CH700140B1 - Palier antichoc pour axe de balancier-spiral de mouvements d'horlogerie mécaniques pour montres-bracelets. - Google Patents

Abstract

Palier antichoc (8) pour axe de balancier-spiral (5) de mouvements d’horlogerie mécaniques pour montres-bracelet, apte à supprimer les risques de rupture d’un pivot (p) de l’axe du balancier-spiral (5) lorsque la montre bracelet subit un choc, caractérisé en ce que le palier antichoc (8) n’est constitué que d’un seul élément présentant un trou (t) à olivage déporté (o), une face bombée (q) et un arrondi (r) faisant angle entre la face bombée (q) et le trou (t), la forme de l’olivage déporté du trou (t) définissant un point de contact (m) au passage de l’olivage déporté (o) à l’arrondi (r), le point de contact (m) étant destiné à entrer en contact avec la partie cylindrique du pivot (p) de l’axe du balancier-spiral (5). Ceci sachant que l’ensemble composé de l’axe de balancier-spiral (5) et du palier antichoc (8) est caractérisé en ce que la distance (n) entre le point de contact (m) du palier antichoc (8) et la portée plane (k) de l’axe du balancier-spiral (5) correspond à la somme du rayon de l’arrondi (r) et d’un jeu (j) entre la portée plane (k) et la face bombée (q) du palier antichoc et en ce que cette distance (n) est d’au maximum 40 µm.

Description

[0001] L’invention concerne un palier antichoc pour axe de balancier-spiral de mouvements d’horlogerie mécaniques pour montres-bracelets, apte à supprimer les risques de rupture d’un pivot de l’axe du balancier-spiral lorsque la montre bracelet subit un choc. Ce palier antichoc n’est constitué que d’un seul élément présentant un trou à olivage déporté.

[0002] Pour des raisons historiques liées aux théories d’horlogerie développées dès le 18<ème>siècle notamment par Phillips, l’homme de l’art perpétue encore de nos jours des traditions issues du passé. A l’époque, il était entendu, à juste titre, que les pivots des balanciers devaient, pour améliorer le rendement, être très fins. Ceci compte tenu du fait que les problèmes de rendement sont ici liés aux états de surface des composants en présence dont la production était particulièrement difficile pour l’époque. Il n’était alors pas question de montres-bracelets, et l’horlogerie à balancier-spiral était réservée à des chronomètres de marine ou de table. Mais, très rapidement, apparurent les premières montres de poche et les problèmes liés aux chocs survinrent. Une chute sur le sol engendrait immanquablement la rupture des pivots du balancier ou pour le moins leur déformation. Mais les utilisateurs, conscients de la valeur de leur montre, en prenaient grand soin. De fait, le problème restait marginal et l’homme de l’art était rompu à la réparation de ce type de dégât. Au début du 20<ème>siècle, l’horlogerie se démocratise et la mode de porter sa montre au poignet apparaît. En conséquence, les problèmes liés aux chocs augmentèrent, de telle sorte qu’il fût urgent de trouver une solution appropriée. Le temps des paliers antichocs était venu! De nos jours, les professionnels de l’horlogerie utilisent principalement un type de palier appelé amortisseur de choc, ou encore antichoc. Afin de comprendre son fonctionnement, il convient de préciser que l’axe de balancier est muni de 2 pivots et par conséquent, 2 antichocs sont nécessaires par mouvement de montre. Ils sont constitués en général chacun de 5 composants et fonctionnent de façon identique.

[0003] Afin de simplifier la compréhension de la présente invention, nous ne considérerons dans l’exposé qui suit que l’un des deux paliers, en l’occurrence celui qui concerne le pivot de l’axe de balancier situé sous le cadran de la montre. Dans le même esprit, seuls le pivot de l’axe de balancier et sa portée seront représentés. Nous invitons le lecteur à prendre connaissance des diverses théories horlogères et, par exemple, celle éditée par L’Ecole d’Ingénieurs de L’Arc Jurassien, CH 2400 Le Locle: «Théorie de la construction horlogère pour ingénieur». Volume: «Mécanique».

