EP3617811A1 - Procédé de réalisation d'une friction par lanternage - Google Patents

Procédé de réalisation d'une friction par lanternage Download PDF

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EP3617811A1
EP3617811A1 EP18192226.1A EP18192226A EP3617811A1 EP 3617811 A1 EP3617811 A1 EP 3617811A1 EP 18192226 A EP18192226 A EP 18192226A EP 3617811 A1 EP3617811 A1 EP 3617811A1
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EP
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tube
deformation
shaft
equal
less
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Pending
Application number
EP18192226.1A
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German (de)
English (en)
Inventor
Jérôme Javet
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Rolex SA
Original Assignee
Rolex SA
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Publication date
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    • G—PHYSICS
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    • 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
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    • G04B13/02—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots
    • 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
    • G04B11/00—Click devices; Stop clicks; Clutches
    • G04B11/001—Clutch mechanism between two rotating members with transfer of movement in both directions, possibly with limitation on the transfer of power
    • G04B11/003—Clutch mechanism between two rotating members with transfer of movement in both directions, possibly with limitation on the transfer of power with friction member, e.g. with spring action
    • G—PHYSICS
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    • 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
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    • 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
    • G04B19/00—Indicating the time by visual means
    • G04B19/02—Back-gearing arrangements between gear train and hands

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a tube for a friction system. It also relates to a method of producing friction between a shaft and such a tube. It also relates to a tube for producing such friction. It also relates to an assembly producing such friction. It also relates to a movement comprising such a tube or such an assembly. Finally, it relates to a timepiece, in particular a wristwatch, comprising such a tube or such an assembly or such a movement.
  • the driving of the hands or discs allowing the display of the time on a watch is generally done by means of a roadway, which one comes to pinch then drive out on a tigeron of a center pinion. Pinching creates two bumps in the tube or barrel of the roadway which come into contact with the tigeron and thus ensure, by friction of the bumps on the tigeron, the transmission of the rotation of the center pinion to the roadway in normal operating mode time display.
  • Adjusting the diameter of the tiger and the distance between the bumps ensures the transmission of a torque allowing the rotation of the minute hand.
  • the higher this torque the better the needles will behave at impact.
  • the rotation of the rod causes the rotation of the roadway by means of a correction mechanism, which slides on the center pinion to position the hand in the right place relative to the dial.
  • Such a pavement - center gable structure constitutes, for example, lanterning.
  • Too much friction or friction torque results in a difficult adjustment feeling and also induces wear on the lanterning.
  • the lanterning operation is carried out by a constriction pinch of a tube of the roadway facing a span or a clearance of the tigeron.
  • This pinching is a manual task, and its result depends on the dexterity and sensitivity of the watchmaker, and is therefore random.
  • the purpose of the lanterning is to ensure a certain level of friction between the tigeron and the roadway during normal operation of the watch in order to display the time, while the manual operations of time setting by the user apply a torque greater than that of friction. The friction torque should therefore not be too high.
  • the roadway is adjusted with greasy friction on the shaft of the minute pinion, which generally comprises a groove (“lantern notch”) making it possible to accommodate two bulges generated in the wall of the roadway.
  • a groove (“lantern notch”) making it possible to accommodate two bulges generated in the wall of the roadway.
  • Sufficient quality of such an assembly can only be ensured by pairing the roadway and the center pinion so that the lanterning is perfectly adjusted, on pain of seeing the roadway wobble and the needles move unexpectedly.
  • Document CH129931 presents a solution that has become traditional, consisting in using a pinion with a support cone guaranteeing the centering of the roadway on the center pinion before lanterning.
  • the lanterning of the roadway is therefore a traditional method which requires skill on the part of the watchmaker who must sometimes return to the roadway to adapt it to the gable, or a perfect mastery of the geometries or the couples obtained in the case of more industrial.
  • the pavement is traditionally machined in free-cutting steel (20AP or Finemac) and then hardened by heat treatment according to the supplier's instructions to reach a hardness of 550 ⁇ 50 HV.
  • This hardness corresponds to a compromise to allow both the deformation of the roadway without cracking during the lanterning step, and the maintenance of the torque over time.
  • the material is put in a metallurgical state allowing the lanterning to be corrected by the watchmaker until the correct torque is obtained.
  • This hardening heat treatment has the consequence, in addition to increasing the hardness of the pavement to make it more resistant to wear, to increase the elastic return and reduce the elongation at break. On the other hand, it only modifies the dimensions of the roadway in a negligible way, even on a watchmaking scale.
  • the lanterning step generates a narrowing of the internal diameter of the roadway along an axis located in the plane perpendicular to the axis of the roadway, to bring the distance between bumps to a chosen theoretical value.
  • the parts are then assembled on the movement: the roadway is driven out on the center pinion and the two bumps made during the previous step are slightly elastically spread during insertion on the pinion, then come to be housed in a groove or on a cone made on the pinion, and ensure the relative positioning of the two parts along the axis of the roadway, as well as the relative maintenance of the two parts in rotation until a friction torque defined by the geometry and the rigidity of the parts .
  • This torque is checked or measured and, if it is not sufficient, the roadway is removed and changed, or pinched again.
  • the material characteristics of the two components are respectively a hardness of 550 ⁇ 50 HV for the roadway and 650 ⁇ 50 HV for the pinion, both made of 20AP steel.
  • the document EP2881803 describes a recent alternative to lanterning obtained using a shape memory alloy ring intended to tighten the roadway around the tigeron.
