La présente invention concerne un dispositif d’échappement à énergie constante pour pièce d’horlogerie mécanique. Ce dispositif d’échappement est apte à fournir au balancier une quantité d’énergie pratiquement constante dans une plage de couple variable du barillet.

Il est connu que pour que la fréquence de l’oscillateur mécanique soit la plus stable possible, il faut que l’amplitude d’oscillation du balancier soit la plus constante possible. Un dispositif d’échappement à énergie constante permet d’obtenir ce résultat en l’absence des perturbations externes.

Des dispositifs d’échappement à énergie constante sont connus.

Dans le livre « échappements d’horloges et de montres » de Charles Gros, éditions Watchmakers Janvier 2013, pages 349 à 359, plusieurs types d’échappement à énergie constante pour montres sont représentés.

Ces échappements présentent les inconvénients suivants :

- grand nombre de composants utilisés, ce qui implique un coût de fabrication élevé,

- la surface ou/et la hauteur de l’échappement sont importantes, ce qui complique l’intégration de l’échappement dans une montre de faible volume.

Le brevet FR 1 009 853 A décrit un échappement à énergie constante composé de 2 échappements à ancre superposés ; les roues d’échappement tournent de façon indépendante autour d’un même axe de rotation et sont reliées entre elles par un ressort spiral (Figure 3).

Le brevet CH 704 764 A2 décrit également un échappement à énergie constante composé de plusieurs roues superposées tournant autour d’un même axe de rotation (Figure 1). Les 2 brevets précités présentent les mêmes inconvénients déjà énumérés ci-dessus pour les échappements décrits dans le livre de Charles Gros.

Le but de la présente invention est de proposer un nouveau type d’échappement qui permet de délivrer au balancier une énergie pratiquement constante dans une plage de couple variable du barillet, ceci avec un nombre limité de composants et dans un encombrement réduit.

Un autre but de l’invention est de proposer une pièce d’horlogerie mécanique équipée d’un tel échappement.

A cet effet, un premier aspect de l’invention se rapporte à un dispositif d’échappement pour pièce d’horlogerie mécanique comportant :

- une roue d’échappement comprenant des dents, c’est à dire dentée,

- une bascule,

- un mobile,

- au moins une pièce faisant partie d'un oscillateur de la pièce d'horlogerie, telle qu'un plateau de balancier, la roue d’échappement coopérant avec la bascule et le mobile, la bascule coopérant avec la roue d’échappement par des moyens de blocage et avec la pièce faisant partie de l’oscillateur par des moyens de dégagement, le mobile comprenant des moyens élastiques agencés pour stocker une énergie élastique, et coopérant avec la roue d’échappement par des moyens d’armage et avec la pièce faisant partie de l’oscillateur par des moyens d’impulsion, caractérisé en ce que :

- les moyens d’armage sont agencés pour effectuer une phase d’armage des moyens élastiques selon un premier sens de rotation du balancier et les moyens d’impulsion sont agencés pour effectuer une phase d’impulsion donnée par le mobile à la pièce faisant partie de l’oscillateur lors de la rotation du balancier selon au moins un deuxième sens de rotation du balancier, et en ce que : - l’impulsion est donnée directement du mobile à la pièce faisant partie de l’oscillateur, en particulier sans passer par un élément intermédiaire.

Selon le mode de réalisation ci-dessus, les moyens d’armage sont agencés pour armer les moyens élastiques du mobile, c’est-à-dire transmettre de l’énergie depuis la roue d’échappement (en prise avec la réserve d’énergie de la pièce d’horlogerie, le barillet et son ressort) vers le mobile et ses moyens élastiques. Les moyens d’impulsion sont quant à eux prévus pour distribuer ou restituer l’énergie (stockée par les moyens élastiques) depuis le mobile vers la pièce faisant partie de l’oscillateur (le plateau de balancier). En conséquence, la bascule ne participe pas directement à l’entretien des oscillations du système oscillant (le balancier). Aussi, on peut noter que l’énergie transmise au balancier est celle stockée par les moyens élastiques du mobile, et cette énergie ne dépend que de l’armage des moyens élastiques du mobile, elle est donc constante et ne dépend pas de l’armage du ressort de barillet.

