WO2011026725A1 - Ressort spiral - Google Patents

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Stéphane von Gunten
Lucas Humair
Pierre Gygax
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2226/00—Manufacturing; Treatments

Definitions

  • the present invention relates to the field of mechanical watchmaking.
  • It relates, more particularly, a spiral spring for fitting a regulating member of a mechanical watch.
  • the regulating member In clocks, clocks and mechanical or electronic watches, there is always a regulating member allowing, as the name suggests, to regulate the running of the timepiece.
  • the regulating member In the case of a mechanical watch, the regulating member consists of a balance and a spiral spring.
  • the spiral is a blade, generally metallic, of rectangular section wound on itself in the form of an Archimedean spiral. It is fixed at its center on the balance shaft, by a part called ferrule.
  • the outside of the hairspring is attached to a pendulum bridge, called rooster, by a piece called piton.
  • the piton is attached either directly to the cock or via a mobile peg holder.
  • the present invention therefore aims to provide a hairspring for improving the isochronism of a watch, while remaining simple to implement.
  • the invention relates to a spiral spring of watch movement as defined in claim 1.
  • Figure 1 shows a spiral spring 10 flat. It comprises a first inner end associated with a ferrule 12.
  • the blades 10a and 10b are wound into one another, the turns of one being interposed between the turns of the other.
  • blades are arranged at 180 ° from each other.
  • the blades are identical, so that the ends of the blades are located on a circle and are located 180 ° from each other.
  • the outer ends of the blades are interconnected by a rigid frame 14, that is to say that the frame does not contribute (almost no) to the elastic torque exerted by the spring.
  • the shape of the frame 14 has a circular symmetry with respect to the center of the hairspring.
  • the frame follows a circular path, concentric with the spiral.
  • the shell 12 is made in one piece with the rest of the spiral.
  • the two blades 10a and 10b, the ferrule 12 and the frame 14 are made in one piece, monolithically.
  • DCS Diamond Coated Silicon
  • each blade exerts on the axis of the balance a force compensating for the force exerted by the other blade.
  • the reactions on the axis are minimized, or almost zero, which improves the isochronism of the oscillator.
  • the frame 14 is arranged to be able to support a fastener, preferably a bolt, to connect the hairspring to a door bolt fixed on the movement.
  • the frame has a portion of width adapted to receive a split piton, known to those skilled in the art. More specifically, the frame has a wide zone 14a and a thinner zone 14b for receiving the peak. The latter is attached to the frame by a suitable technique, such as gluing or welding, chosen by the skilled person.
  • Figures 2 to 5 propose different embodiments to achieve the frame 14.
  • the frame 14 is semicircular and connects the two ends of the blades arranged at 180 °.
  • the wide areas 14a of the frame are recessed, which alleviates the hairspring in its outer zone, which is always interesting to limit the efforts to peak in case of impact.
  • the frame 14 has several thin areas 14b, to position the bolt at several locations around the frame, which can provide flexibility for the construction of the movement.
  • Figure 4 proposes a frame provided with a hole 16 for receiving a not split piton, may be housed and fixed in the hole.
  • the frame 14 of Figure 5 is arranged in the same way, but makes a complete circle by connecting the outer ends of the blades by their two sides. The distribution of masses is thus perfectly symmetrical. Note that even in the configuration where the frame is provided with a hole, the frame could be hollowed out. Several holes can also be arranged on the frame.
  • the function of the frame can be filled by a cock with several pitons (a pin per blade), to fix the ends of the blades.
  • the frame as such, is removed and only the ferrule and the blades are then made monolithically.
  • a frame 14 in the form of a circular arc defines an angle of 360 n, or a multiple of this value, according to the choice of the skilled person.
  • a complete circular frame is also possible.
  • each blade winding between the turns of the other blades it is understood that for a hairspring of given dimension, the increase in the number of blades causes, on the one hand, the reduction of the active length of each blade.
  • a hairspring according to the invention with n blades of thickness e, pitch p for each turn, occupying the same surface S, each blade will have an active length of length A. This has the consequence of increasing the rigidity of the blade, but it can be compensated by decreasing the thickness of each blade, which increases the active length and decreases the rigidity.
  • Figure 6 proposes a spiral spring 10, the outer turn of each blade is provided with a reinforcement 18 to correct the centering of the spiral and bring the center of gravity of the active part to the center of action of the elastic torque, that is to say in the center of the spiral.
  • a reinforcement 18 makes it possible to improve the concentricity of the development of the hairspring and to further reduce the reactions at the pivot.
  • the reinforcement 18 in itself does not participate in the definition of the elastic torque of the spiral.
  • the pitch separating the last turn and the penultimate turn is constant, that is to say that the last turn is at a constant distance from the penultimate turn, including at the level of the second turn. reinforcement. It could also be envisaged that the distance between the last turn and the penultimate turn is less than the pitch separating the other turns, particularly at the level of the reinforcement.
  • each blade can be constant as shown in the drawing, but it can also vary.
  • the bolt can be replaced by another method of attachment, including a screw to directly secure the frame with the rooster.

