CH701369B1

CH701369B1 - Process for producing a barrel spring.

Info

Publication number: CH701369B1
Application number: CH10092009A
Authority: CH
Inventors: Claude Bourgeois; Lucas Humair; Stéphane Von Gunten; Pierre Gygax
Original assignee: Manuf Et Fabrique De Montres Et Chronomètres Ulysse Nardin Le Locle Sa
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2014-04-30
Also published as: CH701369A8; EP2270612A2; CH701369A2

Abstract

La présente invention concerne un procédé de réalisation d’un ressort (1) de barillet composite comprenant une première portion» en silicium et une deuxième portion en diamant polycristallin déposée sur la première portion, caractérisé en ce qu’il consiste à réaliser la première portion par gravage dans un wafer (12), la première portion étant dimensionnée de manière à fournir une préforme avec une courbure dans un seul sens, de manière à optimiser le taux d’occupation du wafer.The present invention relates to a method for producing a composite barrel spring (1) comprising a first silicon portion and a second polycrystalline diamond portion deposited on the first portion, characterized in that it consists in producing the first portion by etching in a wafer (12), the first portion being dimensioned to provide a preform with a curvature in one direction, so as to optimize the occupancy rate of the wafer.

Description

Domaine techniqueTechnical area

[0001] La présente invention concerne le domaine de l’horlogerie, et plus particulièrement un ressort-moteur destiné à être monté dans un barillet d’un mouvement d’horlogerie. Le ressort agit comme accumulateur d’énergie en étant armé par l’utilisateur ou par une masse oscillante et en restituant progressivement l’énergie qu’il a emmagasinée. The present invention relates to the field of watchmaking, and more particularly to a motor spring intended to be mounted in a cylinder of a watch movement. The spring acts as an energy accumulator by being armed by the user or by an oscillating mass and gradually restoring the energy that it has stored.

Etat de la techniqueState of the art

[0002] Un barillet de type conventionnel comporte: – un tambour de barillet, qui est une sorte de boîte cylindrique munie d’une denture extérieure pour entraîner le rouage, – un arbre de barillet pivotant entre pont et platine et muni d’un crochet disposé sur sa bonde, – un ressort lame généralement formé d’un ruban d’acier fixé, par une première extrémité à un dégagement opéré sur le diamètre intérieur du tambour et, par une deuxième extrémité au crochet de l’arbre de barillet, et – un couvercle fermant le tambour. A barrel of conventional type comprises: A barrel drum, which is a kind of cylindrical box provided with external toothing to drive the gear train, - A barrel shaft pivoting between bridge and platinum and provided with a hook disposed on its bung, - A leaf spring generally formed of a steel strip fixed by a first end to a clearance operated on the inner diameter of the drum and, by a second end to the hook of the barrel shaft, and - a lid closing the drum.

[0003] Le tambour et le couvercle servent généralement de pivotement à l’arbre de barillet afin de stabiliser ce dernier. Un rochet est monté solidaire de l’arbre de barillet, généralement à carré. Il est entraîné par un dispositif de remontage, manuel ou automatique, pour faire pivoter l’arbre et armer le ressort de barillet. The drum and the lid are generally pivoted to the barrel shaft to stabilize the latter. A ratchet is mounted integral with the barrel shaft, generally square. It is driven by a winding device, manual or automatic, to rotate the shaft and arm the barrel spring.

[0004] Un ressort-moteur 1 est enroulé sur lui-même en spirale à l’intérieur des parois cylindriques 3 du tambour de barillet et autour de l’arbre de barillet 4 A motor spring 1 is wound on itself spirally inside the cylindrical walls 3 of the barrel drum and around the barrel shaft 4

[0005] Les fig. 1A , 1B et 2 illustrent un type bien connu de ressort-moteur 1 dans des positions armée/désarmée dans un barillet 2 et détendu hors de celui-ci. [0005] Figs. 1A, 1B and 2 illustrate a well known type of mainspring 1 in armed / disarmed positions in a barrel 2 and relaxed out of it.

[0006] Un objectif constant en horlogerie a été et demeure toujours d’augmenter la réserve de marche du mouvement sans augmenter l’encombrement du ressort de barillet. [0006] A constant goal in watchmaking has been and still is to increase the power reserve of the movement without increasing the bulk of the mainspring.

