[0001] La présente invention appartient au domaine des mouvements mécaniques d'horlogerie et notamment aux mouvements pour montres-bracelets, plus particulièrement les mouvements à ancre.
[0002] Les mouvements d'horlogerie mécaniques sont tous réglés par l'oscillation d'un balancier attaché à un ressort spiral. On sait que ce ressort, dans sa forme de spirale d'Archimède qui est la plus fréquente, voit son centre de gravité se déplacer constamment lorsqu'il s'enroule et se déroule dans le mouvement par lequel il entraîne le balancier. Ce déplacement du centre de gravité entraîne les mêmes effets que ceux d'un balourd du balancier. Pour remédier à cette source d'imprécision, le spiral Breguet donne une courbe terminale de forme soigneusement calculée à la queue du spiral, qui s'élève au-dessus du reste du ressort avant de se fixer au piton. Cette courbe permet de maintenir le centre de gravité du spiral sur l'axe du balancier pendant toute la durée de l'oscillation.
Cette solution exige un grand soin d'exécution, la courbe du spiral Breguet devant être parfaite pour que le résultat soit atteint. Une telle perfection ne peut être obtenue que par des régleurs très qualifiés qui passent un temps considérable à ce travail. Cela n'est guère compatible avec une production industrielle et entraîne des coûts élevés.
[0003] D'autre part, dans les mouvements à échappement à ancre, selon la technique actuelle, lors du dégagement, la roue d'échappement est rejetée en arrière (recul dynamique), pendant que l'ancre continue son mouvement, mené par le balancier. Lorsque la dent de la roue d'échappement tombe sur le plan d'impulsion de la levée, elle le fait à peu près au tiers de la longueur du plan d'impulsion, et non pas au début. Autrement dit, après avoir été repoussée en arrière lors du dégagement, la dent de la roue d'échappement fait une sorte de saut en quittant l'angle formé par le plan de repos et le plan d'impulsion, et elle retombe sur le plan d'impulsion seulement après être passée à distance de celui-ci sur environ un tiers de sa longueur. Il s'ensuit que le plan d'impulsion n'est efficace que sur deux tiers de sa longueur environ.
Encore le premier contact de la dent de la roue d'échappement avec le plan d'impulsion est-il suivi de plusieurs rebonds, qui causent une perte d'énergie et nuisent à l'efficacité du dispositif. En outre, ces rebonds favorisent l'usure des palettes.
[0004] Par ailleurs, selon les techniques connues, les ressorts spiraux pour mouvements d'horlogerie mécaniques sont fabriqués par étirage et plies. Ces ressorts en forme de spirale d'Archimède présentent notamment l'inconvénient de voir leur centre de gravité se déplacer constamment pendant l'oscillation. Il est possible de compenser dans une assez large mesure ce déplacement du centre de gravité, qui nuit à l'isochronisme, en donnant une épaisseur différente à certains endroits des spires du ressort. De tels ressorts à épaisseur variable ne peuvent toutefois pas être obtenus au moyen de la technique classique. Il est possible de produire de tels ressorts à épaisseur différenciée, par exemple, par électroformage et moulage pour ce qui est des spiraux métalliques, et usinage chimique pour des spiraux en silicium.
[0005] Récemment, le Musée international de l'horlogerie a mis à la disposition du public des essais relatifs à un spiral plat en silicium. Ces essais ont fait l'objet d'un article dans la Revue Montres Passion (novembre 2003, p. 72-73). L'article montre un spiral plat au silicium, à épaisseur variable selon les spires, avec une virole venue d'une pièce avec le spiral. Ce spiral a été découpé dans une plaque de silicium.
[0006] Les avantages des ressorts au silicium, qu'il s'agisse de verre, de cristal de quartz, ou de silicium pur, sont connus: amagnétisme, légèreté, élasticité supérieure à celle de l'acier et possibilité de découpage extrêmement précis.
[0007] Le ressort spiral en silicium dont le dessin a été publié par le Musée International de l'Horlogerie {Montres Passion, eod. loc.) présente une virole de forme classique, c'est-à-dire constituée d'un cylindre simplement fendu. Or, cette configuration présente l'inconvénient de ne pas assurer un centrage parfait du ressort sur l'axe. De plus, pour ce qui est du ressort en silicium, la fragilité du matériau rend problématique la fixation sur l'axe par chassage, en raison des risques de rupture.
[0008] En outre, l'inconvénient des ressorts composés essentiellement de silicium réside dans le coefficient thermique: à ce jour, tous les essais montrent que les ressorts composés en majeure partie de silicium, et notamment les ressorts en silicium pur, voient la période du balancier auquel ils sont associés varier assez fortement avec la température.