  • the ring is widened at low temperature (martensitic state), placed opposite the pavement area and then heated to reach the austenitic structure allowing its tightening and the controlled maintenance of the pavement on the tigeron.
  • Document CH41140 presents a longitudinally split barrel carriageway making it easier to insert the carriageway on the center pinion.
  • a circular rim created on the lower part of the roadway is inserted into a groove located between spans of the center pinion.
  • the control of the lanterning torque cannot be industrialized with the known methods without resorting to pairings, because the torque very precisely depends on the internal diameters of the roadway and the external pinion of the center gear.
  • the machining tolerances and the additional dispersion induced by the heat treatment then the nipping are such that it is necessary to pair lots to guarantee a friction torque within the required tolerances.
  • the standard deviation of the couples measured on sets of at least 500 tubes assembled on 500 shafts is of the order of 0.3 to 0.35 mNm.
  • the object of the invention is to provide a lantern friction device which makes it possible to remedy the drawbacks mentioned above and to improve the devices known from the prior art.
  • the invention provides a simple, reliable and reproducible friction device and a method for producing such a device.
  • a method according to the invention is defined by claim 1.
  • a tube according to the invention is defined by claim 8.
  • a set of tubes according to the invention is defined by claim 9.
  • a watch movement according to the invention is defined by claim 13.
  • a timepiece according to the invention is defined by claim 14.
  • the appended figure shows by way of example an embodiment of a timepiece.
  • the figure 1 is a diagram of an embodiment of a timepiece.
  • the timepiece is for example a watch or a wristwatch.
  • the timepiece may include a timepiece movement 100, in particular a mechanical timepiece movement, in particular automatic, or electronic timepiece.
  • the timepiece may also include a timepiece assembly, in particular a watch case intended to contain the movement.
  • the movement comprises an assembly 3 or a friction system 3 comprising a shaft 2 and a tube 1.
  • the shaft is housed in the tube 1.
  • the tube 1 is a carriageway or a carriageway and the shaft 2 is a center gear, in particular a shafted center gear.
  • the shaft 2 and the tube 1 each have diameters D which are equal to the ready functional clearance which allow the tube 1 to slide freely relative to the shaft 2 along an axis A and which allow the tube to rotate freely relatively to the shaft 2 around the axis A.
  • the diameters D are for example between 0.3 mm and 2 mm, or even between 0.6 mm and 1 mm.
  • the diameters D are less than or equal to 2 mm, or even less than or equal to 1 mm.
  • the assembly comprises a lanterning, that is to say that the shaft 2 and / or the tube further comprise particular conformations 11, 21 in order to produce friction between the tube and the shaft 2.
  • the shaft 2 comprises a groove or a conical clearance 21.
  • the tube comprises at least one boss 11 or at least one boss, preferably two, three or four bosses produced in the same plane P perpendicular to the axis A or at least substantially in the same plane P perpendicular to the axis A.
  • the boss or bosses are made in a portion 12 of lesser thickness of the roadway.
  • the groove or the conical clearance on the one hand, and the bump (s) on the other hand are arranged to cooperate by contact with each other when the shaft 2 is positioned in the tube 1, in particular when the tube is driven into the shaft 2 until a shoulder 22 formed on the shaft 2 comes into contact against an abutment surface 13 of the tube.
  • the bump (s) are in contact with a portion or a circle of the groove or the clearance having a diameter d1.
  • the distance d2 (not shown) between bumps or the diameter d2 of the circle inscribed in the right cross section of the tube at the tops of the bumps or in the vicinity of the tops of the bumps is less than the diameter d1.
  • the tube 1 is elastically deformed at the level of the bumps, so that the distance between bumps or the diameter of the circle inscribed in the right cross section of the tube at the tops of the bumps or near the peaks of the bumps is d1. It follows that the tube 1 exerts on the shaft 2 radial or substantially radial forces. Combined with shaft-tube friction, these forces define a shaft-tube friction couple.
  • the torque mainly depends on the stiffness of the bumps and / or the elastic deformation of the bumps and / or the coefficient of friction at the shaft-tube interface.
  • the friction torque between the shaft 2 and the tube 1 is greater than or equal to 1.8 mNm, or even greater than or equal to 2.0 mNm.
  • the tube 1 can be a roadway tube.
  • a needle can be fixed on such a tube.
  • a needle can be in kinematic connection with such a tube.
  • the assembly can be used for the correction of one or more hands for indicating watch information.
  • the assembly can be used to correct any type of organ for indicating watchmaking information or derived from the time, in particular to correct a disc.
  • the assembly can be a clutch or a torque limiter.
  • the shaft 2 can be axially movable relative to the tube 1 between a position such as that shown on the figure 1 (engaged position) and a position in which the bumps are opposite a deeper groove in the shaft 2 in which they do not rub (disengaged position in which the tube 1 rotates freely around the shaft).
  • the tube 1 is made of 20AP alloy or of Finemac alloy.
  • the tube 1 can be made of stainless steel.
  • the tube 1 can be made of a beryllium copper alloy such as CuBe2.
  • the shaft 2 is made of 20AP alloy or of Finemac alloy.
  • Embodiments of a method for producing the tube 1 for a friction system comprising the tube 1 and the shaft 2 are described below.
