EP2631721A1 - Composants horlogers en titane revêtus de diamant - Google Patents

Composants horlogers en titane revêtus de diamant Download PDF

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EP2631721A1
EP2631721A1 EP12156752.3A EP12156752A EP2631721A1 EP 2631721 A1 EP2631721 A1 EP 2631721A1 EP 12156752 A EP12156752 A EP 12156752A EP 2631721 A1 EP2631721 A1 EP 2631721A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
mobile
diamond layer
component according
titanium
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12156752.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Eric Klein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Richemont International SA
Original Assignee
Richemont International SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Richemont International SA filed Critical Richemont International SA
Priority to EP12156752.3A priority Critical patent/EP2631721A1/fr
Publication of EP2631721A1 publication Critical patent/EP2631721A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B13/00—Gearwork
    • G04B13/02—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots
    • G04B13/021—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots elastic fitting with a spindle, axis or shaft
    • G04B13/022—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots elastic fitting with a spindle, axis or shaft with parts made of hard material, e.g. silicon, diamond, sapphire, quartz and the like
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B15/00—Escapements
    • G04B15/14—Component parts or constructional details, e.g. construction of the lever or the escape wheel
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/32—Component parts or constructional details, e.g. collet, stud, virole or piton
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B29/00—Frameworks
    • G04B29/02—Plates; Bridges; Cocks
    • G04B29/027—Materials and manufacturing
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B31/00—Bearings; Point suspensions or counter-point suspensions; Pivot bearings; Single parts therefor
    • G04B31/004—Bearings; Point suspensions or counter-point suspensions; Pivot bearings; Single parts therefor characterised by the material used
    • G04B31/012—Metallic bearings

Definitions

  • the present invention relates to a watch component undergoing friction, having a low moment of inertia and good tribological properties.
  • the present invention relates in particular to a watchmaker mobile intended to be pivotally mounted on a shaft, or a stationary watch component for supporting said mobile.
  • silicon is increasingly used because of its insensitivity to magnetic fields, its very low coefficient of thermal expansion, and its density much lower than that of metals or alloys.
  • modern machining technologies enable complex shapes to be produced with great precision.
  • micromechanical silicon parts In practice, it has been demonstrated that the performance of such micromechanical silicon parts in terms of their mechanical properties and abrasive wear was not satisfactory.
  • these silicon parts are often coated with a coating having a low roughness and good tribological properties, such as a metal coating or amorphous carbon (DLC).
  • a coating having a low roughness and good tribological properties such as a metal coating or amorphous carbon (DLC).
  • the present invention relates to a watch component undergoing friction characterized in that at least a portion of the mobile is made of titanium, and in that said titanium portion of the mobile is at least partially coated with a diamond layer.
  • Said component may be all or part of a watchmaking frame, able to support the pivots of a watchmaker.
  • the component may be a mobile for a watch movement intended to be pivotally mounted on a shaft.
  • Said mobile can be included in an exhaust system of the watch movement and can be at least one of the following mobiles: an escape wheel, an anchor, and a tray.
  • At least one portion of the mobile may comprise at least one of the following portions: anchor arms, anchor lifts, an exhaust wheel hub, and a small plate and an ankle of the plateau.
  • said at least one portion of the mobile may comprise a portion of the mobile which is chased on the shaft, such as the arms, the small plate and a large plateau of the plate, and a hub of the wheel exhaust.
  • the portion of the mobile coated with the diamond layer may comprise at least one of the following portions: the forks, lifts, teeth of the escape wheel, the small plate and the ankle of the plateau.
  • the diamond layer may have a coefficient of friction of less than 0.1, and preferably less than 0.03.
  • the diamond layer may also be crystalline and include a grain size of less than 10 nm.
  • the diamond layer may also have a thickness of between 2 ⁇ m and 10 ⁇ m.
  • the proportion of carbon having sp 2 hybridization to carbon having sp 3 hybridization may be higher near the outer surface of the diamond layer than in the remainder of the diamond layer.
  • said at least a portion of the mobile can be made by a stamping method.
  • the present invention also relates to an exhaust system comprising the mobile of the invention, as well as a watch movement comprising at least one component according to the invention.