En particulier, une phase d’armage des moyens élastiques peut correspondre à un premier sens de rotation balancier et une phase d’impulsion donnée par le mobile à la pièce faisant partie de l’oscillateur peut correspondre à un deuxième sens de rotation du balancier.

De plus, on peut considérer que la phase d’armage est effectuée sous l’effet de la rotation du balancier.

Selon un mode de réalisation, le mobile est prévu pour se déplacer entre une position de repos et une position armée. En particulier, le mobile est prévu pour être déplacé de la position de repos vers la position armée par la roue d’échappement. Ce déplacement du mobile provoqué (de préférence directement) par la roue d’échappement permet d’armer les moyens élastiques, c’est-à-dire de leur faire stocker de l’énergie. Par ailleurs, le mobile est prévu pour être déplacé de la position armée vers la position de repos par l’action des moyens élastiques. Ce déplacement du mobile provoqué par les moyens élastiques permet de déplacer le mobile et de simultanément donner une impulsion (transmettre de l’énergie) au plateau de balancier. On peut noter que la quantité d’énergie reçue et stockée par les moyens élastiques lors du déplacement du mobile entre la position de repos et la position armée est toujours la même, quel que soit le couple appliqué par le barillet à la roue d’échappement.

Selon un mode de réalisation, le mobile est maintenu dans la position de repos et/ou dans la position armée par une butée mécanique. On peut prévoir que la butée mécanique qui maintient le mobile dans la position armée soit escamotable. On peut prévoir que la butée mécanique qui maintient le mobile dans la position armée soit une portion de la roue d’échappement, en particulier une dent de la roue d’échappement.

Selon un mode de réalisation, une première position de blocage (ou de repos) de la bascule après la phase d’armage du ressort est différente d’une position de blocage (ou de repos) de la bascule après la phase d’impulsion donnée par le mobile à la pièce faisant partie de l’oscillateur.

Selon un mode de réalisation, le mobile est bloqué par une dent de la roue d’échappement après la phase d’armage des moyens élastiques.

Selon un mode de réalisation, les moyens d’impulsion comprennent :

- au moins un doigt ou un levier formé en saillie sur la pièce faisant partie de l’oscillateur, et/ou

- au moins un bras formé en saillie sur le mobile. Les moyens d’impulsion sont partagés ou répartis entre le mobile et la pièce faisant partie de l’oscillateur : la bascule ne participe pas directement à cette fonction.

Selon un mode de réalisation, les moyens d’armage comprennent :

- au moins une dent de la roue d’échappement, et/ou

- au moins un bras d’armage du mobile. Les moyens d’armage sont partagés ou répartis entre la roue d’échappement et le mobile : la bascule ne participe pas directement à cette fonction. Selon un mode de réalisation, les moyens de blocage comprennent :

- au moins deux bras de la bascule, et/ou

- au moins une dent de la roue d’échappement. Les moyens de blocage sont partagés ou répartis entre la bascule et la roue d’échappement : le mobile ne participe pas à cette fonction.

Selon un mode de réalisation, les moyens de dégagement comprennent :

- au moins une fourchette de la bascule, et/ou

- au moins un doigt ou levier de la pièce faisant partie de l'oscillateur. Les moyens de dégagement sont partagés ou répartis entre la bascule et la pièce faisant partie de l'oscillateur (le plateau de balancier) : le mobile ne participe pas à cette fonction.

Selon un mode de réalisation, la pièce faisant partie de l'oscillateur comporte une double levée apte à recevoir de l’énergie provenant du mobile dans les deux sens de rotation du balancier.

Selon un mode de réalisation, les moyens élastiques du mobile sont formés par un ressort du type spiral.

Selon un mode de réalisation, les moyens élastiques du mobile sont formés par un ressort à lame.