  • the method for producing the tube 1 comprises a step of plastic deformation of the tube 1, in particular a step of plastic deformation of the tube 1 controlled in deformation, the deformation step being carried out on a portion of the tube in the annealed condition and / or whose elastic limit is less than 1000 MPa and / or whose hardness is less than 400 HV or less than 350 HV.
  • the heat treatment applied has almost no influence on the dimensions of the part, whereas it induces a modification of the response of the part to mechanical stresses.
  • the response to torque is thus more homogeneous on parts pinched in the annealed state or in the delivery state than on parts previously hardened and then pinched.
  • the realization of the controlled pinching in dimension improves the dimensional regularity of the inter-bosses.
  • the dispersion induced by the pinching of the uncured material is less than on the cured material. Consequently, pinching has a more homogeneous and repeatable behavior than on hardened material thermally, and the dispersion of the final dimensions of the tube 1, in particular of the dimension between bosses d2, linked to the process, is much lower.
  • a material is more ductile and less subject to variations than thermally hardened material.
  • the plastic deformation step is for example carried out on the material as delivered, slightly hardened or in the annealed state. It makes it possible to obtain plastic deformations of greater amplitude, which then makes it possible to obtain greater friction torques, for example beyond 1.6 mNm. Associated with the pinch control in size and no longer in force, this solution also makes it possible to reduce the dispersion within batches of roadways and to avoid pairing of tubes 1 and trees 2.
  • the step of plastic deformation of the tube 1 comprises the production of at least one bump in the tube. This deformation is preferably carried out by pinching.
  • the tube hardening step may include a quenching treatment followed by a stress relief annealing and if necessary an tempering treatment, or a treatment of structural hardening annealing.
  • the plastic deformation of the tube 1 to form the bumps is carried out not by controlling the force of a clamp pressing on the tube, but by controlling and / or measuring the displacement of the material inside the tube 1.
  • the pinching of the tube is carried out on the hardened material (for example Rp0.2 [20AP]> 1800 MPa and Rp0.2 [Finemac]> 1600 MPa after curing heat treatment).
  • the hardened material for example Rp0.2 [20AP]> 1800 MPa and Rp0.2 [Finemac]> 1600 MPa after curing heat treatment.
  • the deformation step is for example carried out by pinching the tube 1.
  • the deformation step is for example carried out on a portion 12 of the tube whose elongation at break is greater than or equal to 2%, or even greater than or equal to 5%.
  • the deformation step can be controlled by optical measurement of the deformation.
  • the deformation step can be controlled by a template placed in the tube during the deformation step or by passing gauges. In such a case, during the action of the clamp, the tube is deformed until the bumps formed in the tube come into contact with the template.
  • the template is chosen with a diameter smaller than the diameter d2, so that after the elastic withdrawal of the material at the end of the deformation action, the distance between the bumps or the diameter of the circle inscribed in the right cross section of the tube at the tops of the bumps or near the peaks of the bumps is worth d2.
  • An embodiment of a tube according to the invention is obtained by implementing the method described above.
  • All the tubes 1 of a batch delivered in the annealed condition can be deformed repeatedly.
  • this heat treatment applied after plastic deformation has a small influence on the dimensions of the tube 1, and the tolerances are thereby tightened. It is therefore possible, according to the methods described, to obtain a set of at least 500 tubes of which the standard deviation of the diameters of the circles centered on the axes A and inscribed in the straight sections of the tubes at the tops of the bumps is less at 0.2 ⁇ m for a nominal value of 0.758 mm.
  • An embodiment of a method of producing a friction between the shaft 2 and the tube 1 comprises a phase of implementation of the method of producing a tube 1 described above and a step of placing shaft 2 in tube 1.
  • the change in range compared to the prior art has revealed a surprising behavior of the material in that the response to pinching is more homogeneous on a work hardened material than on a hardened material and in that the hardening heat treatment does not influence the dimensions of the part.
  • the change of range thus makes it possible to increase the deformation of the tube and to generate, with equal initial dimensions, larger and more homogeneous bumps which will induce a greater final torque. This therefore ensures a sufficiently high torque between the tube and the shaft, capable of subsequently supporting heavier needles.
  • the retouch rate is significantly lower.

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Abstract

Procédé de réalisation d'un tube (1) pour système de friction comprenant le tube (1) et un arbre (2), notamment un tube prévu pour frotter autour d'un pignon arbré, le procédé comprenant une première étape de déformation plastique du tube, notamment une première étape de déformation plastique du tube contrôlée en déformée, puis une deuxième étape de durcissement du tube, notamment durcissement par traitement thermique.

Description

  • L'invention concerne un procédé de réalisation d'un tube pour système de friction. Elle concerne aussi un procédé de réalisation d'une friction entre un arbre et un tel tube. Elle concerne encore un tube pour réaliser une telle friction. Elle concerne encore un assemblage réalisant une telle friction. Elle concerne encore un mouvement comprenant un tel tube ou un tel assemblage. Elle concerne enfin une pièce d'horlogerie, notamment une montre bracelet, comprenant un tel tube ou un tel assemblage ou un tel mouvement.
  • L'entraînement des aiguilles ou des disques permettant l'affichage de l'heure sur une montre se fait généralement par l'intermédiaire d'une chaussée, que l'on vient pincer puis chasser sur un tigeron d'un pignon de centre. Le pincement crée deux bosses dans le tube ou le fût de la chaussée qui viennent en contact avec le tigeron et assurent ainsi, par frottement des bosses sur le tigeron, la transmission de la rotation du pignon de centre à la chaussée en mode de fonctionnement normal d'affichage de l'heure.