  • the component has a low moment of inertia, good tribological properties, and has a plastic field allowing deformation sufficient for hunting.
  • a mobile the latter can be easily hunted on his tree.
  • a fixed element such as a platinum or a bridge, it is possible to switch from stone for mounting the pivots of the mobile.
  • the exhaust system 1 comprises in particular an escape wheel 3, comprising an escape wheel secured to an exhaust pinion, pivotally mounted on an axle 30, an anchor 2 pivotally mounted on an anchor rod 23, and a plate 4 driven on a balance shaft 40.
  • the plate 4 comprises a small plate 41 provided with a notch 42 and a large plate 43 provided with an ankle (not shown in FIG. figure 1 ).
  • the anchor 2 comprises arms 21 comprising lifts 22 cooperating with teeth 31 of the escape wheel 3.
  • the rod 20 comprises a stinger 24 and a fork 25.
  • the stinger 24 is intended to cooperate with the small plate 41 to prevent accidental movement of the fork 25.
  • the fork 25 is preferably mounted above the stinger 24 and comprises two horns 26 intended to come into contact with the large plate pin 43, according to the rotation of the pin, to cause the anchor 2 to pivot about its rod 23 in a reciprocating motion.
  • the exhaust systems are difficult to develop because they are the compromise between the lowest possible inertia and the best possible tribological properties, in particular, the lifts 22 and the fork 25. Thus, it is difficult to avoid the collars between the plateau pin and the horns 26 of the fork 25 while preserving minimal inertia and even insensitivity to magnetic fields.
  • the mobiles of the exhaust system 1, that is to say the mobile escape 3, the anchor 2, and the plate 4 are made of titanium.
  • titanium includes both pure titanium and the various grades of titanium (for example titanium grade 1 to 4) and other titanium alloys (for example titanium grade 5 or other titanium alloys) .
  • the choice of titanium among other light metals, for this particular application has a set of technical advantages.
  • the use of titanium with a density around 4.5 g / cm 3 significantly reduces the mass of components compared to traditional components. It is therefore possible to significantly reduce the moment of inertia of the moving components. This reduction in inertia makes it possible to reduce the energy required for moving mobile components, such as the escapement mobile 3.
  • the titanium components have superior mechanical properties, such as high mechanical strength and low coefficient of thermal expansion.
  • the components are also non-magnetic in nature and have, in addition, excellent resistance to corrosion.
  • the titanium mobile can be hunted directly on a tree.
  • the term tree takes the known horological definition, for example as given in: " G.-A. Berner, Professional Illustrated Dictionary of Watchmaking, Ed. Federation Horlogère Suisse, 2007 ", and includes any cylindrical body (shaft, shaft, rod) of various shapes on which is fixed or rotates the mobile Unlike the silicon, the mobile titanium is not likely to break because the titanium has a plastic domain allowing deformation is sufficient for driving the hunting of the mobile titanium also requires no bonding operation and / or the use of an intermediate piece of elastically deformable material.It is also possible to calculate the tolerances required for 'Shaft and bore so as to have a tight fit without risk of breaking the workpiece, or deforming it.
  • the titanium mobiles are at least partially coated with a diamond layer in order to modify the tribology and / or the mechanical characteristics of the components.
  • the diamond layer can be deposited by a chemical vapor deposition (CVD) method in a reactor. Titanium has the advantage of being resistant to the temperatures typically reached during the deposition of the diamond layer which takes place at a temperature around 800 ° C.
  • the deposition can be carried out in the presence of a gas such as hydrogen or argon so as to obtain a pure diamond deposit.
  • Diamond deposition can also be doped by incorporation of boron, phosphorus, or metal atoms, thereby increasing the conductivity of the diamond layer. The layer thus doped will be less likely to attract particles such as dust and / or debris.
  • the diamond layer can also be doped with other elements such as sulfide, aluminum, nitrogen, or a combination of these elements.
  • the surface of the diamond layer may be rendered hydrophobic, for example, by a fluorination treatment, a chemical or plasma treatment, or another technique.
  • the diamond layer is nanocrystalline, that is to say that the size of the crystalline grains is typically less than 10 nm.
  • a small grain size reduces the surface roughness of the diamond layer.
  • Such layers may have a coefficient of friction that is less than 0.1, or even less than 0.03.
