[0001] La présente invention appartient au domaine des mouvements d'horlogerie mécaniques à échappement à ancre et comprenant notamment, de manière classique, au moins deux palettes, une roue d'échappement pourvue de dents et un spiral fixé sur son axe au moyen d'une virole.
[0002] Selon la technique actuelle, lors du dégagement, la roue d'échappement est rejetée en arrière (recul dynamique), pendant que l'ancre continue son mouvement, mené par le balancier. Lorsque la dent d'échappement tombe sur le plan d'impulsion de la levée, elle le fait à peu près au tiers de la longueur du plan d'impulsion, et non pas au début. Autrement dit, après avoir été repoussée en arrière lors du dégagement, la dent de la roue d'échappement fait une sorte de saut en quittant l'angle formé par le plan de repos et le plan d'impulsion, et elle retombe sur le plan d'impulsion seulement après être passée à distance de celui-ci sur environ un tiers de sa longueur. Il s'ensuit que le plan d'impulsion n'est efficace que sur deux tiers de sa longueur environ.
Encore le premier contact de la dent de la roue d'échappement avec le plan d'impulsion est-il suivi de plusieurs rebonds, qui causent une perte d'énergie et nuisent à l'efficacité du dispositif. En outre, ces rebonds favorisent l'usure des palettes.
[0003] D'autre part, selon les techniques connues, les ressorts spiraux pour mouvements d'horlogerie mécaniques sont fabriqués par étirage et plies. Ces ressorts en forme de spirale d'Archimède présentent notamment l'inconvénient de voir leur centre de gravité se déplacer constamment pendant l'oscillation. Il est possible de compenser dans une assez large mesure ce déplacement du centre de gravité, qui nuit à l'isochronisme, en donnant une épaisseur différente à certains endroits des spires du ressort. De tels ressorts à épaisseur variable ne peuvent toutefois pas être obtenus au moyen de la technique classique. Il est possible de produire de tels ressorts à épaisseur différenciée, par exemple, par électroformage ou moulage pour ce qui est des spiraux métalliques et usinage chimique pour des spiraux en silicium.
[0004] Cependant, récemment, le Musée international de l'horlogerie a mis à la disposition du public des essais relatifs à un spiral plat en silicium. Ces essais ont fait l'objet d'un article dans la Revue Montres Passion (novembre 2003, p. 72-73). L'article montre un spiral plat en silicium, à épaisseur variable selon les spires, avec une virole venue d'une pièce avec le spiral. Ce spiral a été découpé dans une plaque de silicium.
[0005] Les avantages des ressorts au silicium, qu'il s'agisse de verre ou de cristal de quartz ou de silicium pur, sont connus: amagnétisme, légèreté, élasticité supérieure à celle de l'acier et possibilité de découpage extrêmement précis.
[0006] Le ressort spiral en silicium dont le dessin a été publié par le Musée International de l'Horlogerie (Montres Passion, eod. loc.) présente une virole de forme classique, c'est-à-dire constituée d'un cylindre simplement fendu. Or, cette configuration présente l'inconvénient de ne pas assurer un centrage parfait du ressort sur l'axe. En outre, pour ce qui est des ressorts en silicium, la fragilité du matériau rend problématique la fixation sur l'axe par chassage, en raison des risques de rupture.
[0007] D'autre part, l'inconvénient des ressorts composés essentiellement de silicium, ou en silicium pur, réside dans le coefficient thermique: à ce jour, tous les essais montrent que les ressorts composés en majeure partie de silicium ou en silicium pur voient la période du balancier auquel ils sont associés varier assez fortement avec la température.