  • L'ajustement du diamètre du tigeron et de la distance entre-bosses assure la transmission d'un couple permettant la rotation de l'aiguille des minutes. Plus ce couple est élevé, mieux les aiguilles vont se comporter au moment de chocs. En mode de réglage de l'heure, la rotation de la tige entraîne la rotation de la chaussée par le biais d'un mécanisme de correction, qui glisse sur le pignon de centre pour positionner l'aiguille au bon endroit relativement au cadran.
  • Une telle structure chaussée - pignon de centre constitue, par exemple, un lanternage.
  • Un couple de frottement ou de friction trop élevé a pour conséquence une sensation de réglage difficile et induit également une usure du lanternage.
  • Il est donc nécessaire que le couple transmis par la chaussée soit assez important pour éviter les glissements intempestifs des aiguilles, mais pas trop conséquent de sorte à obtenir une sensation qualitative lors du réglage de l'heure.
  • Pour des raisons liées aux matériaux et aux dimensions des pièces, il est difficile d'obtenir des couples de friction élevés pour un diamètre intérieur de chaussée de l'ordre de 0.3 à 1 mm avec des chaussées fabriquées de manière traditionnelle. Ce couple est suffisant pour des aiguilles conventionnelles, mais l'utilisation d'aiguilles en métaux précieux ou d'aiguilles de grande taille nécessite un couple de serrage plus important pour garantir leur maintien, notamment aux chocs.
  • Lorsque l'on tente de faire des bosses plus importantes pour augmenter le couple, la matière se fissure et les résultats sont irréguliers. Il n'est donc pas possible de garantir la tenue, notamment la tenue aux chocs, d'aiguilles de grande inertie sans fissurer la chaussée au moment de l'opération de lanternage.
  • Traditionnellement, l'opération de lanternage est réalisée par un pincement de rétreint d'un tube de la chaussée en regard d'une portée ou d'un dégagement du tigeron. Ce pincement est une tâche manuelle, et son résultat dépend de la dextérité et de la sensibilité de l'horloger, et est de ce fait aléatoire. Ceci est gênant car, comme vu précédemment, le lanternage a pour but d'assurer un certain niveau de friction entre le tigeron et la chaussée lors du fonctionnement normal de la montre dans le but de faire afficher l'heure, tandis que les opérations manuelles de mise à l'heure par l'utilisateur appliquent un couple supérieur à celui de la friction. Le couple de friction ne doit donc pas être trop élevé.
  • L'ajustement correct du couple de friction est donc délicat. Par ailleurs, la chaussée est un composant fragile, et la reprise d'un lanternage après démontage se traduit souvent par une détérioration nécessitant le remplacement de la chaussée.
  • Un contrôle précis de la force de serrage appliquée est donc important, et le lanternage manuel classique ne permet pas d'atteindre cette précision, ni la reproductibilité requise.
  • Dans le document CH129931, la chaussée est ajustée à frottement gras sur l'arbre du pignon des minutes, qui comporte généralement une rainure (« cran de lanternage ») permettant de loger deux renflements générés dans la paroi de la chaussée. Une qualité suffisante d'un tel assemblage ne peut être assurée que par un appairage de la chaussée et du pignon de centre de manière à ce que le lanternage soit parfaitement ajusté, sous peine de voir la chaussée vaciller et les aiguilles se déplacer intempestivement. Le document CH129931 présente une solution devenue traditionnelle, consistant à utiliser un pignon avec un cône d'appui garantissant le centrage de la chaussée sur le pignon de centre avant lanternage.
  • Le lanternage de la chaussée est donc une méthode traditionnelle qui nécessite du doigté de la part de l'horloger qui doit parfois reprendre la chaussée pour l'adapter au pignon, ou une parfaite maîtrise des géométries ou des couples obtenus dans le cas de productions plus industrielles.
  • Les tolérances fonctionnelles sont petites, de même que les dimensions nominales des composants. Toute modification d'une cote entraîne potentiellement un dysfonctionnement du système, et, dans les productions industrielles, il est nécessaire de procéder à l'appairage de lots de chaussées et de pignons qui soient compatibles dimensionnellement avant de procéder à l'assemblage. Ceci induit des contraintes logistiques non négligeables.
  • La chaussée est traditionnellement usinée dans un acier de décolletage (20AP ou Finemac) puis durcie par traitement thermique selon les prescriptions du fournisseur pour atteindre une dureté de 550±50 HV. Cette dureté correspond à un compromis pour permettre à la fois la déformation de la chaussée sans fissuration durant l'étape de lanternage, et le maintien du couple dans le temps. La matière est mise dans un état métallurgique permettant au lanternage d'être corrigé par l'horloger jusqu'à obtention du couple correct.
  • Ce traitement thermique de durcissement a pour conséquence, outre d'augmenter la dureté de la chaussée pour la rendre plus résistante à l'usure, d'augmenter le retour élastique et de réduire l'allongement à la rupture. Il ne modifie par contre les dimensions de la chaussée que de manière négligeable, même à l'échelle horlogère.
  • Au vu des tolérances de fabrication industrielles des chaussées et des pignons de centre, des lots de chaussées doivent être appairés avec des lots de pignons de centre, de manière à assurer la correspondance dimensionnelle.
