Brevet FR2734924A1 — publié le 19961206

Mécanisme d'échappement amélioré pour horloges à balancier La présente invention concerne un mécanisme d'échappement amélioré pour horloges à balancier. Des mécanismes d'échappement connus comprennent habituellement une roue d'échappement dentée, et un levier avec deux bras venant alternativement en prise avec les dents de la roue d'échappement, qui elle est10 entraînée en rotation dans le sens du fonctionnement par un dispositif de remontage. Des mécanismes d'échappement connus présentent l'inconvénient de présenter, dans la zone de contact existant entre le levier et les dents de la roue d'échappement, un certain degré de frottement de glissement, qui doit être vaincu par le dispositif de remontage et produit invariablement une usure importante du mécanisme d'échappement. A ce titre, le dispositif de remontage doit être conçu de façon à assurer une durée donnée d'application du couple de rotation, tandis qu'en même temps il doit être léger et/ou compact. Pour minimiser un frottement se produisant entre le levier et la roue d'échappement, des solutions variées ont été proposées impliquant la forme des dents et du levier, ou utilisant des matériaux variés. Aucune de ces solutions, cependant, n'a eu de succès pour la réduction de l'usure du mécanisme d'échappement, en réduisant drastiquement la puissance nécessaire au dispositif de remontage, ou bien en augmentant considérablement la durée pendant laquelle le couple de rotation est exercé. Un but de la présente invention est de procurer un mécanisme d'échappement fiable, extrêmement simple, conçu pour minimiser l'usure des pièces constituantes. Encore un autre but de la présente invention est de procurer un mécanisme d'échappement demandant au dispositif de remontage très peu de puissance, et qui offre une -2- importante augmentation de la durée du couple de rotation. Selon la présente invention, on propose un mécanisme d'échappement pour des horloges à balancier, le mécanisme comprenant une roue d'échappement dentée, présentant un certain nombre de dents; un levier oscillant présentant deux bras venant alternativement en prise avec lesdites dents; et un dispositif de remontage pour faire tourner ladite roue d'échappement dans un sens de fonctionnement; caractérisé en ce que lesdits deux bras présentent deux paliers ayant un faible coefficient de frottement; ledit levier venant en prise avec lesdites dents au moyen desdits paliers. Un mode de réalisation préféré, non limitatif, de la présente invention va être décrit au moyen d'exemple, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente une vue de face schématique d'un mécanisme d'échappement selon la présente invention; la figure 2 représente une coupe selon la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 représente une vue de face schématique d'une horloge à balancier intégrant le mécanisme d'échappement de la figure 1; la figure 4 représente un détail fortement agrandi de la figure 1; Le numéro 1 dans la figure 1 désigne un mécanisme d'échappement intégré dans une horloge à balancier et comprenant substantiellement une roue d'échappement dentée 2 qui tourne autour de l'axe d'un arbre 3, et un levier 4 oscillant autour de l'axe d'un arbre supplémentaire 5. La roue d'échappement 2 présente un certain nombre de dents 6 venant alternativement en prises avec deux bras 7 et 8 d'un levier 4. -3- Le mécanisme 1 comprend également un dispositif de remontage désigné dans son ensemble en 9 (figure 3), qui peut être actionné par ressort ou par poids, comme on va le voir en détail ci-après, et qui fait tourner la roue d'échappement 2 dans le sens du fonctionnement, c'est-à- dire le sens des aiguilles d'une montre, comme l'indique la flèche dans les figures 1 et 3. Au moyen de l'arbre 5, le levier 4 est rapporté d'un seul tenant à une tige 10 d'un pendule 10, 11 (figures 1, 2), qui comprend également un corps 11 pouvant être monté de toutes manière connue sur la tige 10 en position réglable. Selon la présente invention, les bras 7 et 8 présentent des paliers respectifs 12 et 13 ayant un faible coefficient de