CH701155B1 - Oscillateur pour pièce d'horlogerie. - Google Patents

Abstract

Oscillateur pour pièce d’horlogerie comprenant un balancier (10) et un spiral (12), dans lequel le balancier (10) comporte: – une planche (16) réalisée en un premier matériau, – un arbre portant ladite planche (16) et destiné à assurer le pivotement du balancier autour d’un axe AA, – des masselottes montées sur ladite planche (16), réparties symétriquement par rapport audit axe AA, et dans lequel le spiral (12) est réalisé en un deuxième matériau, et les masselottes en un troisième matériau. Selon l’invention, les premier et deuxième matériaux sont choisis parmi le diamant, le quartz, le corindon et le silicium.

Description

[0001] La présente invention a pour objet un oscillateur pour pièce d’horlogerie du type comportant un balancier et un spiral, dont la fréquence est particulièrement stable. Plusieurs paramètres peuvent affecter la stabilité d’un tel oscillateur, et plus particulièrement les variations de température, d’amplitude et le magnétisme.

[0002] Il est bien connu de l’homme du métier que la fréquence d’un balancier varie sensiblement en fonction de la température. Deux facteurs interviennent essentiellement, soit la variation du moment d’inertie du balancier et la variation du couple de rappel du spiral. Dans les oscillateurs les plus fréquemment utilisés, les matériaux sont choisis de manière à ce que ces deux variations se compensent. Cette compensation ne peut malheureusement pas être parfaite. Parmi les solutions envisageables, on relèvera notamment l’usage d’un balancier en alliage de cupro-béryllium associé à un spiral en alliage fer-nickel commercialisé sous la marque Nivarox (Suisse). Ce type de spiral est sensible aux champs magnétiques. Pour pallier ce défaut, il a été proposé de réaliser le spiral en quartz, également associé à un balancier en cupro-béryllium. Le problème de la compensation thermique subsiste.

[0003] On appel défaut d’isochronisme les variations de la marche engendrées par les variations d’amplitude des oscillations du balancier. Plusieurs mesures sont prises pour réduire ce défaut, et notamment le choix d’un balancier aussi léger que possible, avec une inertie aussi grande que possible. A cet effet, le balancier est muni de bras et d’une serge solidaire des bras, de bien plus grande épaisseur. De la sorte, la plus grande masse du balancier se trouve à la périphérie.

[0004] Comme évoqué plus haut, les difficultés engendrées par l’influence du champ magnétique sur le spiral sont résolues en choisissant un matériau amagnétique, comme le quartz par exemple. Cela ne résout pas pour autant les autres problèmes.

[0005] Un but de la présente invention est de réaliser un oscillateur de type à balancier-spiral présentant une stabilité améliorée tant en ce qui concerne sa sensibilité aux variations de température que d’amplitude, ainsi qu’aux champs magnétiques.

[0006] A cet effet, l’oscillateur pour pièce d’horlogerie selon l’invention comprend un balancier et un spiral, dans lequel le balancier comporte: – une planche réalisée en un premier matériau, – un arbre portant ladite planche et destiné à assurer le pivotement du balancier autour d’un axe AA, – des masselottes montées sur ladite planche et réparties symétriquement par rapport audit axe AA, et dans lequel le spiral est réalisé en un deuxième matériau et les masselottes en un troisième matériau.

[0007] Selon l’invention, les premier et deuxième matériaux peuvent, ou non, être les mêmes et sont choisis parmi le diamant, le quartz, le corindon et le silicium.

[0008] De la sorte, il est possible d’obtenir des oscillateurs particulièrement stables en température.

[0009] Afin de réduire de manière optimale la sensibilité du balancier à la température, une partie au moins desdites masselottes ont une forme cylindrique d’axe BB dans leur portion engagée dans ladite planche, lesdites masselottes présentant une structure symétrique en référence à l’axe BB.