  • the diamond layer may have a thickness of preferably between 2 ⁇ m and 10 ⁇ m in order to ensure a high hardness and a low coefficient of friction of the layer.
  • the coefficient of friction of the diamond layer can be further decreased by increasing the proportion of carbon having sp 2 hybridization with sp 3 hybridization in the vicinity of the outer surface of the diamond layer.
  • the surface of the diamond layer has a higher proportion of carbon having sp 2 hybridization in the vicinity of the surface in contact with the other mobiles and components than in the rest of the diamond layer.
  • This hybridization variation can be obtained by controlling the concentration of carbon and / or methane towards the end of the deposition process, by the addition of nitrogen or argon, or by any other suitable method.
  • Such methods of deposition are described in patent applications EP2236455 and WO2010133607 .
  • All components / mobiles included in the exhaust system 1 may be made of titanium, or only a portion of these components / mobiles are made of titanium.
  • only the exhaust mobile 3 and the plate 4 can be made of titanium. It is also possible to make only a portion of the mobile titanium, while the other portion is in another material, such as steel, brass or nickel silver, or silicon.
  • the portion of the mobile being made of titanium is preferably a portion which is chased on a tree.
  • this portion may comprise the arms 21 of the anchor 2, the large and small plate 41, 42, and / or a hub 32 of the escape wheel 3.
  • the portion of the mobile made of titanium can be glued with the other portion or secured in any other way, before being coated with the diamond layer.
  • the entire surface of the mobile can be coated with the diamond layer (with the exception of the opening made in the component for the passage of the shaft). However, it may be considered to cover only a portion of the mobile.
  • the titanium portion of the mobile can be at least partially coated with the diamond layer.
  • the anchor 2 can be coated with the diamond layer only at the fork 25 and the lifts 22. In this configuration, the fork 25 and the lifts 22 have a low wear and a low coefficient of friction. association with the ankle.
  • the escape wheel 3 can be coated with the diamond layer at the teeth 31.
  • the plate 4 can be coated with diamond only at the level of the large plateau pin 43.
  • the portion of the titanium components / mobiles can advantageously be manufactured using a cutting method such as stamping.
  • a cutting method can offer a dimensional accuracy of the order of a micrometer with a relatively low cost of manufacture, allowing mass production.
  • the present invention is not limited to the embodiments that have just been described and that various modifications and simple variants can be envisaged by the skilled person without departing from the scope of the present invention.
  • any watch mobile intended to be pivotally mounted on a shaft.
  • Such mobiles may comprise, inter alia, gear trains and transmission, time setting mobiles, the return trains in the drive member, the balance of the regulating member, and the calendar mechanism.
  • diamond-coated titanium for the manufacture of other watch components, or else micromechanical components other than watch components, for example, micromechanical components having a functional role in a printed circuit or a MEMS.
  • the diamond coated titanium is used for the manufacture of fixed watch components that are subject to friction.
  • Such components may include the watch frame, for example, the deck and / or the decks, serving as a support for other movable members (not shown in FIG. figure 2 ) of the watch.
  • the figure 2 represents a bridge 50 of a watch.
  • the component 50 may be completely made of titanium, or only a portion of the component is made of titanium. In the latter case, at least a portion of the component undergoing friction is made of titanium. This portion will typically be the portion supporting the mobile, including the portion 52 of the component where is chased the pivot of the mobile.
  • the component 50 may be at least partially coated with a diamond layer in order to modify the tribology and / or the mechanical characteristics of the components.
  • the diamond layer can coat the portion supporting the mobile, in particular the portion 52 of the component where the pivot of the mobile is to be chased.
  • the wall of the bearing hole 51 may be coated with the diamond layer thus reducing the coefficient of friction on the wall of the holes and improving the friction torque between the bearing and the shaft of the mobile which can itself be coated with diamond. In this way, it is possible to pass ruby pad (or stone) in which are normally mounted pivots.
  • An advantage of the component 50 according to the invention is to allow the production of plates and bridges having very small thicknesses. It thus becomes possible to manufacture very thin watch cases. Another advantage is to be able to realize the component (frame, plate and / or bridge) in one piece with great precision while avoiding the disadvantages induced by mounting steps (stonework). The flatness and the precision of the component are improved despite its possible low thickness.