Selon un mode de réalisation, les moyens élastiques du mobile sont formés par des lames ressort, de sorte à former un système à guidage flexible qui ne possède pas ou ne présente pas d’axe de rotation physique. Selon ce mode de réalisation, le mobile comprend une partie statique et une partie mobile reliée à la partie statique par des lames flexibles qui autorisent un mouvement de la partie mobile, et en particulier un mouvement de rotation de la partie mobile sans aucun arbre de rotation ni glissement ou pivotement relatif avec friction : un axe de rotation virtuel est ainsi généré.

En synthèse, on peut noter que les moyens élastiques du mobile peuvent être :

- un ressort spiral, un ressort à lame, avec le mobile pivotant sur un arbre ou un axe de rotation physique,

- un ou plusieurs lames ressort ou leviers travaillant en flexion pour autoriser un mouvement d’une partie libre mobile en regard d’une partie fixe, et de préférence pour autoriser un mouvement de rotation d’une partie libre mobile autour d’un axe de rotation virtuel en regard d’une partie fixe.

Selon un mode de réalisation, la pièce faisant partie de l’oscillateur est un plateau de balancier.

Selon un mode de réalisation, la bascule peut coopérer avec une première pièce faisant partie de l’oscillateur (typiquement un plateau de balancier) ou avec une première partie d’une pièce faisant partie de l’oscillateur (typiquement une première partie du plateau de balancier), et le mobile peut coopérer avec une deuxième pièce faisant partie de l’oscillateur ou avec une deuxième partie d’une pièce faisant partie de l’oscillateur (typiquement une deuxième partie du plateau de balancier).

Autrement dit, l’invention peut se rapporter à un dispositif d’échappement pour pièce d’horlogerie mécanique comportant :

- une roue d’échappement dentée ou comprenant des dents,

- une bascule,

- un mobile,

- au moins une pièce faisant partie d'un oscillateur de la pièce d'horlogerie, telle qu'un plateau de balancier, la roue d’échappement coopérant avec la bascule et le mobile, la bascule coopérant avec la roue d’échappement par des moyens de blocage et avec la pièce faisant partie de l’oscillateur par des moyens de dégagement, caractérisé en ce que : le mobile comprend des moyens élastiques agencés pour stocker une énergie élastique, et coopère avec la roue d’échappement par des moyens d’armage et avec la pièce faisant partie de l’oscillateur par des moyens d’impulsion, dans lequel :

- les moyens d’armage sont agencés pour effectuer une phase d’armage des moyens élastiques lors de la rotation du balancier selon un premier sens de rotation du balancier et les moyens d’impulsion sont agencés pour effectuer une phase d’impulsion donnée par le mobile à la pièce faisant partie de l’oscillateur lors de la rotation du balancier selon au moins un deuxième sens de rotation du balancier, et dans lequel :

- l’impulsion est donnée directement du mobile à la pièce faisant partie de l’oscillateur.

En d’autres termes, l’invention peut se rapporter à un dispositif d’échappement pour pièce d’horlogerie mécanique comportant :

- une roue d’échappement dentée ou comprenant des dents,

- une bascule,

- un mobile,

- au moins une pièce faisant partie d'un oscillateur de la pièce d'horlogerie, telle qu'un plateau de balancier, la roue d’échappement coopérant avec la bascule et le mobile, la bascule coopérant avec la roue d’échappement par des moyens de blocage et avec la pièce faisant partie de l'oscillateur par des moyens de dégagement, caractérisé en ce que : le mobile comprend des moyens élastiques agencés pour stocker une énergie élastique, et coopère : avec la roue d’échappement par des moyens d’armage agencés pour transmettre de l’énergie de la roue d’échappement au mobile, à stocker par les moyens élastiques, et avec la pièce faisant partie de l'oscillateur par des moyens d’impulsion agencés pour transmettre l’énergie stockée par les moyens élastiques, du mobile à la pièce faisant partie de l'oscillateur, dans lequel :

- les moyens d’armage sont agencés pour effectuer une phase d’armage des moyens élastiques lors de la rotation du balancier selon un premier sens de rotation du balancier et les moyens d’impulsion sont agencés pour effectuer une phase d’impulsion donnée par le mobile à la pièce faisant partie de l’oscillateur lors de la rotation du balancier selon au moins un deuxième sens de rotation du balancier, et dans lequel :

- l’impulsion est donnée directement du mobile à la pièce faisant partie de l’oscillateur.

