CH703464B1 - Mécanisme oscillant à pivot élastique. - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un mécanisme oscillant (1) comportant un ancrage (2), un premier composant (3) mobile en pivotement autour d’un axe (4) et un deuxième composant (5) au voisinage dudit axe (4), liés ensemble, l’un d’eux (3; 5) comportant des moyens de réception d’une impulsion étant exercée à rencontre de moyens de rappel élastique (10) agencés pour faire osciller ledit premier composant (3) autour dudit axe (4). Il se caractérise en ce qu’il est un oscillateur mécanique à système masse-ressort, monobloc et réalisé dans un matériau micro-usinable, et en ce que lesdits moyens de rappel élastique (10) comportent un élément élastique (11) de raideur très inférieure à celle dudit premier composant (3) et s’étendant radialement par rapport audit axe (4) depuis ledit ancrage (2) jusqu’audit premier composant (3) ou bien jusqu’à un troisième composant (6) raccordé directement ou indirectement audit premier composant (3).

Description

Domaine de l’invention

[0001] L’invention concerne un mécanisme oscillant comportant au moins un ancrage à un dispositif externe, et comportant un premier composant mobile au moins en pivotement autour d’un premier axe instantané de pivotement au voisinage d’un axe théorique de position déterminée et fixe par rapport à l’ancrage, et un deuxième composant au voisinage du axe théorique, le premier composant et le deuxième composant étant liés directement ou indirectement l’un à l’autre et l’un d’eux comportant des moyens de réception d’une impulsion engendrée par des moyens moteurs externes ou internes au mécanisme oscillant, ladite impulsion étant exercée à rencontre de moyens de rappel élastique que comporte le mécanisme oscillant et qui sont agencés pour faire osciller le premier composant autour du premier axe instantané de pivotement,

[0002] L’invention concerne encore un mécanisme oscillant pour pièce d’horlogerie, du type balancier, balancier-spiral, ancre d’échappement, ensemble échappement-oscillateur, embrayage, échappement de sonnerie, ou similaire.

[0003] L’invention concerne encore une pièce d’horlogerie comportant au moins un tel mécanisme oscillant.

[0004] L’invention concerne le domaine de la micro-mécanique, et plus particulièrement le domaine de l’horlogerie.

Arrière plan de l’invention

[0005] La fabrication de mécanismes oscillants pour la micro-mécanique, et en particulier pour l’horlogerie, fait souvent appel à des moyens de rappel élastique constitués en général par des ressorts. D’exécution délicate, ces composants sont de surcroît difficiles à poser, et requièrent une main d’œuvre qualifiée ou/et un appareillage coûteux. De tels ressorts sont la plupart du temps en acier, de façon à présenter une bonne longévité, en même temps qu’un couple de rappel important. Leur fabrication est très dépendante de la qualité de la matière première utilisée, mais aussi des traitements thermiques effectués. De ce fait, la fabrication de ressorts est peu reproductible, et tous les mécanismes qui les incorporent doivent faire l’objet de réglages ou d’ajustements.

[0006] Il est, encore, connu des moyens de rappel élastique sous forme de matériaux à mémoire de forme, comme le caoutchouc vulcanisé ou certains élastomères. L’emploi de blocs élastique de ce type est connu en mécanique lourde, souvent en conjugaison avec une fonction de silent-block ou plus généralement d’amortissement. Outre le fait que leur emploi en micro-mécanique est difficile, on constate que précisément ces propriétés d’amortissement des vibrations, et donc d’amortissement des oscillations, vont à rencontre du but quand on recherche au contraire l’entretien d’une oscillation, avec le minimum d’amortissement.

Résumé de l’invention

[0007] L’invention se propose donc de fournir, pour les domaines de la micro-mécanique et de l’horlogerie, une alternative fiable à l’emploi des ressorts traditionnels comme moyens d’entretien d’une oscillation. Cette alternative est recherchée aussi bien pour des réalisations de micromécanique que pour des nano-technologies.

[0008] A cet effet, l’invention concerne un mécanisme oscillant comportant au moins un ancrage à un dispositif externe, et comportant un premier composant mobile au moins en pivotement autour d’un premier axe instantané de pivotement au voisinage d’un axe théorique de position déterminée et fixe par rapport à l’ancrage, et un deuxième composant au voisinage de l’axe théorique, le premier composant et le deuxième composant étant liés directement ou indirectement l’un à l’autre et l’un d’eux comportant des moyens de réception d’une impulsion engendrée par des moyens moteurs externes ou internes au mécanisme oscillant, l’impulsion étant exercée à rencontre de moyens de rappel élastique que comporte le mécanisme oscillant et qui sont agencés pour faire osciller le premier composant autour du premier axe instantané de pivotement, caractérisé en ce que le mécanisme oscillant est monobloc, et en ce que les seuls moyens de fixation du mécanisme oscillant à un dispositif externe sont constitués par l’ancrage ou selon le cas les ancrages, en ce que les moyens de rappel élastique constituent un pivot virtuel élastique dispensant le mécanisme oscillant de toute fixation sur arbre ou pivot, et encore caractérisé en ce que les moyens de rappel élastique comportent des moyens d’équilibrage des efforts exercés sur le premier composant pour maintenir le premier axe instantané de pivotement au plus près de l’axe théorique.