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Abstract

L'invention concerne un ressort spiral (10) de mouvement de montre, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de lames (10a, 10b) coplanaires enroulées l'une dans l'autre. En outre, les extrémités intérieures de chaque lame sont solidaires d'une unique virole (12). Les lames (10a, 10b), la virole (12) sont réalisées en une pièce monolithique.

Description

Description
RESSORT SPIRAL
Domaine technique
[0001] La présente invention se rapporte au domaine de l'horlogerie mécanique.
Elle concerne, plus particulièrement, un ressort spiral destiné à équiper un organe régulateur d'une montre mécanique.
Etat de la technique
[0002] Dans les horloges, les pendules et les montres mécaniques ou électroniques, on a toujours un organe régulateur permettant, comme son nom l'indique, de réguler la marche de la pièce d'horlogerie. Dans le cas d'une montre mécanique, l'organe de régulation est constitué d'un balancier et d'un ressort spiral.
[0003] De manière conventionnelle, le spiral est une lame, en général métallique, de section rectangulaire enroulée sur elle-même en forme de spirale d'Archimède. Il est fixé, en son centre, sur l'axe de balancier, par une pièce appelée virole. L'extérieur du spiral est fixé à un pont de balancier, nommé coq, par une pièce appelée piton. Le piton est fixé soit directement au coq, soit par l'intermédiaire d'un porte-piton mobile.
[0004] Un tel montage d'un spiral n'est pas optimal pour l'isochronisme de la montre. En effet, le centre du spiral se déplace au cours de son développement, ce qui induit des forces de réactions au niveau des pivots de l'axe de balancier. L'intensité des forces exercées sur les pivots participent grandement à l'isochronisme que l'on observe généralement.
[0005] On connaît des pièces d'horlogerie munies de deux spiraux montés sur l'axe de balancier, en sens opposés, disposés dans des plans différents. La maison H. Moser & Cie propose un échappement muni de deux spiraux disposés de part et d'autre du balancier, en sens opposés. On sait qu'il est difficile d'obtenir des caractéristiques précises pour des spiraux réalisés de manière traditionnelle et que donc, deux spiraux seront le plus souvent différents, même légèrement. Ainsi, le réglage d'un tel balancier muni de deux spiraux aux caractéristiques différentes, l'alignement des forces exercées par les deux spiraux, présentent des difficultés. En outre, la différence probable entre les deux spiraux fait que la résultante des forces exercées au niveau de l'axe du balancier est, dans la majorité des cas, non nulle et difficile à maîtriser.
[0006] La présente invention a donc pour but de proposer un spiral permettant d'améliorer l'isochronisme d'une montre, tout en restant simple à mettre en œuvre.
Divulgation de l'invention
[0007] De manière plus précise, l'invention porte sur un ressort spiral de mouvement de montre tel que défini à la revendication 1.
[0008] D'autres caractéristiques de l'invention sont données dans les revendications dépendantes. Brève description des dessins
[0009] D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé, dans lequel les figures 1 à 6 montrent, en vue de dessus, des vues schématiques de différents modes de réalisation selon l'invention.
Mode(s) de réalisation de l'invention
[0010] La figure 1 représente un ressort spiral 10 plat. Il comprend une première extrémité intérieure associée à une virole 12.
[001 1] Particulièrement à l'invention, à partir de la virole 12 se déploient plusieurs lames, le dessin en illustrant deux. On a donc une première 10a et une deuxième 10b lames, enroulées dans le même plan et dans le même sens.
Les lames 10a et 10b sont enroulées l'une dans l'autre, les spires de l'une étant intercalées entre les spires de l'autre. La première 10a et la deuxième
10b lames sont disposées à 180° l'une de l'autre. Les lames sont identiques, de sorte que les extrémités des lames sont situées sur un cercle et sont situées à 180° l'une de l'autre.
[0012] De manière avantageuse, les extrémités extérieures des lames sont reliées entre elles par un cadre rigide 14, c'est-à-dire que le cadre ne contribue pas (quasiment pas) au couple élastique exercé par le ressort. La forme du cadre 14 présente une symétrie circulaire par rapport au centre du spiral. De préférence, le cadre suit une trajectoire circulaire, concentrique au spiral.
[0013] Typiquement, comme le permettent les techniques de mise en forme des matériaux de type silicium, la virole 12 est réalisée d'une pièce avec le reste du spiral. De manière avantageuse, afin que les lames présentent des caractéristiques élastiques identiques, les deux lames 10a et 10b, la virole 12 et le cadre 14 sont réalisés d'une pièce, de manière monolithique. Pour ce faire, on pourra réaliser le spiral selon l'invention dans des matériaux conformables par des techniques de gravure profonde, particulièrement à des spiraux à base de silicium, notamment en silicium monocristallin, éventuellement recouvert d'une couche d'oxyde de silicium, mais également à des spiraux réalisés en diamant, obtenu par croissance puis par gravure profonde, ou encore à des spiraux réalisés en DCS (de l'anglais Diamond Coated Silicon), c'est-à-dire des spiraux en silicium recouverts de diamant.
