La présente invention concerne une virole d'horlogerie, plus particulièrement une virole permettant le chassage d'un spiral sur l'arbre d'un balancier dans un mouvement d'horlogerie.
Les viroles que l'on trouve dans les mouvements d'horlogerie actuels sont souvent en acier ou en laiton et, généralement, se déforment plastiquement lors de leur chassage sur l'arbre du balancier. Toutefois, on connaît également des viroles élastiques aptes à serrer élastiquement l'arbre du balancier. Ces dernières présentent plusieurs avantages, dont celui de pouvoir être réalisées dans une matière cassante telle que le silicium.
Elles sont par exemple sous la forme d'une bague fendue radialement, comme décrit dans les documents CH 490 703 et FR 1 376 018, ou d'une structure mince fermée assurant un contact en différents points avec l'arbre de balancier, comme décrit dans l'article intitulé "Caractéristiques chronométriques du système Viroflex", de Christian Faivre et Germain Maillard, publié par la Société Suisse de Chronométrie, 56<è><me> congrès, Neuchâtel, 23 et 24 octobre 1981.
Un inconvénient des viroles élastiques réside dans le fait qu'elles diminuent l'isochronisme du balancier-spiral. Dans le cas des viroles en forme de bague fendue radialement, la virole, en s'ouvrant pour recevoir l'arbre de balancier, voit en effet son centre de gravité se déplacer, ce qui génère un balourd dans le système balancier-spiral. Dans le cas de la virole en forme de courbe fermée telle qu'exposée dans l'article susmentionné, la forme régulière de la virole fait que le centre de gravité de cette dernière ne se déplace quasiment pas lors du chassage. En revanche, le point d'attache du spiral sur la virole, situé sur le pourtour de la virole, lui, se déplace, ce qui décentre le spiral.
La présente invention vise à fournir une virole élastique qui, par rapport aux viroles élastiques conventionnelles, permette de réduire le déplacement du point d'attache du spiral sur la virole lors du chassage de cette dernière sur l'arbre de balancier et d'améliorer ainsi l'isochronisme du balancier-spiral.
A cette fin, il est prévu une virole selon la revendication 1 annexée, des modes de réalisation particuliers de cette virole étant définis dans les revendications dépendantes, ainsi qu'un ensemble virole-spiral et un ensemble balancier-spiral l'incorporant.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante faite en référence aux dessins annexés dans lesquels:
<tb>la fig. 1<sep>montre un ensemble virole-spiral selon un premier mode de réalisation de l'invention; et
<tb>la fig. 2<sep>montre une virole selon un second mode de réalisation de l'invention.
L'ensemble virole-spiral illustré sur la fig. 1 est réalisé en une seule pièce, typiquement en silicium. Il comporte une virole 1 et un ressort spiral 2 rattaché au niveau de son extrémité intérieure 20 à un point 3 sur le pourtour de la virole 1. L'ensemble virole-spiral est maintenu sur un arbre de balancier 4 à section circulaire par chassage de la virole 1 sur cet arbre 4. De manière connue en soi, l'extrémité extérieure 21 du spiral 2 est fixée à un piton 5.
La virole 1 comporte une structure flexible intérieure 10 recevant et serrant élastiquement l'arbre de balancier 4 et une structure de rigidification extérieure 11 entourant la structure flexible 10. La structure de rigidification 11 est rattachée à cette dernière en des points distincts 12a, 12b et 12c, définissant ainsi des évidements 13a, 13b et 13c entre les structures 10 et 11.
La structure flexible 10 est de préférence sous la forme d'une courbe fermée régulière, typiquement un polygone régulier, ayant un nombre déterminé de points de contact avec l'arbre de balancier 4, différents des points 12a, 12b, 12c de rattachement de la structure de rigidification 11 à la structure flexible 10. Dans l'exemple illustré, la structure flexible 10 est sensiblement en forme de triangle équilatéral et possède ainsi trois points de contact 14a, 14b et 14c avec l'arbre 4, et ses sommets correspondent aux points de rattachement précités 12a, 12b, 12c. L'élasticité de la structure 10 résulte de l'épaisseur, relativement mince, de cette dernière dans le plan de l'ensemble virole-spiral.
Cette épaisseur est calculée de manière que la contrainte maximale exercée par l'arbre de balancier 4 sur la structure 10 soit inférieure à la limite élastique du matériau formant la virole 1, que la virole 1 s'accommode des tolérances de fabrication de l'arbre de balancier 4 et que la tenue de la virole 1 sur l'arbre 4 (couple de rotation, force de chassage) soit adéquate. Grâce à sa forme fermée et régulière, la structure flexible 10 a un centre de gravité G qui reste sensiblement le même avant et après le chassage sur l'arbre 4.