[0009] Selon une caractéristique de l’invention, ces moyens de rappel élastique comportent au moins un premier élément élastique de débattement angulaire limité à une course en pivotement du premier composant déterminée par des premiers moyens de limitation en débattement angulaire par rapport à chaque radiale issue de l’axe théorique et joignant chaque ancrage.

[0010] Selon une caractéristique particulière, chaque tel premier élément élastique est de raideur très inférieure à celle du premier composant, dans un rapport inférieur à 0,30 par rapport à celle du premier composant.

[0011] Selon une caractéristique de l’invention, ce premier élément élastique s’étend radialement par rapport à l’axe théorique et depuis l’ancrage, jusqu’au premier composant ou bien jusqu’à un troisième composant raccordé directement ou indirectement au premier composant.

[0012] Selon une caractéristique de l’invention, le premier élément élastique est un dièdre en forme de vé ou de vé tronqué, dont la pointe est dirigée vers l’axe théorique et comporte un premier bras élastique s’étendant radialement par rapport à l’axe théorique depuis l’ancrage vers l’axe théorique jusqu’à une surface de liaison située à proximité du deuxième composant, et comporte encore un deuxième bras élastique s’étendant radialement par rapport à l’axe théorique depuis la surface de liaison jusqu’au premier composant ou bien jusqu’à un troisième composant raccordé directement ou indirectement au premier composant.

[0013] Selon une autre caractéristique le mécanisme oscillant comporte au moins un troisième composant raccordé à l’ancrage par au moins un tel premier élément élastique, et au premier composant par au moins un tel deuxième élément élastique.

[0014] Selon une caractéristique particulière, le deuxième élément élastique s’étend radialement par rapport à l’axe théorique et depuis, ou bien le premier élément élastique ou bien un troisième composant interposé entre le deuxième composant et le premier composant, jusqu’au premier composant.

[0015] Selon une autre caractéristique, le deuxième élément élastique est un dièdre en forme de vé ou de vé tronqué, dont la pointe est dirigée vers l’axe théorique, et comporte un premier bras élastique s’étendant radialement par rapport à l’axe théorique depuis, ou bien le premier élément élastique ou bien le troisième composant, vers l’axe théorique, jusqu’à une surface de liaison située à proximité du deuxième composant, et il comporte encore un deuxième bras élastique s’étendant radialement par rapport à l’axe théorique depuis la surface de liaison jusqu’au premier composant ou bien jusqu’à un autre composant raccordé directement ou indirectement au premier composant.

[0016] Selon une autre caractéristique, le premier composant est relié rigidement au deuxième composant par au moins un bras.

[0017] Selon une autre caractéristique, ce mécanisme oscillant est monobloc et réalisé dans un matériau micro-usinable, ou silicium, ou oxyde de silicium, ou quartz, ou un de leurs composés, ou un alliage issu de la technologie des MEMS, ou un alliage tel qu’obtenu par le procédé «LIGA», ou en une combinaison de ces matériaux, le matériau étant un matériau rigide de module d’Young supérieur à 80 000 MPa.

[0018] Dans une réalisation particulière, le premier composant est une serge de balancier d’un oscillateur mécanique rotatif avec son centre élastique, d’un ensemble réglant de pièce d’horlogerie.

[0019] Selon une autre caractéristique, le deuxième composant est un plateau du balancier, et comporte une cheville de plateau agencée pour coopérer avec une ancre.

[0020] Dans une autre réalisation particulière, le premier composant est une tige d’ancre d’une ancre, ou d’une ancre suisse, ou d’une ancre à détente, à pivot élastique, de mécanisme d’échappement de pièce d’horlogerie.

[0021] Selon une autre caractéristique, ce mécanisme oscillant constitue un bloc échappement-oscillateur agencé pour réguler la marche d’une pièce d’horlogerie.

[0022] Selon une caractéristique particulière, ce mécanisme oscillant est réalisé dans les deux parties d’un wafer «SOI», à savoir «device» pour l’ancre et son pivot élastique, et pour l’oscillateur mécanique rotatif et son centre élastique, et «handle» pour l’ancrage de l’ancre et du oscillateur mécanique et pour l’alésage de centrage d’une roue d’échappement.

[0023] Dans une autre réalisation particulière, le mécanisme oscillant constitue un échappement de mécanisme de sonnerie pour pièce d’horlogerie.

[0024] Dans une autre réalisation particulière, il constitue un mobile d’échappement situé entre un barillet et une ancre au niveau de l’interface entre un pignon et une roue d’échappement d’un mécanisme d’échappement pour pièce d’horlogerie.

[0025] Dans une autre réalisation particulière, le mécanisme oscillant constitue un embrayage de mécanisme de chronographe pour pièce d’horlogerie.

[0026] L’invention concerne encore une pièce d’horlogerie comportant un tel mécanisme oscillant.