  • L'étape de lanternage génère un rétrécissement du diamètre interne de la chaussée selon un axe situé dans le plan perpendiculaire à l'axe de la chaussée, pour amener la distance entre-bosses à une valeur théorique choisie.
  • Les pièces sont ensuite assemblées sur le mouvement : la chaussée est chassée sur le pignon de centre et les deux bosses réalisées lors de l'étape précédente sont légèrement écartées élastiquement lors de l'insertion sur le pignon, puis viennent se loger dans une gorge ou sur un cône réalisés sur le pignon, et assurent le positionnement relatif des deux pièces selon l'axe de la chaussée, ainsi que le maintien relatif des deux pièces en rotation jusqu'à un couple de friction défini par la géométrie et la rigidité des pièces.
  • Ce couple est contrôlé ou mesuré et, s'il n'est pas suffisant, la chaussée est retirée et changée, ou pincée à nouveau.
  • Les caractéristiques de la matière des deux composants sont respectivement une dureté de 550±50 HV pour la chaussée et 650±50 HV pour le pignon, tous deux en acier 20AP.
  • Le document EP2881803 décrit une alternative récente au lanternage obtenue à l'aide d'une bague en alliage à mémoire de forme destinée à serrer la chaussée autour du tigeron. La bague est élargie à basse température (état martensitique), placée en regard de la zone de la chaussée puis chauffée pour atteindre la structure austénitique permettant son resserrement et le maintien contrôlé de la chaussée sur le tigeron.
  • Le document CH41140 présente une chaussée à canon fendu longitudinalement permettant de faciliter l'insertion de la chaussée sur le pignon de centre. Un rebord circulaire créé sur la partie inférieure de la chaussée vient s'insérer dans une gorge située entre des portées du pignon de centre.
  • Plusieurs problèmes se posent avec les solutions connues de l'état de l'art. D'abord, les couples typiques mesurés sur des chaussées obtenues de manière traditionnelle sont limités et un couple élevé ne pourrait être obtenu que par des changements dimensionnels, qui ne sont pas toujours possibles en raison des dimensions respectives des composants et des propriétés mécaniques de la matière.
  • Ensuite, la maîtrise du couple de lanternage n'est pas industrialisable avec les procédés connus sans recourir à des appairages, car le couple dépend très précisément des diamètres interne de la chaussée et externe du pignon de centre. Les tolérances d'usinage et la dispersion supplémentaire induite par le traitement thermique puis le pincement sont telles qu'il est nécessaire d'appairer des lots pour garantir un couple de friction dans les tolérances requises. Même avec un tel appairage, l'écart-type des couples mesurés sur des ensembles d'au moins 500 tubes assemblés sur 500 arbres est de l'ordre de 0.3 à 0.35 mNm.
  • Le but de l'invention est de fournir un dispositif de friction par lanternage permettant de remédier aux inconvénients mentionnés précédemment et d'améliorer les dispositifs connus de l'art antérieur. En particulier, l'invention propose un dispositif de friction simple, fiable et reproductible et un procédé de réalisation d'un tel dispositif.
  • Un procédé selon l'invention est défini par la revendication 1.
  • Différents modes d'exécution du procédé sont définis par les revendications 2 à 7.
  • Un tube selon l'invention est défini par la revendication 8.
  • Un ensemble de tubes selon l'invention est défini par la revendication 9.
  • Un assemblage selon l'invention est défini par la revendication 10.
  • Différents modes de réalisation de l'assemblage sont définis par les revendications 11 et 12.
  • Un mouvement horloger selon l'invention est défini par la revendication 13.
  • Une pièce d'horlogerie selon l'invention est définie par la revendication 14.
  • La figure annexée représente à titre d'exemple un mode de réalisation d'une pièce d'horlogerie.
  • La figure 1 est schéma d'un mode de réalisation d'une pièce d'horlogerie.
  • Un mode de réalisation d'une pièce d'horlogerie 200 selon l'invention est décrit ci-après en référence à la figure 1. La pièce d'horlogerie est par exemple une montre ou une montre bracelet. La pièce d'horlogerie peut comprendre un mouvement horloger 100, en particulier un mouvement horloger mécanique, notamment automatique, ou électronique. La pièce d'horlogerie peut encore comprendre un ensemble horloger, notamment une boîte de montre destinée à contenir le mouvement.
  • Le mouvement comprend un assemblage 3 ou un système de friction 3 comprenant un arbre 2 et un tube 1. L'arbre est logé dans le tube 1. Par exemple, le tube 1 est une chaussée ou un fût de chaussée et l'arbre 2 est un pignon de centre, notamment un pignon de centre arbré.
  • L'arbre 2 et le tube 1 présentent chacun des diamètres D qui sont égaux au jeu fonctionnel prêt qui permettent au tube 1 de glisser librement relativement à l'arbre 2 le long d'un axe A et qui permettent au tube de tourner librement relativement à l'arbre 2 autour de l'axe A. Les diamètres D sont par exemple compris entre 0.3 mm et 2 mm, voire compris entre 0.6 mm et 1 mm. De préférence, les diamètres D sont inférieurs ou égaux à 2 mm, voire inférieurs ou égaux à 1 mm.
  • L'assemblage comprend un lanternage, c'est-à-dire que l'arbre 2 et/ou le tube comprennent en outre des conformations particulières 11, 21 afin de réaliser une friction entre le tube et l'arbre 2.
  • L'arbre 2 comprend une gorge ou un dégagement conique 21.