frottement, et par lesquels le levier 4 vient en prise avec les dents 6 de la roue d'échappement 2. Les paliers 12 et 13 sont de préférence des paliers à micro roulement, à billes ou à rouleaux, de sorte que les bras 7 et 8 viennent toucher les dents 6 par les paliers 12 et 13 roulant le long du profil des dents 6. Le profil des dents 6 comprend un côté avant 14 radial par rapport à l'arbre 3 et qui vient en prise avec les paliers 12 et 13; un côté arrière présentant une partie 15 inclinée par rapport à la direction radiale; et une extrémité arrondie 6' (figure 4) réunissant le côté 14 et la partie 15. Chaque palier 12, 13 est placé sur le levier 4 de sorte que, lorsque le palier 12, 13 vient en prise avec le côté 14 d'une dent 6, le côté 14 est perpendiculaire au radial R de l'axe de rotation du palier 12, 13 par rapport à l'arbre 5, de sorte que le radial R s'étend au travers du point de contact, entre la face 14 et la circonférence des paliers 12, 13. Au moyen de paliers à roulement 38, les arbres 3 et (figure 2) sont montés rotatifs à un cadre désigné dans son ensemble en 16 (figure 3), supportant l'horloge à balancier. Le cadre 16 comprend un panneau avant 17 et un -4panneau arrière 18, les deux réalisés en verre transparent, et assemblés au moyen de cinq vis 19 et maintenus parallèlement l'un à l'autre par des entretoises (non représentées) de façon à définir un espace dans lequel on loge les différents mécanismes de l'horloge, y compris le mécanisme d'échappement 1 décrit ci-dessus. La tige 10 (figure 2), cependant, est montée à l'arbre 5 vers l'extérieur du panneau arrière 18. Le dispositif de remontage 9 dans la figure 3 comprend un poids 20 monté à un élément flexible 21, qui s'enroule autour d'une poulie 22 d'un seul tenant avec un pignon d'entraînement 23; et le pignon d'entraînement 23 est monté à un arbre 24 tournant sur les panneaux 17 et 18 du cadre 6 au moyen de paliers à roulement correspondants, et qui est équipé de manière connue avec l'aiguille des heures 25 placée à l'arrière du panneau avant 17. Au moyen de l'arbre 3, la roue d'échappement 2 (figure 1) est d'un seul tenant avec un pignon 26 placé entre les panneaux 17 et 18; et, entre le pignon d'entraînement 23 et le pignon 26, des moyens de transmission sont formés comprenant un certain nombre de pignons intermédiaires désignés dans leur ensemble en 27 et qui permettent de diminuer la rotation de la roue d'échappement 2 par rapport à celle du pignon d'entraînement 23, et réduisant ainsi le moment de rotation généré sur la roue 2 par le dispositif de remontage 9. Les engrenages 27 comprennent trois pignons intermédiaires 28, 29, 30 d'un seul tenant avec les pignons 31, 32, 33 respectifs, au moyen d'arbres 34, 35, 36 respectifs tournant sur les panneaux 17 et 18 au moyen de paliers à roulement respectifs. L'arbre 35 est équipé de manière connue avec l'aiguille des minutes 37 également placée à l'arrière du panneau avant 17. -5 Le balancier 10, 11 est de préférence dimensionné de façon à présenter une période d'oscillation de deux secondes. La fréquence d'oscillation dépend du moment d'inertie du levier 4 et du balancier 10, 11, et par conséquent de la distance entre leur centre de gravité et l'axe de rotation du levier 4, et peut ainsi être réglée en ajustant la position du corps 11 sur la tige 10. La roue d'échappement 2 comprend trente dents 6, de façon à effectuer un tour complet en une minute; et les engrenages intermédiaires 27 sont bien sûr dimensionnés de façon que l'aiguille des minutes 37 effectue un tour complet en une heure, et l'aiguille des heures 25 effectue un tour complet toutes les douze heures. Enfin, tous ou au moins un parmi le levier 4, la roue d'échappement avec le pignon 26, les pignons intermédiaires 28, 29, 30 avec les pignons 31, 32, 33 respectifs, le pignon d'entraînement 23 et la poulie 24 peuvent être réalisés en matériaux inhabituels, tels que verre ou céramique, pour obtenir des solutions esthétiquement originales. Le mécanisme d'échappement selon l'invention fonctionne de la façon suivante. Par les engrenages intermédiaires 27, le couple de rotation