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Balancier pour pièce d'horlogerie L'objet de la présente invention est un balancier pour pièce d'horlogerie, comprenant une serge et un moyeu reliés par au moins un bras.
Les caractéristiques, et en particulier la fréquence des oscillations du balancier doivent être aussi constantes que possible, car c'est d'elles que dépend la régularité de marche de la pièce d'horlogerie. Or, la fréquence et l'amplitude de ces oscillations étant données, il est clair que l'énergie contenue à chaque instant dans le système balancier-spiral sera d'autant plus grande que le moment d'inertie du balancier sera plus. grand.
D'autre part, pour dimi- nuer l'influence des résistances parasites, des irrégularités éventuelles de la force motrice, etc., il est clair que l'on a intérêt à augmenter autant que possible l'énergie de ce système. On cherche donc à donner au balancier un moment d'inertie aussi grand que possible, ce qu'on obtient en général en lui donnant un diamètre maximum.
Pour la fabrication des. balanciers, on a utilisé diférents métaux. Les balanciers bimétalliques avaient pour but de compenser les variations de dimensions dues aux variations de température par des déformations du balancier en fonction de la température, déformations telles que le moment d'inertie restait invariable. Actuellement, on utilise en général pour les balanciers ou tout au moins pour les serges, des métaux à très faible coefficient de dilatation thermique, de façon que les variations des dimensions, et par conséquent du moment d'inertie avec la température, restent aussi faibles que possible.
Le but de la présente invention est de créer un balancier qui assure à la montre une régularité de marche aussi grande que possible, tout en étant de relativement petites dimensions.. La présence d'un balancier de petites dimensions dans une montre d'un calibre particulier permettra, par exemple, de loger à côté dudit balancier un mécanisme supplémentaire, tel, par exemple, qu'un mécanisme de réveil. Pour cela, au moins la serge dudit balancier est constituée en une matière contenant du tungstène.
Le tungstène est un métal lourd. Son poids spécifique est de 19,3. Comme il fond à très haute température et ne peut pas être facilement coulé, ni façonné par les méthodes usuelles, le tungstène s'utilise autant que possible sous forme de poudre métallique, les objets dans la fabrication desquels il entre étant obtenus par frittage. C'est ainsi que, pour la fabrication desdits balanciers, on procédera, par exemple, comme suit:
un mélange homogène, formé d'environ 90'% de poudre de tungstène, 4 % de poudre de cuivre et de 6,% de poudre de nickel, sera disposé dans des moules affectant approximativement la forme des balanciers ou des serges de balanciers que l'on désire fabriquer.
Cette matière sera tout d'abord portée durant un certain temps, sous une atmosphère contrôlée, à une température telle que les poudres de nickel et de cuivre, utilisées comme liant, soient fondues et diffuses entre les particules de tungstène, puis la masse ainsi formée sera pressée dans lesdits moules, refroidie et démoulée.
On obtient ainsi une pièce compacte dont le poids spécifique, tout en restant inférieur à celui du tungstène pur, s'en rapproche, puisqu'il atteint, dans l'exemple cité, environ 17. De plus, la matière frittée présente de bonnes. caractéristiques mécaniques ; elle se laisse usiner dans une certaine mesure avec des outils appropriés, de sorte qu'il est possible de retoucher les pièces frittées pour leur donner la forme ou le fini désiré.
En outre, cette matière se caractérise par un coefficient de dilatation thermique très faible, de sorte que l'influence des variations de tem-
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pérature sur la régularité du fonctionnement de la montre reste aussi faible que pour un balancier usuel en bronze au béryllium, par exemple.
Il est possible de fabriquer de la façon décrite ou bien le balancier dans son ensemble, la serge, les bras et le moyeu étant venus d'une pièce, comme dans les balanciers découpés usuels, ou alors la serge du balancier seule, qui sera fixée sur les bras par un moyen connu de façon à constituer le balancier.
Pour un anneau filiforme, le moment d'inertie axial s'exprime par la formule I = 2ar3e où Q est la masse par unité de longueur du fil de métal constituant l'anneau et r le rayon dudit anneau. En assimilant un balancier à un anneau filiforme (ce qui, au point de vue de la répartition des masses, est admissible en première approximation), il résulte de la formule ci-dessus que si l'on diminue le rayon d'un balancier donné, de rayon ri par exemple, et que l'on ramène ce rayon à r2,
le moment d'inertie sera réduit dans le rapport
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Mais si, de plus, on utilise un métal de poids spécifique différent et que, au lieu de p1, on ait p3 , alors le nouveau moment d'inertie 13 sera avec le moment d'inertie primitif Il dans le rapport
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L'utilisation d'un métal. lourd pour la serge du balancier permet donc de corriger dans une certaine mesure la réduction du moment d'inertie qu'entraîne la réduction du rayon.
