CH716827A1 - Régulateur mécanique horloger comportant un échappement à force constante. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un régulateur (1) mécanique horloger comportant un échappement à force constante et un oscillateur; l'oscillateur comportant un balancier (10) lié à un élément de rappel élastique du balancier rappelant le balancier dans un plan d'oscillation de sorte que le balancier (10) puisse osciller; l'échappement comportant une roue d'échappement (50) et une partie ancre (30), solidaire du balancier, un marteau d'entrée (20) et un marteau de sortie (21), chacun des marteaux étant monté sur un élément de rappel élastique de marteau (22) configuré pour être armé par la roue d'échappement (50); les marteaux (20, 21) étant configurés pour bloquer ou libérer la roue d'échappement (50) entre deux armages des éléments de rappel élastique de marteau (22) et pour coopérer avec la partie ancre (30) de manière à transmettre au balancier (10) l'énergie emmagasinée dans les éléments de rappel élastique de marteau (22) armés, à chaque alternance d'oscillation du balancier (10).

Description

Domaine technique

[0001] La présente invention concerne un mécanisme régulateur mécanique horloger comportant un échappement à force constante et auto-démarrant, ainsi qu'un oscillateur. La présente invention concerne également un procédé de fabrication du régulateur.

Etat de la technique

[0002] La source d'énergie d'une montre mécanique est le ressort de barillet. Ce dernier alimente l'oscillateur de la montre via un train d'engrenages et un échappement. Lors du fonctionnement de la montre, le ressort de barillet va se décharger progressivement. Autrement dit, le couple du barillet fourni à l'oscillateur va diminuer jusqu'à ce qu'il soit trop faible pour actionner l'oscillateur, provoquant l'arrêt de la montre. Dans le cas d'un échappement classique (typiquement un échappement à ancre suisse), la diminution du couple du barillet va perturber l'oscillateur et provoquer une diminution de l'amplitude de ce dernier. Malheureusement, même le meilleur oscillateur horloger a une dépendance entre son amplitude et sa fréquence. Ainsi une variation d'amplitude va provoquer une variation de fréquence, aussi appelé „défaut d'isochronisme,“ de l'oscillateur. Ce défaut d'isochronisme représente une des principales sources d'imprécision de la montre mécanique.

[0003] Deux approches peuvent être envisagées pour minimiser la perturbation de l'oscillateur par la variation de couple du barillet. Bien évidemment, ces deux approches peuvent être employées simultanément. La première approche est de concevoir un régulateur horloger (couple oscillateur-échappement) présentant un défaut d'isochronisme le plus faible possible dans la gamme d'amplitude de fonctionnement de l'oscillateur. La seconde approche est de minimiser la variation de quantité d'énergie fournie à l'oscillateur durant la décharge du barillet afin d'obtenir une amplitude de l'oscillateur aussi constante que possible. Pour ce faire, il est envisageable d'intervenir directement au niveau du barillet, sur le train d'engrenage, ou encore à l'échappement. Dans le dernier cas, on parle d'échappement à „force constante“ : la quantité d'énergie transmise à chaque impulsion de l'échappement à l'oscillateur est alors la plus constante possible durant le fonctionnement de la montre.

[0004] Un des premiers échappements à force constante est l'échappement de l'inventeur et horloger A. Breguet remontant à la fin du 18ème siècle. Par la suite, plusieurs améliorations de cet échappement ont été proposées, notamment dans les documents de brevet US59658, DE42856, GB710951, CH711608 et EP3153935. Ces échappements sont généralement composés d'un marteau (aussi appelé „levier“ ou encore „arrêtoir“) lié à un ressort et transmettant l'énergie stockée par le ressort de marteau à un oscillateur. Une première détente actionnée par le balancier de l'oscillateur libère le marteau au moment de l'impulsion et une seconde détente actionnée par le marteau libère la roue d'échappement après l'impulsion. Une fois libérée, la roue d'échappement va réarmer le marteau et le verrouiller à sa détente jusqu'à la prochaine impulsion. Le principal inconvénient de ces échappements est qu'ils ne sont pas „auto-démarrant“, c'est-à-dire que l'oscillateur ne peut pas commencer à osciller de lui-même une fois le barillet réarmé. Le balancier doit alors être lancé manuellement ou par un mécanisme lui permettant de démarrer. De plus, si un choc extérieur appliqué à la montre venait à arrêter le balancier, celuici pourrait ne pas repartir de lui-même. Cette absence d'auto-démarrage est due au fait que tous ces échappements sont dits à „coup perdu“ c'est-à-dire que l'échappement ne transmet de l'énergie au balancier qu'une alternance sur deux : si le balancier est arrêté durant l'alternance où il ne lui est pas transmis d'énergie, il ne pourra pas redémarrer (sans intervention extérieure).

Bref résumé de l'invention

[0005] La présente invention concerne un régulateur mécanique horloger comportant un échappement à force constante et un oscillateur; l'oscillateur comportant un balancier lié cinématiquement à un élément de rappel élastique du balancier rappelant le balancier dans un plan d'oscillation de sorte que le balancier puisse y osciller; l'échappement comportant une roue d'échappement et une ancre, intégrée au balancier; l'échappement comportant également un marteau d'entrée et un marteau de sortie, chacun étant relié à un élément de rappel élastique de marteau configuré pour être armé par la roue d'échappement à chaque alternance d'oscillation du balancier; les marteaux étant configurés pour bloquer (phase de repos) la roue d'échappement entre deux armages des éléments de rappel élastique de marteau et pour coopérer avec l'ancre de manière à transmettre au balancier (phase d'impulsion) l'énergie emmagasinée dans les éléments de rappel élastique de marteau à chaque alternance d'oscillation du balancier.

