peut naturellement comporter aussi au moins un guidage classique en rotation ou en translation. L’invention concerne encore une montre 2000, comportant au moins un tel mouvement d’horlogerie 1000, et/ou au moins un tel mécanisme d’horlogerie 500, et/ou au moins un tel mécanisme articulé 100.
Les figures 23 à 28 illustrent une première application de l’invention, en utilisant un mécanisme articulé comportant des guidages flexibles, pour un affichage rétrograde, dans lequel une rotation est transformée en un déplacement linéaire d’un obturateur 79 de phase de lune, couvrant ou découvrant progressivement une représentation claire 78 de la lune.
Les figures 29 à 41 illustrent un mécanisme agencé de façon différente, pour la même application. Ces deux exemples non limitatifs prouvent que l’invention permet de s’affranchir des obstacles géométriques à l’intérieur du mouvement d’horlogerie, car ces mécanismes, qui sont ici non limitativement monolithiques, permettent de contourner les autres constituants de la montre, et de tirer parti du moindre espace disponible.
De la même façon, il est facile d’implanter un mécanisme de Roberts selon la figure 12.
Les figures 42 à 54 illustrent l’application d’un mécanisme à manivelle, de type mécanisme lambda de Tchebytechv ou similaire, pour assurer le parcours d’une trajectoire droite dans un premier sens, et courbe dans un deuxième sens, pour actionner un disque de quantième. La figure 55 utilise un mécanisme d’actionnement de Klann, qui vient actionner une denture, par exemple pour entraîner un afficheur ou une roue de
remontage automatique. La trajectoire de l’entraîneur est plus complexe, elle autorise un large dégagement, et une rentrée sensiblement radiale entre deux dents de la roue.
En somme, les mécanismes selon l’invention tirent le meilleur parti de l’espace disponible dans une montre, et améliorent le rendement global par la minimisation des frottements.
L’avantage de l’application de l’invention à des mécanismes d’affichage est la transformation d’un mouvement de rotation en un mouvement de translation pour un affichage linéaire avec un seul degré de liberté. L’avantage de l’application de l’invention à des mécanismes d’actionnement est la possibilité d’actionner une denture avec une cinématique permettant un minimum de friction. En effet, dans le cas de l’art antérieur, l’actionneur entre en contact avec une dent et la contourne. Le contact est nécessaire pour contourner la dent. Généralement, quand l’entraîneur est un crochet ou similaire, le dos de ce crochet, c’est-à-dire la partie opposée à celle qui comporte une surface d’appui prévue pour modifier la position de la denture, frotte contre la dent, avant que la surface d’appui n’entraîne la dent, il existe alors de larges zones de friction et d’usure, qui sont préjudiciables au rendement du mécanisme, et à sa tenue dans le temps. En revanche, dans le cas de l’invention, le guidage flexible guide l’actionneur pour contourner la dent sans contact, la cinématique du mécanisme articulé autorisant en effet une approche sensiblement radiale, puis l’actionneur vient en contact avec la dent uniquement pour l’actionner. Les zones de frottement sont de ce fait réduites, ainsi que l’énergie perdue par frottement. Les détails des figures 49 et 50 montrent l’utilisation de la zone à petit rayon de courbure entre la trajectoire rectiligne T1 et la trajectoire courbe T2, pour assurer cette cinématique optimale.
Les guidages flexibles, tels qu’utilisés dans ces applications, ont un grand potentiel en horlogerie car ils présentent les propriétés et avantages suivants :
- absence d’usure ;
- absence de lubrification ; - absence de grippage ;
- absence d’émission de poussières ;
- absence d’hystérèses ;
- précision et répétabilité ;
- maîtrise et précision de la trajectoire répétitive ;
- absence de jeu dans le système.