Un autre aspect de l’invention se rapporte à une pièce d’horlogerie munie d’un dispositif d’échappement selon le premier aspect.

Les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description qui va suivre, en se référant aux dessins annexés dans lesquels :

- la figure 1 représente une forme d’exécution du dispositif d’échappement selon l’invention,

- la figure 2a représente la première position de blocage du dispositif d’échappement de la figure 1 ,

- la figure 2b représente la situation du dispositif d’échappement de la figure 1 après le dégagement lorsque le balancier tourne dans un premier sens de rotation, en particulier le sens antihoraire,

- la figure 2c représente la deuxième position de blocage du dispositif d’échappement de la figure 1 alors que le balancier tourne dans le premier sens de rotation,

- la figure 3a représente la deuxième position de blocage du dispositif d’échappement de la figure 1 alors que le balancier tourne dans un deuxième sens de rotation, en particulier le sens horaire,

- la figure 3b représente la situation du dispositif d’échappement de la figure 1 après le dégagement lorsque le balancier tourne dans le deuxième sens de rotation, - la figure 3c représente la position des différents mobiles du dispositif d’échappement de la figure 1 après l’impulsion donnée par le mobile 3 au plateau de balancier,

- la figure 4a représente le plateau de balancier de l’échappement de la figure

1 ,

- la figure 4b représente une variante d’exécution du plateau de balancier de l’échappement de la figure 1 ,

- la figure 4c représente la phase d’armage du ressort 3.4 avec la variante d’exécution du plateau de balancier de la figure 4b,

- la figure représente une deuxième variante d’exécution de l’échappement selon l’invention,

- la figure 6 représente une troisième variante d’exécution de l’échappement selon l’invention.

Une forme d’exécution du dispositif d’échappement selon l’invention est représentée à la figure 1 . Le dispositif d’échappement selon la figure 1 comprend :

- une roue d’échappement 1 comprenant des dents 1 .2 faisant partie de moyens d’armage, entraînée par le barillet à travers des roues de transmission ou de finissage non représentées ; cette roue d’échappement 1 tourne autour d’un axe 1.1 dans le sens antihoraire.

- une bascule 2 pivotant autour d’un axe 2.1 , comportant des moyens de blocage et des moyens de dégagement. Le mouvement de cette bascule est limité par des butées de limitation B1 et B2,

- un mobile 3 pivotant autour d’un axe 3.1 , comportant un ressort 3.4 monté entre une partie statique de la pièce d’horlogerie et le mobile 3, un premier bras d’impulsion 3.2 faisant partie de moyens d’impulsion et un deuxième bras d’armage 3.3 faisant partie des moyens d’armage mentionnés ci-dessus. Le mouvement de ce mobile 3 est limité par une butée de limitation B3. Dans l’exemple représenté, la bascule 2 peut avoir une forme générale d’ancre asymétrique dotée d’une baguette se terminant par une fourchette 2.4. Les moyens de blocage peuvent correspondre aux deux bras 2.2 et 2.3 de l’ancre ou faire partie des deux bras de l’ancre (on peut aussi prévoir des palettes rapportées), tandis que les moyens de dégagement peuvent correspondre à la fourchette 2.4 ou en particulier à des cornes de la fourchette 2.4.