[0008] La présente invention vise à fournir un mouvement permettant à la dent de la roue d'échappement d'arriver en contact plus tôt avec le plan d'impulsion de la palette d'ancre que dans les mouvements connus, de façon à augmenter la longueur de l'impulsion avant le point mort et à accroître ainsi l'avance sur la période de l'oscillateur, en compensant de la sorte en partie le retard produit par l'échappement. Elle vise en outre à réduire ou à supprimer les rebonds de la dent sur le plan d'impulsion de la palette par la modification de l'angle [alpha] entre le plan d'impulsion et la tangente A-B au cercle parcouru par le bec de repos de la dent, au point de contact du bec de repos de la dent avec le bec de repos de la palette.
De la sorte, l'invention vise à augmenter la force de l'impulsion, ou à réduire l'énergie nécessaire pour obtenir une force de grandeur habituelle, de façon à augmenter la réserve et par conséquent la régularité de la marche.
[0009] Dans une forme d'exécution particulière, la présente invention vise de plus à améliorer la précision de la marche du mouvement en associant aux éléments qui précèdent un spiral pour mouvement d'horlogerie venu d'une pièce avec la virole, cette dernière étant configurée de manière à permettre un centrage amélioré sur l'axe du balancier. Elle s'applique plus particulièrement à des spiraux en silicium, pur ou dopé de façon à compenser les effets des variations de température sur la période.
[0010] L'invention est définie dans les revendications.
[0011] Les dessins représentent, à titre d'exemples, des formes d'exécution de l'invention.
<tb>La fig. 1<sep>est une vue partielle d'une palette de forme classique, montrant une partie du plan de repos et le plan d'impulsion, avec l'indication des endroits de premier contact de la dent de la roue d'échappement avec le plan d'impulsion, respectivement dans la configuration classique et dans la configuration prévue par l'invention.
<tb>La fig. 2<sep>est une vue semblable à celle de la fig. 1, à la différence que l'angle entre le plan d'impulsion et le plan de repos est coupé par un chanfrein, selon une première forme d'exécution de l'invention et que la valeur de l'angle [alpha] du plan d'impulsion avec la tangente A-B à la course circulaire de l'extrémité de la dent de la roue d'échappement, au point de contact du bec de repos de la palette et du bec de repos de la dent, est réduite par rapport à celle de l'angle [alpha] habituel montré à la fig. 1.
<tb>La fig. 3<sep>est une vue semblable à celle de la fig. 2, à la différence que le chanfrein est remplacé par une courbe.
<tb>La fig. 4<sep>est une vue partielle d'une dent de la roue d'échappement et d'une palette d'ancre, dans laquelle l'angle entre le plan d'impulsion et le plan de repos de la dent est coupé par un chanfrein.
<tb>La fig. 5<sep>est une vue de dessus de la partie centrale d'un spiral, qui montre quelques spires centrales et la virole, dans une forme d'exécution préférée de l'invention.
[0012] On voit à la fig. 1, marqué d'un trait plein perpendiculaire au plan d'impulsion 2 de la palette, le point de contact 6 de la dent de la roue d'échappement avec ledit plan d'impulsion, selon la technique classique. Un autre trait perpendiculaire au plan d'impulsion, en pointillé, indique le point de contact 5 de la dent avec le plan d'impulsion lorsque la palette 1 est modifiée selon l'invention. Ce point de contact 5 est situé considérablement plus près du plan de repos 3.
[0013] Dans sa forme d'exécution préférée, qui est représentée à la fig. 2, le mouvement selon l'invention comprend au moins deux palettes 1 d'ancre dont la surface d'impulsion 2 et le plan de repos 3 sont reliés par une troisième surface 4 qui est plane dans cette forme d'exécution préférée (fig. 2). Dans une autre forme d'exécution, cette surface 4 est courbe, selon la représentation de la fig. 3.
[0014] Dans sa forme d'exécution préférée, qui est représentée aux fig. 2 et 3, le mouvement selon l'invention comprend au moins deux palettes 1 dont le plan d'impulsion fait avec la tangente A-B à la course circulaire 12 de l'extrémité de la dent de la roue d'échappement, au point de contact du bec de repos de la palette et du bec de repos de la dent, un angle [alpha] qui est réduit par rapport à l'angle [alpha] de grandeur habituelle montré à la fig. 1.
