EP1984794A1 - Virole anti-choc - Google Patents

Virole anti-choc

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EP1984794A1
EP1984794A1 EP07704349A EP07704349A EP1984794A1 EP 1984794 A1 EP1984794 A1 EP 1984794A1 EP 07704349 A EP07704349 A EP 07704349A EP 07704349 A EP07704349 A EP 07704349A EP 1984794 A1 EP1984794 A1 EP 1984794A1
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EP
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ferrule
spiral
contour
balance
recesses
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EP07704349A
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EP1984794B1 (fr
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Thierry Hessler
Jean-Jacques Born
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Swatch Group Research and Development SA
Original Assignee
Swatch Group Research and Development SA
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Publication date
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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
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • 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
    • G04B17/34—Component parts or constructional details, e.g. collet, stud, virole or piton for fastening the hairspring onto the balance
    • G04B17/345—Details of the spiral roll

Definitions

  • the present invention relates to a ferrule, made in one piece with the spiral of a sprung-balance balance system of a clockwork mechanical movement, and whose shape has been studied to minimize the risk of breakage at the ferrule-spiral junction. case of shock.
  • the balance-sprung adjusting system constitutes one of the most fragile parts of the mechanism, in particular in the event of shocks that can cause the tigerons of the balance shaft to rupture, or even the rupture of the spiral at the level of the junction ferrule-spiral.
  • shock absorbing bearings such as the landing called "Incabloc”.
  • Such damping bearings also help to protect the hairspring but are insufficient when an impact causes a large clearance of the hairspring and creates a tension at the junction ferrule-curve inside the hairspring.
  • the risk of breakage at this junction is greater when the curve inside is of the Grossmann type with a ring-shaped shell, that is to say when the first turn of the curve inside has a no larger than that of the following turns, making the space between this first turn and the ferrule is relatively large.
  • the risk of rupture is further increased when the hairspring is made of a brittle material, such as silicon, monocrystalline quartz or glass, and / or when it is made in one piece at the same time as the ferrule by techniques of micromachining techniques or by photolithography and galvanic growth, as described in patent EP 1 445 670.
  • the present invention therefore aims to overcome the disadvantages of the aforementioned prior art by providing, for a spiral balance adjusting system, a ferrule whose particular contour makes it possible to minimize the risk of rupture at the ferrule-spiral junction in the event of violent shocks.
  • the subject of the invention is an impact-resistant shell formed of a plate comprising an opening for its attachment to a balance shaft of a balance-balance and balance-fixing system of a balance spring.
  • ferrule is characterized in that it has a non-circular asymmetric contour which follows at least space in place at a small distance d_ substantially constant the contour of the first turn of the curve inside.
  • the outline of the shell may be continuous or scalloped. In the latter case the distance d_ is the distance between the first turn of the ends of the festoon teeth.
  • This construction has the advantage of limiting the deflection of the first turn during violent shocks, and thereby significantly reduce the risk of rupture at the junction ferrule-spiral, especially when the ferrule is made of a sensitive brittle material impact, which will be more particularly illustrated in the following description by a material such as silicon, quartz or glass,
  • Virollage can be achieved by any known means such as a pin-like flange or laser welding.
  • the ferrule and the spiral are made in one piece. It will be observed that the asymmetric contour of the ferrule creates an imbalance that the center of gravity of the ferrule or the ferrule-spiral assembly does not coincide with the balance axis, which has a negative effect on isochronism.
  • the plate forming the ferrule comprises recesses whose surfaces and distribution are chosen to reposition said center of gravity on the balance shaft. These recesses can further communicate with the hunting opening to give it a certain elasticity.
  • FIG. 1 shows a first embodiment
  • FIG. 3 represents a third embodiment
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment.
  • the ferrule and the spiral form a single piece made of the same material Recent technologies well known to those skilled in the art allow in fact to achieve almost any contour with great precision and with a high aspect ratio. If the material used is a metal or an alloy, the technique of photolithography and electroforming will be used. If the material used is an amorphous or crystalline material, such as glass, quartz or silicon, using a micro-machining process, already used for example in the manufacture of integrated circuits, will be used.
  • FIG. 1 represents a first embodiment of a shell made in one piece at the same time as the spiral 7, that is to say without discontinuity of material at the junction 2 between the plate 1 of the shell and the first turn 1 1 of the curve inside.
  • the plate 1 has an opening 3 for fixing the ferrule on the balance shaft 5.
  • contour 9 follows at a substantially constant distance d_ the inner contour of the first turn 11, that is to say the turn which starts from the junction 2 and which makes a complete turn to find itself radially at the same level that said junction 2.
  • the outline of the ferrule is not continuous and has a scalloped shape having a succession of grooves 10 and teeth 12 whose ends are at the distance d_ from the first turn 1 1.
  • Figure 3 shows how it is possible to eliminate the aforementioned drawback.
  • the center of gravity g. can be repositioned on the balance shaft 5 forming in the plate 1 of the ferrule recesses 13 whose surfaces decrease in the opposite direction of the coil winding.
  • these recesses 13 may also be joined.
  • the distribution and surfaces of these recesses are computational - AT -
  • FIG. 4 shows a third embodiment which differs from the previous embodiment in that the recesses 13 communicate through through-passages 15 with the opening 3, recesses and passages being further distributed in order to refocus the center of gravity of the ferrule-spiral assembly.
  • This construction also has the advantage of providing a certain elasticity to the driving opening, which is particularly useful when the material used to make the ferrule-spiral assembly is a brittle material, such as glass, quartz or silicon.
  • the ferrule when the ferrule has a scalloped contour, it is possible to reposition the center of gravity g. the ferrule or the ferrule-spiral assembly on the balance shaft by gradually increasing the depth of the recesses 12 between the teeth 10 as one moves away from the function 2 between the spiral and the ferrule .