[0014] Grâce à l'agencement symétrique de deux lames 10a et 10b identiques, chacune des lames exerce sur l'axe du balancier une force compensant la force exercée par l'autre lame. Ainsi, les réactions sur l'axe sont minimisées, voire quasi nulles, ce qui permet d'améliorer l'isochronisme de l'oscillateur.
[0015] Le cadre 14 est agencé de manière à pouvoir supporter un organe d'attache, de préférence un piton, pour relier le spiral à un porte piton fixé sur le mouvement. Dans le mode de réalisation de la figure 1 , le cadre présente une portion de largeur adaptée pour recevoir un piton fendu, connu de l'homme du métier. Plus précisément, le cadre présente une zone large 14a et une zone plus fine 14b pour recevoir le piton. Ce dernier est fixé au cadre par une technique adaptée, telle que le collage ou le soudage, choisie par l'homme du métier.
[0016] Les figures 2 à 5 proposent différentes exécutions pour réaliser le cadre 14.
Sur les figures 2 à 4, le cadre 14 est semi-circulaire et relie les deux extrémités des lames disposées à 180°. Sur la figure 2, les zones larges 14a du cadre sont évidées, ce qui permet d'alléger le spiral dans sa zone extérieure, ce qui est toujours intéressant pour limiter les efforts au piton en cas de choc. [0017] Sur la figure 3, le cadre 14 présente plusieurs zones fines 14b, permettant de positionner le piton à plusieurs endroits autour du cadre, ce qui peut donner de la souplesse pour la construction du mouvement.
[0018] La figure 4 propose un cadre muni d'un trou 16 pour recevoir un piton non fendu, susceptible d'être logé et fixé dans le trou. Le cadre 14 de la figure 5 est agencé de la même façon, mais fait un cercle complet en reliant les extrémités extérieures des lames par leurs deux côtés. La répartition des masses est ainsi parfaitement symétrique. On notera que, même dans la configuration où le cadre est muni d'un trou, le cadre pourrait être évidé. Plusieurs trous peuvent également être disposés sur le cadre.
[0019] On notera également que la fonction du cadre peut être remplie par un coq comportant plusieurs pitons (un piton par lame), permettant de fixer les extrémités des lames. Dans ce cas, le cadre, en tant que tel, est supprimé et seules la virole et les lames sont alors réalisées de manière monolithique.
[0020] Bien que les figures ne montrent que des exemples dans lesquels le ressort spiral 10 comporte deux lames, on peut en prévoir davantage. On peut ainsi avoir n lames identiques, réparties à 360 n autour de la virole, les extrémités extérieures se trouvant également réparties à 360 n. Un tel arrangement permet d'améliorer la répartition des lames et des efforts autour de l'axe du balancier et donc, une meilleure compensation.
[0021] Dans un tel cas, avec n lames, un cadre 14 en forme d'arc de cercle, définit un angle de 360 n, ou un multiple de cette valeur, selon le choix de l'homme du métier. Un cadre circulaire complet est également possible.
[0022] Chaque lame s'enroulant entre les spires des autres lames, on comprend que, pour un spiral de dimension donnée, l'augmentation du nombre de lames entraîne, d'une part, la réduction de la longueur active de chaque lame. Ainsi, par rapport à un spiral conventionnel occupant une surface S, muni d'une seule lame dont la longueur active est L et d'épaisseur e (l'épaisseur étant la dimension de la lame dans le plan du spiral) et de pas entre les spires p, un spiral selon l'invention avec n lames d'épaisseur e, de pas p pour chaque spire, occupant la même surface S, chaque lame aura une longueur active de longueur Un. Ceci a pour conséquence d'augmenter la rigidité de la lame, mais on peut le compenser en diminuant l'épaisseur de chaque lame, ce qui permet d'augmenter la longueur active et de diminuer la rigidité. Il est ainsi aisé d'obtenir un couple total désiré et conforme aux couples obtenus avec des ressorts spiraux conventionnels. On peut aussi envisager de réaliser des spiraux occupant une surface plus importante afin d'obtenir des lames de longueur désirée. D'un point de vue pratique, on préférera des spiraux à 2, 3 ou 4 lames.
[0023] La figure 6 propose un ressort spiral 10 dont la spire extérieure de chaque lame est munie d'un renfort 18 permettant de corriger le centrage du spiral et d'amener le centre de gravité de la partie active au centre d'action du couple élastique, c'est-à-dire au centre du spiral. Un tel renfort 18 permet d'améliorer la concentricité du développement du spiral et de réduire encore les réactions au pivot. On notera que le renfort 18 en lui-même ne participe pas à la définition du couple élastique du spiral. Comme le montre la figure 6, le pas séparant la dernière spire et l'avant dernière spire est constant, c'est- à-dire que la dernière spire est à distance constante de l'avant dernière spire, y-compris au niveau du renfort. On pourrait également envisager que la distance entre la dernière spire et l'avant dernière spire soit inférieure au pas séparant les autres spires, particulièrement au niveau du renfort.
[0024] La présente description n'a été donnée qu'à titre d'illustration non limitative de l'invention et l'homme du métier peut encore prévoir diverses alternatives découlant directement de la description donnée ci-dessus, sans sortir du cadre défini par les revendications. Notamment, le pas de chaque lame peut être constant comme représenté au dessin, mais il peut également varier. En outre, le piton peut être remplacé par un autre mode de fixation, notamment une vis pour solidariser directement le cadre avec le coq.