[0009] La présente invention vise à fournir un mouvement d'horlogerie à ressort spiral et balancier qui offre une précision du même ordre que celle des chronomètres d'observatoire, et compatible avec une production industrielle. A cette fin, l'invention vise d'abord à supprimer le déplacement du centre de gravité du ressort spiral, par des moyens simples et peu onéreux.
[0010] La présente invention vise à fournir un mouvement permettant à la dent de la roue d'échappement d'arriver en contact plus tôt avec le plan d'impulsion de la palette d'ancre que dans les mouvements connus, de façon à augmenter la longueur de l'impulsion avant le point mort et à accroître ainsi l'avance sur la période de l'oscillateur, en compensant de la sorte en partie le retard produit par l'échappement. Elle vise en outre à réduire ou à supprimer les rebonds de la dent sur le plan d'impulsion de la palette par la modification de l'angle [alpha] entre le plan d'impulsion et la tangente A-B au cercle parcouru par le bec de repos de la dent, au point de contact du bec de repos de la dent avec le bec de repos de la palette.
De la sorte, l'invention vise à augmenter la force de l'impulsion, ou à réduire l'énergie nécessaire pour obtenir une force de grandeur habituelle, de façon à augmenter la réserve et par conséquent la régularité de la marche.
[0011] La présente invention vise enfin à fournir un spiral pour mouvement d'horlogerie venu d'une pièce avec la virole, cette dernière étant configurée de manière à permettre un centrage amélioré sur l'axe du balancier. Elle s'applique plus particulièrement à des spiraux en silicium, dopé de façon à compenser les effets des variations de température sur la période, mais également à des spiraux en alliage métallique électro-formés ou moulés.
[0012] L'invention est définie dans les revendications.
[0013] Les dessins représentent, à titre d'exemples, des formes d'exécution de l'invention.
<tb>La fig. 1 <sep>montre la courbe de déplacement du centre de gravité d'un spiral plat par rapport à l'axe du balancier pendant l'oscillation.
<tb>La fig. 2 <sep>montre la superposition des courbes de déplacement du centre de gravité de deux spiraux plats par rapport à l'axe du balancier, les deux spiraux étant superposés selon l'invention.
<tb>La fig. 3 <sep>est une vue de dessus d'un balancier sur son axe avec deux spiraux superposés, selon l'invention, dans la forme d'exécution de la fig. 3.
<tb>La fig. 4 <sep>est une coupe transversale d'un balancier sur son axe, avec deux spiraux superposés sur l'axe, selon l'invention.
<tb>La fig. 5 <sep>est une vue partielle d'une palette de forme classique utilisée dans un mouvement, et montre une partie du plan de repos et le plan d'impulsion de la palette, avec l'indication des endroits de premier contact de la dent de la roue d'échappement avec le plan d'impulsion, respectivement dans la configuration classique et dans la configuration prévue par l'invention.
<tb>La fig. 6 <sep>est une vue semblable à celle de la fig. 5, à la différence que l'angle entre le plan d'impulsion et le plan de repos est coupé par un chanfrein, selon une première forme d'exécution de l'invention. La dimension dudit chanfrein est volontairement exagérée pour plus de clarté. De plus, l'inclinaison de la tangente A-B à la course circulaire de l'extrémité de la dent de la roue d'échappement, au point de contact du bec de repos de la palette et du bec de repos de la dent, est réduite par rapport à l'angle [alpha] habituel montré à la fig. 5.
<tb>La fig. 7 <sep>est une vue semblable à celle de la fig. 6, à la différence que le chanfrein est remplacé par une courbe. L'angle du plan d'impulsion est réduit comme dans la fig. 6.
<tb>La fig. 8 <sep>est une vue partielle d'une dent de la roue d'échappement et d'une palette d'ancre, dans laquelle l'angle entre le plan d'impulsion et le plan de repos de la dent est coupé par un chanfrein.
<tb>La fig. 9 <sep>est une vue de dessus de la partie centrale d'un spiral, qui montre quelques spires centrales et la virole utilisée avec le dispositif des fig. 1à 4, ou celui des fig. 5 à 8, dans une forme d'exécution préférée de l'invention.
[0014] La fig. 1 montre la courbe 1 du déplacement du centre de gravité du spiral par rapport à l'axe du balancier 6 pendant l'oscillation d'un spiral plat classique. Le pivot effectue un va-et-vient caractéristique par rapport au trou de la pierre.