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Abstract

La présente invention concerne un composant horloger subissant des frottements caractérisé en ce qu'au moins une portion du composant est réalisé en titane, et en ce que ladite portion en titane du composant est au moins partiellement revêtue d'une couche de diamant. Le composant peut être un mobile destiné à être monté pivotant sur un arbre ou encore un élément fixe, tel qu'une platine ou un pont. Le composant a un faible moment d'inertie, de bonnes propriétés tribologiques, et possède un domaine plastique permettant des déformations suffisantes pour le chassage.

Description

    Domaine technique
  • La présente invention concerne un composant horloger subissant des frottements, ayant un faible moment d'inertie et de bonnes propriétés tribologiques. La présente invention concerne notamment un mobile horloger destiné à être monté pivotant sur un arbre, ou encore un composant fixe horloger destiné à supporter ledit mobile.
    • Etat de la technique
  • Dans le domaine de la micromécanique, qui sera par la suite plus particulièrement illustré par le domaine horloger, le silicium est de plus en plus utilisé en raison notamment de son insensibilité aux champs magnétiques, de son très faible coefficient d'expansion thermique, et de sa densité bien inférieure à celle des métaux ou alliages. De plus les technologies modernes d'usinage permettent de réaliser des formes complexes avec une grande précision.
  • Dans la pratique, il a été démontré que les performances de telles pièces micromécaniques en silicium au niveau de leurs propriétés mécaniques et de l'usure par abrasion n'étaient pas satisfaisantes. De sorte à pallier à ces inconvénients, ces pièces en silicium sont souvent revêtues d'un revêtement ayant une faible rugosité et de bonnes propriétés tribologiques, tel qu'un revêtement métallique ou en carbone amorphe (DLC).
  • D'autre part, dans le cas des pièces micromécaniques en silicium qui ne possèdent pas, ou très peu, de domaine plastique, le risque est grand de briser la pièce lors du montage sur un arbre métallique. Pour cette raison, il est peu avantageux de réaliser des pièces telles qu'une cheville de plateau conventionnelle en matériau à base de silicium. On peut effectuer un ajustement gras pour éviter des contraintes dans le matériau cassant. On a alors un risque de déchassage ou de non entraînement de l'organe mobile par l'arbre. Cela s'applique également aux platines et aux ponts supportant les pivots d'un mobile de mouvement horloger. Les pivots sont généralement supportés dans des paliers rapportés dans les ponts et la platine. Les paliers habituellement utilisés comportent au moins un coussinet en rubis qui est utilisé pour ses très bonnes caractéristiques tribologiques.
  • Pour pallier à cet inconvénient on peut utiliser la technique de collage, longtemps utilisée pour fixer un spiral sur une virole, comme décrit par exemple dans le brevet FR1447142 . Le brevet US3906714 décrit un mode de réalisation dans lequel le point de colle permet à la fois de fixer le spiral a une bague formant virole et ladite bague a l'axe de balancier. L'usage d'une colle a toutefois l'inconvénient de nécessiter des étapes supplémentaires d'usinage pour prévoir des logements pour la colle, et des tâches supplémentaires au moment de l'assemblage. En outre les phénomènes de vieillissement peuvent entrainer un certain jeu avec le temps. Dans la demande de brevet CH699680 par la présente demanderesse, un mobile en silicium est chassé sur un axe à l'aide d'une pièce intermédiaire en matériau déformable élastiquement, fixée dans une ouverture pratiquée dans le mobile.
    • Bref résumé de l'invention
  • La présente invention concerne un composant horloger subissant des frottements caractérisé en ce qu'au moins une portion du mobile est réalisé en titane, et en ce que ladite portion en titane du mobile est au moins partiellement revêtue d'une couche de diamant. Ledit composant peut être tout ou partie d'un bâti horloger, apte à supporter des pivots d'un mobile horloger.
  • Selon un aspect de l'invention, le composant peut être un mobile pour un mouvement horloger destiné à être monté pivotant sur un arbre. Ledit mobile peut être compris dans un système d'échappement du mouvement horloger et pouvant être au moins l'un des mobiles suivants: une roue d'échappement, une ancre, et un plateau.
