EP3575885B1 - Barillet d'horlogerie - Google Patents

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EP3575885B1
EP3575885B1 EP18175570.3A EP18175570A EP3575885B1 EP 3575885 B1 EP3575885 B1 EP 3575885B1 EP 18175570 A EP18175570 A EP 18175570A EP 3575885 B1 EP3575885 B1 EP 3575885B1
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mainspring
radius
coils
spring
barrel
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Jonas Vannod
Christian Charbon
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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
    • G04B1/00—Driving mechanisms
    • G04B1/10—Driving mechanisms with mainspring
    • G04B1/14—Mainsprings; Bridles therefor
    • G04B1/145—Composition and manufacture of the springs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D11/00—Bending not restricted to forms of material mentioned in only one of groups B21D5/00, B21D7/00, B21D9/00; Bending not provided for in groups B21D5/00 - B21D9/00; Twisting
    • B21D11/06—Bending into helical or spiral form; Forming a succession of return bends, e.g. serpentine form
    • B21D11/07—Making serpentine-shaped articles by bending essentially in one plane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D11/00—Bending not restricted to forms of material mentioned in only one of groups B21D5/00, B21D7/00, B21D9/00; Bending not provided for in groups B21D5/00 - B21D9/00; Twisting
    • B21D11/10—Bending specially adapted to produce specific articles, e.g. leaf springs
    • 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
    • G04B1/00—Driving mechanisms
    • G04B1/10—Driving mechanisms with mainspring
    • G04B1/16—Barrels; Arbors; Barrel axles
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04D—APPARATUS OR TOOLS SPECIALLY DESIGNED FOR MAKING OR MAINTAINING CLOCKS OR WATCHES
    • G04D3/00—Watchmakers' or watch-repairers' machines or tools for working materials
    • G04D3/0002—Watchmakers' or watch-repairers' machines or tools for working materials for mechanical working other than with a lathe
    • G04D3/0005—Watchmakers' or watch-repairers' machines or tools for working materials for mechanical working other than with a lathe for parts of driving means
    • G04D3/001—Watchmakers' or watch-repairers' machines or tools for working materials for mechanical working other than with a lathe for parts of driving means for spring barrels

Definitions

  • the present invention relates to the field of watchmaking and more specifically to a barrel fitted with a barrel spring having, at the end of its manufacturing process, a zone of substantially zero curvature of increased length.
  • barrel springs are preformed by a calendering process in order to ensure a stress greater than the elastic limit over the entire length of the spring when it is drummed. This guarantees that the spring can in use provide all of the available energy.
  • a calendering process for barrel springs is, for example, described in the document CH 712 533 .
  • the spring comprises a shell of curvature opposite to that of the calendered part and separated from the latter by a neck of length L C having zero curvature as shown in figure 1 of the aforementioned document.
  • the document JP2017142215 also describes a mainspring having a neck of substantially zero curvature around the point of inflection.
  • the object of the present invention is to remedy the aforementioned drawbacks by proposing a barrel comprising a barrel spring configured to reduce, at the critical point, its plastic deformation when it is put in place in the armed state.
  • the present invention proposes to lengthen the neck of substantially zero curvature preceding the calendered part. More precisely, the length of the neck is adjusted to be between 1.5 and 10 times, and preferably between 2 and 8 times, the outer radius of the calendered part at the end of the manufacturing process.
  • the spring is particularly suitable for applications with a small barrel bung radius allowing a greater number of turns to be wound. It is thus more specifically adapted for values of k less than 10.
  • the geometry of the spring also guarantees proper operation of the spring with an efficiency between winding and unwinding greater than or equal to 80%.
  • the present invention relates to a barrel comprising a barrel spring 1 shown in figure 1 in the manufactured state.
  • Manufactured state is understood to mean the initial state of manufacture, before any assembly within the barrel drum.
  • the barrel spring according to the invention is more specifically suitable for applications with a factor k (ratio of the diameter of the barrel bung to the thickness of the spring) greater than or equal to 5 and less than 10.
  • It conventionally comprises a coquillon 2 and a part 3 formed of turns with an outer turn of radius R.
  • the turns can be contiguous as shown in figure 1 or distant from each other (not shown).
  • Shell 2 is connected to part 3 by a neck 4 having substantially zero curvature forming a zone of inflection between shell 2 and part 3 of opposite curvature to that of the shell.
  • the coquillon 2 and the part 3 formed of turns are manufactured in known manner, for example, by hammering and calendering respectively.
  • the neck has the characteristic of having an increased length L C compared to the springs of the prior art typically having Lc values less than or equal to the radius R of the outer turn. More specifically, in the manufactured state, this length L C is greater than the outer radius R of part 3 with values between 1.5 and 10 times the radius R and preferably between 2 and 8 times the radius R. Typically, the outer radius R is between 2 and 10 mm.
  • the barrel spring according to the invention has a radius R of 5 mm and a length L C of 40 mm. It has, for other dimensions, a total deployed length of 500 mm, a thickness of 90 ⁇ m and a shell diameter adjusted for a plug with a diameter of 1.5 mm, that is to say typically between 1 mm and 1.5 mm. .
  • the mainspring of the barrel according to the invention thus has an optimized geometry which makes it possible in use to reduce its fragility.
  • winding and unwinding torque measurements have demonstrated that this spring geometry guarantees proper operation of the spring with an efficiency between the torque provided during unwinding and that required for winding greater than or equal to 80%.
  • the figure 2 represents the winding (upper curve) and unwinding (lower curve) curves for measurements taken after a winding half-turn. For this example, a yield of 84% was obtained.
  • the mainspring of the barrel according to the invention can, by way of example, be made of an austenitic stainless steel or of a Nivaflex ® alloy based on cobalt-nickel-chromium comprising by weight from 44 to 46% of cobalt, from 20 to 22% nickel, 17-19% chromium, 4-6% iron, 3-5% tungsten, 3-5% molybdenum, 0-2% titanium, 0-1% of beryllium.

