[0001] La présente invention concerne un ensemble spiral-virole pour mouvement d'horlogerie, plus précisément un spiral dont l'extrémité intérieure est rattachée à une virole, virole qui peut être chassée sur l'axe d'un balancier pour former le dispositif régulateur du mouvement.
[0002] On sait que lorsqu'une montre subit un choc, le spiral du dispositif régulateur peut se déformer au-delà de sa limite élastique et ainsi subir une déformation permanente, qui nuira à son fonctionnement, ou même se rompre si la matière dans laquelle il est constitué est une matière fragile telle que le silicium.
[0003] La présente invention vise à proposer un ensemble spiral-virole conçu pour réduire le risque d'endommagement du spiral lors d'un choc.
[0004] A cette fin il est prévu un ensemble spiral-virole selon la revendication 1 annexée, des modes de réalisation particuliers étant définis dans les revendications dépendantes 2 à 14. La présente invention propose également un mouvement d'horlogerie incorporant cet ensemble spiral-virole.
[0005] 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 spiral-virole selon l'invention en position de repos;
<tb>la fig. 2<sep>montre l'ensemble spiral-virole de la fig. 1lors d'un choc;
<tb>la fig. 3<sep>montre un ensemble spiral-virole selon un autre mode de réalisation de l'invention en position de repos.
[0006] En référence aux fig. 1et 2, un ensemble spiral-virole pour mouvement d'horlogerie selon un premier mode de réalisation de l'invention comprend une virole 1 destinée à être montée sur un axe de balancier 2 et un spiral 3 rattaché par son extrémité intérieure à la virole 1. Sur les figures, le spiral 3 est représenté partiellement, seule sa spire intérieure étant visible.
[0007] La virole 1 comprend trois bras élastiques 4 disposés en triangle. Les bras élastiques 4 définissent une ouverture centrale triangulaire équilatérale 5 dont le diamètre du cercle inscrit est légèrement inférieur au diamètre d'une portée cylindrique ou légèrement conique 6 de l'axe 2, de sorte que l'axe 2 peut être chassé dans la virole 1, chassage qui déforme élastiquement les bras 4 vers l'extérieur. De par sa forme triangulaire, le contour de l'ouverture 5 définit trois points de contact discrets 7 avec l'axe 2. La largeur L de chaque bras 4 est variable, à la manière des bras élastiques de la virole selon le document EP 1 637 940, pour rendre plus homogène la répartition des contraintes exercées dans ce bras 4 par l'axe 2.
[0008] Le point 8 de jonction du spiral 3 et de la virole 1 est défini par l'une, 9c, des trois zones 9a, 9b et 9c de jonction entre les bras 4. Lorsque la virole 1 est chassée sur l'axe 2, l'extrémité intérieure du spiral 3 est solidaire de l'axe 2 et suit donc les mouvements oscillants du balancier. L'extrémité extérieure du spiral 3, non représentée, est elle fixée par un piton à une pièce fixe du mouvement, typiquement le coq, de manière connue.
[0009] La virole 1 est de préférence formée d'un seul tenant avec le spiral 3. L'ensemble spiral-virole 1, 3 est typiquement réalisé en une matière fragile, c'est-à-dire en une matière qui ne peut se déformer plastiquement, telle qu'une matière à base de silicium, verre, quartz ou diamant. Dans le cas du silicium, notamment, un procédé de fabrication approprié pour l'ensemble spiral-virole 1, 3 est le procédé DRIE (Deep Reaction Ion Etching). L'ensemble spiral-virole 1, 3 peut néanmoins, en variante, être réalisé dans une matière ductile, telle qu'une matière métallique.
[0010] Conformément à l'invention, des parties discrètes 10a, 10b et 10c du contour externe de la virole 1 constituent des butées contre lesquelles la spire intérieure du spiral 3 peut venir s'appuyer lors d'un choc subi par le mouvement. Ces butées 10a, 10b et 10c sont définies par les zones 9a, 9b et 9c de jonction entre les bras élastiques 4 et sont ainsi disposées selon une répartition angulaire sensiblement régulière. Ces butées 10a, 10b et 10c sont situées, respectivement, à des distances Ra, Rb et Rc du centre O de l'axe 2 dans le plan de la virole 1, et ont plus précisément une forme en arc de cercle de centre O et de rayons Ra, Rb et Rc respectivement.