Claims
REVENDICATIONS
1 Mécanisme articulé (100) pour mécanisme d'horlogerie, agencé pour une transmission de mouvement entre un actionneur et un récepteur, caractérisé en ce que ledit mécanisme articulé (100) comporte une structure (10) par rapport à laquelle un entraîneur (9) est mobile selon un degré de liberté unique sous l’action d’un dit actionneur, ledit entraîneur (9) étant relié à ladite structure (10) par au moins un guidage flexible (50), ledit entraîneur (9) et ladite structure (10) étant chacun plus rigide que chaque dit guidage flexible (50), l’entraîneur (9) étant guidé selon le degré de liberté uniquement par le guidage flexible (50), 2 Mécanisme articulé (100) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit entraîneur (9) est mobile selon un degré de liberté unique, autrement qu’en pivotement, et de façon à ce que chaque point dudit entraîneur (9) suive une trajectoire autre que circulaire.
3 Mécanisme articulé (100) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’ au moins un dit guidage flexible (50) est plan, et comporte des cols flexibles (51 ), de section inférieure aux éléments qui leurs sont adjacents, et/ou des lames flexibles (5, 6, 52), de section inférieure aux éléments qui leurs sont adjacents, et constituant des articulations, et ledit mécanisme articulé (100) comporte au moins deux bras (1, 2) articulés à ladite structure (10) en deux points distincts, lesdits bras (1 , 2) étant agencés pour coopérer cinématiquement l’un avec l’autre, ou avec une barre tertiaire (12) ou une structure tertiaire (120).
4 Mécanisme articulé (100) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit mécanisme articulé (100) comporte une première articulation principale (11) entre ladite structure (10) et un premier bras (1), et une deuxième articulation principale (21) entre ladite structure (10) et un deuxième bras (2), et en ce que, ou bien ledit premier bras (1) comporte, à distance de ladite première articulation principale (11), un guidage en translation à liaisons flexibles ou un élément de coulissement (18) agencé pour coopérer en coulissement et de façon articulée avec un élément de coulissement complémentaire (28) que comporte, à distance de ladite deuxième articulation principale (21), ledit deuxième bras (2) constituant ledit entraîneur (9), ou bien ledit mécanisme articulé (100) comporte, à distance de ladite première articulation principale (11), une première articulation secondaire (110) entre ledit premier bras (1) et ledit entraîneur (9), et, à distance de
ladite deuxième articulation principale (21) et de ladite première articulation secondaire (110), une deuxième articulation secondaire (210) entre ledit deuxième bras (2) et ledit entraîneur (9), ou entre ledit deuxième bras (2) et une barre de manœuvre (4) articulée avec ledit entraîneur (9). 5 Mécanisme articulé (100) selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit mécanisme articulé (100) comporte, à distance de ladite première articulation principale (11), une première articulation secondaire (110) entre ledit premier bras (1) et ledit entraîneur (9), et, à distance de ladite deuxième articulation principale (21) et de ladite première articulation secondaire (110), une deuxième articulation secondaire (210) entre ledit deuxième bras (2) et ledit entraîneur (9), ou entre ledit deuxième bras (2) et une barre de manœuvre (4) articulée avec ledit entraîneur (9), et en ce que ladite deuxième articulation secondaire (210) est agencée entre ledit deuxième bras (2) et une dite barre de manœuvre (4) articulée avec ledit entraîneur (9), laquelle barre de manœuvre (4) est articulée au niveau respectivement d’une première articulation de manœuvre (24) avec ledit deuxième bras (2), et au niveau d’une deuxième articulation de manœuvre (49) avec ledit entraîneur (9).
6 Mécanisme articulé (100) selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite structure (10) comporte un pivot (30) agencé pour guider en rotation une troisième barre (3) qui est articulée, au niveau d’une troisième articulation secondaire (31 ) distante dudit pivot (30), avec ladite barre de manœuvre (4).