  • Dans un mode de réalisation, au moins une portion du mobile peut comprendre au moins l'une des portions suivantes: des bras de l'ancre, des levées de l'ancre, un moyeu de la roue d'échappement, et un petit plateau et une cheville du plateau.
  • Dans un autre mode de réalisation, ladite au moins une portion du mobile peut comprendre une portion du mobile qui vient se chasser sur l'arbre, telle que les bras, le petit plateau et un grand plateau du plateau, et un moyeu de la roue d'échappement.
  • Encore dans un autre mode de réalisation, la portion du mobile revêtue de la couche de diamant peut comprendre au moins l'une des portions suivantes: les fourchettes, les levées, des dents de la roue d'échappement, le petit plateau et la cheville du plateau.
  • Encore dans un autre mode de réalisation, la couche de diamant peut avoir un coefficient de frottement inférieur à 0.1, et préférablement inférieur à 0.03. La couche de diamant peut également être cristalline et comprendre une taille de grains inférieure à 10 nm. La couche de diamant peut également avoir une épaisseur comprise entre 2 µm et 10 µm.
  • Encore dans un autre mode de réalisation, la proportion du carbone ayant une hybridation sp2 par rapport carbone ayant une hybridation sp3 peut être plus élevée au voisinage de la surface extérieure de la couche de diamant que dans le reste de la couche de diamant.
  • Encore dans un autre mode de réalisation, ladite au moins une portion du mobile peut être réalisée par une méthode d'étampage.
  • La présente invention concerne également un système d'échappement comprenant le mobile de l'invention, ainsi qu'un mouvement horloger comprenant au moins un composant selon l'invention.
  • Le composant a un faible moment d'inertie, de bonnes propriétés tribologiques, et possède un domaine plastique permettant des déformations suffisantes pour le chassage. Dans le cas d'un mobile, ce dernier peut être facilement chassé sur son arbre. Dans le cas d'un élément fixe, tel qu'une platine ou un pont, il est possible de passer d'empierrage pour le montage des pivots du mobile.
    • Brève description des figures
  • Des exemples de mise en oeuvre de l'invention sont indiqués dans la description illustrée par
    • la figure 1 illustrant un système d'échappement horloger selon un mode de réalisation; et
    • la figure 2 représentant un pont d'une montre, selon un mode de réalisation.
    Exemple(s) de mode de réalisation de l'invention
  • Dans l'exemple illustré à la figure 1, on peut voit un système d'échappement 1 pour une pièce d'horlogerie. Le système d'échappement 1 comprend notamment un mobile d'échappement 3, comprenant une roue d'échappement solidaire d'un pignon d'échappement, montée pivotante sur un axe 30, une ancre 2 montée pivotante sur une tige d'ancre 23, et un plateau 4 chassé sur un axe de balancier 40. Le plateau 4 comprend un petit plateau 41 muni d'une encoche 42 et un grand plateau 43 muni d'une cheville (non représentée sur la figure 1). L'ancre 2 comporte des bras 21 comprenant des levées 22 coopérant avec des dents 31 de la roue d'échappement 3. A l'extrémité opposée aux bras 21, la baguette 20 comporte un dard 24 et une fourchette 25. Le dard 24 est destiné à coopérer avec le petit plateau 41 afin d'empêcher les déplacements accidentels de la fourchette 25. La fourchette 25 est préférentiellement montée à l'aplomb du dard 24 et comprend deux cornes 26 destinées à entrer en contact avec la cheville de grand plateau 43 afin, suivant la rotation de la cheville, d'entraîner l'ancre 2 en pivotement autour de sa tige 23 selon un mouvement de va-et-vient.
  • Les systèmes d'échappement sont difficiles à mettre au point car ils sont le compromis entre une inertie la plus faible possible et les meilleures propriétés tribologiques possibles, en particulier, des levées 22 et de la fourchette 25. Ainsi, il est difficile d'éviter les collements entre la cheville de plateau et les cornes 26 de la fourchette 25 tout en préservant une inertie minimale et même une insensibilité aux champs magnétiques.