[0007] Il apparaît que la durée de marche est déterminée essentiellement par la quantité maximale d’énergie élastique W. que peut accumuler le ressort-moteur de barillet. D’évidence, la limite maximale W. d’énergie accumulée par un ruban métallique usuel de ressort-moteur de dimensions limitées, est déterminée par l’apparition de phénomènes de fracturation et/ou l’apparition de déformations plastiques excessives dans certaines régions de ce ruban. Par ailleurs, pour un matériau donné, la limite d’énergie stockable est proportionnelle à sa limite élastique au carré et inversement proportionnel à son module élastique. Le besoin de stocker un maximum d’énergie dans un ressort-moteur de barillet de dimensions limitées (par conception et miniaturisation du boîtier de montre) est tel qu’il conduit à faire travailler les rubans usuels de ressort-moteur de barillet à des contraintes excessives, proches des limites d’élasticité, sans marge de sécurité, et même au-delà, dans le domaine de déformations permanentes, chose non conventionnelles en mécanique. La déformation permanente est telle qu’après avoir été introduit dans le barillet à l’aide d’une estrapade et après quelques cycles journaliers d’usage (armement/désarmement), le ressort atteint une forme qui ne correspond plus du tout à sa forme initiale (on dit que «le ressort est rendu»). Mais surtout, le ressort rendu perd de sa force élastique. Ceci diminue les impulsions de l’échappement et l’amplitude des oscillations du balancier, ce qui n’est évidemment pas souhaitable. It appears that the running time is determined essentially by the maximum amount of elastic energy W. that can accumulate the mainspring barrel. Obviously, the maximum limit W. of energy accumulated by a common metal strip motor spring of limited dimensions, is determined by the occurrence of fracturing phenomena and / or the appearance of excessive plastic deformations in certain regions of this ribbon. Moreover, for a given material, the storable energy limit is proportional to its elastic limit squared and inversely proportional to its elastic modulus. The need to store a maximum of energy in a barrel-size mainspring of limited dimensions (by design and miniaturization of the watch case) is such as to make the usual barrel-spring ribbons work with constraints. excessive, close to the limits of elasticity, without safety margin, and even beyond, in the field of permanent deformations, something unconventional in mechanics. The permanent deformation is such that after being introduced into the barrel with the aid of a strapping and after a few daily cycles of use (arming / disarming), the spring reaches a shape that no longer corresponds to its shape at all. initial (we say that "the spring is returned"). But above all, the returned spring loses its elastic force. This decreases the pulses of the escapement and the amplitude of the oscillations of the balance, which is obviously not desirable.

[0008] Pour prévenir ces phénomènes, de façon connue, on donne initialement au ruban métallique d’un ressort-moteur un profil de spires excessivement déroulées par estrapadage. Comme illustré sur la fig. 2 , les spires du ruban métallique présentent une courbure initiale dont l’augmentation du rayon ρ s’accélère; le rayon ρ de courbure tend vers l’infini (portion droite: réf. X), puis le rayon ρ s’inverse (courbure de sens opposé) et enfin décroît pour donner un enroulement spiral renversé en forme de lettre S ou en forme de clé de sol, comme schématisé sur la fig. 2 ou demi-renversé en forme de moitié de lettre S (non représenté). Le profil optimal dans le plan transversal des spires d’un ressort-moteur détendu de type conventionnel n’est donc pas un profil uniformément recourbé en spirale régulière. Il reste que, pour en exploiter au maximum la quantité d’énergie stockable, les ressorts-moteurs métalliques de type existant travaillent au maximum de contraintes de déformation plastique voire au-delà, ce qui a l’inconvénient de limiter leur durée de vie à quelques centaines de cycles ou un millier de cycles. To prevent these phenomena, in known manner, is initially given to the metal strip of a motor spring a profile of turns excessively unwound by strapping. As illustrated in FIG. 2, the turns of the metal ribbon have an initial curvature whose increase in radius ρ accelerates; the radius ρ of curvature tends towards infinity (right portion: ref X), then the radius ρ is reversed (curvature of opposite direction) and finally decreases to give an inverted spiral winding in the form of letter S or in the form of floor key, as shown schematically in fig. 2 or half-reversed in the form of a half letter S (not shown). The optimum profile in the transverse plane of the turns of a conventional relaxed spring motor is therefore not a profile evenly curved in a regular spiral. Nevertheless, in order to make maximum use of the amount of storable energy, the existing metal motor springs work at maximum plastic deformation stresses or even beyond them, which has the disadvantage of limiting their lifetime to a few hundred cycles or a thousand cycles.

[0009] Le document FR 2 920 890 propose de réaliser un ressort-moteur de barillet ayant une structure composite: le ressort-moteur est composé d’une première portion formant une lame de support et constituant l’âme ou le squelette du ressort, cette portion de support étant réalisée de préférence en silicium cristallin ou en métal, la surface de la première portion étant complètement, ou au moins partiellement, recouverte directement d’une deuxième portion réalisée en diamant, et formant de préférence une épaisse couche de gangue en diamant polycristallin. The document FR 2 920 890 proposes to produce a cylinder mainspring having a composite structure: the mainspring is composed of a first portion forming a support blade and constituting the core or the skeleton of the spring, this support portion being preferably made of crystalline silicon or metal, the surface of the first portion being completely, or at least partially, covered directly with a second portion made of diamond, and preferably forming a thick layer of gangue in polycrystalline diamond.