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  • Metallurgy (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • La présente invention se rapporte au domaine de l'horlogerie et plus spécifiquement à un barillet muni d'un ressort de barillet présentant à l'issue de son procédé de fabrication une zone de courbure sensiblement nulle de longueur augmentée.
    • ART ANTERIEUR
  • De manière connue, les ressorts de barillet sont préformés par un procédé de calandrage afin d'assurer une contrainte supérieure à la limite élastique sur toute la longueur du ressort lors de sa mise en tambour. Ceci garantit que le ressort puisse en utilisation fournir la totalité de l'énergie disponible. Un procédé de calandrage pour ressorts de barillet est, par exemple, décrit dans le document CH 712 533 . Outre la partie calandrée, le ressort comporte un coquillon de courbure opposée à celle de la partie calandrée et séparée de cette dernière par un cou de longueur LC ayant une courbure nulle comme montré à la figure 1 du document précité.
  • Le document JP2017142215 décrit aussi un ressort de barillet ayant un cou de courbure sensiblement nulle autour du point d'inflexion.
  • Pour éviter à terme une casse du ressort monté dans le tambour du barillet, il est préconisé de maintenir un facteur k qui est le rapport entre le rayon de la bonde du barillet et l'épaisseur du ressort supérieur ou égal à 10. Il est cependant avantageux de travailler avec un rayon de la bonde de plus faible dimension, c.à.d. avec un facteur k réduit, ce qui permet d'enrouler un nombre supérieur de spires autour de la bonde. Cependant, dans ces configurations à faible rayon de la bonde, le ressort est soumis à l'état armé à des variations importantes de courbure susceptibles de fragiliser le ressort dans le début de la zone calandrée juste après le cou car la contrainte est telle en cet endroit qu'elle approche la limite à la rupture du ressort. En effet, la différence de courbure entre l'état armé du ressort et l'état fabriqué est très marquée dans cette zone. Il s'ensuit une déformation plastique importante du ressort lors du premier armage, avec, pour corollaire, un risque de rupture prématurée.
    • RESUME DE L'INVENTION
  • La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients précités en proposant un barillet comprenant un ressort de barillet configuré pour réduire à l'endroit critique sa déformation plastique lors de sa mise en place à l'état armé.
  • A cet effet, la présente invention propose d'allonger le cou de courbure sensiblement nulle précédant la partie calandrée. Plus précisément, la longueur du cou est ajustée pour être comprise entre 1,5 et 10 fois, et de préférence entre 2 et 8 fois, le rayon extérieur de la partie calandrée à l'issue du procédé de fabrication.
  • Le ressort est particulièrement adapté pour des applications avec un faible rayon de la bonde du barillet permettant d'enrouler un nombre supérieur de spires. Il est ainsi plus spécifiquement adapté pour des valeurs de k inférieures à 10.
  • La géométrie du ressort garantit en outre un bon fonctionnement du ressort avec un rendement entre l'armage et le désarmage supérieur ou égal à 80%.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description suivante de modes de réalisation préférés, présentés à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés.
    • BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
    • La figure 1 représente une vue en plan du ressort du barillet selon l'invention ayant une longueur Lc de cou augmentée.
    • La figure 2 est un diagramme avec les courbes d'armage (courbe supérieure) et de désarmage (courbe inférieure) du ressort du barillet selon l'invention.
    DESCRIPTION DETAILLEE
  • La présente invention se rapporte à un barillet comprenant un ressort de barillet 1 représenté à la figure 1 à l'état fabriqué. On entend par état fabriqué, l'état initial de sortie de fabrication, avant tout montage au sein du tambour de barillet. Le ressort du barillet selon l'invention est plus spécifiquement adapté pour des applications avec un facteur k (rapport du diamètre de la bonde du barillet sur l'épaisseur du ressort) supérieur ou égal à 5 et inférieur à 10. Il comporte de manière conventionnelle un coquillon 2 et une partie 3 formée de spires avec une spire extérieure de rayon R. Les spires peuvent être jointives tel que représenté à la figure 1 ou distantes les unes des autres (non représenté). Le coquillon 2 est relié à la partie 3 par un cou 4 ayant une courbure sensiblement nulle formant une zone d'inflexion entre le coquillon 2 et la partie 3 de courbure opposée à celle du coquillon. Le coquillon 2 et la partie 3 formée de spires sont fabriqués de manière connue, par exemple, par martelage et calandrage respectivement.
  • Selon l'invention, le cou a pour caractéristique de présenter une longueur LC augmentée par rapport aux ressorts de l'art antérieur ayant typiquement des valeurs Lc inférieures ou égales au rayon R de la spire extérieure. Plus précisément, à l'état fabriqué, cette longueur LC est supérieure au rayon extérieur R de la partie 3 avec des valeurs comprises entre 1,5 et 10 fois le rayon R et préférentiellement entre 2 et 8 fois le rayon R. Typiquement, le rayon extérieur R est compris entre 2 et 10 mm. A titre d'exemple, le ressort du barillet selon l'invention a un rayon R de 5 mm et une longueur LC de 40 mm. Il présente pour autres dimensions une longueur totale déployée de 500 mm, une épaisseur de 90 µm et un diamètre de coquillon ajusté pour une bonde de diamètre de 1,5mm, c'est-à-dire typiquement compris entre 1mm et 1,5mm..
  • Grâce à la longueur LC augmentée, la différence de courbure entre l'état armé et l'état fabriqué est réduite dans le début de la zone calandrée. Dès lors, la déformation plastique subie par le ressort est moindre lors du premier armage, ce qui permet de limiter le risque de rupture prématurée.
  • Le ressort du barillet selon l'invention présente ainsi une géométrie optimisée qui permet en utilisation de réduire sa fragilité. En outre, des mesures de couple à l'armage et au désamarge ont permis de démontrer que cette géométrie du ressort garantit un bon fonctionnement du ressort avec un rendement entre le couple fourni lors du désarmage et celui nécessaire à l'armage supérieur ou égal à 80%. A titre d'exemple, la figure 2 représente les courbes d'armage (courbe supérieure) et de désarmage (courbe inférieure) pour des mesures effectuées après un demi-tour de désarmage. Pour cet exemple, un rendement de 84% a été obtenu.
  • Le ressort du barillet selon l'invention peut, à titre d'exemple, être réalisé dans un acier inoxydable austénitique ou dans un alliage Nivaflex® à base cobalt-nickel-chrome comportant en poids de 44 à 46% de cobalt, de 20 à 22% de nickel, de 17 à 19% de chrome, de 4 à 6% de fer, de 3 à 5% de tungstène, de 3 à 5% de molybdène, de 0 à 2% de titane, de 0 à 1% de béryllium.