  • Dans un mode de réalisation de l'invention, les mobiles du système d'échappement 1, c'est-à-dire le mobile d'échappement 3, l'ancre 2, et le plateau 4, sont fabriqués en titane. Dans l'ensemble du texte, le terme titane comprend autant le titane pur que les différents grades de titane (par exemple le titane de grade 1 à 4) et autres alliages de titane (par exemple le titane grade 5 ou autres alliages de titane). Il s'avère de manière surprenante que le choix du titane parmi d'autres métaux légers, pour cette application particulière présente un ensemble d'avantages techniques. Par exemple, l'utilisation du titane avec une masse volumique autour de 4,5 g/cm3, permet de diminuer notablement la masse des composants par rapport aux composants traditionnels. Il est donc possible de réduire significativement le moment d'inertie des composants mobiles. Cette diminution d'inertie permet de diminuer l'énergie nécessaire à la mise en mouvement des composants mobiles, tels que le mobile d'échappement 3. Par rapport aux pièces traditionnelles, les composants en titane présentent des propriétés mécaniques supérieures, telles qu'une résistance mécanique élevée et un faible coefficient de dilatation thermique. Les composants sont également de nature amagnétique et ont, en outre, une excellente résistance à la corrosion.
  • Le mobile en titane peut être chassé directement sur un arbre. Ici, le terme arbre prend la définition horlogère connue, par exemple telle que donnée dans: "G.-A. Berner, Dictionnaire professionnel illustré de l'horlogerie, Ed. Fédération Horlogère Suisse, 2007", et comprend n'importe quel corps cylindrique (arbre, axe, tige) de formes diverses sur lequel est fixé ou tourne le mobile. Contrairement au silicium, le mobile en titane ne risque pas de briser puisque le titane possède un domaine plastique permettant des déformations suffisantes pour le chassage. Le chassage du mobile en titane ne requiert non plus pas d'opération de collage et/ou l'utilisation d'une pièce intermédiaire en matériau déformable élastiquement. Il est également possible de calculer les tolérances nécessaires pour l'arbre et l'alésage de façon à avoir un ajustement serré sans risque de briser la pièce, ou de la déformer.
  • Selon l'invention, les mobiles en titane sont revêtus au moins partiellement d'une couche de diamant afin de modifier la tribologie et/ou les caractéristiques mécaniques des composants.
  • La couche de diamant peut être déposée par une méthode de déposition chimique en phase vapeur (CVD) dans un réacteur. Le titane a l'avantage d'être résistant aux températures typiquement atteintes durant la déposition de la couche diamant qui a lieu à une température autour de 800°C. La déposition peut être réalisée en présence d'un gaz tel que l'hydrogène ou l'argon de manière à obtenir un dépôt de diamant pur. Le dépôt de diamant peut également être dopé par l'incorporation d'atomes de bore, phosphore, ou métallique, augmentant ainsi la conductivité de la couche de diamant. La couche ainsi dopée sera moins susceptible s'attirer des particules telles que des poussières et/ou des débris. La couche de diamant peut aussi être dopée par d'autres éléments tels que le sulfure, l'aluminium, l'azote, ou une combinaison de ces éléments. La surface de la couche de diamant peut être rendue hydrophobe, par exemple, par un traitement de fluorisation, un traitement chimique ou plasma, ou une autre technique.
  • Avantageusement, la couche de diamant est nanocristalline, c'est-à-dire que la taille des grains cristallins est typiquement inférieure à 10 nm. Une petite taille de grains permet de réduire la rugosité de surface de la couche de diamant. De telles couches peuvent avoir un coefficient de frottement qui est inférieur à 0.1, voir même inférieur à 0.03. La couche de diamant peut avoir une épaisseur de comprise, préférablement, entre 2 µm et 10 µm afin d'assurer une dureté élevée et un coefficient de frottement faible de la couche. Le coefficient de frottement de la couche de diamant peut encore être diminué en augmentant la proportion du carbone ayant une hybridation sp2 par rapport carbone ayant une hybridation sp3, au voisinage de la surface extérieure de la couche de diamant. C'est-à-dire que la surface de la couche de diamant a une proportion plus élevée de carbone ayant une hybridation sp2 au voisinage de la surface en contact avec les autres mobiles et composants, que dans le reste de la couche de diamant. Cette variation d'hybridation peut être obtenue en contrôlant la concentration de carbone et/ou de méthane vers la fin du procédé de déposition, par l'ajout d'azote ou d'argon, ou par toute autre méthode adéquate. De telles méthodes de déposition sont décrites dans les demandes de brevet EP2236455 et WO2010133607 .