De préférence, la structure de rigidification 11 est également sous la forme d'une courbe fermée et entoure ainsi complètement la structure flexible 10. Dans l'exemple illustré, la structure de rigidification 11 a une forme similaire à celle de la structure flexible 10, c'est-à-dire sensiblement triangulaire équilatérale, mais ses sommets 15a, 15b, 15c, correspondant aux points de rattachement 12a, 12b, 12c, c'est-à-dire aux sommets du triangle équilatéral formé par la structure flexible 10, sont arrondis.
Afin de rendre plus solide l'ensemble virole-spiral au voisinage du point 3 de rattachement de l'extrémité intérieure 20 du spiral 2 à la virole 1, plus précisément à la structure 11, ladite extrémité intérieure 20 constitue de préférence sensiblement un prolongement de l'un des sommets arrondis de la structure 11, à savoir le sommet 15a correspondant au point de rattachement 12a. On notera à cet égard que pour assurer une quasi-continuité de forme entre le sommet 15a de la structure de rigidification 11 et l'extrémité intérieure 20 du spiral 2, le sommet 15a, à la différence des sommets 15b, 15c, a un centre de courbure qui est distinct du centre de gravité G de la structure flexible 10.
Pour rééquilibrer la virole 1, c'est-à-dire faire en sorte que son centre de gravité corresponde au centre de gravité G de la structure flexible 10 et soit ainsi sur l'axe de l'arbre de balancier 4, on prévoit sur cette virole 1 une zone de compensation, constituée par exemple par une surépaisseur variable e formée sur l'un des côtés du triangle défini par la structure de rigidification 11, en l'occurrence le côté situé entre les sommets 15b et 15c, comme illustré sur la fig. 1. La forme et les dimensions de cette zone de compensation peuvent être déterminées de façon appropriée par une méthode de rééquilibrage connue en soi.
La structure de rigidification 11 a une épaisseur suffisante pour quasiment ne pas se déformer lors du chassage et pour qu'en particulier les points de rattachement 12a, 12b, 12c et donc les sommets 15a, 15b, 15c restent sensiblement fixes par rapport au centre de la virole 1 lors de ce chassage. Ainsi, dans l'invention, non seulement le centre de gravité de la virole 1 reste constant lors du chassage de l'ensemble virole-spiral sur l'arbre de balancier 4, mais également le point 3 de rattachement du spiral 2 à la virole 1. Il en découle une amélioration de l'isochronisme du balancier-spiral.
La fig. 2 montre une virole 20 selon un second mode de réalisation de l'invention. Comme la virole 1 illustrée à la fig. 1, la virole 20 peut être réalisée en une seule pièce avec le spiral (non représenté) auquel elle est rattachée. Le point de rattachement du spiral à la virole 20 est désigné à la fig. 2par le repère 21.
La virole 20 a globalement la même forme que la virole 1 illustrée à la fig. 1 et présente ainsi une structure flexible intérieure 22 en forme de triangle équilatéral et une structure de rigidification extérieure 23 en forme de triangle équilatéral aux sommets 24a, 24b, 24c arrondis. Le sommet 24a de la structure de rigidification 23, qui définit le point 21 de rattachement du spiral à la virole, a, comme le sommet 15a de la virole 1, un centre de courbure différent du centre de gravité de la structure flexible 22, pour assurer une quasi-continuité de forme entre le sommet 24a et l'extrémité intérieure du spiral. Une surépaisseur e formée sur le côté de la structure de rigidification 23 opposé au sommet 24a constitue une zone de compensation permettant de rééquilibrer la virole 20.
A la différence de la virole 1 illustrée à la fig. 1, les trois côtés 25 de la structure flexible 22 destinés à être en contact avec l'arbre de balancier, montré en pointillés sur la fig. 2, ont une épaisseur variable dans le plan de la virole. Cette épaisseur présente des maxima ep0, ep1 et ep2 respectivement au centre et aux deux extrémités de chaque côté 25 et des minima ep3 et ep4 à mi-distance entre le centre et les deux extrémités de chaque côté 25, respectivement. De préférence, les maxima ep0, ep1 et ep2 sont égaux entre eux et les minima ep3 et ep4 sont égaux entre eux, comme illustré sur la fig. 2.
Cette variation d'épaisseur des côtés 25 de la structure flexible 22 permet de mieux répartir la contrainte exercée par l'arbre de balancier le long de chacun desdits côtés. Ainsi, là où les côtés 25 sont soumis à une force de grande intensité, à savoir dans leur partie centrale en contact avec l'arbre de balancier et à leurs deux extrémités, l'épaisseur (ep0, ep1 et ep2) est grande, ce qui localement augmente la résistance des côtés 25 et diminue la contrainte subie par ces derniers, et là où les côtés 25 sont soumis à une contrainte de petite intensité, voire d'intensité nulle, à savoir à mi-distance entre leur centre et leurs deux extrémités respectivement, l'épaisseur (ep3 et ep4) est petite, ce qui favorise la déformation (ou flèche) des côtés 25 par l'arbre de balancier.