[0010] De manière avantageuse, le troisième matériau présente une masse spécifique supérieure à 10 g/cm<3>; il peut s’agir notamment de l’or, tandis que les premier et deuxième matériaux sont du diamant. De la sorte, le rapport entre le moment d’inertie et la masse spécifique est particulièrement favorable.

[0011] La présente invention concerne également un procédé d’équilibrage par enlèvement de matière d’un balancier pour oscillateur selon l’invention. Il est caractérisé en ce que de la matière est enlevée d’au moins une desdites masselottes symétriques de manière symétrique en référence à l’axe du cylindre.

[0012] L’équilibrage peut également être réalisé par adjonction de matière. Dans ce cas, la matière est ajoutée à au moins l’une des masselottes symétriques de manière symétrique en référence à l’axe de son cylindre.

[0013] L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d’exemple et faite en référence au dessin dans lequel les fig. 1et 2représentent un oscillateur selon l’invention, respectivement vu en plan et en coupe.

[0014] L’ensemble représenté au dessin comporte un balancier 10 et un spiral 12. Le balancier 10 comprend plus précisément un arbre 14, une planche 16 montée rigidement sur l’arbre 14 et des masselottes 18, d’un premier type, et 19 d’un deuxième type, une virole 20 et un plateau 22.

[0015] L’arbre 14 est classiquement réalisé en acier trempé. Il présente un axe de symétrie AA, qui est également son axe de pivotement. Il comporte une assiette 14a, des portions cylindriques 14b, 14c et 14d disposées de part et d’autre de l’assiette 14a et destinées à recevoir respectivement la virole 20, la planche 16 et le plateau 22. Ses extrémités forment des pivots 14e et 14f destinés à être engagés dans des paliers constitués dans le bâti de la pièce d’horlogerie, non représentés au dessin.

[0016] La planche 16 est formée d’une plaque d’un matériau à faible densité et à faible coefficient de dilation thermique, et plus particulièrement du diamant, du corindon, du quartz ou du silicium, dont l’épaisseur est de l’ordre de quelques dixièmes de millimètres, typiquement de 0,2 mm. Elle comporte un trou central 16a et huit ouvertures orientées radiale-ment et définissant huit bras 16b. Les extrémités extérieures des bras 16b sont reliées entre elles pour former une serge 16c. Cette dernière est percée, dans le prolongement des bras 16b, de trous 16d orientés parallèlement à l’axe AA et dans lesquels les masselottes 18 et 19 sont fixées.

[0017] Comme on peut le voir plus particulièrement sur la fig. 2, la planche 16 est en appui contre l’assiette 14a et positionnée par la portion cylindrique 14c. Elle est fixée à l’arbre 14 par des points de colle 24 disposés dans des logements pratiqués dans la périphérie du trou 16a. La virole 20 est chassée sur l’arbre 14 dans sa portion cylindrique 14d, en appui contre la planche 16. Elle porte, monté par collage, le spiral 12.

[0018] Les masselottes 18 sont formées chacune d’un clou 18a de forme cylindrique d’axe BB, en matériau lourd, par exemple de l’or, muni d’une tête 18b et d’un corps 18c, et d’une bague 18d réalisée dans le même matériau. Le corps 18c de chacune des masselottes 18 est engagé dans un trou 16d, la tête 18b étant en appui contre la planche 16. La bague 18d qui lui est associé est fixée de l’autre côté de la planche 16, par chassage, collage ou soudage.

[0019] Les masselottes 18 présentent une structure symétrique par rapport à l’axe BB de chacun des clous 18a. De la sorte, lors de changements de température, les clous se dilatent ou se contractent radialement par rapport à l’axe BB, sans que leur centre de gravité ne bouge. En conséquence, en première approximation, cette dilatation ne modifie pas l’inertie du balancier.

[0020] Les masselottes 19 présentent un centre de gravité décalé par rapport à l’axe du trou 16d dans lequel elles sont engagées. De la sorte, en les tournant, il est possible de modifier le moment d’inertie et ainsi corriger la fréquence de l’oscillateur. Afin de permettre cette rotation, les masselottes 19 comportent une portion cylindrique 19a munie de fentes à orientation axiale 19b, permettant une fixation à friction.