[0006] Dans le régulateur de la présente invention, l'effet „force constante“ est obtenu par le fait que la roue d'échappement, dont le couple est tributaire de la diminution de couple d'un barillet, ne transfert pas directement son énergie au balancier mais arme, par alternance, les éléments de rappel élastique de marteau de chaque marteau (ou : de chacun des marteaux). En se désarmant successivement à chaque alternance es éléments de rappel élastiques de marteau vont permettre aux marteaux de transférer leur énergie au balancier (une phase d'impulsion par alternance d'oscillation du balancier). Comme les marteaux sont toujours armés d'un même angle par la roue d'échappement et que la raideur des éléments de rappel élastique de marteau est dimensionnée de façon à être constante sur la plage d'armage, la force d'impulsion des marteaux sur le balancier sera également constante pendant la décharge du barillet. Contrairement aux échappements de l'état de l'art, l'échappement de l'invention est auto-démarrant car l'usage de deux marteaux permet de transmettre une impulsion au balancier à chaque alternance de l'oscillateur.

[0007] La présente invention concerne également un procédé de fabrication du régulateur.

Brève description des figures

[0008] Des exemples de mise en oeuvre de l'invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles : la figure 1 montre un régulateur mécanique horloger, selon un mode de réalisation; la figure 2 montre une vue partielle du régulateur de la figure 1; les figures 3a-c montrent une vue partielle du régulateur, pendant une phase de repos (figure 3a), une phase de dégagement (figure 3b) et une phase d'impulsion; la figure 4 montre le régulateur pendant la phase de repos; la figure 5 montre le régulateur pendant phase de dégagement; la figure 6 montre le régulateur pendant la première chute du marteau d'entrée; la figure 7 montre le régulateur pendant la phase d'impulsion; la figure 8 montre le régulateur pendant la seconde chute du marteau d'entrée; la figure 9 montre le régulateur pendant la phase d'armage; la figure 10 montre le régulateur à la fin de la phase d'armage; la figure 11 montre le régulateur selon un premier exemple d'implémentation; la figure 12 montre un détail d'un système de réglage de l'isochronisme du régulateur, selon un mode de réalisation; la figure 13 montre un premier composant formant le régulateur, selon un mode de réalisation; la figure 14 montre un second composant formant le régulateur, selon un mode de réalisation; la figure 15 montre un troisième composant formant le régulateur, selon un mode de réalisation; la figure 16a montre une vue partielle du régulateur, selon un second exemple d'implémentation; et la figure 16b montre un détail des marteaux du régulateur de la figure 12a.

Exemple(s) de mode de réalisation de l'invention

[0009] La figure 1 montre un régulateur mécanique horloger 1, selon un mode de réalisation. Le régulateur 1 comprend un oscillateur incluant un balancier 10 lié à un élément de rappel élastique de balancier (nonreprésenté). L'élément de rappel élastique du balancier 10 est lié à une base fixe (non-représentée). Le balancier 10 peut être un balancier horloger au sens classique du terme, constituant ainsi un oscillateur de type balancier-spiral. L'invention est toutefois applicable à d'autres types d'oscillateurs, et le balancier 10 peut alors être associé à des éléments de rappel élastique prenant d'autres formes que le classique ressort spiral horloger. Une partie ancre 30 est solidaire du balancier 10 (dans l'exemple de la figure 1, la partie ancre 30 est complètement intégrée dans le balancier 10).

[0010] Le régulateur 1 comprend également un échappement de type „à force constante“, comprenant un marteau d'entrée 20 et un marteau de sortie 21, chacun des marteaux 20, 21 étant monté sur un élément de rappel élastique de marteau 22. L'élément de rappel élastique de marteau 22 est d'une part lié au marteau 20, 21 et d'autre part à une base fixe(non-représentée). On notera que les termes „levier“ ou „arrêtoir“ sont souvent utilisés pour désigner ledit marteau 20, 21.

[0011] Le marteau d'entrée 20 et le marteau de sortie 21 sont configurés de manière à coopérer avec des dents 51 d'une roue d'échappement 50. La roue d'échappement 50 est soumise à un couple issu d'un mécanisme accumulateur d'énergie (non représenté), et agencée pour armer, à chaque alternance d'oscillation du balancier, les marteaux 20, 21.

[0012] Selon une forme d'exécution, l'échappement comprend une détente d'entrée 40 coopérant avec le marteau d'entrée 20 et une détente de sortie 41 coopérant avec le marteau de sortie 21. Les détentes d'entrée 40 et de sortie 41 sont chacune constituée d'une lame flexible ayant une extrémité fixée à une base fixe 11 et une extrémité libre, l'extrémité libre comportant un plan de repos de détente 44. Chacune des détentes d'entrée 40 et de sortie 41 peuvent être également constituée d'une détente rigide, comportant le plan de repos de détente 44, rappelée par un ressort. De manière générale, chacune des détentes d'entrée 40 et de sortie 41 comprend une partie comportant le plan de repos de détente 44, coopérant avec le marteau 20, 21, et une partie flexible servant de ressort de rappel et ayant une extrémité fixée à la base fixe 11. Les détentes d'entrée 40 et de sortie 41 sont chacune configurées pour que leur extrémité libre puisse pivoter autour d'un centre de rotation de détente 42, 43. La détente d'entrée 40 et la détente de sortie 41 permettent d'éviter que, pendant l'arc supplémentaire du balancier 10 (arc parcouru par le balancier sans interaction avec l'échappement, dans notre cas une des deux détentes reste néanmoins en contact avec le balancier), les marteaux 20, 21 (dont les éléments de rappel élastiques ont été réarmés par la roue d'échappement 50) viennent en appui contre la partie ancre 30 du balancier 10 ce qui freinerait ce dernier. Le recours à ces détentes permet donc principalement de diminuer les pertes énergétiques du système.