De cette manière, il est possible de faire subir aux côtés 25 par exemple une force plus grande que dans le cas de la virole 1 pour une même déformation (ou flèche) desdits côtés (avec une épaisseur ep0, ep1, ep2 supérieure à l'épaisseur des côtés de la structure flexible 10), pour augmenter la force de serrage de l'arbre de balancier, ou une déformation plus grande que dans le cas de la virole 1 pour une même force exercée par l'arbre de balancier (avec une épaisseur ep0, ep1, ep2 égale à l'épaisseur des côtés de la structure flexible 10), pour rendre la virole moins sensible aux tolérances de fabrication. Des cas intermédiaires sont bien entendu également possibles dans lesquels à la fois la force de serrage et la déformation sont augmentées par rapport à la virole 1.
The present invention relates to a timepiece ferrule, more particularly a ferrule for driving a spiral on the shaft of a pendulum in a clockwork movement.
The ferrules found in current watch movements are often made of steel or brass and, generally, deform plastically when they are driven on the balance shaft. However, resilient ferrules are also known capable of elastically tightening the balance shaft. The latter have several advantages, including that of being made in a brittle material such as silicon.
They are for example in the form of a radially split ring, as described in documents CH 490 703 and FR 1 376 018, or of a closed thin structure ensuring contact at different points with the balance shaft, as described in the article entitled "Chronometric characteristics of the Viroflex system", by Christian Faivre and Germain Maillard, published by the Swiss Chronometry Society, 56 <è> <me> congress, Neuchâtel, 23 and 24 October 1981.
A disadvantage of elastic ferrules lies in the fact that they reduce the isochronism of the sprung balance. In the case of rings in the form of radially split ring, the shell, opening to receive the balance shaft, indeed sees its center of gravity move, which generates an imbalance in the balance spring system. In the case of the ferrule in the form of a closed curve as stated in the aforementioned article, the regular shape of the ferrule means that the center of gravity of the ferrule hardly moves during the driving. In contrast, the attachment point of the hairspring on the shell, located on the periphery of the shell, it moves, which decenter the hairspring.
The present invention aims to provide an elastic ferrule which, with respect to the conventional elastic ferrules, makes it possible to reduce the displacement of the point of attachment of the spiral on the ferrule during the driving thereof on the balance shaft and thus to improve the isochronism of the sprung balance.
To this end, there is provided a ferrule according to claim 1 attached, particular embodiments of this ferrule being defined in the dependent claims, and a ferrule-spiral assembly and a sprung-balance assembly incorporating it.
Other features and advantages of the present invention will appear on reading the following detailed description given with reference to the accompanying drawings in which:
<tb> fig. 1 <sep> shows a ferrule-spiral assembly according to a first embodiment of the invention; and
<tb> fig. 2 <sep> shows a ferrule according to a second embodiment of the invention.
The ferrule-spiral assembly illustrated in FIG. 1 is made in one piece, typically silicon. It comprises a ferrule 1 and a spiral spring 2 attached at its inner end 20 to a point 3 on the periphery of the ferrule 1. The ferrule-spiral assembly is held on a balance shaft 4 with circular section by driving the ferrule 1 on this shaft 4. In a manner known per se, the outer end 21 of the spiral 2 is fixed to a peak 5.
The shell 1 comprises an inner flexible structure 10 elastically receiving and tightening the rocker shaft 4 and an external stiffening structure 11 surrounding the flexible structure 10. The stiffening structure 11 is attached to the latter at distinct points 12a, 12b and 12c, thus defining recesses 13a, 13b and 13c between the structures 10 and 11.
The flexible structure 10 is preferably in the form of a regular closed curve, typically a regular polygon, having a determined number of points of contact with the balance shaft 4, different from the points 12a, 12b, 12c of attachment of the rigidification structure 11 to the flexible structure 10. In the example illustrated, the flexible structure 10 is substantially in the shape of an equilateral triangle and thus has three points of contact 14a, 14b and 14c with the shaft 4, and its vertices correspond to the aforementioned points of attachment 12a, 12b, 12c. The elasticity of the structure 10 results from the relatively thin thickness of the latter in the plane of the ferrule-spiral assembly.
This thickness is calculated so that the maximum stress exerted by the rocker shaft 4 on the structure 10 is less than the elastic limit of the material forming the ferrule 1, the ferrule 1 accommodates tolerances of manufacture of the shaft balance 4 and that the holding of the shell 1 on the shaft 4 (torque, driving force) is adequate. Thanks to its closed and regular shape, the flexible structure 10 has a center of gravity G which remains substantially the same before and after the driving on the shaft 4.