généré par le dispositif de remontage 9 assure la rotation de la roue d'échappement 2 dans le sens des aiguilles d'une montre. Habituellement lorsque la tige 10 (figure 1) est verticalement immobile, l'un des paliers 12, 13 du levier 4 vient en prise avec le côté radial 14 d'une dent 6 de la roue d'échappement 2, et la poussée exercée par la dent 6 de la roue 2 sur le palier 12, 13 ne produit aucun moment sur le levier 4, du fait qu'elle soit dirigée radialement par rapport à l'axe de l'arbre 5 du levier 4. En supposant que la roue 2 est arrêtée par le palier 12 du levier 4 comme le représente la figure 1, et que le pendule 10, 11 est poussé par exemple vers la droite, le -6- levier 4 commence à osciller conjointement avec le balancier 10, 11, et, comme il oscille vers la droite, oblige le palier 12 à rouler le long côté radial 14 de la dent 6 engagée et éventuellement à s'y dégager. Pour sa part le palier 13, aidé par la partie inclinée 15 de la face arrière de la dent correspondante 6, se déplace vers le trajet du côté radial 14 de la dent 6 suivante. La roue 2 ainsi tourne d'un pas dans le sens des aiguilles d'une montre et est arrêtée avec le côté radial 14 de ladite dent 6 suivante contre le palier 13; le levier 4 continue à osciller vers la droite par la force de sa propre inertie et de celle du pendule 10, 11, de façon à déséquilibrer son propre centre de gravité et celui du pendule 10, 11 vers la droite; point auquel la force de gravité du levier 4 et du pendule 10, 11 génère, par rapport à l'arbre 5, un couple de rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, qui ralentit et éventuellement arrête l'oscillation du levier 4 vers la droite, puis l'inverse vers la gauche. A ce stade, le palier 13 commence par rouler le long du côté 14 de la dent 6 en reposant sur elle (position représentée en pointillés dans la figure 4) jusqu'à l'extrémité arrondie 6' (position représentée en trait continu dans la figure 4); et la poussée S du côté 14 de la dent 6 est appliquée en un point P, de la circonférence du palier 13, placé sur le long du radial R du palier 13, par rapport à l'arbre 5 (voir également la figure 1), et ainsi n'a aucun effet sur le mouvement du levier 4. Comme à l'instant auquel le palier 13 vient en prise avec l'extrémité arrondie 6' de la dent 6, la poussée S' exercée par l'extrémité 6' sur le palier 13 est appliquée, non plus sur un point P le long du radial R par rapport à l'arbre 5, mais sur un point P' se déplaçant en sens inverse de celui des aiguilles d'une montre le long de la circonférence du palier 13. La -7- poussée S' ainsi devient oblique par rapport au radial R et est divisible en une composante C radiale par rapport à l'arbre 5 et qui n'a aucun effet sur le levier 4, et une composante transversale T, qui pousse le levier 4 vers la gauche, de façon que le palier 13 se dégage éventuellement de la dent 6 de la roue 2, et le palier 12 vient en prise avec la dent suivante 6 de la roue 2, comme on l'a décrit antérieurement. La poussée exercée sur le levier 4 donne ainsi une impulsion cinétique lui permettant de continuer à osciller malgré les points de frottement variés qui tendent à le ralentir, de sorte que le levier 4 continue à osciller en va-et-vient pour répéter les stades ci- dessus dans les deux directions. En régime permanent, le levier 4 oscille avec un tel degré que le bilan énergétique entre l'énergie acquise par la poussée communiquée par la roue d'échappement 2 et la perte de poussée due au frottement est nulle. Les avantages de mécanisme d'échappement selon la présente invention vont devenir manifeste à partir de la description ci-après. En particulier, une réduction du frottement entre le levier 4 et la roue d'échappement 2 donne une importante diminution de l'usure à la fois du levier 4 et de la roue 2, et ainsi permet d'obtenir une plus grande précision dans le fonctionnement; le couple de rotation exigé du dispositif de remontage 9 pour garder le levier 4 en oscillation est réduit; la durée du couple de rotation pour une énergie potentielle donnée du dispositif de remontage 9 est augmentée; et on peut obtenir