Description sommaire des dessins

[0027] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention seront mieux comprises à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux dessins annexés où: <tb>la fig. 1<sep>représente, de façon schématisée et en coupe selon un plan perpendiculaire à un axe théorique de pivotement, un mécanisme oscillant selon l’invention, dans un premier mode de réalisation approprié à la réalisation d’un organe réglant d’une pièce d’horlogerie; <tb>la fig. 2<sep>représente, de façon similaire à la fig. 1, une variante de ce premier mode dans une version de plus grande amplitude de pivotement que celle de la fig. 1; <tb>la fig. 3<sep>représente, de façon schématisée analogue aux figures précédentes, un mécanisme oscillant selon l’invention, dans un second mode de réalisation approprié à la réalisation d’un organe d’échappement, en particulier d’une ancre, d’une pièce d’horlogerie; <tb>la fig. 4<sep>représente, de façon schématisée analogue aux figures précédentes, un mécanisme oscillant selon l’invention, dans une version combinée de ces premier mode et second mode de réalisation, appropriée à la réalisation d’un bloc échappement-oscillateur agencé pour réguler la marche d’une pièce d’horlogerie.

Description détaillée des modes de réalisation préférés

[0028] L’invention concerne le domaine de la micro-mécanique, et plus particulièrement le domaine de l’horlogerie.

[0029] L’invention concerne un mécanisme oscillant 1, qui comporte au moins un ancrage 2 à un dispositif externe.

[0030] Le mécanisme oscillant 1 comporte un premier composant 3 mobile au moins en pivotement autour d’un premier axe instantané de pivotement au voisinage d’un axe théorique 4 de position déterminée et fixe par rapport à cet ancrage 2, ou selon le cas à ces ancrages 2 s’il y en a plusieurs, comme dans le cas des fig. 1 à 3 où deux ancrages 2 sont représentés.

[0031] Le mécanisme oscillant 1 comporte un deuxième composant 5 au voisinage de cet axe théorique 4. Le premier composant 3 et le deuxième composant 5 sont liés directement ou indirectement l’un à l’autre et l’un d’eux, premier composant 3 ou deuxième composant 5, comporte des moyens de réception d’une impulsion engendrée par des moyens moteurs externes ou internes au mécanisme oscillant 1. Cette impulsion est exercée à rencontre de moyens de rappel élastique 10, que comporte le mécanisme oscillant 1, et qui sont agencés pour faire osciller le premier composant 3 autour du premier axe instantané de pivotement.

[0032] Selon l’invention, le mécanisme oscillant 1 est monobloc, et les seuls moyens de fixation du mécanisme oscillant 1 à un dispositif externe sont constitués par l’ancrage 2, ou selon le cas les ancrages 2.

[0033] De ce fait, les moyens de rappel élastique 10 constituent un pivot virtuel élastique, qui dispense le mécanisme oscillant 1 de toute fixation sur arbre ou pivot.

[0034] Selon l’invention, ces moyens de rappel élastique 10 comportent des moyens d’équilibrage des efforts exercés sur le premier composant 3 pour maintenir le premier axe instantané de pivotement au plus près de l’axe théorique de pivotement 4.

[0035] De façon avantageuse, les moyens de rappel élastique 10 comportent au moins un premier élément élastique 11, dont le débattement angulaire est limité à la valeur d’une course en pivotement du premier composant 3. Cette course en pivotement du premier composant 3 est elle-même déterminée par des premiers moyens de limitation en débattement angulaire 17 par rapport à chaque radiale issue de l’axe théorique 4 et joignant chaque ancrage 2.

[0036] De façon préférée, chaque premier élément élastique 11 est de raideur très inférieure à celle du premier composant 3, dans un rapport inférieur à 0,30 par rapport à celle du premier composant 3.

[0037] Dans un mode préféré de réalisation, tel que visible sur les figures, au moins un, et de préférence chaque premier élément élastique 11 s’étend radialement par rapport à l’axe théorique 4 et depuis l’ancrage 2, jusqu’au premier composant 3 tel que visible sur la fig. 1, ou bien jusqu’à un troisième composant 6 raccordé directement ou indirectement au premier composant 3 tel que visible sur la fig. 2.

[0038] Dans une réalisation avantageuse et particulièrement résistante aux contraintes issues des déformations alternées, le premier élément élastique 11 est appelé un dièdre et est en forme de vé ou de vé tronqué. La pointe de ce vé est dirigée vers l’axe théorique 4. Le premier élément élastique 11 comporte un premier bras élastique 12 qui s’étend radialement par rapport à l’axe théorique 4, depuis l’ancrage 2 vers l’axe théorique 4, jusqu’à une surface de liaison 7 située à proximité du deuxième composant 5. Cette surface de liaison 7 peut être réduite à sa plus simple expression, c’est-à-dire ponctuelle. Le premier élément élastique 11 comporte encore un deuxième bras élastique 13 s’étendant radialement par rapport à l’axe théorique 4, depuis la surface de liaison 7, jusqu’au premier composant 3, ou bien jusqu’à un troisième composant 6 qui est raccordé directement ou indirectement au premier composant 3 tel que visible sur la fig. 2. Dans une réalisation particulière et préférée, le premier bras élastique 12 et le deuxième bras élastique 13 sont identiques. De façon préférée, ils sont symétriques par rapport à une radiale issue de l’axe théorique 4.