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Description

VI ROLE ANTI-CHOC
Domaine technique
La présente invention concerne une virole, réalisée en une seule pièce avec le spiral d'un système réglant balancier-spiral d'un mouvement mécanique horloger, et dont la forme a été étudiée pour minimiser le risque de cassure à la jonction virole- spiral en cas de choc.
Arrière plan technologique
Dans un mouvement mécanique horloger le système réglant balancier-spiral constitue l'une des parties les plus fragiles du mécanisme, notamment en cas de chocs pouvant provoquer la rupture des tigerons de l'axe de balancier, voire la rupture du spiral au niveau de la jonction virole-spiral. Pour éviter ce risque au niveau de l'axe de balancier, la solution depuis longtemps proposée consiste à prévoir des paliers amortisseurs de choc, tels que le palier dit "Incabloc". De tels paliers amortisseurs contribuent également à protéger le spiral mais sont insuffisants lorsqu'un choc provoque un grand débattement du spiral et crée une tension au niveau de la jonction virole-courbe à l'intérieur du spiral. Le risque de rupture au niveau de cette jonction est plus grand lorsque la courbe à l'intérieur est du type Grossmann avec une virole à contour circulaire, c'est-à-dire lorsque la première spire de la courbe à l'intérieur a un pas plus grand que celui des spires suivantes, faisant que l'espace entre cette première spire et la virole est relativement grand. Le risque de rupture est encore accru lorsque le spiral est réalisé en un matériau cassant, tel que le silicium, le quartz monocristallin ou le verre, et/ou lorsqu'il est réalisé en une seule pièce en même temps que la virole par des techniques de techniques de microusinage ou par photolithographie et croissance galvanique, comme décrit dans le brevet EP 1 445 670.
Résumé de l'invention
La présente invention vise donc à pallier les inconvénients de l'art antérieur précité en procurant, pour un système réglant balancier spiral, une virole dont le contour particulier permet de minimiser le risque de rupture à la jonction virole-spiral en cas de chocs violents.
A cet effet l'invention a pour objet une virole anti-choc formée d'une plaque comportant une ouverture pour sa fixation sur un axe de balancier d'un système réglant balancier-spiral et des moyens d'assujettissement d'un spiral à ladite virole. Ladite virole est caractérisée en ce qu'elle a un contour asymétrique non circulaire qui suit au moins de place en place à une faible distance d_ sensiblement constante le contour de la première spire de la courbe à l'intérieur.
Le contour de la virole peut être continu ou festonné. Dans ce dernier cas la distance d_ est la distance qui sépare la première spire des extrémités des dents du feston.
Cette construction a l'avantage de limiter le débattement de la première spire lors de chocs violents, et par là même de diminuer considérablement les risques de rupture au niveau de la jonction virole-spiral, notamment lorsque la virole est réalisée en un matériau cassant sensible aux chocs, qui sera plus particulièrement illustré dans la suite de la description par un matériau tel que le silicium, le quartz ou le verre,
Le virolage peut être réalisé par tout moyen connu tel qu'un virolage à goupille ou par soudure au laser. Toutefois, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la virole et le spiral sont réalisés en une seule pièce. On observera que le contour asymétrique de la virole crée un balourd faisant que le centre de gravité de la virole ou de l'ensemble virole-spiral ne coïncide pas avec l'axe de balancier, ce qui a un effet négatif sur l'isochronisme. Selon un autre aspect de l'invention, pour remédier à cet inconvénient la plaque formant la virole comporte des évidements dont les surfaces et la répartition sont choisies pour repositionner ledit centre de gravité sur l'axe de balancier. Ces évidements peuvent en outre communiquer avec l'ouverture de chassage pour conférer à celle-ci une certaine élasticité.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description suivante de divers modes de réalisations, donnés à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 représente un premier mode de réalisation;
- la figure 2 représente un deuxième mode de réalisation;
- la figure 3 représente un troisième mode de réalisation, et