  • Le tube comprend au moins une bosse 11 ou au moins un bossage, de préférence deux, trois ou quatre bosses réalisées dans un même plan P perpendiculaire à l'axe A ou au moins sensiblement dans un même plan P perpendiculaire à l'axe A. De préférence, la ou les bosses sont réalisées dans une portion 12 de moindre épaisseur de la chaussée.
  • Avantageusement, la gorge ou le dégagement conique d'une part, et la ou les bosses d'autre part sont agencés pour coopérer par contact les uns avec les autres lorsque l'arbre 2 est positionné dans le tube 1, notamment lorsque le tube est chassé dans l'arbre 2 jusqu'à ce qu'un épaulement 22 réalisé sur l'arbre 2 vienne en contact contre une surface de butée 13 du tube.
  • Dans la configuration représentée sur la figure 1, la ou les bosses sont en contact avec une portion ou un cercle de la gorge ou du dégagement ayant un diamètre d1.
  • Avant mise en place de l'arbre 2 dans le tube 1, la distance d2 (non représentée) entre bosses ou le diamètre d2 du cercle inscrit dans la section transversale droite du tube au niveau des sommets des bosses ou au voisinage des sommets des bosses est inférieur au diamètre d1.
  • Par exemple, 1.01<d1/d2<1.1, voire 1.02<d1/d2<1.09, voire 1.03<d1/d2<1.08.
  • Une fois le tube 1 inséré sur l'arbre 2, le tube 1 est déformé élastiquement au niveau des bosses, de sorte que la distance entre bosses ou le diamètre du cercle inscrit dans la section transversale droite du tube au niveau des sommets des bosses ou au voisinage des sommets des bosses vaut d1. Il s'ensuit que le tube 1 exerce sur l'arbre 2 des forces radiales ou sensiblement radiales. Combinées au frottement arbre-tube, ces forces définissent un couple de friction arbre-tube. Le couple dépend principalement de la raideur des bosses et/ou de la déformation élastique des bosses et/ou du coefficient de frottement à l'interface arbre-tube.
  • De préférence, le couple de friction entre l'arbre 2 et le tube 1 est supérieur ou égal à 1.8 mNm, voire supérieur ou égal à 2.0 mNm.
  • Comme vu précédemment, le tube 1 peut être un tube d'une chaussée. Préférentiellement, une aiguille peut être fixée sur un tel tube. Alternativement, une aiguille peut être en liaison cinématique avec un tel tube. Ainsi, l'assemblage peut être utilisé pour la correction d'une ou plusieurs aiguilles d'indication d'informations horlogères. Alternativement, l'assemblage peut être utilisé pour corriger tout type d'organe d'indication d'une information horlogère ou dérivée de l'heure, notamment pour corriger un disque. Alternativement encore, l'assemblage peut être un embrayage ou un limiteur de couple. Dans le cas d'un embrayage vertical, l'arbre 2 peut être mobile axialement relativement au tube 1 entre une position telle que celle représentée sur la figure 1 (position embrayée) et une position dans laquelle les bosses sont en regard d'une rainure plus profonde de l'arbre 2 dans laquelle elles ne frottent pas (position débrayée dans laquelle le tube 1 tourne librement autour de l'arbre).
  • De préférence, le tube 1 est réalisé en alliage 20AP ou en alliage Finemac. Alternativement, le tube 1 peut être réalisé en acier inox. Alternativement encore, le tube 1 peut être réalisé en un alliage de cuivre au béryllium comme le CuBe2.
  • Par exemple, l'arbre 2 est réalisé en alliage 20AP ou en alliage Finemac.
  • Des modes d'exécution d'un procédé de réalisation du tube 1 pour système de friction comprenant le tube 1 et l'arbre 2 sont décrits ci-après.
  • Selon un premier mode d'exécution, le procédé de réalisation du tube 1 comprend :
    • une première étape de déformation plastique du tube 1, puis
    • une deuxième étape de durcissement du tube 1, notamment une deuxième étape de durcissement par traitement thermique.
  • Selon un deuxième mode d'exécution, le procédé de réalisation du tube 1 comprend une étape de déformation plastique du tube 1, notamment une étape de déformation plastique du tube 1 contrôlée en déformée, l'étape de déformation étant réalisée sur une portion du tube à l'état recuit et/ou dont la limite élastique est inférieure à 1000 MPa et/ou dont la dureté est inférieure à 400 HV ou inférieure à 350 HV.
  • Après étude, il s'avère que le contrôle du pincement du tube 1 en dimension (et non en force comme connu de l'art antérieur) permet de donner une consigne plus claire à l'équipement et de resserrer en partie l'écart type des dimensions finales du tube 1, notamment de la distance entre bosses d2 (non illustré).
  • Ainsi, selon un troisième mode d'exécution, le procédé de réalisation du tube 1 comprend :
    • une première étape de déformation plastique du tube 1, notamment contrôlée en déformée, l'étape de déformation étant réalisée sur une portion du tube à l'état recuit et/ou dont la limite élastique est inférieure à 1000 MPa et/ou dont la dureté est inférieure à 400 HV ou inférieure à 350 HV, puis
    • une deuxième étape de durcissement du tube, notamment une deuxième étape de durcissement par traitement thermique.
  • De manière surprenante, le traitement thermique appliqué n'a quasi pas d'influence sur les dimensions de la pièce, alors qu'il induit une modification de la réponse de la pièce aux sollicitations mécaniques. La réponse au couple est ainsi plus homogène sur des pièces pincées à l'état recuit ou à l'état de livraison que sur des pièces préalablement durcies puis pincées.