[0039] Dans la variante de la fig. 2, dans une version de plus grande amplitude de pivotement, les moyens de rappel élastique 10 comportent au moins un deuxième élément élastique 14 interposé directement ou indirectement entre le premier élément élastique 11 et le premier composant 3. Le débattement angulaire du deuxième élément élastique 14 est limité à la différence entre, la course en pivotement du premier composant 3 déterminée par les moyens de limitation en débattement angulaire 17 d’une part, et le débattement angulaire autorisé par le premier élément élastique 11 d’autre part. On comprend que, en ce qui concerne le débattement angulaire de pivotement du premier composant 3, il est sensiblement égal au cumul des débattements angulaires du premier élément élastique 11 et du deuxième élément élastique 14 associés ensemble. Sur l’exemple des figures, ce premier élément 11 et ce deuxième élément 14 sont de géométrie et de caractéristiques de raideur similaires, ont un débattement d’environ +/- 15° chacun, le premier composant 3 a alors un débattement d’environ +/- 30°.

[0040] Comme pour le premier élément élastique, chaque deuxième élément élastique 14 est avantageusement de raideur très inférieure à celle du premier composant 3, dans un rapport inférieur à 0,30 par rapport à celle du premier composant 3.

[0041] Dans le mode de réalisation de la fig. 2, le mécanisme oscillant 1 comporte au moins un troisième composant 6 raccordé à l’ancrage 2 par au moins un premier élément élastique 11, et au premier composant 3 par au moins un deuxième élément élastique 14.

[0042] De préférence tous les premiers éléments élastiques 11 d’un même mécanisme oscillant 1 sont identiques.

[0043] De préférence tous les deuxièmes éléments élastiques 14 d’un même mécanisme oscillant 1 sont identiques.

[0044] De préférence tous les troisièmes composants 6 d’un même mécanisme oscillant 1 sont identiques.

[0045] Pour revenir au deuxième élément élastique 14, comme le premier élément élastique 1 il s’étend de préférence radialement par rapport à l’axe théorique 4 et depuis, ou bien le premier élément élastique 11 ou bien un troisième composant 6 interposé entre le deuxième composant 5 et le premier composant 3, jusqu’au premier composant 3.

[0046] Dans la variante de la fig. 2, le deuxième élément élastique 14, appelé un dièdre, est en forme de vé ou de vé tronqué. La pointe de ce vé est dirigée vers l’axe théorique 4. Le deuxième élément élastique 14 comporte un premier bras élastique 15 s’étendant radialement par rapport à l’axe théorique 4 depuis, ou bien le premier élément élastique 11 ou bien le troisième composant 6, vers l’axe théorique 4, jusqu’à une surface de liaison 7A située à proximité du deuxième composant 5. Et il comporte encore un deuxième bras élastique 16 s’étendant radialement par rapport à l’axe théorique 4 depuis la surface de liaison 7A jusqu’au premier composant 3 ou bien jusqu’à un autre composant raccordé directement ou indirectement au premier composant 3. La surface de liaison 7A peut aussi être réduite à sa plus simple expression, c’est-à-dire ponctuelle. Dans une réalisation particulière et préférée, le premier bras élastique 15 et le deuxième bras élastique 16 sont identiques. De façon préférée, ils sont symétriques par rapport à une radiale issue de l’axe théorique 4.

[0047] Dans une réalisation avantageuse, visible sur la fig. 2, le premier bras élastique 12 et le deuxième bras élastique 13 du premier élément élastique 11, et le premier bras élastique 15 et le deuxième bras élastique 16 du deuxième élément élastique 14 sont tous identiques entre eux. De façon préférée, ils sont symétriques deux à deux par rapport à une radiale issue de l’axe théorique 4.

[0048] De façon préférée, le premier composant 3 est relié rigidement au deuxième composant 5 par au moins un bras 8, et de préférence par une pluralité de bras 8. De préférence, chaque bras 8 est de rigidité supérieure à celle de chacun des moyens de rappel élastique 10.

[0049] En somme, dans cette variante de la fig. 2, le mécanisme oscillant 1 comporte au moins un troisième composant 6 raccordé à l’ancrage 2 par au moins un premier élément élastique 11, et au premier composant 3 par au moins un deuxième élément élastique 14. Le troisième composant 6 est relié rigidement au deuxième composant 5 par au moins un bras rigide 8. Ainsi le deuxième composant 5 constitue avec le troisième composant 6, ou selon le cas les troisièmes composants 6, et avec le bras 8, ou selon le cas les bras 8, un deuxième mobile 9 rigide, qui est mobile en pivotement autour d’un deuxième axe instantané de pivotement très proche de l’axe théorique 4. Les moyens de rappel élastique 10 comportent des moyens d’équilibrage des efforts exercés sur le deuxième mobile 9 pour maintenir le deuxième axe instantané de pivotement 4 au plus près de l’axe théorique de pivotement 4.

[0050] De façon préférée, tel que visible sur les fig. 1 à 3, le mécanisme oscillant 1 comporte deux ancrages 2; 2A à un dispositif externe, par exemple à un point fixe d’une platine, ou autre. Ces deux ancrages 2; 2A sont de préférence symétriques par rapport à l’axe théorique 4.

[0051] Avantageusement, pour compenser tous les efforts, de façon à ramener le premier axe instantané de pivotement du premier composant au plus près de l’axe théorique 4, le mécanisme oscillant 1, à l’état libre et à l’arrêt, est symétrique par rapport à un plan P1 perpendiculaire à l’axe théorique 4 et passant par au moins un ancrage 2.