[0015] Le mouvement selon l'invention permet de compenser cette variation. L'invention consiste essentiellement dans l'utilisation de deux spiraux 3 et 4 superposés sur l'axe 6 d'un même balancier. Les deux spiraux sont de préférence plats, en forme de spirale d'Archimède, et identiques l'un à l'autre. La somme de leurs couples doit être égale au couple d'un spiral normal. Une certaine distance est maintenue entre les deux spiraux au moyen d'une rondelle 5. Le point d'attache extérieur 7 de chaque spiral est placé à l'opposé du point d'attache extérieur de l'autre spiral par rapport à l'axe de rotation 6 du balancier. Il y a donc là une symétrie centrale. Le sens d'enroulement des deux spiraux est le même. Il ne s'agit donc pas de retourner l'un des deux spiraux de façon que leur sens d'enroulement soit contraire.
Ainsi, la fig. 2 montre que, une fois superposées, la courbe 1, en traits pleins, et qui représente le déplacement du centre de gravité d'un premier spiral, par exemple du spiral 3, et la courbe 2, en traits pointillés, et qui concerne le spiral 4, sont parfaitement symétriques par rapport à l'axe 6, qui est représenté ici par un point. La fig. 3 montre une forme d'exécution dans laquelle les deux ressorts spiraux 3 et 4 sont fixés de manière classique sur un piton.
[0016] Il est à noter que, lorsqu'il est dit que les deux spiraux sont "superposés", cela ne signifie pas nécessairement qu'il n'y a entre eux aucun autre élément. On pourrait aussi placer entre les deux spiraux d'autres éléments que la rondelle 5, par exemple, en théorie tout au moins, le balancier.
[0017] Pour obtenir des spiraux absolument identiques, il est préférable d'utiliser d'autres techniques de fabrication que celles du spiral plat classique. Les spiraux classiques, faits de fil métallique étiré, puis plies, sont rarement absolument identiques.
[0018] Il convient donc d'utiliser des procédés et des matériaux différents, qui permettent d'obtenir des spiraux parfaitement identiques.
[0019] Trois méthodes permettent d'obtenir des spiraux identiques: l'électroformage et le micro-moulage, qui permettent la fabrication de spiraux métalliques, et l'usinage chimique pour obtenir des spiraux en silicium.
[0020] Cependant, comme on le sait depuis près de deux siècles, les spiraux à base de silice présentent divers avantages (voir par exemple le spiral en verre de Scrymgeour, qui remonte à 1828, visible au British Muséum, ou le chronomètre de marine de E.J. Dent, au Muséum of Science and Industry de Chicago, avec un spiral en verre); des essais ont été publiés dès 1951 par le Professeur Jacquerod sur un spiral en verre de quartz (Bulletin de la Société de chronométrie 1951-1952, p. 246-249). Un exposé complet sur les spiraux en verre est fourni par Anthony Randall sur Internet (www.worldtempus.com/wt/1/2660), qui suggère l'utilisation éventuelle d'un ressort en quartz pur, mais qui souligne que la température de fusion du quartz est très élevée, ce qui rend son travail difficile.
Plus récemment, le Musée international de l'horlogerie a mis à la disposition du public des essais relatifs à un spiral plat en silicium. Ces essais ont fait l'objet d'un article dans la Revue Montres Passion (novembre 2003, p. 72-73). L'article montre un spiral plat au silicium, avec une virole venue d'une pièce avec le spiral. Ce spiral a été découpé dans une plaque de silicium.
[0021] Les avantages des ressorts au silicium, qu'il s'agisse de verre, de cristal de quartz ou de silicium pur, sont connus: amagnétisme, légèreté, élasticité supérieure à celle de l'acier et possibilité de découpage extrêmement précis.
[0022] Dans une forme préférée d'exécution de l'invention, les ressorts spiraux sont en silicium et sont découpés par attaque chimique, selon une technique connue. Il est aussi possible d'utiliser la gravure par plasma directif (ICP).
[0023] L'inconvénient des ressorts composés essentiellement de silicium, ou en silicium pur, réside dans le coefficient thermique: à ce jour, tous les essais montrent que les ressorts composés en majeure partie de silicium ou en silicium pur voient la période du balancier auquel ils sont associés varier assez fortement avec la température.
[0024] Il est naturellement possible de compenser l'effet de la température par le moyen classique d'un balancier fait de plusieurs métaux convenablement choisis, le balancier pouvant prendre la forme bi-métallique fendu.
[0025] Le dopage paraît toutefois être une solution plus aisée industriellement. Afin de compenser l'effet de la température, et dans une forme préférée de l'invention, le silicium composant les spiraux est dopé au sodium. Il est également possible de le doper avec d'autres corps simples ou métaux comme le bore ou le zirconium. Ces substances peuvent, selon les nécessités, être utilisées séparées ou en combinaison, dans des proportions que des essais permettront de déterminer.