[0013] La figure 2 montre une vue partielle du régulateur 1, dans laquelle sont visibles les marteaux 20, 21 avec leur élément de rappel élastique de marteau 22, ainsi que la roue d'échappement 50. Les dents 51 de la roue d'échappement 50 coopèrent avec un plan de repos de marteau 25 du marteau d'entrée 20 et un plan de repos de marteau 25 du marteau de sortie 21, ainsi qu'avec un plan d'armage de marteau 23 du marteau d'entrée 20 et un plan d'armage de marteau 23 du marteau de sortie 21.

[0014] Les figures 3a-c montrent une vue partielle du régulateur, dans laquelle sont visibles la partie ancre 30, une portion du marteau d'entrée et de la détente d'entrée 40. En fonctionnement normal du régulateur 1, un plan d'impulsion de marteau 27 du marteau d'entrée 20 et du marteau de sortie (non représenté sur ces figures) coopère uniquement avec un bec d'impulsion d'ancre 15 de la partie ancre 30. La détente d'entrée 40 et la détente de sortie 41 coopèrent via le plan de dégagement de détente 44 avec le bec de dégagement 14 de la partie ancre 30. Le marteau d'entrée 20 et le marteau de sortie 21 coopèrent avec un plan de repos de détente 45 de la détente d'entrée 40 et la détente de sortie 41 par l'intermédiaire d'un bec de repos de marteau 17. Il est clair que le plan de repos pourrait être implémenté sur le marteau et le bec au niveau de la détente.

[0015] La partie ancre 30 est pourvue d'un plan de repos de secours 16 sur lequel peut venir s'appuyer une extrémité du plan d'impulsion de marteau 26 en cas de défaillance de la détente d'entrée 40 et/ou de la détente de sortie 41, par exemple suite à un choc, provoquant le dégagement d'une des détentes 40, 41.

Fonctionnement détaillé

[0016] De nouveau en référence à la figure 2, lorsque la roue d'échappement 50 est libérée par le marteau d'entrée, sa rotation va provoquer le réarmage du marteau de sortie 21 qui vient de donner une impulsion au balancier 10. Pour ce faire, l'une des dents 51 de la roue d'échappement 50 vient s'appuyer contre le plan d'armage de marteau 23 du marteau de sortie 21, pivotant ce dernier dans le sens anti-horaire et armant l'élément de rappel élastique de marteau 22 du marteau de sortie 21. Juste avant d'achever l'armage du marteau de sortie 21, une autre dent 51 de la roue d'échappement 50 va rencontrer le plan de repos de marteau 25 du marteau d'entrée 20 ce qui va bloquer la rotation de la roue d'échappement 50. La roue d'échappement 50 va alors bloquer le marteau de sortie 21 dans sa position armée, tout en étant elle-même bloquée par le marteau d'entrée 20.

[0017] Pendant le fonctionnement du régulateur 1, on peut distinguer quatre phases principales de l'échappement pendant une alternance d'oscillation du balancier 10: repos, dégagement, impulsion et armage, ainsi que deux chutes de marteau 20, 21 entre les phases principales.

[0018] La figure 4 montre le régulateur 1 pendant la phase de repos se produisant durant l'arc supplémentaire du balancier 10. Pendant la phase de repos d'entrée, le marteau d'entrée 20, le marteau de sortie 21 et la roue d'échappement 50 sont bloqués et donc statiques. La détente 40 est également statique. Seul le balancier 10 pivote, dans le sens anti-horaire puis horaire, entraînant avec la détente 41.

[0019] Le plan de dégagement de détente 44 de la détente de sortie 41 est en contact avec un bec de dégagement d'ancre 14 de la partie ancre 30. La détente d'entrée 40 repose contre une butée 46 solidaire de la partie fixe (base fixe) et verrouille le marteau d'entrée 20 en position armée (c'est-à-dire que l'élément de rappel élastique de marteau 22 est armé). La roue d'échappement 50 est bloquée par le marteau d'entrée 20 dont le plan de repos de marteau 25 est en prise avec l'une des dents 51 de la roue d'échappement 50. Le marteau de sortie 21 est maintenu en position armée par la roue d'échappement 50.

[0020] Pendant la phase de repos du marteau d'entrée, le bec de repos de marteau 17 se trouve sur le plan de repos de détente 45 de la détente d'entrée 40 qui est légèrement préchargée contre sa butée fixe 46 (voir figure 3a). La rotation du marteau d'entrée 20 est donc bloquée par la détente d'entrée 40.

[0021] La figure 5 montre le régulateur 1 pendant la phase de dégagement du marteau d'entrée. Lors de cette phase, le balancier 10 tourne dans le sens horaire et déverrouille le marteau d'entrée 20 en entraînant la détente d'entée 40. Comme illustré dans la figure 3b, la rotation du balancier 10 dans le sens horaire (indiqué par la flèche), provoque le dégagement de la détente d'entrée 40 par l'intermédiaire du bec de dégagement d'ancre 14 qui pousse sur le plan de dégagement de détente 44 de la détente d'entrée 40. Le plan de repos de la détente 45 glisse sur le bec de repos de marteau 17 jusqu'à libération du marteau d'entrée 20. Le couple de l'élément de rappel élastique de marteau 22 fait pivoter le marteau d'entrée 20 (dans le sens indiqué par la flèche sur la figure 3c) et ainsi provoque la rencontre du plan d'impulsion de marteau 27 contre le bec d'impulsion d'ancre 15. Le marteau d'entrée 20 transmet alors son énergie au balancier 10.

[0022] La figure 6 montre le régulateur 1 juste à la fin de la première chute du marteau d'entrée 20. Le marteau d'entrée 20, venant d'être libéré de la détente d'entrée 40, va brièvement chuter, avant que le plan d'impulsion de marteau 27 du marteau d'entrée 20 atteigne le bec d'impulsion d'ancre 15.