[0052] Dans le même but, le mécanisme oscillant 1, à l’état libre et à l’arrêt, est symétrique par rapport à un plan P2 perpendiculaire à l’axe théorique 4 et perpendiculaire à une droite joignant les deux ancrages 2; 2A quand il en comporte deux ainsi disposés.

[0053] Dans une réalisation préférée combinant ces deux symétries, le mécanisme oscillant, à l’état libre et à l’arrêt, est symétrique par rapport à l’axe théorique 4.

[0054] De façon plus générale, le mécanisme oscillant 1 peut comporter une pluralité d’ancrages 2 à un dispositif externe, équidistants entre eux et par rapport à l’axe théorique 4.

[0055] De façon préférée, tel que visible sur les figures, le mécanisme oscillant 1 comporte une pluralité de premiers éléments élastiques 11, groupés deux par deux de part et d’autre de chaque ancrage 2.

[0056] De façon préférée, tel que visible sur la fig. 2, le mécanisme oscillant 1 comporte une pluralité de deuxièmes éléments élastiques 14, qui sont groupés deux par deux de part et d’autre d’au moins une zone d’appui 19, par laquelle ces deuxièmes éléments élastiques 14 sont rattachés au premier composant 3.

[0057] Quand le mécanisme oscillant 1 comporte au moins un troisième composant 6 raccordé à l’ancrage 2 par au moins un premier élément élastique 11, et au premier composant 3 par au moins un deuxième élément élastique 14, il comporte avantageusement, au niveau du premier composant 3, des deuxièmes moyens de limitation en débattement angulaire 18 du troisième composant 6. Et l’ancrage 2 constitue encore d’autres moyens de limitation en débattement angulaire du troisième composant 6 au niveau de faces latérales 6A, 6B.

[0058] De préférence, le rayon d’inertie du premier composant 3 par rapport à l’axe théorique 4 est supérieur à celui du deuxième composant 5 par rapport au même axe.

[0059] Dans une réalisation avantageuse et rigide, le premier composant 3 et le deuxième composant 5 sont réalisés sous forme d’un treillage de lames minces ou de lames flexibles minces.

[0060] Dans une réalisation avantageuse et rigide, troisième composant 6 est réalisé sous forme d’un treillage de lames minces ou de lames flexibles minces.

[0061] Le premier composant 3 et le troisième composant 6 peuvent aussi être denses, selon le niveau d’inertie souhaitée pour ces composants.

[0062] Dans le mode de réalisation préféré représenté sur les figures, la déformation élastique des composants du mécanisme oscillant 1 est essentiellement plane, tous les composants se déformant élastiquement selon le même plan ou selon des plans parallèles entre eux.

[0063] Dans le cas de besoins particuliers liés à la cinématique, tout en conservant un premier composant 3 est sensiblement plan, il est possible d’agencer le mécanisme oscillant 1, de façon à ce que la déformation élastique de certains de ses composants comporte une composante selon une normale au plan du premier composant 3.

[0064] Dans un mode de réalisation particulier, les moyens de rappel élastique 10 sont répartis sur plusieurs couches parallèles, et les éléments qui les composent sont agencés et joints les uns aux autres de façon à autoriser un débattement angulaire du premier composant mobile 3 de plus grande amplitude que celle qui est autorisée par les débattements des composants, et par les positions de butée qu’ils peuvent représenter les uns pour les autres. On peut ainsi réaliser toute amplitude, notamment supérieure à une révolution du premier composant 1.

[0065] Pour certaines applications particulières, le mécanisme oscillant 1 comporte des moyens d’arrêt ou au moins un cliquet, de façon à retenir en position écartée de sa position d’équilibre tout ou partie des éléments qui composent les moyens de rappel élastique 10, ou encore de façon à retenir en position écartée de sa position d’équilibre le premier composant mobile 3, ou encore de façon à retenir en position écartée de sa position d’équilibre le deuxième mobile 9.

[0066] De façon préférée et permettant une réalisation industrielle très précise et en même temps économique, le mécanisme oscillant 1 est monobloc et réalisé dans un matériau micro-usinable, ou silicium, ou oxyde de silicium, ou quartz, ou un de leurs composés, ou un alliage issu de la technologie des MEMS, ou un alliage tel qu’obtenu par le procédé «LIGA», ou en une combinaison de ces matériaux. De préférence le matériau choisi est un matériau rigide de module d’Young supérieur à 80 000 MPa. De tels matériaux micro-usinables se prêtent particulièrement bien à une réalisation par couches telle que présentée ci-dessus, avec au moins deux couches, par exemple deux ou trois couches sur lesquelles sont répartis et enchaînés les uns aux autres, les différents composants des moyens de rappel élastique 10.

[0067] Dans une application particulière, tel que visible sur les fig. 1, 2 et 4, le premier composant 3 est une serge de balancier d’un oscillateur mécanique rotatif avec son centre élastique, d’un ensemble réglant de pièce d’horlogerie. Dans cette réalisation, avantageusement le deuxième composant 5 est un plateau du balancier, et comporte une cheville de plateau 22 agencée pour coopérer avec une ancre tel que visible sur la fig. 4.