- la figure 4 représente un quatrième mode de réalisation.
Description détaillée de l'invention
La description ci-après est faite pour le mode de réalisation préféré dans lequel la virole et le spiral forment une seule pièce réalisée dans le même matériau. Les technologies récentes bien connues de l'homme de métier permettent en effet de réaliser à peu près n'importe quel contour avec une grande précision et avec un rapport d'aspect élevé. Si le matériau utilisé est un métal ou un alliage, on utilisera la technique de photolithographie et électroformage. Si le matériau utilisé est un matériau amorphe ou cristallin, tel que le verre, le quartz ou le silicium, on utilisera en l'adaptant un procédé de micro-usinage, déjà utilisé par exemple dans la fabrication de circuits intégrés.
La figure 1 représente un premier mode de réalisation d'une virole réalisée en une seule pièce en même temps que le spiral 7, c'est à dire sans discontinuité de matière au niveau de la jonction 2 entre la plaque 1 de la virole et la première spire 1 1 de la courbe à l'intérieur. La plaque 1 comporte une ouverture 3 permettant la fixation de la virole sur l'axe de balancier 5.
On a représenté en pointillé le cercle 6 centré sur l'axe de balancier 5 et passant par la jonction 2. Comme on peut le voir, le contour 9 de la virole s'éloigne de plus en plus du cercle 6 dans le sens d'enroulement des spires, jusqu'à la jonction 2.
En effet le contour 9 suit à une distance sensiblement constante d_ le contour intérieur de la première spire 11 , c'est-à-dire de la spire qui part de la jonction 2 et qui fait un tour complet pour se retrouver radialement au même niveau que ladite jonction 2.
Ainsi, lorsqu'un choc violent provoque un fort débattement du spiral cette construction permet d'en limiter l'ampleur, la première spire 1 1 venant buter sur le contour 9.
Selon un autre mode de réalisation représenté à la figure 2, on voit que le contour de la virole n'est pas continu et présente une forme festonnée présentant une succession de creux 10 et de dents 12 dont les extrémités sont à la distance d_ de la première spire 1 1. Pour atteindre le but de l'invention, il suffit d'avoir sur le contour de la virole seulement un nombre discrets de points situé à la distance d_.
Lorsque la plaque 1 formant la virole est pleine, à l'exception de l'ouverture de chassage 3, il est bien évident que le centre de gravité g. de l'ensemble virole-spiral ne peut pas coïncider avec le centre de rotation de l'axe de balancier 5, ce qui a une influence défavorable sur l'isochronisme du système réglant balancier-spiral.
La figure 3 montre comment il est possible de supprimer l'inconvénient susmentionné. On voit en effet que le centre de gravité g. peut être repositionné sur l'axe de balancier 5 en formant dans la plaque 1 de la virole des évidements 13 dont les surfaces diminuent en sens contraire de l'enroulement des spires. Selon un autre mode de réalisation non représenté, ces évidements 13 peuvent également être jointifs. La répartition et les surfaces de ces évidements relèvent de calculs à la porté - A -
de rhomme de l'art dès lors qu'on a défini la forme de la virole et l'endroit où on souhaite avoir le centre de gravité de la virole ou de l'ensemble virole-spiral.
La figure 4 montre un troisième mode de réalisation qui diffère du précédent en ce que les évidements 13 communiquent par des passages traversants 15 avec l'ouverture 3, évidements et passages étant encore répartis pour recentrer le centre de gravité de l'ensemble virole-spiral sur l'axe de balancier 5. Une telle construction a également l'avantage de conférer une certaine élasticité à l'ouverture de chassage, ce qui est particulièrement utile lorsque le matériau utilisé pour réaliser l'ensemble virole-spiral est un matériau cassant, tel que le verre, le quartz ou le silicium.
Selon un autre mode de réalisation non représenté, lorsque la virole a un contour festonné, il est possible de repositionner le centre de gravité g. de la virole ou de l'ensemble virole-spiral sur l'axe de balancier en augmentant progressivement la profondeur des creux 12 entre les dents 10 au fur et à mesure qu'on s'éloigne de la fonction 2 entre le spiral et la virole.
D'autres modes de réalisation à la portée de l'homme de l'art peuvent être envisagés sans sortir du cadre de la présente invention.