[0026] Il faut noter que l'utilisation d'une raquette pour le réglage de la période n'est pas compatible avec un réglage de précision. Aussi la fig. 3montre-t-elle un balancier muni de vis 8 de réglage de l'inertie.
[0027] Comme-on l'a vu, l'invention vise aussi à améliorer le rendement de l'échappement, qui influe sur la précision et sur la réserve de marche. On voit à la fig. 5, marqué d'un trait plein perpendiculaire au plan d'impulsion 19, le point de contact 23 de la dent de la roue d'échappement avec le plan d'impulsion 19, selon la technique classique. Un autre trait perpendiculaire au plan d'impulsion, en pointillé, indique le point de contact 22 de la dent avec le plan d'impulsion lorsque la palette 18 est modifiée selon l'invention. Ce point de contact 22 est situé considérablement plus près du plan de repos 20.
[0028] Dans sa forme d'exécution préférée, qui est représentée à la fig. 6, le mouvement selon l'invention comprend au moins deux palettes 18 d'ancre dont la surface d'impulsion 19 et le plan de repos 20 sont reliés par une troisième surface 21 qui est plane dans cette forme d'exécution préférée. Dans une autre forme d'exécution, cette surface 21 est courbe, selon la représentation de la fig. 7. Dans sa forme d'exécution préférée, qui est représentée aux fig. 6 et 7, le mouvement selon l'invention comprend au moins deux palettes 18 dont le plan d'impulsion 19 fait avec la tangente A-B à la course circulaire 29 de l'extrémité de la dent 28 de la roue d'échappement, au point de contact du bec de repos de' la palette et du bec de repos de la dent, un angle a qui est réduit par rapport à l'angle a de grandeur habituelle montré à la fig. 7.
[0029] Grâce à la surface 21, que celle-ci prenne la forme d'une courbe (fig.7) ou d'un chanfrein (fig. 6) de dimensions exagérées pour la clarté de la lecture du dessin, la dent de la roue d'échappement décollera plus tôt du plan de repos et retombera plus vite sur le plan d'impulsion. Au lieu de parcourir un tiers, c'est-à-dire 33,3% de la longueur du plan d'impulsion avant de toucher ce dernier, au point de contact 23 de la fig. 5, la dent de la roue d'échappement touchera le plan d'impulsion sur le premier tiers de ce premier tiers, ce qui représente une perte de l'ordre de 11,1% seulement.
[0030] Il y aura donc une augmentation de l'impulsion avant le point mort et par conséquent une augmentation de l'avance sur la période de l'oscillateur qui compense en partie le retard produit par l'échappement.
[0031] Le dispositif permet d'envisager la réduction de l'angle actuel du plan d'impulsion avec une perte de la longueur de l'impulsion sur la palette de 11,11%. La conséquence en serait la réduction de l'angle de levée, la disparition des rebonds de la dent de la roue d'échappement sur le plan d'impulsion et une augmentation significative de la force transmise. La diminution de l'angle de levée réduit l'influence perturbatrice de l'échappement sur l'isochronisme de l'oscillateur. La diminution de l'angle du plan d'impulsion provoque la disparition des rebonds, qui améliore le rendement et la régularité de la transmission d'énergie. La détérioration et l'usure des palettes dues aux chocs sont supprimées. L'amélioration du rendement permet d'augmenter proportionnellement l'autonomie des calibres actuels.
[0032] Si la forme d'exécution préférée de l'invention est celle décrite ci-dessus, dans laquelle la surface 21 en chanfrein (fig. 6) ou en courbe (fig. 7) est placée sur la palette, une autre forme d'exécution est possible, dans laquelle le chanfrein ou la courbe coupe le bec de repos de la dent 28 de la roue d'échappement. La fig. 8 présente une telle forme d'exécution, où la surface 21 est ménagée entre le plan d'impulsion 19 de la dent et son plan de repos 20. De même que dans la forme d'exécution préférée, le chanfrein plat peut être remplacé par une surface courbe, qui n'est pas représentée. L'effet obtenu est le même que dans la forme d'exécution préférée.
[0033] Il est d'ailleurs possible de combiner les deux formes d'exécution, à savoir de couper aussi bien le bec de repos de la palette par une surface 21 que celui de la dent 28 par une surface 21 semblable, les surfaces 21 et 21 pouvant prendre la forme d'un chanfrein plat ou d'une surface courbe. Il est donc aussi possible de combiner une surface courbe sur l'un des deux éléments avec une surface plane sur l'autre.
[0034] De même, il est possible de réduire non seulement l'angle a que fait le plan d'impulsion 19 de la palette 18 avec la tangente A-B au cercle 29 formé par la course du bec de repos de la dent 28, mais également l'angle [alpha] formé par le plan d'impulsion 19 de la dent avec cette même tangente.