[0068] Dans une autre application particulière, tel que visible sur la fig. 3, le premier composant 3 est une tige d’ancre 23 d’une ancre, ou d’une ancre suisse, ou d’une ancre à détente, à pivot élastique, de mécanisme d’échappement de pièce d’horlogerie. On remplace ainsi la tige d’ancre.

[0069] Dans une version combinée, particulièrement avantageuse, de ces deux applications particulières, et visible sur la fig. 4, le mécanisme oscillant 1 constitue un bloc échappement-oscillateur agencé pour réguler la marche d’une pièce d’horlogerie. Il comporte alors avantageusement un alésage pour le centrage d’une roue d’échappement agencée pour fournir l’énergie nécessaire à l’entretien de l’oscillation, ce qui permet, dans une réalisation en matériau micro-usinable préférée, de garantir une très grande précision de positionnement relatif des organes mobiles entre eux.

[0070] Dans ce cas, avantageusement le mécanisme oscillant 1 est réalisé dans les deux parties d’un wafer «SOI», à savoir «device» pour l’ancre et son pivot élastique, et pour l’oscillateur mécanique rotatif et son centre élastique, et «handle» pour l’ancrage de l’ancre et d’oscillateur mécanique et pour le alésage de centrage d’une roue d’échappement.

[0071] Dans une autre application, non représentée sur les figures, le mécanisme oscillant 1 constitue un échappement de mécanisme de sonnerie pour pièce d’horlogerie.

[0072] Dans une autre application, non représentée sur les figures, le mécanisme oscillant 1 constitue un mobile d’échappement situé entre un barillet et une ancre au niveau de l’interface entre un pignon et une roue d’échappement d’un mécanisme d’échappement pour pièce d’horlogerie.

[0073] Dans une autre application, non représentée sur les figures, le mécanisme oscillant 1 constitue un embrayage de mécanisme de chronographe pour pièce d’horlogerie.

[0074] L’invention concerne encore une pièce d’horlogerie comportant un tel mécanisme oscillant 1.

[0075] On comprend que le champ d’application de l’invention est extrêmement large.

[0076] L’invention permet de s’affranchir des difficultés de fabrication et de réglage, ou encore d’assemblage et de pitonnage, qui sont liées à certains composants comme les ressorts-spirals. Elle fournit une solution très compacte au problème de réalisation d’oscillateurs mécaniques de type masse-ressort. La réalisation d’un mécanisme de très faible épaisseur est possible grâce à l’invention, et autorise de nouvelles possibilités d’équipement de pièces d’horlogerie, notamment avec des complications toujours consommatrices de volume. La possibilité de s’affranchir des pivots représente un grand progrès technologique en horlogerie.

[0077] La précision de réalisation est très élevée grâce à l’emploi de matériaux micro-usinables, notamment de silicium ou d’oxyde de silicium, ou similaire. La maîtrise des masses, et surtout des inerties, est totale. Ceci signifie qu’une conséquence directe de la mise en œuvre de l’invention est une très grande simplification des réglages sur une pièce d’horlogerie, voire une suppression des réglages.

[0078] Naturellement, cette technologie est directement utilisable dans le domaine des nano-technologies, pour la réalisation d’actionneurs rotatifs, oscillateurs, ou autres.

Claims (40)

1. Mécanisme oscillant (1) comportant au moins un ancrage (2) à un dispositif externe, et comportant un premier composant (3) mobile au moins en pivotement autour d’un premier axe instantané de pivotement au voisinage d’un axe théorique (4) de position déterminée et fixe par rapport audit ancrage (2), et un deuxième composant (5) au voisinage dudit axe théorique (4), ledit premier composant (3) et ledit deuxième composant (5) étant liés directement ou indirectement l’un à l’autre et l’un d’eux (3; 5) comportant des moyens de réception d’une impulsion engendrée par des moyens moteurs externes ou internes audit mécanisme oscillant (1), ladite impulsion étant exercée à rencontre de moyens de rappel élastique (10) que comporte ledit mécanisme oscillant (1) et qui sont agencés pour faire osciller ledit premier composant (3) autour dudit premier axe instantané de pivotement, caractérisé en ce que ledit mécanisme oscillant (1) est monobloc, et en ce que les seuls moyens de fixation dudit mécanisme oscillant (1) à un dispositif externe sont constitués par ledit ancrage (2) ou selon le cas lesdits ancrages (2), en ce que lesdits moyens de rappel élastique (10) constituent un pivot virtuel élastique dispensant ledit mécanisme oscillant (1) de toute fixation sur arbre ou pivot, et encore caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel élastique (10) comportent des moyens d’équilibrage des efforts exercés sur ledit premier composant (3) pour maintenir ledit premier axe instantané de pivotement au plus près dudit axe théorique (4).

2. Mécanisme oscillant (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel élastique (10) comportent au moins un premier élément élastique (11) de débattement angulaire limité à une course en pivotement dudit premier composant (3) déterminée par des premiers moyens de limitation en débattement angulaire (17) par rapport à chaque radiale issue dudit axe théorique (4) et joignant chaque dit ancrage (2).

3. Mécanisme oscillant (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la raideur de chaque dit premier élément élastique (11) est inférieure à 0,30 fois la raideur dudit premier composant (3).