Claims

REVEN DICATIONS
1. Virole anti-choc formée d'une plaque (1 ) comportant une ouverture (3) pour la fixation sur un axe (5) de balancier d'un système réglant balancier-spiral d'un mouvement mécanique horloger, ladite virole étant réalisée en même temps que le spiral (7) en un matériau cassant et sensible aux chocs, caractérisée en ce que ladite virole (1 ) a un contour (9) asymétrique qui suit à partir de son point de jonction (2) avec le spiral (7) au moins de place en place à une distance d_ sensiblement constante le contour de la première spire (11 ) de la courbe à l'intérieur.
2. Virole selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le contour de la virole est une courbe continue.
3. Virole selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le contour de la virole est une courbe festonnée présentant une succession de creux (10) et de dents (12) dont les extrémités sont à la distance d de la première spire (1 1 ).
4. Virole selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le matériau est choisi parmi le verre, le quartz et le silicium.
5. Virole selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la plaque (1 ) formant la virole comporte des évidements (13) dont les surfaces et la répartition sont choisies pour repositionner le centre de gravité de la virole ou de l'ensemble virole- spiral sur l'axe de balancier (5).
6. Virole selon la revendication 5, caractérisée en ce que les évidements (13) sont prolongés par des passages (15) communiquant avec l'ouverture de chassage (3) pour la fixation sur l'axe (5).
7. Virole selon la revendication 3, caractérisée en ce que la profondeur des creux (10) entre les dents (12) augmente progressivement au fur et à mesure qu'on s'éloigne de la jonction (2) entre la virole et le spiral (7).
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