[0004] La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée en référence aux dessins annexés, donnés à titre indicatif et non limitatif, dans lesquels les fig. 1 , 2 , 3 , 4 et 5 présentent un type d’antichoc de l’art antérieur; la fig. 1 est une vue en perspective, la fig. 2 est une vue en plan de dessus, la fig. 3 est une coupe, la fig. 4 est un détail agrandi de ladite coupe et la fig. 5 montre également un agrandissement du palier interne inférieur de l’ensemble. Les fig. 6 , 7 et 8 représentent la présente invention; la fig. 6 est une vue latérale, la fig. 7 est une coupe et la fig. 8 un détail de cette coupe, fortement agrandi. Sur les fig. 1 , 2 et 3 représentant l’art antérieur, on montre le support 1 qui contient tous les éléments constituant l’antichoc, soit: le chaton 2, constitué lui-même d’une bague 3 dans laquelle est chassé le composant 4, généralement exécuté en rubis, cette pierre de l’antichoc assurant le maintien latéral du pivot p de l’axe de balancier 5; le contre-pivot 6 également en rubis limite, quant à lui, frontalement l’axe de balancier 5, et un ressort 7, généralement appelé lyre qui, par ses 4 pattes a, a ́, a ́ ́ et a ́ ́ ́, engagées dans les 4 logements b, b ́, b ́ ́ et b ́ ́ ́ du support 1, maintient sous une tension adéquate les composants qui lui sont sous-jacents. En cas de choc, le pivot p de l’axe de balancier 5 pourra déplacer le contre-pivot 6 frontalement et le chaton 2 radialement, ceci sachant que l’axe 5 sera limité ensuite dans son déplacement par la collerette c du support 1. Une fois l’axe 5 en appui, le pivot p ne sera plus sollicité et donc protégé. Il ne subira alors pas de contraintes engendrant sa déformation ou sa casse. Une fois le choc terminé, la lyre 7 contraindra le contre-pivot 6 et le chaton 2 à retrouver leur place initiale, le chaton 2 glissant sur le plan incliné d du support 1.

[0005] On comprendra que la fabrication d’un tel ensemble, dont le diamètre total est en général inférieur à 2 mm, est très complexe, et que la précision et la qualité des composants deviennent primordiales. En particulier, la coaxialité générale est difficile à garantir et les opérations d’achevage et de mise en marche s’en trouvent compliquées. De plus, lors du montage du mouvement il est nécessaire de lubrifier ces paliers. La fig. 4 montre en h la position que doit prendre le lubrifiant, il se loge par capillarité entre la face plane e du contre-pivot 6, le dessus bombé f de la pierre d’antichoc 4 et le pivot p de l’axe de balancier 5. Cette opération de lubrification est très délicate et doit souvent être répétée. Il faut décrocher les pattes a et a’ de la lyre 7, afin d’extraire le chaton 2 et le contre-pivot 6 pour les nettoyer, puis les coller ensemble grâce au lubrifiant et les remettre en place dans le support 1. La casse de la lyre 7, sa perte ou celle du contre-pivot 6, voire du chaton 2 sont fréquentes. Il convient de mentionner également que ces opérations nécessitent l’emploi d’une main d’œuvre très qualifiée. Sur la fig. 5 , montrant le trou t de la pierre d’antichoc 4, on constate que ce trou n’est pas cylindrique, mais qu’un usinage appelé l’olivage est réalisé selon un rayon o dont le centre est placé sur une ligne x passant par le milieu de la section du trou t. L’objectif est ici de créer un seul point de contact g entre la pierre d’antichoc 4 et le pivot p de l’axe 5 du balancier.