[0023] La figure 7 montre le régulateur 1 pendant la phase d'impulsion. La phase d'impulsion entre le marteau d'entrée 20 et le balancier 10 se produit simultanément avec le dégagement de la roue d'échappement 50, libérant ainsi cette dernière. Le marteau d'entrée 20 libéré de la détente d'entrée 40 pivote grâce au couple de l'élément de rappel élastique de marteau 22 dans le sens anti-horaire (voir figure 3c) et rencontre le bec d'impulsion d'ancre 15 au niveau du plan d'impulsion de marteau 27. La rotation du marteau d'entrée 20 provoque également le dégagement d'une des dents 51 de la roue d'échappement 50 du contact avec le plan de repos de marteau 25 du marteau d'entrée 20, libérant ainsi la roue d'échappement 50.

[0024] L'instant où l'impulsion s'achève coïncide avec la fin du dégagement de la roue d'échappement 50 et avec l'impact entre la détente de sortie 41 et sa butée fixe 46. A la fin de la phase d'impulsion, la détente de sortie 41 n'est plus en contact avec le balancier 10 mais en appui contre sa butée fixe 46. Le plan d'armage de marteau 23 du marteau d'entrée 20 va rencontrer l'une des dents 51 de la roue d'échappement 50 qui vient d'être libérée.

[0025] La figure 8 montre le régulateur 1 juste à la fin de la seconde chute du marteau d'entrée 20. Cette chute se produit durant l'arc supplémentaire du balancier 10. Après la fin de l'impulsion, le marteau d'entrée 20, qui vient de donner son impulsion au balancier 10, sera libre de pivoter très brièvement tout comme la roue d'échappement 50. Le marteau d'entrée 20 va rapidement venir en prise, au niveau de son plan d'armage de marteau 23, avec l'une des dents 51 de la roue d'échappement 50; La dent 51 en prise va alors stopper le pivotement du marteau d'entrée 20.

[0026] La figure 9 montre le régulateur 1 pendant la phase d'armage. La phase d'armage débute par le choc entre le plan d'armage de marteau 23 du marteau d'entrée 20 et l'une des dents 51 de la roue d'échappement 50. La rotation de la roue d'échappement 50, actionnée par le couple du train d'engrenage (non représenté), va ensuite réarmer l'élément de rappel élastique de marteau 22 du marteau d'entrée 20 (dans le sens horaire).

[0027] Au début de l'armage du marteau d'entrée 20, la rotation de la roue d'échappement 50 va faire glisser une de ses dents 51 en dehors du plan d'armage de marteau 23 du marteau de sortie 21, libérant ce dernier. Le marteau de sortie 21, alors libre de pivoter, va être entraîné par le couple de son élément de rappel élastique de marteau 22 dans le sens horaire. Le bec de repos de marteau 17 du marteau de sortie 21 va alors venir en prise avec le plan de repos de détente 45 de la détente de sortie 41, verrouillant ainsi le marteau de sortie 21 et l'empêchant de frotter sur le plan de repos de secours 16 du balancier 10 (voir figure 3a).

[0028] La phase d'armage du marteau d'entrée 20 s'achève lorsque l'une des dents 51 de la roue d'échappement 50 rencontre le plan de repos de marteau 25 du marteau de sortie 21 (figure 10). A ce moment, le marteau d'entrée 20 est réarmé. S'en suivront les phases de repos, de dégagement, d'impulsion, de chute et d'armage du marteau de sortie 21. Ces phases sont similaires à celles décrites précédemment pour le marteau d'entre 20.

[0029] Les deux marteaux 20, 21 et respectivement les deux détentes 40, 41 jouent un rôle équivalent et agissent en alternance pendant le fonctionnement de l'échappement.

[0030] La description des paragraphes ci-dessus est également valable en remplaçant le marteau d'entré 20 par le marteau de sortie 21.

[0031] La séquence de phases décrite ici est celle où le marteau d'entrée 20 est principalement actif et le balancier 10 tourne dans le sens horaire. Lorsque l'oscillateur tourne dans le sens anti-horaire, une seconde séquence s'en suit où les rôles entre les fonctions d'entrée et de sortie sont inversés. L'échappement étant fonctionnellement symétrique entre l'entrée et la sortie, une description de la seconde séquence est donc redondante.

[0032] Le blocage de la roue d'échappement 50 par les marteaux 20, 21 permet de réaliser la fonction essentielle de comptage des alternances de l'oscillateur par l'échappement et donc, de synchroniser le train d'engrenage d'une montre à la fréquence de l'oscillateur. La seconde fonction essentielle d'un échappement est l'alimentation en énergie de l'oscillateur qui se fait dans ce cas par l'intermédiaire des marteaux 20, 21 qui sont successivement armés par la roue d'échappement avant d'être libérés à chaque alternance par le balancier auxquels ils transmettent alors, pendant la phase dite d'impulsion, l'énergie d'armage stockée dans leur élément de rappel élastique 22.

[0033] Il va de soi que la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit et que diverses modifications et variantes simples peuvent être envisagées par l'homme de métier sans sortir du cadre de la présente invention.

[0034] Par exemple, le régulateur 1 pourrait fonctionner sans les détentes d'entrée 40 et de sortie 41 (suivant l'objectif de performance recherché - consommation plus élevé ou/et oscillateur conventionnel). Dans ce cas, les marteaux chuteraient sur le plan de repos de secours 16 de la partie ancre 30, après avoir été libérés par la roue d'échappement 50 durant la phase d'armage. Cela signifie que les marteaux frotteraient, durant toute la phase de repos de l'échappement, contre le balancier (partie ancre 30). Ce frottement entre les marteaux et le balancier serait alors plus important que celui occasionné par le contact entre le bec de dégagement d'ancre 14 et le plan de dégagement de détente 44. La consommation énergétique de l'échappement est donc plus élevée si l'on supprime les détentes.