[0015] Dans la forme d'exécution préférée, le mouvement selon l'invention combine les palettes décrites ci-dessus avec le spiral montré à la fig. 5. La virole 7 présente dans sa paroi intérieure cinq échancrures 8 qui laissent subsister cinq excroissances allongées et en arc de cercle qui forment autant de ressorts 9 qui s'étendent dans son alésage 10. La courbe de ces ressorts 9 n'est donc pas parallèle au cercle qui délimite l'alésage 10, mais dévie vers l'intérieur de cet alésage.
[0016] Grâce à la surface 4, qu'elle prenne la forme d'une courbe (fig. 3) ou d'un chanfrein (fig. 2), la dent de la roue d'échappement décollera plus tôt du plan de repos et retombera plus vite sur le plan d'impulsion. Au lieu de parcourir un tiers, c'est-à-dire 33,3% de la longueur du plan d'impulsion avant de toucher ce dernier, au point de contact 6 de la fig. 1, la dent de la roue d'échappement touchera le plan d'impulsion sur le premier tiers de ce premier tiers, ce qui représente une perte de l'ordre de 11,11%.
[0017] Il y aura donc une augmentation de l'impulsion avant le point mort et par conséquent une augmentation de l'avance sur la période de l'oscillateur qui compense en partie le retard produit par l'échappement.
[0018] Le dispositif permet d'envisager la réduction de l'angle [alpha]ctuel du plan d'impulsion avec une perte de la longueur de l'impulsion sur la palette de 11,11%. La conséquence en serait la réduction de l'angle de levée, la disparition des rebonds de la dent de la roue d'échappement sur le plan d'impulsion et une augmentation significative de la force transmise. La diminution de l'angle de levée réduit l'influence perturbatrice de l'échappement sur les l'isochronisme de l'oscillateur et la disparition des rebonds améliore le rendement et la régularité de la transmission d'énergie. La détérioration et l'usure des palettes dues aux chocs sont supprimées. L'amélioration du rendement permet d'augmenter l'autonomie des calibres actuels.
[0019] Si la forme d'exécution préférée de l'invention est celle décrite ci-dessus, dans laquelle la surface 4 en chanfrein (fig. 2) ou en courbe (fig. 3) est placée sur la palette, une autre forme d'exécution est possible, dans laquelle le chanfrein ou la courbe coupe le bec de repos de la dent 11 de la roue d'échappement. La fig. 4 présente une telle forme d'exécution, où la surface 4 est ménagée entre le plan d'impulsion 2 de la dent et son plan de repos 3. De même que dans la forme d'exécution préférée, le chanfrein plat peut être remplacé par une surface courbe, qui n'est pas représentée. L'effet obtenu est le même que dans la forme d'exécution préférée.
[0020] Il est d'ailleurs possible de combiner les deux formes d'exécution, à savoir de couper aussi bien le bec de repos de la palette par une surface 4 que celui de la dent 11 par une surface 4 semblable, les surfaces 4 et 4 pouvant prendre la forme d'un chanfrein plat ou d'une surface courbe. Il est donc aussi possible de combiner une surface courbe sur l'un des deux éléments avec une surface plane sur l'autre.
[0021] De même, il est possible de réduire non seulement l'angle [alpha] que fait le plan d'impulsion 2 de la palette 1 avec la tangente A-B au cercle formé par la course du bec de repos de la dent 11, mais également l'angle [alpha] formé par le plan d'impulsion 2 de la dent avec cette même tangente.
[0022] La réduction de l'angle [alpha] peut atteindre des valeurs importantes, de façon que l'angle peut être selon les besoins largement inférieur à 30[deg.].
[0023] Dans une forme préférée d'exécution de l'invention, le ressort spiral est en tout ou en partie en silicium et est découpé par attaque chimique, selon une technique connue. Il est aussi possible d'utiliser la gravure par plasma directif (ICP).