[0021] Le spiral 12 est réalisé en diamant, en quartz, en silicium ou en corindon. L’élasticité et la longueur de ces matériaux varient très peu en fonction de la température.

[0022] Grâce à cette configuration particulière, dans laquelle la planche du balancier et le spiral sont réalisés en des matériaux très stables en fonction de la température, il est possible d’avoir un oscillateur dont la fréquence varie très peu en fonction de la température. Cette stabilité est renforcée grâce au fait qu’une partie des masselottes ont un centre de gravité fixe par rapport à l’axe de balancier.

[0023] Les matériaux constitutifs du balancier (à l’exception de l’arbre 14) et du spiral étant amagnétiques, un champ magnétique n’interagira qu’avec l’arbre 14, l’influence étant pratiquement nulle.

[0024] Enfin, dès lors que la masse spécifique du matériau constitutif de la planche est faible, alors que celle du matériau constitutif des masselottes est élevée, la masse totale du balancier est faible pour un moment d’inertie donné. Il en résulte que le défaut d’isochronisme peut être réduit.

[0025] Des masselottes en or ou en platine permettent de réaliser un balancier avec un rapport moment d’inertie/masse particulièrement favorable. Il est aussi possible d’utiliser des matériaux moins coûteux, par exemple du laiton ou de l’invar. Dans ce dernier cas, la dilatation des masselottes pourrait encore être réduite.

[0026] Les balanciers pour pièces d’horlogerie doivent être équilibrés. Cela peut se faire en enlevant ou en ajoutant de la matière. Cette opération s’effectue de manière particulièrement avantageuse en travaillant sur les masselottes 18, qui présentent une structure symétrique par rapport à leur axe BB.

[0027] Afin d’éviter que la symétrie de celles-ci ne soit affectée, il est possible d’enlever de la matière soit mécaniquement, soit par un tir au laser, en veillant à ce que cela se fasse de manière régulière sur toute la surface ou symétriquement par rapport à l’axe BB. Il est également possible d’ajouter de la matière par projection sur l’une ou l’autre des masselottes, toujours en veillant à garder la symétrie en référence à l’axe BB.

[0028] On relèvera que, selon le matériau constitutif de la planche 16, il est également possible d’y ajouter ou de d’y supprimer de la matière et plus particulièrement sur sa serge.

Claims (7)

1. Oscillateur pour pièce d’horlogerie comprenant un balancier (10) et un spiral (12), dans lequel le balancier (10) comporte: – une planche (16) réalisée en un premier matériau, – un arbre (14) portant ladite planche (16) et destiné à assurer le pivotement du balancier autour d’un axe AA, – des masselottes (18, 19) montées sur ladite planche (16), réparties symétriquement par rapport audit axe AA, et dans lequel le spiral (12) est réalisé en un deuxième matériau, et les masselottes (18) en un troisième matériau, caractérisé en ce que les premier et deuxième matériaux sont choisis parmi le diamant, le quartz, le corindon et le silicium.

2. Oscillateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que une partie au moins desdites masselottes (18) a une forme cylindrique d’axe BB dans la portion engagée dans ladite planche (16), lesdites masselottes (18) présentant une structure symétrique en référence à l’axe BB.

3. Oscillateur selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le troisième matériau présente une masse spécifique supérieure à 10 g/cm<3>.

4. Oscillateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le troisième matériau est de l’or.

5. Oscillateur selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier matériau est du diamant.

6. Procédé d’équilibrage par enlèvement de matière d’un balancier pour oscillateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que de la matière est enlevée d’au moins une desdites masselottes symétrique (18) de manière symétrique en référence à son axe BB.

7. Procédé d’équilibrage par adjonction de matière d’un balancier pour oscillateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que de la matière est ajoutée à au moins l’une desdites masselottes symétriques (18) de manière symétrique en référence à son axe BB.