Dans la présente demande, en ce qui concerne le plateau de balancier 4, il est considéré être compris dans le système d’échappement, bien que dans certains documents il ne fait pas directement partie du dispositif d’échappement. En conséquence, le plateau de balancier 4 est également représenté à la figure 1 . Ce plateau de balancier 4 pivote autour d’un axe 4.1 et comporte des moyens de dégagement (ici sous la forme d’un doigt ou levier 4.2) et des moyens de réception d’énergie 4.3, ces derniers moyens de réception d’énergie 4.3 faisant partie des moyens d’impulsion mentionnés ci-dessus. Dans l’exemple représenté, les moyens de dégagement peuvent être un doigt ou un levier 4.2, un doigt ou un levier faisant saillie de la périphérie du plateau de balancier 4 et les moyens de réception d’énergie 4.3 faisant partie des moyens d’impulsion peuvent former un autre doigt ou un autre levier faisant saillie de la périphérie du plateau de balancier 4. En remarque, ce plateau 4 fait également partie d’un dispositif oscillateur de la pièce d’horlogerie, en particulier d’un ensemble balancier-spiral de la pièce d’horlogerie.

Les figures qui suivent décrivent les principales étapes de fonctionnement du dispositif d’échappement selon l’invention.

Les figures 2a à 2c représentent les différentes étapes de la phase d’armage ou de fourniture d’énergie potentielle élastique au ressort 3.4 du mobile 3 par la roue d’échappement.

La figure 2a représente une première position de blocage du dispositif d’échappement de la figure 1. Dans cette position, une dent de la roue d’échappement s’appuie sur les moyens de blocage (le bras 2.3 de la bascule 2) et le mouvement de la bascule est limité par la butée B1. Le bras d’impulsion 3.2 du mobile 3 s’appuie sur la butée B3 sous l’effet du couple de rappel du ressort 3.4. Le balancier 4, qui tourne dans un premier sens de rotation, en l’occurrence le sens anti-horaire sur la figure 2a, est dans la position juste avant le dégagement.

La figure 2b représente la situation après le dégagement. Sous l’effet du couple de la roue d’échappement 1, le mobile 3 tourne dans le sens horaire et fournit de l’énergie potentielle élastique au ressort 3.4. On remarque que dans cet exemple d’exécution, le bras 3.2 n’entre pas en contact avec le plateau de balancier 4 lors de l’armage du ressort 3.4.

La figure 2c représente une deuxième position de blocage du dispositif d’échappement de la figure 1.

Dans cette position, une dent de la roue d’échappement 1 s’appuie sur les moyens de blocage (le bras 2.2 de la bascule 2) et le mouvement de la bascule est limité par la butée B2. Le bras 3.3 du mobile 3 est bloqué par une autre dent de la roue d’échappement 1.

Entre les deux positions de blocage, le mobile 3 est déplacé d’un angle a, et l’énergie fournie par la roue d’échappement au ressort 3.4 est de

E = ½ . k . a ² k étant la constante du ressort.

Les figures 3a à 3c représentent les différentes étapes de la phase de transmission d’énergie du ressort 3.4 au balancier.

La figure 3a représente (comme la figure 2c) la deuxième position de blocage du dispositif d’échappement de la figure 1. Cependant, contrairement à la figure 2c, le plateau de balancier 4 tourne dans un deuxième sens de rotation, en l’occurrence le sens horaire, et se trouve dans la position juste avant le dégagement. La figure 3b représente la situation après le dégagement. La bascule 2 se déplace de la deuxième position de blocage à la première position de blocage, libérant ainsi la roue d’échappement 1 et le bras 3.3 du mobile 3. Le bras 3.2 du mobile 3, sous l’effet du couple du ressort 3.4, donne l’impulsion aux moyens de réception d’énergie 4.3 du plateau de balancier 4, on remarque que cette impulsion est du type direct, c’est-à- dire que le bras 3.2 transmet directement le couple au plateau de balancier 4 sans passer par un élément intermédiaire.

La figure 3c représente la position des différents mobiles du dispositif d’échappement après la phase d’impulsion donnée par le mobile 3 au plateau de balancier 4. Le balancier reçoit donc toujours la même quantité d’énergie provenant du ressort 3.4 au rendement de transmission près, si le couple de la roue d’échappement est supérieur ou égal au couple du ressort 3.4. Autrement dit, l’énergie d’impulsion est transmise directement par le ressort 3.4, et non par la bascule 2 (l’ancre).