4. Mécanisme oscillant (1) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit premier élément élastique (11) s’étend radialement par rapport audit axe théorique (4) et depuis ledit ancrage (2), jusqu’audit premier composant (3) ou bien jusqu’à un troisième composant (6) raccordé directement ou indirectement audit premier composant (3).

5. Mécanisme oscillant (1) selon l’une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit premier élément élastique (11) est un dièdre en forme de vé ou de vé tronqué, dont la pointe est dirigée vers ledit axe théorique (4) et comporte un premier bras élastique (12) s’étendant radialement par rapport audit axe théorique (4) depuis ledit ancrage (2) vers ledit axe théorique (4) jusqu’à une surface de liaison (7) située à proximité dudit deuxième composant (5), et qu’il comporte encore un deuxième bras élastique (13) s’étendant radialement par rapport audit axe théorique (4) depuis ladite surface de liaison (7) jusqu’audit premier composant (3) ou bien jusqu’à un troisième composant (6) raccordé directement ou indirectement audit premier composant (3).

6. Mécanisme oscillant (1) selon l’une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel élastique (10) comportent au moins un deuxième élément élastique (14) interposé directement ou indirectement entre ledit premier élément élastique (11) et ledit premier composant (3), et autorisant un débattement angulaire limité à la différence entre ladite course en pivotement dudit premier composant (3) déterminée par lesdits moyens de limitation en débattement angulaire (17) d’une part, et le débattement angulaire autorisé par ledit premier élément élastique (11) d’autre part.

7. Mécanisme oscillant (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la raideur de chaque dit deuxième élément élastique (14) est inférieure à 0,30 fois la raideur dudit premier composant (3).

8. Mécanisme oscillant (1) selon les revendications 2 et 6, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un troisième composant (6) raccordé audit ancrage (2) par au moins un dit premier élément élastique (11), et audit premier composant (3) par au moins un dit deuxième élément élastique (14).

9. Mécanisme oscillant (1) selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que ledit deuxième élément élastique (14) s’étend radialement par rapport audit axe théorique (4) et depuis, ou bien ledit premier élément élastique (11) ou bien un troisième composant (6) interposé entre ledit deuxième composant (5) et ledit premier composant (3), jusqu’audit premier composant (3).

10. Mécanisme oscillant (1) selon l’une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que ledit deuxième élément élastique (14) est un dièdre en forme de vé ou de vé tronqué, dont la pointe est dirigée vers ledit axe théorique (4), et comporte un premier bras élastique (15) s’étendant radialement par rapport audit axe théorique (4) depuis, ou bien ledit premier élément élastique (11) ou bien ledit troisième composant (6), vers ledit axe théorique (4), jusqu’à une surface de liaison (7A) située à proximité dudit deuxième composant (5), et qu’il comporte encore un deuxième bras élastique (16) s’étendant radialement par rapport audit axe théorique (4) depuis ladite surface de liaison (7A) jusqu’audit premier composant (3) ou bien jusqu’à un autre composant raccordé directement ou indirectement audit premier composant (3).

11. Mécanisme oscillant (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit premier composant (3) est relié rigidement audit deuxième composant (5) par au moins un bras (8).

12. Mécanisme oscillant (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit bras (8) est de rigidité supérieure à celle de chacun desdits moyens de rappel élastique (10).

13. Mécanisme oscillant (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un troisième composant (6) raccordé audit ancrage (2) par au moins un dit premier élément élastique (11), et audit premier composant (3) par au moins un deuxième élément élastique (14), et que ledit troisième composant (6) est relié rigidement audit deuxième composant (5) par au moins un bras rigide (8), et que ledit deuxième composant (5) constitue avec ledit troisième composant (6) ou selon le cas lesdits troisièmes composants (6) et avec ledit bras (8) ou selon le cas lesdits bras (8) un deuxième mobile (9) rigide mobile en pivotement autour d’un deuxième axe instantané de pivotement proche dudit axe théorique (4), et que lesdits moyens de rappel élastique (10) comportent des moyens d’équilibrage des efforts exercés sur ledit deuxième mobile 9 pour maintenir ledit deuxième axe instantané de pivotement (4) au plus près dudit axe théorique (4).

14. Mécanisme oscillant (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte deux ancrages (2; 2A) à un point fixe, symétriques par rapport audit axe théorique (4).

15. Mécanisme oscillant (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, à l’état libre et à l’arrêt, il est symétrique par rapport à un plan (P1) perpendiculaire audit axe théorique (4) et passant par au moins un dit ancrage (2).

16. Mécanisme oscillant (1) selon la revendication 14, caractérisé en ce que, à l’état libre et à l’arrêt, il est symétrique par rapport à un plan (P2) perpendiculaire audit axe théorique (4) et perpendiculaire à une droite joignant lesdits deux ancrages (2; 2A).

17. Mécanisme oscillant (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une pluralité d’ancrages (2) à un dispositif externe, équidistants entre eux et par rapport audit axe théorique (4)

18. Mécanisme oscillant (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’il comporte une pluralité de dits premiers éléments élastiques (11) groupés deux par deux de part et d’autre de chaque dit ancrage (2).

19. Mécanisme oscillant (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu’il comporte une pluralité de dits deuxièmes éléments élastiques (14) groupés deux par deux de part et d’autre d’au moins une zone d’appui (19) par laquelle lesdits deuxièmes éléments élastiques (14) sont rattachés audit premier composant (3).