Les distances ou rayons Ra, Rb et Rc sont choisis suffisamment petits pour que le spiral 3 ne soit pas gêné par les butées 10a, 10b et 10c lors des oscillations normales du balancier et suffisamment grands pour, en cas de choc subi par le mouvement, permettre à la spire intérieure du spiral 3 de venir s'appuyer contre une ou plusieurs des butées 10a, 10b et 10c avant que la limite élastique de cette spire intérieure, en tout point de cette spire y compris au niveau du point de jonction 8, soit dépassée (fig. 2). Lorsque la spire intérieure est en appui contre une ou plusieurs des butées 10a, 10b et 10c sous l'effet d'un choc, chacune des autres spires peut venir s'appuyer contre la spire qui la précède.
Les risques d'endommagement du spiral 3 par rupture, dans les cas où le spiral 3 est en une matière fragile, ou par déformation permanente, dans les cas où le spiral 3 est en une matière ductile, sont ainsi réduits.
[0011] Avantageusement, les distances ou rayons Ra, Rb et Rc croissent dans le sens D d'enroulement du spiral 3 allant de l'intérieur vers l'extérieur à partir du point 8 de jonction du spiral 3 à la virole 1, ceci pour tenir compte du fait que le rayon de la spire intérieure du spiral 3, comme celui de toutes les autres spires, croît dans ce sens D. Ainsi, la butée 10a la plus proche du point de jonction 8 dans le sens D est à une distance Ra du centre O qui est plus petite que la distance Rb séparant la butée suivante 10b du centre O, laquelle est plus petite que la distance Rc séparant la butée suivante 10c du centre O. La distance R8 séparant le point 8 de jonction entre le spiral 3 et la virole 1 du centre O est elle typiquement supérieure ou égale à la distance Ra et inférieure aux distances Rb et Rc.
[0012] Les distances Ra, Rb et Rc sont déterminées en définissant un certain nombre de forces radiales F orientées vers le centre O, en calculant, par exemple par la méthode des éléments finis, la déformation élastique maximale que peut subir la spire intérieure sous l'effet de chacune des forces radiales F, et en choisissant des distances Ra, Rb et Rc suffisamment grandes pour que cette déformation élastique maximale ne puisse pas être atteinte, ou au moins pas dépassée, et suffisamment petite pour que le spiral 3 ne touche pas les butées 10a, 10b et 10c lors de son fonctionnement normal.
[0013] La déformation de la spire intérieure du spiral 3 en chacun des points 3a, 3b et 3c situés en regard des butées 10a, 10b et 10c respectivement, dans une configuration où ce point est en appui contre la butée correspondante 10a, 10b ou 10c sous l'effet d'une force radiale F appliquée en ce point, est ainsi un pourcentage, inférieur ou égal à 100%, de la déformation élastique maximale que peut subir la spire intérieure en ce point, ce qui confère un facteur de sécurité supérieur ou égal à 1. Ce pourcentage est de préférence sensiblement le même pour toutes les butées 10a, 10b et 10c.
Dans un exemple de réalisation de l'invention, ce pourcentage est d'environ 50% (facteur de sécurité d'environ 2), tandis que le pourcentage de déformation de la spire intérieure en fonctionnement normal du spiral par rapport à la déformation élastique maximale de cette spire intérieure est d'environ 25%, ceci pour un pas du spiral 3 d'environ 93 [micro]m et une épaisseur ou largeur des spires du spiral 3 d'environ 30 [micro]m.
[0014] Dans une variante de réalisation simplifiée, basée sur une approximation linéaire de la déformation de la spire intérieure en fonction de la position sur cette spire, les distances Ra, Rb et Rc sont égales à un même pourcentage, respectivement, des rayons ra, rb et rc correspondants de la spire intérieure au repos, c'est-à-dire des distances entre les points 3a, 3b, 3c et le centre O. Ce pourcentage est par exemple égal à environ 90%, pour un pas du spiral 3 d'environ 93 [micro]m et une épaisseur ou largeur des spires du spiral 3 d'environ 30 [micro]m.
[0015] La fig. 3 montre un autre mode de réalisation de l'invention, dans lequel la virole 1 comporte, outre les butées 10a, 10b, 10c définies par les zones 9a, 9b, 9c de jonction entre les bras 4, des butées 10d, 10e, 10f définies par des éléments 11 faisant saillie radialement depuis le côté extérieur des bras 4 dans la zone centrale des bras 4 en contact avec l'axe 2. Comme les butées 10a, 10b, 10c, les butées 10d, 10e, 10f sont en arc de cercle de centre le centre O de l'axe 2. Les distances respectives Ra à Rf entre les butées 10a à 10f et le centre O sont croissantes dans le sens D du spiral allant de l'intérieur vers l'extérieur depuis le point 8 de jonction entre le spiral 3 et le virole 1, en d'autres termes Rd < Ra < Re < Rb < Rf < Rc.