[0035] La réduction de l'angle [alpha] peut atteindre des valeurs importantes, de façon que l'angle peut être selon les besoins largement inférieur à 30[deg.].
[0036] Dans la forme d'exécution préférée, le mouvement selon l'invention combine les palettes décrites ci-dessus avec le spiral montré à la fig. 8. La virole 24 présente dans sa paroi intérieure cinq échancrures 25 qui laissent subsister cinq excroissances allongées et en arc de cercle qui forment autant de ressorts 26 qui s'étendent dans son alésage 27. La courbe de ces ressorts 26 n'est donc pas parallèle au cercle qui délimite l'alésage 27, mais dévie vers l'intérieur de cet alésage.
[0037] Comme on l'a vu plus haut, dans une forme préférée d'exécution de l'invention, le ressort spiral est en silicium et est découpé par attaque chimique, selon une technique connue. Il est aussi possible d'utiliser la gravure par plasma directif (ICP).
[0038] De même, afin de compenser l'effet des variations de température, et dans une forme préférée de l'invention, le silicium composant les spiraux est dopé au sodium. Il est également possible de le doper avec d'autres corps simples ou métaux, par exemple du bore ou du zirconium. Ces trois substances peuvent, selon les nécessités, être utilisées séparées ou en combinaison, dans des proportions que des essais permettront de déterminer.
[0039] Lorsque l'axe est introduit dans l'alésage 27 de la virole, les ressorts 26 s'écartent et exercent une pression sur l'axe. La pression de chaque ressort étant égale à celle exercée par chacun des autres ressorts, la virole est parfaitement centrée. N'étant pas chassée, la virole n'est pas exposée à se fissurer ou à se casser. La pression des ressorts ne suffît pas à assurer le maintien de la virole en place sur l'axe dans le sens axial et dans le sens de rotation. Le blocage de la virole pourra être assuré par collage ou par une rondelle d'acier chassée.
[0040] Les avantages du spiral selon l'invention sont une mise en oeuvre simplifiée, la suppression de l'opération de virolage, le positionnement parfait du spiral qu'il s'agisse du centrage ou du plat, la suppression des retouches, la possibilité de réaliser des viroles très petites et équilibrées et la suppression de l'ajustement précis du diamètre de l'axe.
[0041] La forme et le nombre des ressorts ne sont évidemment pas limités à ceux qui sont mentionnés ici et représentés dans les dessins.
[0042] L'invention est applicable avant tout aux spiraux plats.
[0043] La combinaison des palettes et du spiral en silicium à virole auto-centrée selon l'invention permet d'améliorer considérablement la précision du mouvement.
The present invention belongs to the field of mechanical clockwork movements and in particular movements for wristwatches, particularly anchor movements.
The mechanical clockwork movements are all adjusted by the oscillation of a pendulum attached to a spiral spring. It is known that this spring, in its Archimedean spiral form, which is the most frequent, sees its center of gravity constantly move when it is wrapped and unrolled in the movement by which it drives the pendulum. This displacement of the center of gravity causes the same effects as those of an imbalance of the balance. To remedy this source of inaccuracy, the Breguet hairspring gives a finely calculated terminal curve of shape to the tail of the hairspring, which rises above the rest of the spring before being fixed to the pin. This curve makes it possible to maintain the center of gravity of the spiral on the axis of the balance for the duration of the oscillation.
This solution requires a great care of execution, the curve of the spiral Breguet to be perfect so that the result is reached. Such perfection can only be achieved by highly qualified regulators who spend considerable time in this work. This is hardly compatible with industrial production and entails high costs.
On the other hand, in the movements with anchor escapement, according to the current technique, during the release, the escape wheel is rejected back (dynamic recoil), while the anchor continues its movement, led by the pendulum. When the tooth of the escape wheel falls on the pulse plane of the lift, it does about one third of the length of the pulse plane, not at the beginning. In other words, after being pushed back during the release, the tooth of the escape wheel makes a kind of jump leaving the angle formed by the rest plane and the pulse plane, and it falls on the plane only after passing it a distance of about one-third of its length. It follows that the impulse plan is effective only about two-thirds of its length.
Yet the first contact of the tooth of the escape wheel with the pulse plane is followed by several rebounds, which cause a loss of energy and affect the efficiency of the device. In addition, these rebounds promote the wear of the pallets.
Furthermore, according to known techniques, the spiral springs for mechanical clockwork movements are manufactured by stretching and bends. These Archimedes spiral-shaped springs have the disadvantage of having their center of gravity constantly move during the oscillation. It is possible to compensate to a large extent for this displacement of the center of gravity, which impairs the isochronism, giving a different thickness in some places of the turns of the spring. Such springs of variable thickness, however, can not be obtained using the conventional technique. It is possible to produce such differentially thickened springs, for example, by electroforming and molding for metal spirals, and chemical machining for silicon spirals.