[0024] Afin de compenser l'effet des variations de température, et dans une forme encore préférée de l'invention, le silicium composant les spiraux est dopé au sodium. Il est également possible de le doper avec d'autres corps simples ou métaux, par exemple avec du bore ou du zirconium. Ces substances peuvent, selon les nécessités, être utilisées séparées ou en combinaison, dans des proportions que des essais permettront de déterminer.
[0025] Lorsque l'axe est introduit dans l'alésage 10 de la virole, les ressorts s'écartent et exercent une pression sur l'axe. La pression de chaque ressort 9 étant égale à celle exercée par chacun des autres ressorts, la virole est parfaitement centrée. N'étant pas chassée, la virole n'est pas exposée à se fissurer ou à se casser. La pression des ressorts ne suffit pas à assurer le maintien de la virole en place sur l'axe dans le sens axial et dans le sens de rotation. Le blocage de la virole pourra être assuré par collage ou par une rondelle d'acier chassée.
[0026] Les avantages du spiral selon l'invention sont une mise en oeuvre simplifiée, la suppression de l'opération de virolage, le positionnement parfait du spiral qu'il s'agisse du centrage ou du plat, la suppression des retouches, la possibilité de réaliser des viroles très petites et la suppression de l'ajustement précis du diamètre de l'axe.
[0027] La forme et le nombre des ressorts ne sont évidemment pas limités à ceux qui sont mentionnés ici et représentés dans les dessins.
[0028] L'invention est applicable avant tout aux spiraux plats.
[0029] La combinaison des palettes et du spiral dans une forme d'exécution de l'invention permettent d'améliorer la marche du mouvement.
The present invention belongs to the field of mechanical watch movements with anchor escapement and comprising in particular, in a conventional manner, at least two pallets, an escape wheel provided with teeth and a spiral fixed on its axis by means of a ferrule.
According to the current technique, during release, the escape wheel is rejected back (dynamic recoil), while the anchor continues its movement, led by the pendulum. When the exhaust tooth falls on the pulse plane of the lift, it does so about one third of the length of the pulse plane, not at the beginning. In other words, after being pushed back during the release, the tooth of the escape wheel makes a kind of jump leaving the angle formed by the rest plane and the pulse plane, and it falls on the plane only after passing it a distance of about one-third of its length. It follows that the impulse plan is effective only about two-thirds of its length.
Yet the first contact of the tooth of the escape wheel with the pulse plane is followed by several rebounds, which cause a loss of energy and affect the efficiency of the device. In addition, these rebounds promote the wear of the pallets.
On the other hand, according to the known techniques, the spiral springs for mechanical clockwork movements are manufactured by drawing and folds. These Archimedes spiral-shaped springs have the disadvantage of having their center of gravity constantly move during the oscillation. It is possible to compensate to a large extent for this displacement of the center of gravity, which impairs the isochronism, giving a different thickness in some places of the turns of the spring. Such springs of variable thickness, however, can not be obtained using the conventional technique. It is possible to produce such differentially thickened springs, for example, by electroforming or molding for metal spirals and chemical machining for silicon spirals.
However, recently, the International Museum of Watchmaking has made available to the public tests relating to a flat spiral silicon. These essays were the subject of an article in the Montres Passion Review (November 2003, pp. 72-73). The article shows a flat spiral made of silicon, with a variable thickness according to the turns, with a ferrule coming from a part with the spiral. This spiral was cut in a silicon wafer.
The advantages of silicon springs, whether it is glass or crystal quartz or pure silicon, are known: non-magnetism, lightness, elasticity superior to that of steel and possibility of extremely precise cutting.
The spiral spring silicon whose drawing has been published by the International Museum of Watchmaking (Watches Passion, eod.loc.) Has a ferrule of conventional shape, that is to say consisting of a cylinder simply split. However, this configuration has the disadvantage of not ensuring perfect centering of the spring on the axis. In addition, with regard to the silicon springs, the fragility of the material makes it difficult to fix on the axis by driving, because of the risk of rupture.