[0016] La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus. Il va de soi en effet que des modifications pourraient être faites sans sortir du cadre de l'invention revendiquée. Par exemple, l'ouverture 5 de la virole 1 dans laquelle est chassée l'axe 2 pourrait avoir une forme autre que triangulaire, telle qu'une autre forme polygonale, régulière ou non, définie par un nombre de bras élastiques supérieur à trois. Dans une autre variante, la virole pourrait se présenter sous la forme d'un anneau fendu comportant des saillies radiales définissant les butées. Dans une autre variante encore, les butées pourraient être contiguës plutôt que discrètes, et plus particulièrement une grande partie continue du contour externe de la virole pourrait servir de butée.
Le contour externe aurait alors une forme similaire à celle de la spire intérieure, c'est-à-dire un rayon croissant dans le sens D d'enroulement du spiral allant de l'intérieur vers l'extérieur depuis le point de jonction entre le spiral et la virole. Le contour externe pourrait dans ce cas être défini par un cadre entourant des bras élastiques, ou pourrait être le contour d'une virole "pleine", sans lumières d'élasticité.
The present invention relates to a spiral-ferrule assembly for a watch movement, more specifically a spiral whose inner end is attached to a ferrule, ferrule which can be driven on the axis of a pendulum to form the device movement regulator.
We know that when a watch is shocked, the spiral of the regulating device may deform beyond its elastic limit and thus undergo permanent deformation, which will affect its operation, or even break if the material in which it is made of is a fragile material such as silicon.
The present invention aims to provide a spiral-ferrule assembly designed to reduce the risk of damaging the spiral during an impact.
For this purpose there is provided a spiral-ferrule assembly according to claim 1 attached, particular embodiments being defined in the dependent claims 2 to 14. The present invention also provides a watch movement incorporating this spiral assembly. ferrule.
Other features and advantages of the present invention will appear on reading the following detailed description with reference to the accompanying drawings, in which:
<tb> fig. 1 <sep> shows a spiral-ferrule assembly according to the invention in the rest position;
<tb> fig. 2 <sep> shows the spiral-ferrule assembly of FIG. 1 during a shock;
<tb> fig. 3 <sep> shows a spiral-ferrule assembly according to another embodiment of the invention in the rest position.
[0006] With reference to FIGS. 1 and 2, a spiral-ferrule assembly for a clockwork according to a first embodiment of the invention comprises a ferrule 1 intended to be mounted on a balance shaft 2 and a spiral 3 attached by its inner end to the ferrule 1 In the figures, the spiral 3 is partially shown, only its inner coil being visible.
The shell 1 comprises three resilient arms 4 arranged in a triangle. The elastic arms 4 define an equilateral triangular central opening 5 whose diameter of the inscribed circle is slightly smaller than the diameter of a cylindrical or slightly conical bearing surface 6 of the axis 2, so that the axis 2 can be driven into the ferrule 1, hunting which elastically deforms the arms 4 to the outside. Due to its triangular shape, the outline of the opening 5 defines three discrete contact points 7 with the axis 2. The width L of each arm 4 is variable, in the manner of the elastic arms of the ferrule according to EP 1 637 940, to make more homogeneous the distribution of the stresses exerted in this arm 4 by the axis 2.
The point 8 of junction of the spiral 3 and the ferrule 1 is defined by one, 9c, of the three zones 9a, 9b and 9c junction between the arms 4. When the ferrule 1 is driven on the axis 2, the inner end of the spiral 3 is integral with the axis 2 and thus follows the oscillating movements of the balance. The outer end of the hairspring 3, not shown, is fixed by a pin to a fixed part of the movement, typically the rooster, in a known manner.
The ferrule 1 is preferably formed integrally with the spiral 3. The spiral-ferrule assembly 1, 3 is typically made of a fragile material, that is to say in a material that can not to deform plastically, such as a material based on silicon, glass, quartz or diamond. In the case of silicon, in particular, a suitable manufacturing method for the spiral-ferrule assembly 1, 3 is the DRIE process (Deep Reaction Ion Etching). The spiral-ferrule assembly 1, 3 may however, alternatively, be made of a ductile material, such as a metal material.
According to the invention, the discrete portions 10a, 10b and 10c of the outer contour of the shell 1 constitute stops against which the inner coil of the spiral 3 can come to bear during an impact suffered by the movement. These stops 10a, 10b and 10c are defined by the zones 9a, 9b and 9c of junction between the elastic arms 4 and are thus arranged in a substantially regular angular distribution. These abutments 10a, 10b and 10c are located, respectively, at distances Ra, Rb and Rc from the center O of the axis 2 in the plane of the ferrule 1, and more precisely have an arcuate shape with a center O and of Ra, Rb and Rc respectively.