[0005] Recently, the International Watchmaking Museum has made available to the public tests relating to a flat spiral made of silicon. These essays were the subject of an article in the Montres Passion Review (November 2003, pp. 72-73). The article shows a flat spiral silicon, with variable thickness according to the turns, with a ferrule coming from a piece with the spiral. This spiral was cut in a silicon wafer.
The advantages of silicon springs, whether it is glass, quartz crystal, or pure silicon, are known: non-magnetism, lightness, elasticity superior to that of steel and the possibility of extremely precise cutting. .
[0007] The spiral spring made of silicon whose design has been published by the International Museum of Watchmaking {Watches Passion, eod. loc.) has a ferrule of conventional shape, that is to say consisting of a simply split cylinder. However, this configuration has the disadvantage of not ensuring perfect centering of the spring on the axis. In addition, with regard to the silicon spring, the fragility of the material makes it problematic fixing on the axis by driving, because of the risk of rupture.
In addition, the disadvantage of the essentially silicon-based springs lies in the thermal coefficient: to date, all the tests show that the springs mainly composed of silicon, and in particular the pure silicon springs, see the period of the pendulum to which they are associated vary rather strongly with the temperature.
The present invention aims to provide a spiral spring and pendulum clock movement that offers a precision of the same order as that of observatory chronometers, and compatible with industrial production. To this end, the invention aims first to remove the displacement of the center of gravity of the spiral spring, by simple and inexpensive means.
The present invention aims to provide a movement allowing the tooth of the escape wheel to come into contact earlier with the pulse plane of the pallet anchor than in the known movements, so as to increase the length of the pulse before the dead point and thereby increase the advance over the period of the oscillator, thereby compensating in part for the delay produced by the exhaust. It also aims to reduce or eliminate the bouncing of the tooth on the pulse plane of the pallet by changing the angle [alpha] between the pulse plane and the tangent AB to the circle traversed by the spout. rest of the tooth, at the point of contact of the tooth's resting spout with the resting spout of the pallet.
In this way, the invention aims to increase the force of the pulse, or to reduce the energy required to obtain a force of usual magnitude, so as to increase the reserve and therefore the regularity of walking.
The present invention finally aims to provide a hairspring for a watch movement come from a part with the ferrule, the latter being configured to allow an improved centering on the axis of the pendulum. It applies more particularly to silicon spirals, doped so as to compensate for the effects of temperature variations over the period, but also to electro-formed or molded metal alloy spirals.
The invention is defined in the claims.
The drawings represent, by way of example, embodiments of the invention.
<tb> Fig. 1 <sep> shows the displacement curve of the center of gravity of a flat hairspring relative to the axis of the pendulum during oscillation.
<tb> Fig. 2 <sep> shows the superposition of the displacement curves of the center of gravity of two flat spirals with respect to the axis of the balance, the two spirals being superimposed according to the invention.
<tb> Fig. 3 <sep> is a top view of a rocker on its axis with two superposed spirals, according to the invention, in the embodiment of FIG. 3.
<tb> Fig. 4 <sep> is a cross section of a rocker on its axis, with two spirals superimposed on the axis, according to the invention.
<tb> Fig. 5 <sep> is a partial view of a conventional shaped pallet used in a movement, and shows a part of the rest plane and the pallet impulse plane, with indication of the places of first contact of the tooth of the escape wheel with the pulse plane, respectively in the conventional configuration and in the configuration provided by the invention.
<tb> Fig. 6 <sep> is a view similar to that of fig. 5, with the difference that the angle between the pulse plane and the plane of repose is cut by a chamfer, according to a first embodiment of the invention. The size of said chamfer is deliberately exaggerated for clarity. In addition, the inclination of the tangent AB to the circular stroke of the end of the tooth of the escape wheel, at the point of contact of the rest mouthpiece of the pallet and the mouthpiece of the tooth, is reduced. compared to the usual [alpha] angle shown in fig. 5.
<tb> Fig. 7 <sep> is a view similar to that of fig. 6, with the difference that the chamfer is replaced by a curve. The angle of the pulse plane is reduced as in FIG. 6.
<tb> Fig. 8 <sep> is a partial view of a tooth of the escape wheel and an anchor pallet, in which the angle between the pulse plane and the plane of rest of the tooth is cut by a chamfer.
<tb> Fig. 9 <sep> is a top view of the central part of a spiral, which shows some central turns and the ferrule used with the device of fig. 1 to 4, or that of fig. 5 to 8, in a preferred embodiment of the invention.