On the other hand, the disadvantage of springs composed essentially of silicon, or pure silicon, lies in the thermal coefficient: to date, all tests show that the springs mainly composed of silicon or pure silicon see the period of the pendulum with which they are associated vary rather strongly with the temperature.
The present invention aims to provide a movement allowing the tooth of the escape wheel to come into contact earlier with the pulse plane of the pallet anchor than in the known movements, so as to increase the length of the pulse before the dead point and thereby increase the advance over the period of the oscillator, thereby compensating in part for the delay produced by the exhaust. It also aims to reduce or eliminate the bouncing of the tooth on the pulse plane of the pallet by changing the angle [alpha] between the pulse plane and the tangent AB to the circle traversed by the spout. rest of the tooth, at the point of contact of the tooth's resting spout with the resting spout of the pallet.
In this way, the invention aims to increase the force of the pulse, or to reduce the energy required to obtain a force of usual magnitude, so as to increase the reserve and therefore the regularity of walking.
In a particular embodiment, the present invention further aims to improve the accuracy of the movement of the movement by associating with the above elements a hairspring for a watch movement from a piece with the ferrule, the latter being configured to allow improved centering on the balance shaft. It applies more particularly to silicon spirals, pure or doped so as to compensate for the effects of temperature variations over the period.
The invention is defined in the claims.
The drawings represent, by way of example, embodiments of the invention.
<tb> Fig. 1 <sep> is a partial view of a conventional shaped pallet, showing a part of the rest plane and the pulse plane, with the indication of the places of first contact of the tooth of the escape wheel with the pulse plane, respectively in the conventional configuration and in the configuration provided by the invention.
<tb> Fig. 2 <sep> is a view similar to that of fig. 1, with the difference that the angle between the pulse plane and the rest plane is cut by a chamfer, according to a first embodiment of the invention and that the value of the angle [alpha] of the plane impulse with the tangent AB at the circular stroke of the end of the tooth of the escape wheel, at the point of contact of the rest mouthpiece of the pallet and the mouthpiece of the tooth, is reduced compared to that of the usual [alpha] angle shown in fig. 1.
<tb> Fig. 3 <sep> is a view similar to that of fig. 2, with the difference that the chamfer is replaced by a curve.
<tb> Fig. 4 <sep> is a partial view of a tooth of the escape wheel and an anchor pallet, in which the angle between the pulse plane and the plane of rest of the tooth is cut by a chamfer.
<tb> Fig. <Sep> is a top view of the central portion of a hairspring, which shows a few central turns and the ferrule, in a preferred embodiment of the invention.
We see in fig. 1, marked with a solid line perpendicular to the pulse plane 2 of the pallet, the contact point 6 of the tooth of the escape wheel with said pulse plane, according to the conventional technique. Another line perpendicular to the pulse plane, in dotted line, indicates the point of contact of the tooth with the pulse plane when the pallet 1 is modified according to the invention. This point of contact 5 is located considerably closer to the rest plane 3.
In its preferred embodiment, which is shown in FIG. 2, the movement according to the invention comprises at least two pallets 1 of anchor whose pulse surface 2 and the rest plane 3 are connected by a third surface 4 which is flat in this preferred embodiment (Fig. 2). In another embodiment, this surface 4 is curved, according to the representation of FIG. 3.
In its preferred embodiment, which is shown in FIGS. 2 and 3, the movement according to the invention comprises at least two pallets 1 whose pulse plane made with the tangent AB to the circular stroke 12 of the end of the tooth of the escape wheel, at the point of contact the resting lip of the pallet and the toothbust, an angle [alpha] which is reduced compared to the usual angle [alpha] shown in fig. 1.