Claims

Revendications
1. Ressort spiral (10) de mouvement de montre, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de lames (10a, 10b) coplanaires enroulées l'une dans l'autre, en ce que les extrémités intérieures de chaque lame étant solidaires d'une unique virole (12),
en ce que les lames (10a, 10b), la virole (12) sont réalisées en une pièce monolithique.
2. Ressort spiral selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les extrémités extérieures de chaque lame sont reliées entre elles par un cadre (14) rigide muni d'au moins une portion pour recevoir un organe d'attache, ledit cadre (14), les lames (10a, 10b) et la virole (12) étant réalisées en une pièce monolithique.
3. Ressort spiral selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte n lames décalées de 360 n.
4. Ressort spiral selon la revendication 3, caractérisé en ce que n est compris entre 2 et 4 (bornes incluses).
5. Ressort spiral selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le pas de chaque lame est constant.
6. Ressort spiral selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le pas de chaque lame est variable.
7. Ressort spiral selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la cadre (14) comporte des zones larges (14a) et au moins une zone fine (14b), ladite zone fine étant destinée à recevoir un piton pour attacher le ressort spiral au mouvement de montre.
8. Ressort spiral selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la cadre (14) comporte au moins un trou (16) destiné à recevoir un piton pour attacher le ressort spiral au mouvement de montre.
9. Ressort spiral selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le cadre comporte des zones évidées.
10. Ressort spiral selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la dernière spire des lames comporte un renfort (18) agencé de manière à amener le centre de gravité de la partie active au centre d'action du couple élastique.
1 1. Ressort spiral selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le cadre forme un cercle dont le centre est le centre du spiral.
12. Ressort spiral selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le cadre forme un arc de cercle, d'angle multiple de 360 n.
13. Ressort spiral selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il est réalisé à base de silicium, notamment en silicium monocristallin, éventuellement recouvert d'une couche d'oxyde de silicium ou d'une couche de diamant.
14. Ressort spiral selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il est réalisé à base de diamant, obtenu par croissance puis par gravure profonde.
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