20. Mécanisme oscillant (1) selon les revendications 2 et 6, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un troisième composant (6) raccordé audit ancrage (2) par au moins un dit premier élément élastique (11), et audit premier composant (3) par au moins un dit deuxième élément élastique (14), et en ce qu’il comporte, au niveau dudit premier composant (3), des deuxièmes moyens de limitation en débattement angulaire (18) dudit troisième composant (6), et en ce que ledit ancrage (2) constitue d’autres encore moyens de limitation en débattement angulaire dudit troisième composant (6).

21. Mécanisme oscillant (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rayon d’inertie dudit premier composant (3) par rapport audit axe théorique (4) est supérieur à celui dudit deuxième composant (5) par rapport au même axe.

22. Mécanisme oscillant (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit premier composant (3) et ledit deuxième composant (5) sont réalisés sous forme d’un treillage de lames minces ou de lames flexibles minces.

23. Mécanisme oscillant (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit troisième composant (6) est réalisé sous forme d’un treillage de lames minces ou de lames flexibles minces.

24. Mécanisme oscillant (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la déformation élastique de ses composants est essentiellement plane, tous lesdits composants se déformant élastiquement selon le même plan ou selon des plans parallèles entre eux.

25. Mécanisme oscillant (1) selon l’une des revendications 1 à 23, caractérisé en ce que ledit premier composant (3) est sensiblement plan, et que la déformation élastique de certains composants dudit mécanisme oscillant (1) comporte une composante selon une normale au plan dudit premier composant (3).

26. Mécanisme oscillant (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel élastique (10) sont répartis sur plusieurs couches parallèles, et que les éléments qui les composent sont agencés et joints les uns aux autres de façon à autoriser un débattement angulaire dudit premier composant mobile (3) supérieur à une révolution.

27. Mécanisme oscillant (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens d’arrêt ou au moins un cliquet, de façon à retenir en position écartée de sa position d’équilibre tout ou partie des éléments qui composent lesdits moyens de rappel élastique (10).

28. Mécanisme oscillant (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens d’arrêt ou au moins un cliquet, de façon à retenir en position écartée de sa position d’équilibre ledit premier composant mobile (3).

29. Mécanisme oscillant (1) selon la revendication 13, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens d’arrêt ou au moins un cliquet, de façon à retenir en position écartée de sa position d’équilibre ledit deuxième mobile (9).

30. Mécanisme oscillant (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit mécanisme oscillant (1) est monobloc et réalisé dans un matériau micro-usinable, ou silicium, ou oxyde de silicium, ou quartz, ou un de leurs composés, ou en une combinaison desdits matériaux, ledit matériau étant un matériau rigide de module d’Young supérieur à 80 000 MPa.

31. Mécanisme oscillant (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit premier composant (3) est une serge de balancier d’un oscillateur mécanique rotatif avec son centre élastique, d’un ensemble réglant de pièce d’horlogerie.

32. Mécanisme oscillant (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit deuxième composant (5) est un plateau dudit balancier, et comporte une cheville de plateau (22) agencée pour coopérer avec une ancre.

33. Mécanisme oscillant (1) selon l’une des revendications 1 à 30, caractérisé en ce que ledit premier composant (3) est une tige d’ancre (23) d’une ancre, ou d’une ancre suisse, ou d’une ancre à détente, à pivot élastique, de mécanisme d’échappement de pièce d’horlogerie.

34. Mécanisme oscillant (1) selon les revendications 32 et 33, caractérisé en ce qu’il constitue un bloc échappement-oscillateur agencé pour réguler la marche d’une pièce d’horlogerie.

35. Mécanisme oscillant (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comporte un alésage pour le centrage d’une roue d’échappement agencée pour fournir l’énergie nécessaire à l’entretien de l’oscillation.

36. Mécanisme oscillant (1) selon les revendications 34 et 35, caractérisé en ce que ledit premier composant (3) est une tige d’ancre (23) d’une ancre avec pivot élastique, et est réalisé dans les deux parties d’une tranche dite wafer «SOI», à savoir la première partie ou tranche supérieure dite «device» pour ladite ancre et son dit pivot élastique, et pour ledit oscillateur mécanique rotatif et son centre élastique, et la deuxième partie ou tranche inférieure dite «handle» pour l’ancrage de ladite ancre et dudit oscillateur mécanique et pour ledit alésage de centrage d’une roue d’échappement.

37. Mécanisme oscillant (1) selon l’une des revendications 1 à 30, caractérisé en ce qu’il constitue un échappement de mécanisme de sonnerie pour pièce d’horlogerie.

38. Mécanisme oscillant (1) selon l’une des revendications 1 à 30, caractérisé en ce qu’il constitue un mobile d’échappement situé entre un barillet et une ancre au niveau de l’interface entre un pignon et une roue d’échappement d’un mécanisme d’échappement pour pièce d’horlogerie.

39. Mécanisme oscillant (1) selon l’une des revendications 1 à 30, caractérisé en ce qu’il constitue un embrayage de mécanisme de chronographe pour pièce d’horlogerie.

40. Pièce d’horlogerie comportant un mécanisme oscillant (1) selon l’une des revendications précédentes.