des roues d'échappement de plus grand diamètre réalisées en matériaux inhabituels, tels que verre ou céramique, pour des solutions esthétiquement originales. Il est clair que des modifications peuvent être faites au mécanisme d'échappement décrit et illustré ici sans, cependant, s'écarter de la portée de la présente invention. Par exemple les paliers 12 et 13 peuvent être -8- constitués de douilles en opposition aux paliers à roulement; les paliers 12 et 13 peuvent être montés aux bras 7 et 8 de façon à s'étendre vers l'intérieur des bras; et les arbres 24 et 35 peuvent être coaxiaux de façon à faire tourner les aiguilles 25 et 37 autour d'un axe commun, cas dans lequel d'autres engrenages de transmission peuvent être prévus entre le pignon 23 et le pignon 33. - 9 - REVENDICATIONS 1. Mécanisme d'échappement pour horloges à balancier, mécanisme qui comprend une roue d'échappement dentée (2), présentant un certain nombre de dents (6); un levier oscillant (4) présentant deux bras (7, 8) venant alternativement en prise avec lesdites dents (6); et un dispositif de remontage (9) destiné à faire tourner ladite roue d'échappement (2) dans un sens du fonctionnement; caractérisé en ce que lesdits deux bras (7, 8) présentent deux paliers (12, 13) avec un faible coefficient de frottement; ledit levier (4) venant en prise avec lesdites dents (6) au moyen desdits paliers (12, 13). 2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits paliers (12, 13) sont du type à douille, de façon que lesdits bras (7, 8) touchent lesdites dents (6) par lesdits paliers (12, 13) roulant le long du profil desdites dents (6). 3. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits paliers (12, 13) sont du type à rouleaux, à billes ou à roulement, de façon que lesdits bras (7, 8) touchent lesdites dents (6) par lesdits paliers (12, 13) roulant le long du profil desdites dents (6). 4. Mécanisme selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit profil comprend un côté avant radial (14); un côté arrière présentant au moins une partie (15) inclinée par rapport à la direction radiale; et une extrémité (6') arrondie, réunissant ledit côté avant (14) et la dite partie (15); ladite extrémité (6') exerçant sur lesdits paliers (12, 13) une poussée (S') présentant une composante transversale (T). - 10 - 5. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif de remontage (9) est du type actionné par ressort, et prévu pour la rotation d'un pignon d'entraînement (23); des moyens de transmission (27) étant prévus entre ledit pignon d'entraînement (23) et ladite roue d'échappement (2). 6. Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 4 précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif de remontage (9) comprend un poids (20) monté à un élément flexible (21) s'enroulant autour un organe (22), d'un seul tenant avec un pignon d'entraînement (23); les moyens de transmission (27) étant prévu entre ledit pignon d'entraînement (23) et ladite roue d'échappement (2). 7. Mécanisme selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission comprennent un certain nombre d'engrenages intermédiaires (27) destinés à augmenter la rotation dudit pignon d'entraînement (23) par rapport à celle de ladite roue d'échappement (2). 8. Mécanisme selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit pignon d'entraînement (23) est relié à une aiguille des heures (25); et en ce que lesdits engrenages intermédiaires comprennent au moins un pignon intermédiaire (28 à 30) relié à une aiguille des minutes (37). 9. Mécanisme selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite roue d'échappement (2), ledit pignon d'entraînement (23) et lesdits engrenages intermédiaires (28 à 30) tournent sur un cadre (16) comprenant deux panneaux (17, 18). - il - 10. Mécanisme selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'un au moins parmi ladite roue d'échappement, ledit pignon d'entraînement (23), lesdits engrenages intermédiaires (28 à 30) et/ou lesdits pignons (26, 31, 32, 36), et/ou au moins une partie dudit cadre (16) et/ou ledit levier (4) sont réalisés en matériau verre ou céramique.