In the preferred embodiment, the movement according to the invention combines the pallets described above with the spiral shown in FIG. 5. The ferrule 7 has in its inner wall five indentations 8 which leave five elongated protrusions and in a circular arc which form as many springs 9 which extend in its bore 10. The curve of these springs 9 is therefore not parallel to the circle which defines the bore 10, but deviates towards the inside of this bore.
With the surface 4, it takes the form of a curve (Figure 3) or a chamfer (Figure 2), the tooth of the escape wheel will take off earlier from the rest plane. and fall back faster on the impulse plan. Instead of going through a third, that is to say 33.3% of the length of the pulse plane before touching it, at the point of contact 6 of FIG. 1, the tooth of the escape wheel will touch the pulse plane on the first third of this first third, which represents a loss of the order of 11.11%.
There will therefore be an increase in the pulse before the dead point and therefore an increase in the advance over the period of the oscillator that partially offsets the delay produced by the exhaust.
The device allows to consider reducing the [alpha] angle of the current pulse plane with a loss of the length of the pulse on the pallet of 11.11%. The consequence would be the reduction of the lifting angle, the disappearance of the bursts of the tooth of the escape wheel on the impulse plane and a significant increase in the transmitted force. Decreasing the lift angle reduces the disturbing influence of the exhaust on the oscillator's isochronism and the disappearance of the rebounds improves the efficiency and regularity of the energy transmission. The deterioration and wear of the pallets due to impacts are eliminated. The improvement of the yield makes it possible to increase the autonomy of the current calibres.
If the preferred embodiment of the invention is that described above, in which the chamfered surface (FIG 2) or curve (FIG 3) is placed on the pallet, another form execution is possible, in which the chamfer or the curve cuts the nozzle of the tooth 11 of the escape wheel. Fig. 4 shows such an embodiment, where the surface 4 is formed between the pulse plane 2 of the tooth and its rest plane 3. As in the preferred embodiment, the flat chamfer can be replaced by a curved surface, which is not shown. The effect obtained is the same as in the preferred embodiment.
It is also possible to combine the two embodiments, namely to cut both the rest nozzle of the pallet by a surface 4 that of the tooth 11 by a similar surface 4, the surfaces 4 and 4 may take the form of a flat chamfer or a curved surface. It is therefore also possible to combine a curved surface on one of the two elements with a flat surface on the other.
Similarly, it is possible to reduce not only the angle [alpha] that the pulse plane 2 of the pallet 1 has with the tangent AB to the circle formed by the travel of the quill of the tooth 11, but also the angle [alpha] formed by the pulse plane 2 of the tooth with this same tangent.
The reduction of the angle [alpha] can reach important values, so that the angle can be as needed much less than 30 [deg.].
In a preferred embodiment of the invention, the spiral spring is wholly or partly silicon and is etched by etching, according to a known technique. It is also possible to use directional plasma etching (ICP).
In order to compensate for the effect of temperature variations, and in a still preferred form of the invention, the silicon component of the spirals is doped with sodium. It is also possible to dope it with other simple bodies or metals, for example with boron or zirconium. These substances may, if necessary, be used separately or in combination, in proportions that tests will determine.
When the axis is introduced into the bore 10 of the shell, the springs apart and exert pressure on the axis. The pressure of each spring 9 being equal to that exerted by each of the other springs, the ferrule is perfectly centered. Not being driven out, the ferrule is not exposed to cracking or breaking. The pressure of the springs is not sufficient to ensure the maintenance of the ferrule in place on the axis in the axial direction and in the direction of rotation. The blocking of the ferrule may be provided by gluing or by a discarded steel washer.
The advantages of the hairspring according to the invention are a simplified implementation, the removal of the flotation operation, the perfect positioning of the hairspring whether centering or flat, the removal of retouches, the possibility of making very small ferrules and the suppression of the precise adjustment of the diameter of the axis.
The shape and number of springs are obviously not limited to those mentioned here and shown in the drawings.
The invention is applicable above all to flat spirals.
The combination of the pallets and the spiral in one embodiment of the invention can improve the movement of the movement.