[0006] Ce type de palier antichoc présente deux inconvénients majeurs, appelés communément l’écart plat-pendu et le rebat. L’écart plat-pendu est l’écart d’amplitude du balancier spiral constaté entre la position horizontale où le mouvement est disposé à plat, position pour laquelle l’axe de balancier 5 est vertical, et la position verticale, position pour laquelle l’axe de balancier 5 est horizontal. A titre d’exemple nous dirons que si l’amplitude est de 300° quand le mouvement est à plat (axe du balancier vertical), ladite amplitude est généralement réduite à 280° en position verticale. L’horloger attribue en général cette différence au fait qu’en position horizontale, le contact se fait entre le sommet i du pivot p et la face plane e du contre-pivot 6. Il considère alors que le freinage induit par le frottement est quasi nul, car le point de contact ne présente pas de bras de levier. A contrario quand le mouvement d’horlogerie est placé en position verticale, le contact au point g génère un bras de levier équivalent au rayon du pivot p. Il admet dans ce cas que le frottement n’est pas nul, ce qui, selon lui, a pour effet de faire baisser l’amplitude dans cette position. Bien que pertinente, cette façon de voir, qui justifie entre autres, l’utilisation de pivots de balancier de très petits diamètres n’est pas exhaustive. En effet, le frottement des pivots ne peut pas être considéré selon ces deux seules directions. En fait, à l’observation au moyen d’un microscope ou d’une loupe d’horloger, on constate qu’en position horizontale, à chaque oscillation le pivot p heurte à plusieurs reprises les parois du trou t et qu’en position verticale le bout du pivot p vient en contact de façon aléatoire avec le contre-pivot 6. Nous dirons alors que les contacts sont mixtes. Lier la baisse d’amplitude entre plats et pendus aux seuls frottements des pivots relatifs à leur géométrie propre est une simplification qui masque la réalité du phénomène. Il convient de plus, de tenir compte de l’influence de la masse du résonateur et de l’élongation du spiral. Alors que l’élongation du spiral crée des pressions quasi comparables en position verticale et horizontale, la masse du balancier est, quant à elle, particulièrement influente en position verticale. Diminuer ces facteurs de perturbation est, en soi, une bonne façon d’améliorer le rendement, et les recherches actuelles qui tendent à obtenir des balanciers légers et des spiraux au développement concentrique sont opportunes.

[0007] Par ailleurs, la position horizontale est la position de référence pour le professionnel, qui considère qu’un résonateur à balancier-spiral, présentant une amplitude importante dans cette position, sera de nature à conférer au mouvement d’horlogerie mécanique des performances chronométriques supérieures. «Plus l’amplitude en position horizontale est haute, plus l’amplitude en position verticale le sera, et les performances n’en seront que meilleures». Le risque d’un tel raisonnement est le rebat. Ce phénomène est généré par le fait que la cheville de plateau (non décrite) du balancier-spiral, notamment des échappements à ancres suisses, vient en cas d’amplitude trop élevée, buter contre la corne de l’ancre (non décrite) de l’échappement d’horlogerie. Le résultat est une perturbation importante de l’isochronisme du balancier-spiral. En fait, nous devons changer notre façon de voir le problème, en particulier en ce qui concerne les diverses positions qu’occupe une montre-bracelet. Hormis le cas où la montre est déposée à plat, par exemple pour la nuit, période où le rebat n’est pas un risque en soi, la position horizontale n’est que transitoire. Vouloir obtenir de fortes amplitudes pour cette position au risque de créer le rebat est, en soi, une erreur. A contrario, faire que l’amplitude en position horizontale soit inférieure à celle de la position verticale, permet d’augmenter notoirement cette dernière. Pour cela il suffit d’augmenter la force motrice du mouvement d’horlogerie, les performances chronométriques en seront dès lors améliorées. Ceci d’autant que la position verticale parfaite est aussi rare que la position horizontale. La position dans l’espace de la montre-bracelet ne varie-t-elle pas régulièrement?

[0008] Afin de mieux comprendre l’invention, nous citerons à titre d’exemple, la demande de brevet d’invention FR 2 205 689 qui confirme ce qui précède, en particulier en ce qui concerne les problèmes de plat-pendu. Elle apporte une solution intéressante mais limitée aux porte-échappements des pendulettes. Elle ne résout pas les problèmes liés aux chocs, car les produits de ce type n’y sont à priori pas soumis. Soit, parlant de l’antichoc traditionnel ce document précise: «Or, ce dispositif connu présente un certain nombre d’inconvénients: Tout d’abord, pour un balancier donné, les couples de frottement exercés par les pierres plates en bout de pivots ne sont pas les mêmes que les couples de frottement exercés par les pierres traversées par lesdits pivots, de sorte qu’il en résulte une différence d’amplitude selon que l’axe du balancier occupe une position verticale ou une position horizontale. Cet inconvénient est d’autant plus sérieux que le balancier est de grandes dimensions. De plus le nettoyage des pivots nécessite le démontage des contre-pivots ou bien du balancier. Etant donné qu’on ne peut huiler les pivots au dernier moment, lors du montage du mouvement, on est pratiquement obligé de stocker ces échappements à l’état huilé, ce qui n’est pas recommandé. Le but de l’invention est de réaliser un dispositif de guidage de l’axe de balancier qui ne présente pas les inconvénients du dispositif antichoc habituel. A cet effet, le dispositif suivant l’invention est constitué uniquement de deux pièces (telles que pierres, bouchons de bronze ou de matière plastique) qui sont percées et dans lesquelles sont montés, respectivement, les deux pivots cylindriques épaulés d’extrémités de l’axe du balancier, les faces internes desdites pièces étant convexes et formant butées de positionnement axial des épaulements des pivots. Ainsi, le nettoyage des pivots ne nécessite plus le démontage des contre-pivots ou du balancier, puisque lesdits pivots sont accessibles, en bout, par les trous des deux seules pièces de guidage de l’axe du balancier. On peut stocker sans les huiler, des échappements munis d’un tel balancier, puisqu’il est possible d’effectuer le graissage au dernier moment, avant le montage. De plus, suivant une autre caractéristique de l’invention le rayon de courbure de la face interne convexe de chaque pièce a une valeur telle que le couple de frottement créé par la partie de la surface annulaire de ladite face susceptible d’être en contact avec l’épaulement du pivot soit pratiquement égal au couple de frottement créé par la surface cylindrique de contact des pivots contre la paroi du trou des pièces. On peut alors obtenir des couples de frottement des pivots dans les pièces qui aient sensiblement la même valeur, au plat et au pendu, c’est-à-dire lorsque l’axe du balancier est respectivement vertical ou bien horizontal».