[0035] Un avantage du régulateur 1 de l'invention est que les impulsions sont à „force constante“, c'est-à-dire que la variation de couple du barillet au cours de sa décharge n'affecte pratiquement pas la force d'impulsion appliquée au balancier 10 par les marteaux 20, 21. L'intérêt est que si les impulsions sont toujours de même intensité, l'amplitude du balancier 10 ne variera pas au cours du temps et donc la fréquence de l'oscillateur restera très stable (isochronisme des oscillations dans une plage d'amplitude donnée). Cet effet est obtenu par le fait que la roue d'échappement 50 ne transmet pas directement son énergie au balancier 10 mais réarme les éléments de rappel élastique de marteau 22 des marteaux 20, 21. L'angle d'armage et la raideur de l'élément de rappel élastique de marteau 22 définissent la force (ou couple) d'impulsion transmise au balancier 10 par l'intermédiaire des marteaux 20, 21. L'angle d'armage et la raideur sont indépendants du couple à la roue d'échappement 50 et donc des fluctuations de couple du barillet.

[0036] Notons néanmoins que le frottement entre la roue d'échappement 50 et l'un des marteaux 20, 21 pendant le dégagement de la roue d'échappement 50, se produit simultanément avec la phase d'impulsion : l'oscillateur sera donc privé d'une très faible partie de l'énergie stockée dans l'élément de rappel élastique de marteau 22. Cette faible quantité d'énergie dissipée par frottement va varier avec le couple à la roue d'échappement 50 et donc avec le couple du barillet, rendant l'amplitude du balancier 10 très légèrement dépendante de la décharge du barillet.

[0037] La température et la gravité pourrait avoir également une légère influence sur la raideur des éléments de rappel élastique de marteau 22, ce qui affectera la force d'impulsion et l'amplitude de l'oscillateur. Il est donc nécessaire que l'isochronisme du système soit bon et que l'élément de rappel élastique de marteau 22 et/ou l'élément de rappel élastique du balancier 60 soient compensés thermiquement sur la plage de température d'utilisation de la montre.

[0038] Un autre avantage du régulateur 1 de l'invention est que sa puissance consommée est environ trois fois plus faible qu'un régulateur à ancre suisse traditionnel. Cela à deux conséquences avantageuses. Premièrement, la réserve de marche d'une montre comprenant un tel régulateur sera plus grande. Cela implique que la durée d'utilisation de la montre avant qu'elle ne s'arrête sera environ trois fois plus longue que celle d'une montre mécanique classique. Deuxièmement, le ressort de barillet mettra environ trois fois plus de temps à se décharger et donc, son couple variera moins pendant un laps de temps donné. Cela signifie que la variation de marche pendant ce laps de temps sera également plus faible que celle d'une montre mécanique classique pendant le même laps de temps.

[0039] La faible puissance consommée est due principalement à quatre facteurs. Un premier facteur est la faible amplitude du balancier 10 requise pour pouvoir être isochrone et peu sensible à la gravité. Un deuxième facteur est la faible inertie des marteaux 20, 21. Cela limite la perte d'énergie associée au choc, à la fin de l'impulsion, entre le plan d'armage de marteau 23 de l'un des marteaux 20, 21 et l'une des dents 51 de la roue d'échappement 50. L'inertie de la roue d'échappement 50 joue peu de rôle car, contrairement aux marteaux 20, 21, sa vitesse maximale est faible. Un troisième facteur est que le recours aux détentes d'entrée 40 et de sortie 41 permet de réduire les frottements pendant la phase de repos (en évitant d'avoir un contact direct entre les le bec d'impulsion de marteau 27 et le plan de repos de secours 16 du balancier 10). Enfin, un quatrième facteur est l'absence de frottement au niveau de la fonction pivot de l'élément de rappel élastique du balancier et l'élément de rappel élastique de marteau lorsque ces éléments de rappel élastique sont réalisés en ayant recours à des pivots sur guidage flexible.

[0040] Le défaut d'isochronisme de l'élément de rappel élastique du balancier 60 peut être corrigé par les détentes 40, 41. Une seule détente 40, 41 vient en appui sur le balancier 10 pendant l'arc supplémentaire et les deux détentes 40, 41 sont en contact avec le balancier 10 pendant la phase de dégagement et la phase d'impulsion (correspond par définition à l'angle de levée). Les détentes 40, 41 étant flexibles, la rigidité globale du régulateur varie durant l'oscillation. Les détentes 40, 41 ont donc tendance à diminuer la rigidité moyenne de l'oscillateur à grande amplitude. Le couple de rappel que les détentes appliquent sur le balancier est également influencé par leur couple de précharge (détentes préchargées contre leur butée fixe). Ce couple de précharge peut être ajusté afin de compenser le fait que, lorsqu'on a recours à des pivots sur guidage flexibles comme par exemple un pivot Wittrick (voir CH709291 par la présente demanderesse) pour concevoir l'élément de rappel élastique du balancier 60 de l'oscillateur, ce dernier aura tendance à être plus rigide, en moyenne, à grande amplitude.

[0041] Un dernier avantage du régulateur 1 est que, par rapport à d'autres régulateurs disposant d'échappement à force constante, Le régulateur 1, s'il est bien dimensionné, peut être rendu auto-démarrant.

Premier exemple d'implémentation

[0042] La figure 11 montre le régulateur 1 selon un premier exemple d'implémentation. A la différence de la configuration du régulateur 1 décrite dans les figures 1 à 9, le régulateur 1, selon la configuration du premier exemple d'implémentation, comprend un élément de rappel élastique du balancier 60 de type Wittrick formant le pivot sur guidage flexible 61 de l'oscillateur. L'élément de rappel élastique de marteau 22 est également formé d'un pivot flexible à deux lames croisées 221.