7 Mécanisme articulé (100) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que au moins un dit guidage flexible (50) comporte au moins deux niveaux plans parallèles, et comporte dans chaque niveau des lames flexibles (5, 6, 52), de section inférieure aux éléments qui leurs sont adjacents, et dont les directions sont croisées et dont la projection, sur un plan parallèle auxdits niveaux, de l’intersection de ces directions définit un axe de pivot virtuel et une articulation.
8 Mécanisme articulé (100) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit entraîneur (9), ladite structure (10), et ledit au moins un guidage flexible (50) sont coplanaires. 9 Mécanisme articulé (100) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit entraîneur (9) est une troisième barre (3).
10 Mécanisme articulé (100) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit entraîneur (9) est une structure rigide polygonale.
11 Mécanisme articulé (100) selon la revendication 4 et selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit premier bras (1 ) ou ledit deuxième bras (2) est agencé pour être entraîné par un dit actionneur.
12 Mécanisme articulé (100) selon la revendication 9 ou l’une des revendications dépendantes de la revendication 9, caractérisé en ce que ladite troisième barre (3) est agencée pour être entraînée par un dit actionneur.
13 Mécanisme articulé (100) selon l’une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que ledit entraîneur (9) est relié à ladite structure fixe (10) par une pluralité de dits guidages flexibles (50).
14 Mécanisme articulé (100) selon l’une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que ledit entraîneur (9) est relié à ladite structure fixe (10) uniquement par un dit guidage flexible (50) ou plusieurs dits guidages flexibles (50). 15 Mécanisme articulé (100) selon l’une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que ledit mécanisme articulé (100) comporte une pluralité de dits guidages flexibles (50) disposés en série entre ledit entraîneur (9) et ladite structure (10) et dont au moins deux dits guidages flexibles (50) successifs sont séparés par une masse inertielle intermédiaire (51 ) à laquelle ils sont tous deux fixés ou avec laquelle ils forment un ensemble monolithique.
16 Mécanisme articulé (100) selon l’une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que au moins un dit guidage flexible (50) comporte un pivot à deux lames croisées séparées, ou un pivot à deux lames croisées solidaires, ou un pivot RCC à deux lames orthogonales, ou un pivot RCC à 4 cols, ou au moins deux lames au moins localement parallèles, ou un guidage en translation à liaisons flexibles par cols.
17 Mécanisme articulé (100) selon l’une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que ledit mécanisme articulé (100) est un mécanisme composite comportant au moins un dit guidage flexible (50) en silicium et/ou oxyde de silicium, fixé mécaniquement audit entraîneur (9) et à ladite structure (10) par liaison goupillée et/ou vissée et/ou collée et/ou pincée.
18 Mécanisme articulé (100) selon l’une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que ledit mécanisme articulé (100) est un mécanisme monolithique.
19 Mécanisme articulé (100) selon l’une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que ledit entraîneur (9) comporte, à une extrémité distale (90), un crochet ou un doigt ou une dent pour l’entraînement d’un dit récepteur, et en ce que la trajectoire de ladite extrémité distale (90) comporte au moins un segment linéaire ou sensiblement linéaire.
20 Mécanisme articulé (100) selon la revendication 19, caractérisé en ce que la trajectoire de ladite extrémité distale (90) est linéaire ou sensiblement linéaire. 21 Mécanisme articulé (100) selon la revendication 19, caractérisé en ce que la trajectoire de ladite extrémité distale (90) comporte un segment linéaire ou sensiblement linéaire correspondant à une première course T1 de ladite extrémité distale (90) dans un premier sens, et une courbe concave joignant les extrémités dudit segment et correspondant à une deuxième course T2 de ladite extrémité distale (90) dans deuxième sens opposé audit premier sens.
22 Mécanisme d’horlogerie (500), comportant un actionneur et un récepteur, et au moins un mécanisme articulé (100) selon l’une des revendications 1 à 21 , agencé pour une transmission de mouvement entre ledit actionneur et ledit récepteur. 23 Mécanisme d’horlogerie (500) selon la revendication 22, caractérisé en ce que ledit entraîneur (9) est agencé pour entraîner un dit récepteur par contact direct, ou au travers d’un poussoir ou d’une bascule.