Fig. 1 shows the curve 1 of the displacement of the center of gravity of the hairspring relative to the axis of the balance 6 during the oscillation of a conventional flat hairspring. The pivot performs a characteristic back and forth relative to the hole of the stone.
The movement according to the invention compensates for this variation. The invention consists essentially in the use of two spirals 3 and 4 superimposed on the axis 6 of the same beam. The two spirals are preferably flat, in the form of an Archimedean spiral, and identical to each other. The sum of their pairs must be equal to the pair of a normal hairspring. A certain distance is maintained between the two spirals by means of a washer 5. The external attachment point 7 of each spiral is placed opposite the external attachment point of the other spiral with respect to the axis. rotation 6 of the balance. There is therefore a central symmetry. The winding direction of the two spirals is the same. It is therefore not a question of turning one of the two spirals so that their direction of winding is opposite.
Thus, FIG. 2 shows that, once superimposed, the curve 1, in solid lines, and which represents the displacement of the center of gravity of a first hairspring, for example of the hairspring 3, and the curve 2, in dashed lines, and which concerns the spiral 4, are perfectly symmetrical with respect to the axis 6, which is represented here by a point. Fig. 3 shows an embodiment in which the two spiral springs 3 and 4 are fixed in a conventional manner on a peak.
It should be noted that, when it is said that the two spirals are "superimposed", it does not necessarily mean that there is between them no other element. One could also place between the two spiral elements other than the washer 5, for example, in theory at least, the pendulum.
To obtain absolutely identical spirals, it is preferable to use other manufacturing techniques than those of the conventional flat spiral. Classic spirals, made of drawn wire, then folded, are rarely absolutely identical.
It is therefore appropriate to use different methods and materials, which make it possible to obtain perfectly identical spirals.
Three methods make it possible to obtain identical spirals: electroforming and micro-molding, which allow the production of metal spirals, and chemical machining to obtain silicon spirals.
However, as is known for nearly two centuries, the spirals based on silica have various advantages (see for example the Scrymgeour glass spiral, which dates back to 1828, visible in the British Museum, or the marine chronometer of EJ Dent, at the Chicago Museum of Science and Industry, with a glass hairspring); In 1951, Professor Jacquerod published a series of essays on a quartz glass hairspring (Bulletin of the Chronometry Society 1951-1952, pp. 246-249). A comprehensive presentation on glass spirals is provided by Anthony Randall on the Internet (www.worldtempus.com/wt/1/2660), which suggests the possible use of a pure quartz spring, but emphasizes that the temperature of Quartz melting is very high, which makes its work difficult.
More recently, the International Watchmaking Museum has made available to the public tests relating to a flat spiral made of silicon. These essays were the subject of an article in the Montres Passion Review (November 2003, pp. 72-73). The article shows a flat spiral silicon, with a shell coming from a room with the spiral. This spiral was cut in a silicon wafer.
The advantages of silicon springs, whether it is glass, quartz crystal or pure silicon, are known: non-magnetism, lightness, elasticity superior to that of steel and extremely precise cutting possibility.
In a preferred embodiment of the invention, the spiral springs are silicon and are etched by etching, according to a known technique. It is also possible to use directional plasma etching (ICP).
The disadvantage of springs composed essentially of silicon, or pure silicon, lies in the thermal coefficient: to date, all tests show that the springs mainly composed of silicon or pure silicon see the period of the pendulum to which they are associated vary quite strongly with temperature.
It is of course possible to compensate for the effect of temperature by the conventional means of a pendulum made of several suitably selected metals, the pendulum can take the split bi-metallic form.
Doping, however, seems to be an easier solution industrially. In order to compensate for the effect of temperature, and in a preferred form of the invention, the silicon component of the spirals is doped with sodium. It is also possible to dope it with other simple bodies or metals such as boron or zirconium. These substances may, if necessary, be used separately or in combination, in proportions that tests will determine.
It should be noted that the use of a racket for adjusting the period is not compatible with a precision adjustment. Also fig. 3montre she a balance provided with screws 8 of adjustment of the inertia.
As we have seen, the invention also aims to improve the performance of the exhaust, which affects the precision and the power reserve. We see in fig. 5, marked with a solid line perpendicular to the pulse plane 19, the contact point 23 of the tooth of the escape wheel with the pulse plane 19, according to the conventional technique. Another line perpendicular to the pulse plane, in dotted line, indicates the point of contact 22 of the tooth with the pulse plane when the pallet 18 is modified according to the invention. This point of contact 22 is located considerably closer to the rest plane 20.