[0043] Le défaut d'isochronisme du pivot flexible de type wittrick 61 (élément de rappel élastique de balancier 60) de l'oscillateur est corrigé par les détentes 40, 41 de l'échappement. Une seule des détentes 40, 41 est en appui sur le balancier 10 pendant l'arc supplémentaire. Les deux détentes 40, 41 sont aussi en contact avec le balancier 10 durant le dégagement de la roue d'échappement 50 et l'impulsion. Les détentes 40, 41 étant flexibles, la rigidité du régulateur 1 varie durant l'oscillation. Les détentes 40, 41 ont donc tendance à diminuer la rigidité moyenne de l'oscillateur à grande amplitude. Cela compense le fait que le guidage flexible en rotation de l'oscillateur à tendance à être plus rigide, en moyenne, à grande amplitude (ce qui est vrai pour le pivot flexible de type Wittrick et pour la majorité des pivots sur guidage flexible).

[0044] Selon une forme d'exécution, le régulateur 1 comprend un système de réglage de l'isochronisme 70. La figure 12 montre un détail du système de réglage de l'isochronisme 70 qui comprend un levier 71sur lequel la détente de sortie 41 est fixée, le levier 71 étant guidé en rotation par un pivot flexible de type RCC 72. Le système 70 comprend également une table de réglage 73 sur guidage flexible en translation et munie d'un système de crans 74 et d'un plan incliné 75.

[0045] Le levier 71 permet de régler l'orientation de la détente de sortie 41, ce qui permet de varier le couple de précharge de la détente de sortie 41 flexible contre sa butée 46. La rotation du levier 71, qui fait varier l'orientation de la détente de sortie 41, est guidée par le pivot flexible de type RCC 72 et est actionnée par la table de réglage 73. La table de réglage 73, qui est positionnée à l'aide les crans 74, permet de pousser le levier 71 via le plan incliné 75, provoquant alors la rotation du levier 71 de la détente de sortie 41, ce qui permet ainsi de régler le couple de précharge de la détente de sortie 41 sur la butée 46. L'amplitude de la correction d'isochronisme est alors proportionnelle à ce couple de précharge. Un système de réglage de l'isochronisme 70 tel que décrit ci-dessus peut également être envisagé pour la détente d'entrée 40.

[0046] Un avantage du régulateur 1 selon ce premier exemple d'implémentation est que le défaut d'isochronisme de l'échappement compense naturellement le défaut d'isochronisme de l'élément de rappel élastique du balancier 60 de type Wittrick 61. De plus le défaut d'isochronisme de l'échappement est réglable, ce qui permet de s'adapter au défaut de l'oscillateur qui peut varier d'un oscillateur à un autre en raison des imprécisions de fabrication et d'assemblage. Ainsi, même en présence d'une légère variation de l'amplitude du balancier 10 au cours du temps, la fréquence peut rester stable.

[0047] Selon un mode de réalisation, le régulateur 1 selon la première implémentation est formé par trois composants assemblés ensemble.

[0048] La figure 13 montre le premier composant 100 comprenant une lame 61 de l'élément de rappel élastique du balancier 60 de type Wittrick, la base fixe 11 permettant l'interfaçage des autres composants, la partie ancre 30 et une des lames 221 de l'élément de rappel élastique de marteau 22. Autrement dit, la base fixe 11 constitue l'interface mécanique sur laquelle les deux autres composants sont solidarisés.

[0049] La figure 14 montre un second composant 200 comprenant l'autre lame 61 de l'élément de rappel élastique du balancier 60 de type Wittrick, l'autre lame 221 de l'élément de rappel élastique de marteau 22, la serge du balancier 10 et les fenêtres 76 servant à la mesure de la fréquence de l'oscillateur. La seconde base fixe 11 ' du second composant 200 est liée après assemblage à la base fixe 11 du premier composant 100. Les premier 100 et second composants 200 forment donc l'oscillateur du système et une partie de l'échappement.

[0050] La figure 15 montre un troisième composant 300 comprenant une troisième base fixe 11" liée à la base fixe 11 du premier composant 100. La troisième base fixe 11" sert d'interface mécanique pour solidariser le troisième composant 300 à la base fixe 11 du premier composants 100. Le troisième composant 300 comprend également les deux marteaux 20, 21 qui sont, dans un premier temps, solidarisés avec les éléments de rappel élastique de marteau 22 à lame croisées, dont les lames sont distribuées/localisée dans le premier composant 100 et le second composant 200 puis, dans un second temps, dissociés du reste du troisième composant 300, en retirant des attaches sacrificiels 77, une fois que les trois composants 100, 200 et 300 sont assemblés. Le troisième composant 300 comprend également les deux détentes 40, 41, dont la base fixe de la détente d'entrée 40 est solidarisée par assemblage à la base fixe 11 du premier composant 100. La base fixe de la détente d'entrée 40 est désolidarisée, par retrait d'attaches sacrificiels 77, du reste du troisième composant 300 une fois que les trois composants 100, 200, 300 sont assemblés. La base fixe de la détente d'entrée 40 reste néanmoins liée au troisième composant 300 par l'intermédiaire du premier composant 100. Enfin, le troisième composant 300 comprend également la base fixe 11" du levier 71 (faisant parti du système de réglage de l'isochronisme 70) liée à la détente de sortie 41.

[0051] En particulier, l'élément de rappel élastique du balancier 60 de type Wittrick est constitué de deux lames 61 liées l'une à l'autre à chacune de leurs extrémités. Chaque lame 61 a une extrémité liée à la base fixe 11 et l'autre extrémité liée au balancier 10. Les lames 61 ne se rencontrent pas au niveau de leur croisement car elles ne se trouvent pas dans le même plan (c'est pour cette raison que chaque lame 61 est comprise dans un composant différent : 100 et 200). Selon une forme d'exécution, les lames peuvent se croiser à environ 12.5% de leur longueur.