  • L'ensemble des composants / mobiles compris dans le système d'échappement 1 peuvent être réalisés en titane, ou encore seulement une portion de ces composants / mobiles sont réalisés en titane. Par exemple, seule le mobile d'échappement 3 et le plateau 4 peuvent être fabriqués en titane. Il est également possible de ne réaliser qu'une portion du mobile en titane, tandis que l'autre portion est dans un autre matériau, tel que l'acier, le laiton ou le maillechort, ou encore le silicium. Dans cette variante, la portion du mobile étant en titane est préférablement une portion qui vient se chasser sur un arbre. Par exemple, cette portion peut comprendre les bras 21 de l'ancre 2, le grand et petit plateau 41, 42, et/ou encore un moyeu 32 de la roue d'échappement 3. La portion du mobile réalisée en titane peut être collée avec l'autre portion ou solidarisée de toute autre manière, avant d'être revêtue de la couche de diamant.
  • Dans un mode de réalisation non représenté, la totalité de la surface du mobile peut être revêtue de la couche de diamant (à l'exception de l'ouverture pratiquée dans le composant pour le passage de l'arbre). Il peut cependant être envisagé de ne revêtir qu'une portion du mobile. En particulier, la portion en titane du mobile peut être au moins partiellement revêtue de la couche de diamant. Par exemple, l'ancre 2 peut être revêtue de la couche de diamant qu'au niveau de la fourchette 25 et des levées 22. Dans cette configuration, la fourchette 25 et des levées 22 présentent une faible usure et un faible coefficient de frottement en association avec la cheville. Dans un autre exemple, le mobile d'échappement 3 peut être revêtu de la couche de diamant au niveau des dents 31. Similairement, le plateau 4 peut n'être revêtu de diamant qu'au niveau de la cheville de grand plateau 43.
  • La portion des composants / mobiles en titane peut avantageusement être fabriquée à l'aide d'une méthode de découpe telle que l'étampage. Une telle méthode de découpe peut offrir une précision dimensionnelle de l'ordre du micromètre avec un coût relativement faible de fabrication, permettant la fabrication en grande série.
  • Il va de soi que la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et que diverses modifications et variantes simples peuvent être envisagées par l'homme de métier sans sortir du cadre de la présente invention. Par exemple, l'utilisation du titane revêtu d'une couche de diamant tel que décrit ci-dessus peut être envisagée pour la fabrication de n'importe lequel mobile horloger destiné à être monté pivotant sur un arbre. De tels mobiles peuvent comprendre, entre autres, les trains de rouage et transmission, les mobiles de mise à l'heure, les trains de renvoi dans l'organe moteur, le balancier de l'organe de régulation, et le mécanisme de calendrier. Il est également possible d'utiliser le titane revêtu de diamant pour la fabrication d'autres composants horlogers, ou encore de composants micromécaniques autres que des composants horlogers, par exemple, des composants micromécaniques ayant un rôle fonctionnel dans un circuit imprimé ou un MEMS.
  • Dans un mode de réalisation, le titane revêtu de diamant est utilisé pour la fabrication de composants horlogers fixes mais subissant des frottements. De tels composants peuvent comprendre le bâti de la montre, par exemple, la platine et/ou les ponts, servant de support à d'autres organes mobiles (pas représenté dans la figure 2) de la montre. A titre illustratif, la figure 2 représente un pont 50 d'une montre. Le composant 50 peut être complètement réalisé en titane, ou encore seulement une portion du composant est réalisée en titane. Dans ce dernier cas, au moins une portion du composant subissant les frottements est réalisée en titane. Cette portion sera typiquement la portion supportant le mobile, notamment la portion 52 du composant où vient se chasser le pivot du mobile.