The distances or radii Ra, Rb and Rc are chosen sufficiently small so that the hairspring 3 is not obstructed by the abutments 10a, 10b and 10c during normal oscillations of the pendulum and sufficiently large to, in the event of impact suffered by the movement, allow the inner coil of the spiral 3 to come to bear against one or more stops 10a, 10b and 10c before the elastic limit of this inner coil, at any point of this turn including at the junction point 8, exceeded (Figure 2). When the inner turn bears against one or more abutments 10a, 10b and 10c under the effect of a shock, each of the other turns may come to bear against the turn which precedes it.
The risk of damage to the hairspring 3 by breaking, in cases where the hairspring 3 is made of a brittle material, or by permanent deformation, in cases where the hairspring 3 is made of a ductile material, are thus reduced.
Advantageously, the distances or radii Ra, Rb and Rc grow in the direction D winding of the spiral 3 going from the inside outwards from the point 8 of junction of the spiral 3 to the shell 1, this to take account of the fact that the radius of the inner turn of the spiral 3, like that of all the other turns, increases in this direction D. Thus, the stop 10a closest to the junction point 8 in the direction D is at a distance of distance Ra from the center O which is smaller than the distance Rb separating the next stop 10b from the center O, which is smaller than the distance Rc separating the next stop 10c from the center O. The distance R8 separating the point 8 from the junction between the spiral 3 and the ferrule 1 of the center O is it typically greater than or equal to the distance Ra and less than the distances Rb and Rc.
The distances Ra, Rb and Rc are determined by defining a number of radial forces F oriented towards the center O, by calculating, for example by the finite element method, the maximum elastic deformation that can undergo the inner coil under the effect of each of the radial forces F, and choosing distances Ra, Rb and Rc large enough that this maximum elastic deformation can not be reached, or at least not exceeded, and small enough that the spiral 3 does not touch not the stops 10a, 10b and 10c during its normal operation.
The deformation of the inner coil of the spiral 3 in each of the points 3a, 3b and 3c located opposite the abutments 10a, 10b and 10c respectively, in a configuration where this point bears against the corresponding stop 10a, 10b or 10c under the effect of a radial force F applied at this point, is thus a percentage, less than or equal to 100%, of the maximum elastic deformation that can undergo the inner turn at this point, which confers a safety factor greater than or equal to 1. This percentage is preferably substantially the same for all abutments 10a, 10b and 10c.
In an exemplary embodiment of the invention, this percentage is about 50% (safety factor of about 2), while the percentage of deformation of the inner coil in normal operation of the hairspring relative to the maximum elastic deformation of this internal turn is about 25%, this for a pitch of the spiral 3 of about 93 [micro] m and a thickness or width of the turns of the spiral 3 of about 30 [micro] m.
In a simplified variant embodiment, based on a linear approximation of the deformation of the inner turn as a function of the position on this turn, the distances Ra, Rb and Rc are equal to the same percentage, respectively, of the rays. , rb and rc corresponding to the inner turn at rest, that is to say distances between points 3a, 3b, 3c and center O. This percentage is for example equal to about 90%, for a spiral step 3 about 93 [micro] m and a thickness or width of the coils of the hairspring 3 of about 30 [micro] m.
FIG. 3 shows another embodiment of the invention, wherein the shell 1 comprises, in addition to the abutments 10a, 10b, 10c defined by the zones 9a, 9b, 9c of junction between the arms 4, abutments 10d, 10e, 10f defined by elements 11 protruding radially from the outer side of the arms 4 in the central zone of the arms 4 in contact with the axis 2. As the abutments 10a, 10b, 10c, the abutments 10d, 10e, 10f are in an arc of circle of center the center O of the axis 2. The respective distances Ra to Rf between the stops 10a to 10f and the center O are increasing in the direction D of the spiral going from the inside to the outside from the point 8 of junction between the spiral 3 and the ferrule 1, in other words Rd <Ra <Re <Rb <Rf <Rc.
The present invention is not limited to the embodiments described above. It goes without saying that modifications could be made without departing from the scope of the claimed invention. For example, the opening 5 of the ferrule 1 in which the axis 2 is driven may have a shape other than triangular, such as another polygonal shape, regular or not, defined by a number of elastic arms greater than three. In another variant, the ferrule could be in the form of a split ring having radial projections defining the stops. In yet another variant, the abutments could be contiguous rather than discrete, and more particularly a large continuous portion of the outer contour of the ferrule could serve as a stop.
The outer contour would then have a shape similar to that of the inner coil, that is to say a radius increasing in the direction D of winding of the spiral going from the inside to the outside from the point of junction between the spiral and the ferrule. The outer contour could in this case be defined by a frame surrounding elastic arms, or could be the outline of a ferrule "full" without elastic lights.