[0052] Les lames 221 de l'élément de rappel élastique du marteau 22 peuvent se croiser à environ 50% de leur longueur. L'avantage du rapport de croisement à 50% est que, pour une lame donnée, la raideur en rotation de élément de rappel élastique du marteau 22 est minimisée (il s'agit du pivot flexible le moins rigide que l'on connaisse). Le rapport de 12.5% pour l'élément de rappel élastique du balancier 60 est plus rigide mais présente l'avantage de minimiser le déplacement du centre de rotation du balancier 10, ce qui joue un rôle prépondérant pour minimiser la variation de marche plat-pendu de l'oscillateur (c'est-à-dire la variation de fréquence de l'oscillateur entre une position horizontale et verticale de la montre par rapport à la gravité).

Deuxième exemple d'implémentation

[0053] La figure 16a montre une vue partielle du régulateur 1 selon un second exemple d'implémentation. Le marteau d'entrée 20 comprend un bras de dégagement de marteau 204 coopérant avec une seconde détente d'entrée 47. Le marteau de sortie 21 comprend également un bras de dégagement de marteau 214 coopérant avec une seconde détente de sortie 48. La seconde détente d'entrée 47 et la seconde détente de sortie 48 sont constituées d'une lame flexible fixée, à une extrémité, à une base fixe 11 et disposant, à l'autre extrémité, d'une partie rigide de seconde détente 49. Les secondes détentes 47, 48 peuvent être préchargées contre une butée 46' afin d'améliorer leur stabilité. Le régulateur est représenté en phase d'impulsion. Dans cette seconde implémentation, le dégagement de la roue d'échappement 50 ne commencera qu'une fois cette phase d'impulsion achevée.

[0054] La figure 16b montre un détail des bras de dégagement de marteau 204, 214 durant la phase d'impulsion. La partie rigide de seconde détente 49 comprend un bec de dégagement de détente 52 configuré pour coopérer avec un plan de dégagement 28 situé à une extrémité du bras de dégagement de marteau 204. La partie rigide de seconde détente 49 comporte également un plan de repos de seconde détente 29 destiné à coopérer avec les dents 51 de la roue d'échappement 50, ainsi qu'un plan de butée 31, destiné à venir en appui contre la butée fixe 46' lorsque la seconde détente 47, 48 n'interagit pas avec le marteau 20, 21. Comme précisé plus haut, dans cette seconde implémentation le dégagement n'a pas lieu pendant l'impulsion contrairement à la première implémentation. Ainsi dans cette position d'impulsion, la dent de la roue d'échappement 51 est en appui contre le plan de repos de la seconde détente d'entrée 29. La seconde détente d'entrée 29 est à l'état de repos car le plan de dégagement 28 du marteau d'entrée ne pousse pas encore sur le bec de dégagement de détente 52.

[0055] La figure 16c montre la seconde implémentation du régulateur en fin de dégagement de la seconde détente d'entrée 47. Cette phase de dégagement se produit à la suite de la phase d'impulsion représentée aux figures 16a-b. Maintenant, le plan de dégagement 28 du marteau d'entrée pousse sur le bec de dégagement de détente 52 provoquant le glissement du plan de repos de la seconde détente 29 contre la dent de la roue d'échappement 51. A la fin de cette phase, la roue d'échappement est libérée et peut réarmer le marteau d'entrée 20 via le plan d'armage de marteau 23.

[0056] La figure 16d montre un détail des bras de dégagement de marteau 204, 214 en cas de défaillance de la détente de sortie 48. En effet, en cas de choc extérieur appliqué à la montre, la seconde détente de sortie 48 pourrait pivoter et libérer la roue d'échappement. Afin de sécuriser l'échappement, un second plan de repos de secours 53 lié au bras de dégagement de marteau de sortie 214 va reprendre le repos de la roue d'échappement 50. La fonction de repos d'entrée de la roue d'échappement 50 est protégée de façon similaire en cas de défaillance de la seconde détente d'entrée 47.

[0057] Le régulateur 1 selon la seconde implémentation permet de dissocier la phase d'impulsion de la phase de dégagement de la roue d'échappement 50 qui se produit alors juste après l'impulsion. Cela permet d'éviter que le frottement entre la roue d'échappement 50 et le plan de repos de bras 29 au moment du dégagement n'influence la force d'impulsion transmise au balancier 10. La force du frottement entre la roue d'échappement 50 et le plan de repos de bras 29 étant tributaire de la variation de couple du barillet, le régulateur 1 selon la seconde implémentation, permet donc d'améliorer la constance de la force d'impulsion pendant le fonctionnement de la montre.

Numéros de référence employés sur les figures

[0058] 1 régulateur mécanique 10 balancier 100 premier composant 11 base fixe 11' seconde base fixe 11" troisième base fixe 12 centre de rotation du balancier 14 bec de dégagement d'ancre 15 bec d'impulsion d'ancre 16 plan de repos de secours 17 bec de repos de marteau 20 marteau d'entrée 200 second composant 201 bras d'armage de marteau d'entrée 202 bras d'impulsion de marteau d'entrée 203 bras de repos de marteau d'entrée 204 bras de dégagement de marteau d'entrée 211 bras d'armage de marteau de sortie 212 bras d'impulsion de marteau de sortie 213 bras de repos de marteau de sortie 214 bras de dégagement de marteau de sortie 21 marteau de sortie 22 élément de rappel élastique de marteau 221 lame de l'élément de rappel élastique de marteau 23 plan d'armage de marteau 25 plan de repos de marteau 26 extrémité du plan d'impulsion de marteau 27 plan d'impulsion de marteau 28 plan de dégagement de marteau 29 plan de repos de bras 30 partie ancre 300 troisième composant 31 plan de butée 40 détente d'entrée 41 détente de sortie 42 centre de rotation de détente d'entrée 43 centre de rotation de détente de sortie 44 plan de dégagement de détente 45 plan de repos de détente 46 butée fixe 46' butée fixe de seconde détente 47 seconde détente d'entrée 48 seconde détente de sortie 49 partie rigide de seconde détente 50 roue d'échappement 51 dent 52 bec de dégagement de détente 53 Second plan de repos de secours 60 élément de rappel élastique du balancier 61 lame de l'élément de rappel élastique du balancier 70 système de réglage de l'isochronisme 71 levier 72 pivot flexible de type RCC 73 table flexible 74 crans 75 plan incliné 76 fenêtres 77 attaches sacrificiels