  • Encore selon l'invention, le composant 50 peut être revêtu au moins partiellement d'une couche de diamant afin de modifier la tribologie et/ou les caractéristiques mécaniques des composants. Par exemple, la couche de diamant peut revêtir la portion supportant le mobile, notamment la portion 52 du composant où vient se chasser le pivot du mobile. Plus particulièrement, la paroi du trou 51 formant palier peut être revêtue de la couche de diamant diminuant ainsi le coefficient de frottement sur la paroi des trous et améliorant le couple de frottement entre le palier et l'arbre du mobile qui peut lui-même être revêtu de diamant. De la sorte, il est possible de passer de coussinet en rubis (ou pierre) dans lesquelles sont normalement montés les pivots.
  • Un avantage du composant 50 selon l'invention est de permettre de réaliser des platines et ponts ayant de très faibles épaisseurs. Il devient donc possible de fabriquer des boîtiers de montre très fins. Un autre avantage est de pouvoir réaliser le composant (bâti, platine et/ou pont) en une seule pièce avec une grande précision tout en évitant les inconvénients induits par des étapes de montage (empierrage). La planéité et la précision du composant sont améliorées malgré sa possible faible épaisseur.
    • Numéros de référence employés sur les figures
    • 1
    système d'échappement
    2
    ancre
    20
    baguette
    21
    bras
    22
    levée
    23
    tige d'ancre
    24
    dard
    25
    fourchette
    26
    corne
    3
    roue d'échappement
    30
    pignon d'échappement
    31
    dents de la roue d'échappement
    32
    moyeu
    4
    plateau
    40
    axe de balancier
    41
    petit plateau
    42
    encoche
    43
    grand plateau
    50
    pont
    51
    trou
    52
    portion

Claims (16)

  1. Composant horloger (2, 3, 4, 50) subissant des frottements caractérisé en ce qu'au moins une portion du composant est réalisé en titane, et en ce que ladite portion en titane du composant est au moins partiellement revêtue d'une couche de diamant.
  2. Composant selon la revendication 1,
    ledit composant étant tout ou partie d'un bâti horloger (50), apte à supporter des pivots d'un mobile horloger.
  3. Composant selon la revendication 1,
    ledit composant étant un mobile destiné à être monté pivotant sur un arbre.
  4. Composant selon la revendication 3,
    ledit composant étant un mobile compris dans un système d'échappement (1) du mouvement horloger.
  5. Composant selon la revendication 4,
    le composant étant l'un des mobiles suivants: une roue d'échappement (3), une ancre (2), et un plateau (4).
  6. Composant selon la revendication 5, dans lequel au moins une portion du mobile comprend au moins l'une des portions suivantes: des bras (21) de l'ancre (2), des levées (22) de l'ancre (2), un moyeu (32) de la roue d'échappement (3), et un petit plateau (43) et une cheville du plateau (4); ou une portion du mobile qui vient se chasser sur l'arbre.
  7. Composant selon la revendication 6, dans lequel ladite au moins une portion du mobile comprend l'une des portions suivantes: les bras (21), le petit plateau (43) et un grand plateau (41) du plateau (4), et un moyeu (32) de la roue d'échappement (3).
  8. Composant selon l'une des revendications 3 à 7, dans lequel la portion du mobile revêtue de la couche de diamant comprend au moins l'une des portions suivantes: les fourchettes (25), les levées (22), des dents (31) de la roue d'échappement (3), le petit plateau (43) et la cheville du plateau (4).
  9. Composant selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel la couche de diamant a un coefficient de frottement inférieur à 0.1, et préférablement inférieur à 0.03.
  10. Composant selon les revendications 1 ou 9, dans lequel la couche de diamant est cristalline et comprend une taille de grains inférieure à 10 nm.
  11. Composant selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel la proportion du carbone ayant une hybridation sp2 par rapport carbone ayant une hybridation sp3 est plus élevée au voisinage de la surface extérieure de la couche de diamant que dans le reste de la couche de diamant.
  12. Composant selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel la couche de diamant a une épaisseur comprise entre 2 µm et 10 µm.
  13. Composant selon l'une des revendications 1 à 12 dans lequel ladite au moins une portion du composant est réalisée par une méthode d'étampage.
  14. Composant selon l'une des revendications 1 à 13 dans lequel le composant est complètement réalisé en titane.
  15. Système d'échappement (1) d'un mouvement horloger comprenant au moins un mobile caractérisé par l'une des revendications de 3 à 14.
  16. Mouvement horloger comportant au moins un composant selon l'une des revendications de 1 à 14.
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