  • De plus, la réalisation du pincement contrôlé en dimension améliore la régularité dimensionnelle des entre-bosses. Au final, la dispersion induite par le pincement de la matière non durcie est moins grande que sur la matière durcie. En conséquence, le pincement présente un comportement plus homogène et répétable que sur la matière durcie thermiquement, et la dispersion des dimensions finales du tube 1, notamment de la dimension entre-bosses d2, liée au procédé, est nettement plus faible.
  • Ainsi, on travaille une matière plus ductile et moins sujette aux variations que de la matière durcie thermiquement. L'étape de déformation plastique est par exemple réalisée sur la matière telle que livrée, légèrement écrouie ou à l'état recuit. Elle permet d'obtenir des déformations plastiques de plus grande amplitude, ce qui permet ensuite d'obtenir des couples de friction plus importants, par exemple au-delà de 1.6 mNm. Associée au contrôle du pincement en dimension et non plus en force, cette solution permet en outre de réduire la dispersion au sein des lots de chaussées et d'éviter l'appairage des tubes 1 et des arbres 2.
  • Dans les différents modes d'exécution, l'étape de déformation plastique du tube 1 comprend la réalisation d'au moins une bosse dans le tube. Cette déformation est de préférence réalisée par pincement.
  • Dans les différents modes d'exécution et en fonction du type d'alliage, l'étape de durcissement du tube peut comprendre un traitement de trempe suivi d'un recuit de détente et si nécessaire d'un traitement de revenu, ou un traitement de recuit de durcissement structural.
  • En procédant selon les modes d'exécution décrits précédemment, on peut obtenir un couple de friction plus élevé de l'assemblage tube-arbre. Pour ce faire, on modifie la gamme de fabrication des tubes, et on réalise les bosses sur les tubes avant le traitement thermique de durcissement. Plus le couple de friction est élevé, plus les risques de glissement de l'aiguille des minutes relativement au pignon de centre sont évités, en cas de choc notamment. Si l'aiguille est lourde (en métaux précieux) ou de grande taille, le risque de glissement en cas de choc est élevé, pour un couple de friction donné.
  • En procédant selon les modes d'exécution décrits précédemment, on obtient une microstructure différente au niveau des bosses que lorsque l'on procède selon les gammes de l'état de l'art, par exemple avec des carbures de taille légèrement plus importante pour l'alliage Finemac mais sans impact sur le comportement de l'assemblage.
  • De préférence, la déformation plastique du tube 1 pour former les bosses est réalisée non pas en contrôlant la force d'une pince appuyant sur le tube, mais en contrôlant et/ou mesurant le déplacement de la matière à l'intérieur du tube 1. Alternativement, on peut mesurer et/ou contrôler la distance se trouvant entre les bosses lors de la réalisation ou formation de celles-ci.
  • Lorsqu'on réalise les bosses sur le tube 1 sur une portion de matière à l'état recuit ou plus généralement avant durcissement, les forces nécessaires sont plus faibles, le retour élastique de matière est moindre et la matière est plus ductile, il est donc possible d'éviter la fissuration et de créer des bosses de dimensions plus importantes, c'est-à-dire une dimension entre-bosses d2 plus faible.
  • Au contraire, selon l'art antérieur, la réalisation du pincement du tube est réalisée sur la matière durcie (par exemple Rp0.2[20AP] > 1800 MPa et Rp0.2[Finemac] > 1600 MPa après traitement thermique de durcissement). Ceci limite la déformation admissible à 3% environ, tout en nécessitant une force importante. Une déformation plus importante dans cet état de matière génère une fissuration du tube.
  • Ainsi, selon l'art antérieur, lorsque l'on vient traditionnellement pincer une chaussée usinée et terminée, durcie thermiquement, la déformation nécessaire à l'obtention d'un couple suffisamment élevé pour éviter le glissement d'aiguilles de grande masse ne peut pas être obtenue sans risque de fissurer la paroi de la chaussée. De plus, au vu de la dispersion naturelle des diamètres des cônes des pignons de centre, il est nécessaire d'appairer les lots de chaussées lanternées et les lots de pignons pour garantir le couple, et également de recorriger le pincement lors de l'étape d'assemblage. Le procédé de réalisation selon l'art antérieur est donc complexe et nécessite de répéter les mesures du couple au long du procédé pour valider l'appairage des deux lots en cours d'assemblage. Il limite surtout le couple de serrage si l'on veut éviter de voir apparaître des fissures sur les chaussées. Des couples de friction élevés ne sont accessibles avec la méthode de réalisation connue de l'art antérieur que de manière manuelle, en traitant les assemblages un à un.
  • Dans les différents modes d'exécution, l'étape de déformation est par exemple réalisée par pincement du tube 1.
  • Dans les différents modes d'exécution, l'étape de déformation est par exemple réalisée sur une portion 12 du tube dont l'allongement à la rupture est supérieur ou égal à 2 %, voire supérieur ou égal à 5 %.