Claims (15)

1. Régulateur (1) mécanique horloger comportant un échappement à force constante et un oscillateur; l'oscillateur comportant un balancier (10) lié à un élément de rappel élastique de balancier (60) rappelant le balancier dans un plan d'oscillation de sorte que le balancier (10) puisse y osciller; l'échappement comportant une roue d'échappement (50) et une partie ancre (30), intégrée au balancier; caractérisé en ce que l'échappement comporte un marteau d'entrée (20) et un marteau de sortie (21), chacun étant monté sur un élément de rappel élastique de marteau (22) configuré pour être armé par la roue d'échappement (50); les marteaux (20, 21) étant configurés pour bloquer ou libérer la roue d'échappement (50) entre deux armages des éléments de rappel élastique de marteau (22) et pour coopérer avec la partie ancre (30) de manière à transmettre au balancier (10) l'énergie emmagasinée dans les éléments de rappel élastique de marteau (22) à chaque alternance d'oscillation du balancier (10).

2. Régulateur, selon la revendication 1, dans lequel chacun des marteaux (20, 21) comprend un plan de repos de marteau (25) destiné à coopérer avec l'une des dents (51) de la roue d'échappement (50) de manière à bloquer pendant une phase de repos du régulateur (1) ou libérer la roue d'échappement (50) pendant une phase d'impulsion du marteau (20, 21) et une phase d'armage des éléments de rappel élastique de marteau (22).

3. Régulateur, selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chacun des marteaux (20, 21) comprend un plan d'armage de marteau (23) destiné à coopérer avec l'une des dents (51) de la roue d'échappement (50) de manière à armer l'élément de rappel élastique de marteau (22) pendant une phase d'armage des éléments de rappel élastique de marteau (22).

4. Régulateur, selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel chacun des marteaux (20, 21) comprend un plan d'impulsion de marteau (27) destiné à coopérer avec la partie ancre (30), pendant une phase d'impulsion du marteau (20, 21) dans laquelle le marteau (20, 21) transmet son énergie au balancier (10).

5. Régulateur, selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'échappement comprend une détente d'entrée (40) coopérant avec le marteau d'entrée (20) et une détente de sortie (41) coopérant avec le marteau de sortie (21); chacune des détentes (40, 41) comprenant une partie flexible ayant une extrémité fixée à une base fixe (11) et une partie comportant un plan de dégagement de détente (44) coopérant avec le marteau (20, 21).

6. Régulateur, selon la revendication 5, dans lequel la partie ancre (30) comporte un bec de dégagement d'ancre (14) configuré pour pousser sur le plan de dégagement de détente (44) de la détente (40, 41) de manière à libérer le marteau (20, 21), pendant une phase de dégagement du marteau (20, 21).

7. Régulateur, selon la revendication 5 ou 6, dans lequel chacun des marteaux (20, 21) comporte un bec de repos de marteau (17) destiné à coopérer avec un plan de repos de détente (45) de l'une des détentes (40, 41) de manière à bloquer la rotation du marteau (20, 21) pendant une phase de repos du régulateur (1) et à libérer le marteau (20, 21) pendant une phase de dégagement du marteau (20, 21).

8. Régulateur, selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'élément de rappel élastique de balancier (60) comprend deux lames (61) croisées de manière à former un pivot flexible de type Wittrick.

9. Régulateur, selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel l'élément de rappel élastique de marteau (22) est formé de deux lames flexibles (221) croisées.

10. Régulateur, selon l'une des revendications 1 à 9, comprenant un système de réglage de l'isochronisme (70) configuré pour corriger le défaut d'isochronisme de l'élément de rappel élastique du balancier (60).

11. Régulateur, selon les revendications 5 et 10, dans lequel le système de réglage de l'isochronisme (70) comprend un levier (71) pivotant de manière à régler le pivotement de la détente (40, 41) autour d'un centre de rotation de détente (42) et régler le couple de précharge entre une butée (46) et la détente (40, 41).

12. Régulateur, selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel le marteau (20, 21) comprend un bras de marteau (201) coopérant avec une seconde détente (47, 48), la seconde détente (47, 48) comprenant une partie rigide de marteau (49) coopérant avec l'une des dents (51) de la roue d'échappement (50).

13. Régulateur, selon la revendication 12, dans lequel la partie rigide de marteau (49) comprend un bec de dégagement de détente (52) configuré pour coopérer avec un plan de dégagement (28) pourvu à une extrémité du bras de marteau (201) et un plan de repos de bras (29) destiné à coopérer avec les dents (51) de la roue d'échappement (50).

14. Régulateur, selon la revendication 13, dans lequel la partie rigide de marteau (49) comprend en outre un plan de butée (31) destiné à venir en appui contre la butée fixe (46) lorsque la seconde détente (47, 48) n'interagit pas avec le marteau (20, 21).

15. Procédé de fabrication du régulateur, selon l'une des revendications 8 à 14, comprenant les étapes de: former un premier composant (100) comprenant comprend une lame (61) de l'élément de rappel élastique du balancier (60), une base fixe (11), la partie ancre (30) et une des lames (221) de l'élément de rappel élastique de marteau (22); former un second composant (200) comprenant comprend l'autre lame (61) de l'élément de rappel élastique du balancier (60), l'autre lame (221) de l'élément de rappel élastique de marteau (22), une serge du balancier (10); former un troisième composant (300) comprenant les marteaux (20, 21) et les détentes (40, 41); et assembler les premier, second et troisième composants (100, 200, 300).