[0009] Les fig. 6 , 7 et 8 , présentent l’invention pour laquelle est chassé dans la platine 7 d’un mouvement d’horlogerie mécanique pour montres-bracelets un palier antichoc (8) apte à supprimer les risques de rupture d’un pivot (p) de l’axe du balancier-spiral (5) lorsque la montre-bracelet subit un choc, caractérisé en ce que le palier antichoc (8) n’est constitué que d’un seul élément présentant un trou (t) à olivage déporté (o), une face bombée (q) et un arrondi (r) faisant angle entre la face bombée (q) et le trou (t), la forme de l’olivage déporté du trou (t) définissant un point de contact (m) au passage de l’olivage déporté (o) à l’arrondi (r), le point de contact (m) étant destiné à entrer en contact avec la partie cylindrique du pivot (p) de l’axe du balancier-spiral (5).

[0010] Ceci sachant que l’ensemble composé de l’axe de balancier-spiral (5) et du palier antichoc (8) est caractérisé en ce que la distance (n) entre le point de contact (m) du palier antichoc (8) et la portée plane (k) de l’axe du balancier-spiral (5) correspond à la somme du rayon de l’arrondi (r) et d’un jeu (j) entre la portée plane (k) et la face bombée (q) du palier antichoc et en ce que cette distance (n) est d’au maximum 40 µm.

[0011] Nous noterons pour conclure que sous l’effet d’un choc, aucun problème majeur de flexion du pivot p n’interviendra à une si faible distance n. Il sera donc question ici de cisaillement. Des calculs, doublés d’essais pratiques, ont démontré qu’un pivot p d’un diamètre de 0,10 mm, associé à un balancier de moment d’inertie de 12 mg.cm2 et de 0.06 g de masse étaient suffisants pour résister aux conditions spécifiées par la norme ISO 1413 et que, au niveau des amplitudes, des essais pratiques ont également confirmé les hypothèses; l’amplitude en horizontal est, dans ce cas, inférieure d’environ 20° à l’amplitude en vertical.

Claims (2)

1. Palier antichoc (8) pour axe de balancier-spiral (5) de mouvements d’horlogerie mécaniques pour montres-bracelets, apte à supprimer les risques de rupture d’un pivot (p) de l’axe du balancier-spiral (5) lorsque la montre-bracelet subit un choc, caractérisé en ce que le palier antichoc (8) n’est constitué que d’un seul élément présentant un trou (t) à olivage déporté (o), une face bombée (q) et un arrondi (r) faisant angle entre la face bombée (q) et le trou (t), la forme de l’olivage déporté du trou (t) définissant un point de contact (m) au passage de l’olivage déporté (o) à l’arrondi (r), le point de contact (m) étant destiné à entrer en contact avec la partie cylindrique du pivot (p) de l’axe du balancier-spiral (5).

2. Ensemble composé d’un axe de balancier-spiral (5) et d’un palier antichoc (8) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance (n) entre le point de contact (m) du palier antichoc (8) et la portée plane (k) de l’axe du balancier-spiral (5) correspond à la somme du rayon de l’arrondi (r) et d’un jeu (j) entre la portée plane (k) et la face bombée (q) du palier antichoc et en ce que cette distance (n) est d’au maximum 40 µm.