24 Mécanisme d’horlogerie (500) selon la revendication 22 ou 23, caractérisé en ce que ledit actionneur est agencé pour exercer un effort continu sur ledit mécanisme articulé (100), sur la totalité d’une course de commande, pour une course adéquate dudit récepteur.
25 Mécanisme d’horlogerie (500) selon la revendication 22 ou 23, caractérisé en ce que ledit actionneur est agencé pour exercer une impulsion sur ledit mécanisme articulé (100), pour transmettre une impulsion adéquate audit récepteur.
26 Mécanisme d’horlogerie (500) selon l’une des revendications 22 à 25, caractérisé en ce que ledit actionneur est solidaire avec un des éléments dudit guidage flexible (50) ou articulé avec un des éléments dudit guidage flexible (50).
27 Mécanisme d’horlogerie (500) selon l’une des revendications 22 à 26, caractérisé en ce que ledit mécanisme articulé (100) est un mécanisme de
Hoeckens agencé pour transformer une rotation imprimée par ledit actionneur en un déplacement linéaire rétrograde dudit récepteur.
28 Mécanisme d’horlogerie (500) selon l’une des revendications 22 à 26, caractérisé en ce que ledit mécanisme articulé (100) est un mécanisme de Roberts agencé pour transformer une rotation imprimée par ledit actionneur en un déplacement linéaire rétrograde dudit récepteur, ledit entraîneur (9) étant un sommet d’un triangle dont les autres sommets sont articulés à des barres articulées (1 ; 2) que comporte ledit mécanisme articulé (100).
29 Mécanisme d’horlogerie (500) selon l’une des revendications 22 à 26, caractérisé en ce que ledit mécanisme articulé (100) est un mécanisme de Klann agencé pour transformer une rotation continue imprimée par ledit actionneur en une poussée périodique d’entraînement sur une denture ou une surface d’appui que comporte ledit récepteur.
30 Mécanisme d’horlogerie (500) selon l’une des revendications 22 à 26, caractérisé en ce que ledit mécanisme articulé (100) est un mécanisme lambda de
Tchebytchev agencé pour transformer une rotation continue imprimée par ledit actionneur en une poussée périodique d’entraînement sur une denture ou une surface d’appui que comporte ledit récepteur.
31 Mécanisme d’horlogerie (500) selon l’une des revendications 22 à 26 comportant un mécanisme articulé (100) selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit mécanisme articulé (100) comporte une première articulation principale (11) entre ladite structure (10) et un premier bras (1), et une deuxième articulation principale (21) entre ladite structure (10) et un deuxième bras (2), et en ce que, ou bien ledit premier bras (1) comporte, à distance de ladite première articulation principale (11 ), un guidage en translation à liaisons flexibles par cols ou un élément de coulissement (18) agencé pour coopérer en coulissement et de façon articulée avec un élément de coulissement complémentaire (28) que comporte, à distance de
ladite deuxième articulation principale (21), ledit deuxième bras (2) constituant ledit entraîneur (9), et caractérisé en ce que ledit mécanisme articulé (100) est un mécanisme dit cheval de Tchebytchev agencé pour transformer une rotation imprimée par ledit actionneur en un déplacement linéaire rétrograde dudit récepteur. 32 Mouvement d’horlogerie (1000) comportant au moins un mécanisme d’horlogerie (500) selon l’une des revendications 22 à 31 , et/ou au moins un mécanisme articulé (100) selon l’une des revendications 1 à 21.
33 Montre (2000) comportant au moins un mouvement d’horlogerie (1000) selon la revendication 32, et/ou au moins un mécanisme d’horlogerie (500) selon l’une des revendications 22 à 31 , et/ou au moins un mécanisme articulé (100) selon l’une des revendications 1 à 21.
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