Preferably, the stiffening structure 11 is also in the form of a closed curve and thus completely surrounds the flexible structure 10. In the example illustrated, the stiffening structure 11 has a shape similar to that of the flexible structure 10, that is to say substantially equilateral triangular, but its vertices 15a, 15b, 15c, corresponding to the points of attachment 12a, 12b, 12c, that is to say at the vertices of the equilateral triangle formed by the flexible structure 10, are rounded.
In order to make the ferrule-spiral assembly near the point 3 of attachment of the inner end 20 of the spiral 2 to the ferrule 1, more specifically to the structure 11, the inner end 20 is preferably substantially an extension of one of the rounded vertices of the structure 11, namely the vertex 15a corresponding to the point of attachment 12a. It will be noted in this regard that to ensure a quasi-continuity of shape between the top 15a of the stiffening structure 11 and the inner end 20 of the hairspring 2, the top 15a, unlike the vertices 15b, 15c, has a center of curvature which is distinct from the center of gravity G of the flexible structure 10.
To rebalance the ferrule 1, that is to say, to ensure that its center of gravity corresponds to the center of gravity G of the flexible structure 10 and thus on the axis of the balance shaft 4 is provided on this shell 1 a compensation zone, constituted for example by a variable thickness e formed on one of the sides of the triangle defined by the stiffening structure 11, in this case the side located between the vertices 15b and 15c, as illustrated on fig. 1. The shape and dimensions of this compensation zone can be suitably determined by a rebalancing method known per se.
The stiffening structure 11 has a sufficient thickness so as not to be deformed during the driving and that in particular the points of attachment 12a, 12b, 12c and therefore the vertices 15a, 15b, 15c remain substantially fixed with respect to the center of the ferrule 1 during this hunting. Thus, in the invention, not only the center of gravity of the ferrule 1 remains constant during the driving of the ferrule-spiral assembly on the balance shaft 4, but also the point 3 of attachment of the spiral 2 to the ferrule 1. This results in an improvement of the isochronism of the sprung balance.
Fig. 2 shows a ferrule 20 according to a second embodiment of the invention. Like the ferrule 1 illustrated in FIG. 1, the ferrule 20 may be made in one piece with the spiral (not shown) to which it is attached. The point of attachment of the hairspring to the shell 20 is designated in FIG. 2by the reference 21.
The shell 20 has generally the same shape as the ferrule 1 illustrated in FIG. 1 and thus has an inner flexible structure 22 in the form of an equilateral triangle and an outer stiffening structure 23 in the form of equilateral triangle rounded vertices 24a, 24b, 24c. The top 24a of the stiffening structure 23, which defines the point 21 of attachment of the spiral to the shell, has, like the top 15a of the shell 1, a center of curvature different from the center of gravity of the flexible structure 22, for ensure a quasi-continuity of shape between the top 24a and the inner end of the spiral. A thickening e formed on the side of the stiffening structure 23 opposite the top 24a constitutes a compensation zone for rebalancing the shell 20.
Unlike the ferrule 1 illustrated in FIG. 1, the three sides 25 of the flexible structure 22 intended to be in contact with the balance shaft, shown in dashed lines in FIG. 2, have a variable thickness in the plane of the ferrule. This thickness has ep0, ep1 and ep2 maxima respectively in the center and at the two ends of each side and the ep3 and ep4 minima at mid-distance between the center and the two ends of each side 25, respectively. Preferably, the maxima ep0, ep1 and ep2 are equal to each other and the minima ep3 and ep4 are equal to each other, as illustrated in FIG. 2.
This variation in the thickness of the sides 25 of the flexible structure 22 makes it possible to better distribute the stress exerted by the balance shaft along each of said sides. Thus, where the sides 25 are subjected to a force of great intensity, namely in their central part in contact with the balance shaft and at their two ends, the thickness (ep0, ep1 and ep2) is large; which locally increases the resistance of the sides 25 and decreases the stress experienced by the latter, and where the sides 25 are subjected to a stress of small intensity or zero intensity, namely mid-distance between their center and their two ends respectively, the thickness (ep3 and ep4) is small, which promotes the deformation (or arrow) of the sides 25 by the balance shaft.
In this way, it is possible to subject the sides 25 for example a greater force than in the case of the shell 1 for the same deformation (or arrow) of said sides (with a thickness ep0, ep1, ep2 greater than 1 thickness of the sides of the flexible structure 10), to increase the clamping force of the balance shaft, or a greater deformation than in the case of the shell 1 for the same force exerted by the balance shaft (with a thickness ep0, ep1, ep2 equal to the thickness of the sides of the flexible structure 10), to make the ferrule less sensitive to manufacturing tolerances. Intermediate cases are of course also possible in which both the clamping force and the deformation are increased relative to the shell 1.