Claims (10)

  1. Barillet d'horlogerie comprenant un tambour et un ressort de barillet (1) comprenant, à l'état fabriqué, avant tout montage au sein dudit tambour, un coquillon (2) destiné à être relié à une bonde et une partie (3) formée de spires avec une spire extérieure de rayon R, le coquillon (2) et la partie (3) formée de spires étant reliés par un cou (4) ayant une courbure sensiblement nulle, le barillet d'horlogerie (1) étant caractérisé en ce que le cou (4) a une longueur LC comprise entre 1,5 et 10 fois le rayon R.
  2. Barillet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cou (4) a une longueur Lc comprise entre 2 et 8 fois le rayon R.
  3. Barillet selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le rayon R est compris entre 2 et 10 mm.
  4. Barillet selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la partie (3) formée de spires est formée de spires jointives.
  5. Barillet selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la partie (3) formée de spires est formée de spires distantes les unes des autres.
  6. Barillet selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est destiné pour des applications avec un facteur k supérieur ou égal à 5 et inférieur à 10, le facteur k étant défini comme le rapport entre le rayon de la bonde du barillet et l'épaisseur du ressort.
  7. Barillet selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, après montage au sein du tambour de barillet, le rendement entre le couple fourni lors du désarmage du ressort de barillet (1) et le couple nécessaire à l'armage est supérieur ou égal à 80%.
  8. Barillet selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ressort (1) est réalisé dans un alliage à base cobalt-nickel-chrome, comportant en poids de 44 à 46% de cobalt, de 20 à 22% de nickel, de 17 à 19% de chrome, de 4 à 6% de fer, de 3 à 5% de tungstène, de 3 à 5% de molybdène, de 0 à 2% de titane, de 0 à 1% de béryllium.
  9. Barillet selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que le ressort (1) est réalisé dans un acier inoxydable austénitique.
  10. Pièce d'horlogerie comprenant le barillet selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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