Elle permet de donner au balancier des dimensions minima. Dans certains cas, il est possible que l'utilisation de ce métal lourd entraîne une certaine augmentation du poids du balancier, mais il y a lieu de noter que les paliers antichocs dont on dispose actuellement permettent de monter sur des pivots même très fins des balanciers relativement lourds, de sorte que le poids du balancier ne constitue pas une difficulté insurmontable.
En revanche, la possibilité de réduire dans une certaine mesure les dimensions du balancier sans que son moment d'inertie soit réduit dans de trop larges proportions permettra dans certains calibres de gagner de la place, pour un mécanisme supplémentaire, tel, par exemple, qu'un mécanisme de réveil, qu'il ne serait pas possible autrement de loger dans ledit calibre.
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Balance for a timepiece The object of the present invention is a balance for a timepiece, comprising a rim and a hub connected by at least one arm.
The characteristics, and in particular the frequency of the oscillations of the balance must be as constant as possible, since it is on them that the regularity of operation of the timepiece depends. Now, the frequency and amplitude of these oscillations being given, it is clear that the energy contained at each moment in the sprung balance system will be all the greater the greater the moment of inertia of the balance. tall.
On the other hand, in order to reduce the influence of parasitic resistances, possible irregularities in the driving force, etc., it is clear that it is in the interest of increasing the energy of this system as much as possible. We therefore seek to give the balance a moment of inertia as large as possible, which is generally obtained by giving it a maximum diameter.
For the manufacture of. pendulums, various metals were used. The purpose of the bimetallic balances was to compensate for the variations in dimensions due to the variations in temperature by deformations of the balance as a function of the temperature, deformations such that the moment of inertia remained invariable. Currently, metals with a very low coefficient of thermal expansion are generally used for balances or at least for rims, so that the variations in dimensions, and consequently in the moment of inertia with temperature, remain as low. as possible.
The aim of the present invention is to create a balance which ensures the watch as smoothly as possible, while being relatively small. The presence of a small balance in a watch of a caliber In particular, it will be possible, for example, to accommodate an additional mechanism, such as, for example, an alarm mechanism, next to said balance. For this, at least the rim of said balance is made of a material containing tungsten.
Tungsten is a heavy metal. Its specific gravity is 19.3. As it melts at a very high temperature and cannot be easily poured or shaped by the usual methods, tungsten is used as much as possible in the form of metal powder, the articles in the manufacture of which it enters being obtained by sintering. Thus, for the manufacture of said balances, one will proceed, for example, as follows:
a homogeneous mixture, formed of approximately 90% tungsten powder, 4% copper powder and 6.1% nickel powder, will be placed in molds roughly affecting the shape of the balances or balances of the balances that the 'we want to manufacture.
This material will first be heated for a certain time, under a controlled atmosphere, at a temperature such that the nickel and copper powders, used as a binder, are melted and diffused between the tungsten particles, then the mass thus formed. will be pressed into said molds, cooled and demolded.
A compact part is thus obtained, the specific weight of which, while remaining lower than that of pure tungsten, approaches it, since it reaches, in the example cited, approximately 17. In addition, the sintered material exhibits good. mechanical characteristics ; it can be machined to a certain extent with suitable tools, so that it is possible to touch up the sintered parts to give them the desired shape or finish.
In addition, this material is characterized by a very low coefficient of thermal expansion, so that the influence of temperature variations
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The temperature on the regularity of the operation of the watch remains as low as for a usual balance made of beryllium bronze, for example.
It is possible to manufacture in the manner described either the balance as a whole, the rim, the arms and the hub having come from one piece, as in the usual cut-out balances, or else the rim of the balance alone, which will be fixed. on the arms by known means so as to constitute the balance.
For a filiform ring, the axial moment of inertia is expressed by the formula I = 2ar3e where Q is the mass per unit length of the metal wire constituting the ring and r the radius of said ring. By assimilating a balance to a filiform ring (which, from the point of view of the distribution of the masses, is admissible as a first approximation), it follows from the above formula that if the radius of a given balance is reduced , of radius ri for example, and that we reduce this radius to r2,
the moment of inertia will be reduced in the ratio
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But if, in addition, we use a metal of different specific gravity and, instead of p1, we have p3, then the new moment of inertia 13 will be with the original moment of inertia II in the ratio
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The use of a metal. heavy for the balance rim therefore makes it possible to correct to a certain extent the reduction in the moment of inertia caused by the reduction in the radius.
It allows the balance to be given minimum dimensions. In some cases, it is possible that the use of this heavy metal leads to a certain increase in the weight of the balance, but it should be noted that the anti-shock bearings that are currently available allow mounting on even very thin pivots of the balance wheels. relatively heavy, so that the weight of the balance does not constitute an insurmountable difficulty.
On the other hand, the possibility of reducing to a certain extent the dimensions of the balance without its moment of inertia being reduced in too large proportions will make it possible in certain calibers to save space, for an additional mechanism, such as, for example, qu 'a wake-up mechanism, which would not otherwise be possible to accommodate in said caliber.