  • Dans les différents modes d'exécution, l'étape de déformation peut être contrôlée par mesure optique de la déformée. Alternativement, dans les différents modes d'exécution, l'étape de déformation peut être contrôlée par un gabarit disposé dans le tube pendant l'étape de déformation ou par passage de jauges. Dans un tel cas, lors de l'action de la pince, le tube est déformé jusqu'à ce que les bosses formées dans le tube viennent en contact avec le gabarit. Le gabarit est choisi avec un diamètre inférieur au diamètre d2, de sorte qu'après le retrait élastique de la matière à la fin de l'action de déformation, la distance entre les bosses ou le diamètre du cercle inscrit dans la section transversale droite du tube au niveau des sommets des bosses ou au voisinage des sommets des bosses vaut d2.
  • Un mode de réalisation d'un tube selon l'invention est obtenu par la mise en oeuvre du procédé décrit précédemment.
  • Tous les tubes 1 d'un lot livré à l'état recuit peuvent être déformés de manière répétable. A contrario des dispersions induites par le traitement thermique sur la réponse à la déformation plastique, ce traitement thermique appliqué après déformation plastique a une faible influence sur les dimensions du tube 1, et les tolérances s'en trouvent resserrées. Il est donc possible d'obtenir selon les procédés décrits un ensemble d'au moins 500 tubes dont l'écart-type des diamètres des cercles centrés sur les axes A et inscrits dans les sections droites des tubes au niveau des sommets des bosses est inférieur à 0.2 µm pour une valeur nominale de 0.758 mm. Dans le cas d'un tube avec deux bosses opposées relativement à l'axe A, c'est l'écart-type des dimensions entre sommets des bosses qui est inférieur à 0.2 µm pour une valeur nominale de 0.758 mm. Ainsi, on peut obtenir selon les procédés décrits un ensemble d'au moins 500 tubes assemblés sur 500 arbres, présentant un écart-type moyen des couples mesurés de 0.20 mNm pour une valeur nominale de 2.0 mNm.
  • Un mode d'exécution d'un procédé de réalisation d'une friction entre l'arbre 2 et le tube 1 comprend une phase de mise en oeuvre du procédé de réalisation d'un tube 1 décrit précédemment et une étape de mise en place de l'arbre 2 dans le tube 1.
  • Selon la solution décrite précédemment, le changement de gamme par rapport à l'art antérieur a fait apparaître un comportement surprenant de la matière en ce que la réponse au pincement est plus homogène sur une matière écrouie que sur une matière durcie et en ce que le traitement thermique de durcissement n'influence pas les dimensions de la pièce. Le changement de gamme permet ainsi d'augmenter la déformation du tube et de générer, à dimensions initiales égales, des bosses plus importantes et plus homogènes qui induiront un couple final plus important. Ceci permet donc d'assurer un couple suffisamment élevé entre le tube et l'arbre, à même de supporter par la suite des aiguilles plus lourdes. En outre, le taux de retouche est nettement plus faible.

Claims (14)

  1. Procédé de réalisation d'un tube (1) pour système de friction comprenant le tube (1) et un arbre (2), notamment un tube prévu pour frotter autour d'un pignon arbré, le procédé comprenant une première étape de déformation plastique du tube, notamment une première étape de déformation plastique du tube contrôlée en déformée, puis une deuxième étape de durcissement du tube, notamment durcissement par traitement thermique.
  2. Procédé de réalisation d'un tube (1) pour système de friction comprenant le tube et un arbre (2), notamment un tube prévu pour frotter autour d'un pignon arbré, le procédé comprenant une étape de déformation plastique du tube, contrôlée en déformée, l'étape de déformation étant réalisée sur une portion du tube à l'état recuit et/ou dont la limite élastique est inférieure à 1000 MPa et/ou dont la dureté est inférieure à 400 HV ou inférieure à 350 HV.
  3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube est un tube d'une chaussée ou un élément d'embrayage et/ou un élément de limiteur de couple.
  4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de déformation est réalisée par pincement du tube.
  5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de déformation est réalisée sur un tube en alliage 20AP ou en alliage Finemac ayant une dureté inférieure ou égale à 400 Hv, voire inférieure ou égale à 350 Hv.
  6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de déformation est contrôlée par mesure optique de la déformée ou par un gabarit disposé dans le tube pendant l'étape de déformation ou par passage de jauges.
  7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la déformation est réalisée sur une portion du tube dont l'allongement à la rupture est supérieur ou égal à 2 %, voire supérieur ou égal à 3 %.
  8. Tube (1), notamment chaussée, en particulier chaussée lanternée, obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 7.
  9. Ensemble d'au moins 500 tubes (1) selon la revendication 8, l'écart-type des diamètres des cercles centrés sur les axes (A) et inscrits dans les sections droites des tubes au niveau des sommets des bosses étant inférieur à 0.2 micromètres.
  10. Assemblage (3), notamment ensemble pignon de centre-chaussée, comprenant un arbre et un tube selon la revendication 8.
  11. Assemblage (3) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le couple de friction entre l'arbre (2) et le tube (1) est supérieur ou égal à 1.8 mNm, voire supérieur ou égal à 2.0 mNm.
  12. Assemblage (3) selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que le diamètre de l'arbre est inférieur ou égal à 2 mm, voire inférieur ou égal à 1 mm.
  13. Mouvement horloger (100), comprenant un tube (1) selon la revendication 8 et/ou un assemblage selon l'une des revendications 10 à 12.
  14. Pièce d'horlogerie (200), notamment montre bracelet, comprenant un mouvement (100) selon la revendication précédente et/ou un tube selon l'une des revendications 8 et/ou un assemblage selon l'une des revendications 10 à 12.
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