In its preferred embodiment, which is shown in FIG. 6, the movement according to the invention comprises at least two pallets 18 anchor whose pulse surface 19 and the rest plane 20 are connected by a third surface 21 which is flat in this preferred embodiment. In another embodiment, this surface 21 is curved, according to the representation of FIG. 7. In its preferred embodiment, which is shown in FIGS. 6 and 7, the movement according to the invention comprises at least two vanes 18 whose pulse plane 19 makes with the tangent AB to the circular stroke 29 of the end of the tooth 28 of the escape wheel, to the point contact of the resting spout of the pallet and the tooth of the tooth, an angle which is reduced compared to the usual angle a shown in FIG. 7.
With the surface 21, it takes the form of a curve (fig.7) or a chamfer (Figure 6) of exaggerated dimensions for the clarity of the drawing, the tooth of the escape wheel will take off earlier from the rest plane and fall back on the impulse plane. Instead of traversing a third, that is to say 33.3% of the length of the pulse plane before touching the latter, at the point of contact 23 of FIG. 5, the tooth of the escape wheel will touch the impulse plane on the first third of this first third, which represents a loss of the order of 11.1% only.
There will therefore be an increase in the pulse before the dead point and therefore an increase in the advance over the period of the oscillator that partially offsets the delay produced by the exhaust.
The device allows to consider the reduction of the current angle of the pulse plane with a loss of the length of the pulse on the pallet of 11.11%. The consequence would be the reduction of the lifting angle, the disappearance of the bursts of the tooth of the escape wheel on the impulse plane and a significant increase in the transmitted force. Decreasing the lift angle reduces the disturbing influence of the exhaust on the isochronism of the oscillator. The decrease in the angle of the pulse plane causes the disappearance of the rebounds, which improves the efficiency and the regularity of the transmission of energy. The deterioration and wear of the pallets due to impacts are eliminated. The improvement of the yield makes it possible to proportionally increase the autonomy of the current calibres.
If the preferred embodiment of the invention is that described above, in which the surface 21 in chamfer (FIG 6) or curve (FIG 7) is placed on the pallet, another form Execution is possible, in which the chamfer or curve cuts the nozzle of the tooth 28 of the escape wheel. Fig. 8 shows such an embodiment, where the surface 21 is formed between the impulse plane 19 of the tooth and its rest plane 20. As in the preferred embodiment, the flat chamfer can be replaced by a curved surface, which is not shown. The effect obtained is the same as in the preferred embodiment.
It is also possible to combine the two embodiments, namely to cut both the mouthpiece of the pallet by a surface 21 that the tooth 28 by a surface 21 similar, the surfaces 21 and 21 may take the form of a flat chamfer or a curved surface. It is therefore also possible to combine a curved surface on one of the two elements with a flat surface on the other.
Similarly, it is possible to reduce not only the angle α that the pulse plane 19 of the pallet 18 with the tangent AB to the circle 29 formed by the travel of the rest of the tooth 28, but also the angle [alpha] formed by the pulse plane 19 of the tooth with this same tangent.
The reduction of the angle [alpha] can reach important values, so that the angle can be as needed much less than 30 [deg.].
In the preferred embodiment, the movement according to the invention combines the pallets described above with the spiral shown in FIG. 8. The shell 24 has in its inner wall five indentations 25 which leave five elongated protrusions and arcuate which form as many springs 26 which extend in its bore 27. The curve of these springs 26 is therefore not parallel to the circle which defines the bore 27, but deviates towards the inside of this bore.
As has been seen above, in a preferred embodiment of the invention, the spiral spring is made of silicon and is etched by etching, according to a known technique. It is also possible to use directional plasma etching (ICP).
Similarly, in order to compensate for the effect of temperature variations, and in a preferred form of the invention, the silicon component spiral is doped with sodium. It is also possible to dope it with other simple bodies or metals, for example boron or zirconium. These three substances may, if necessary, be used separately or in combination, in proportions that tests will determine.
When the axis is introduced into the bore 27 of the shell, the springs 26 move apart and exert a pressure on the axis. The pressure of each spring being equal to that exerted by each of the other springs, the ferrule is perfectly centered. Not being driven out, the ferrule is not exposed to cracking or breaking. The pressure of the springs is not sufficient to ensure the maintenance of the ferrule in place on the axis in the axial direction and in the direction of rotation. The blocking of the ferrule may be provided by gluing or by a discarded steel washer.
The advantages of the hairspring according to the invention are a simplified implementation, the removal of the flotation operation, the perfect positioning of the hairspring whether it is the centering or the flat, the removal of retouches, the possibility of making very small and balanced shells and the suppression of the precise adjustment of the diameter of the axis.
The shape and number of springs are obviously not limited to those mentioned here and shown in the drawings.
The invention is applicable above all to flat spirals.
The combination of pallets and spiral silicon self-centered ferrule according to the invention can significantly improve the accuracy of the movement.