On constate que le but recherché est atteint : le dispositif d’échappement selon l’invention permet de fournir au balancier une quantité d’énergie pratiquement constante dans une plage de couple variable du barillet. Le dispositif selon l’invention nécessite peu de composants en comparaison des dispositifs connus de l’art antérieur, de plus son encombrement est très faible, ce qui permet de l’intégrer facilement dans une pièce d’horlogerie de faible volume. Les figures 4b et 4c représente des variantes d’exécution de l’échappement selon l’invention.

La figure 4a représente le plateau de balancier 4 de l’échappement de la figure 1 , qui est doté de moyens de dégagement (le doigt ou le levier 4.2) et de moyens de réception d’énergie (le doigt ou le levier 4.3), qui prennent comme expliqué respectivement la forme d’un doigt ou d’un levier faisant saillie de la périphérie du plateau de balancier 4.

Dans les figures 4b et 4c, les moyens de réception d’énergie du plateau de balancier 4 comprend deux doigts ou leviers 4.3.1. et 4.3.2, formant ainsi « une double levée ». Les moyens de réception de dégagement restent quant à eux inchangés et prennent la forme d’un doigt ou levier 14.2, d’un doigt ou d’un levier faisant saillie de la périphérie du plateau de balancier 4.

La figure 2b montre que pendant la phase d’armage du ressort 3.4, le bras 3.2 n’entre pas en contact avec le plateau de balancier 4. Etant donné la faible inertie du mobile 3, le mouvement de la roue d’échappement 1 pendant la phase d’armage du ressort 3.4 peut être plus rapide que celui de la bascule 2 qui est en prise avec le plateau de balancier 4. Cette désynchronisation peut provoquer l’instabilité du dispositif d’échappement lorsque celui-ci se positionne dans la deuxième position de blocage.

Pour synchroniser le mouvement de la roue d’échappement 1 avec celui de la bascule 2, on peut utiliser avantageusement le plateau de balancier 4 représenté à la figure 4b. Dans cette variante d’exécution, le premier doigt ou levier 4.3.1 entre en contact avec le bras 3.2 du mobile 3 pendant la phase d’armage du ressort 3.4, à savoir lors de la rotation du balancier selon un premier sens de rotation. Le deuxième doigt ou levier 4.3.2 sert quant à lui à recevoir de l’énergie du ressort après le dégagement lorsque le balancier tourne dans un deuxième sens de rotation.

La figure 4c représente le dispositif d’échappement selon l’invention pendant la phase d’armage du ressort 3.4 avec la nouvelle variante du plateau de balancier 4.

La figure 5 représente une deuxième variante d’exécution de l’échappement selon l’invention.

Dans cette nouvelle exécution, le ressort spiral 3.4 est remplacé par un ressort à lame 3.5 engagé dans une fente du mobile 3.

La figure 6 représente une troisième variante d’exécution de l’échappement selon l’invention.

Dans cette troisième variante d’exécution, le mobile 3 pivoté sur l’axe 3.1 des figures précédentes est remplacé par un système de guidage flexible 3a qui ne possède pas d’axe de rotation physique. En effet, les bras 3.2 et 3.3 du mobile 3 sont reliés à une partie statique de la pièce d’horlogerie par des lames ressort qui autorisent les phases d’armage et d’impulsion décrits ci-dessus.

On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l’invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées.

En particulier, la bascule peut avoir toute sorte de forme et n’est pas limitée à une ancre.

Enfin, le mobile peut donner l’impulsion à toute partie du balancier ou même à une autre pièce faisant partie de l’oscillateur, et pas nécessairement à un doigt ou un levier formé sur le plateau de balancier. On peut prévoir par exemple des secteurs ou portions denté(e)s. Autrement dit, les moyens d’impulsion peuvent être prévus pour donner l’impulsion depuis le mobile vers une pièce (de préférence oscillante) de l’oscillateur, comme le balancier ou le plateau de balancier.