[0010] La présente invention a pour but d’améliorer le ressort de barillet proposé dans le document susmentionné, ainsi que le procédé de réalisation qu’il enseigne. The present invention aims to improve the barrel spring proposed in the aforementioned document, and the method of realization that it teaches.

Divulgation de l’inventionDisclosure of the invention

[0011] De manière plus précise, l’invention porte sur un procédé de réalisation d’un ressort de barillet, tel que défini dans les revendications. More specifically, the invention relates to a method of producing a mainspring, as defined in the claims.

Brève description des dessinsBrief description of the drawings

[0012] D’autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé, dans lequel: <tb>les fig. 1 et 2<SEP>décrites ci-dessus, se rapportent à l’état de la technique, <tb>la fig. 3<SEP>montre une partie de la première portion d’un ressort selon l’invention, <tb>les fig. 4 et 5<SEP>illustrent un agencement particulier de premières portions telles que présentées ci-dessus, réalisées sur wafer, et <tb>la fig. 6<SEP>montre les étapes d’un procédé original.Other features of the present invention will appear more clearly on reading the description which follows, made with reference to the accompanying drawing, in which: <tb> figs. 1 and 2 <SEP> described above, relate to the state of the art, <tb> fig. 3 <SEP> shows part of the first portion of a spring according to the invention, <tb> figs. 4 and 5 <SEP> illustrate a particular arrangement of first portions as presented above, made on wafer, and <tb> fig. 6 <SEP> shows the steps of an original process.

Mode(s) de réalisation de l’inventionMode (s) of realization of the invention

[0013] Le point de départ de l’invention est de se doter d’un ressort de barillet, comportant une première portion 11 de ressort réalisée dans un matériau de support, avantageusement en silicium, recouvert d’une couche de diamant. The starting point of the invention is to provide a barrel spring, having a first portion 11 spring made of a support material, preferably silicon, covered with a diamond layer.

[0014] Cette première portion 11, visible en partie sur la fig. 3 , est produite directement avec une préforme correspondant à un squelette ou à une ébauche de la forme définitive du ressort. Elle est obtenue par gravage profond d’un wafer en silicium. La préforme est recouverte, complètement ou partiellement, par une deuxième portion réalisée en diamant, typiquement polycristallin déposé par CVD. This first portion 11, visible in part in FIG. 3, is produced directly with a preform corresponding to a skeleton or a blank of the final shape of the spring. It is obtained by deep etching of a silicon wafer. The preform is covered, completely or partially, by a second portion made of diamond, typically polycrystalline deposited by CVD.

[0015] On rappellera ici quelques définitions utiles dans la suite de la description: – préforme du ressort: géométrie du ressort détendu à vide, hors du tambour de barillet, – pavage du wafer: arrangement des préformes de ressort sur un wafer, – taux d’occupation: rapport entre la surface totale occupée par les ressorts et la surface du wafer, – enroulement nominal: enroulement à la moitié de l’armage du ressort dans le tambour, – couple nominal:couple à l’enroulement nominal, – rigidité à la flexion: raideur ou module d’Young moyen de la section relativement à la flexion, – résilience: capacité d’un matériau à restituer totalement l’énergie absorbée lors d’une déformation, – jonctions aux attaches: parties quasi «inactives» du ressort qui font le lien avec les attaches, soit à l’arbre ou au tambour et qui ne peuvent être enroulée (côté arbre lors de l’armage) et respectivement déroulée (côté tambour lors du désarmage). It will be recalled here some useful definitions in the following description: - spring preform: geometry of the spring relaxed empty, out of the barrel drum, - wafer paving: arrangement of spring preforms on a wafer, - occupancy rate: ratio between the total area occupied by the springs and the surface of the wafer, - nominal winding: winding at half the winding of the spring in the drum, - nominal torque: torque at nominal winding, Flexural stiffness: average stiffness or modulus of the section relative to flexion, - resilience: ability of a material to completely restore the energy absorbed during deformation, - junctions to fasteners: almost "inactive" parts of the spring which make the link with the fasteners, either to the shaft or to the drum and which can not be wound (shaft side during the winding) and respectively unwound (drum side when disarming).

[0016] Selon un premier aspect de l’invention, le procédé de réalisation du ressort selon l’invention est prévu de manière à maximiser la quantité de ressorts fabriqués sur un wafer 12. According to a first aspect of the invention, the method of producing the spring according to the invention is provided so as to maximize the amount of springs produced on a wafer 12.

[0017] Pour ce faire, on adapte la préforme de manière à permettre un arrangement judicieux des ressorts sur le wafer 12, afin d’en optimiser le taux d’occupation. Le prix de revient des ressorts s’en trouve amélioré, grâce au fait que l’on diminue la quantité de wafers utilisés pour réalisés un nombre donné de ressorts. To do this, the preform is adapted to allow a judicious arrangement of the springs on the wafer 12, in order to optimize the occupancy rate. The cost price of the springs is improved, thanks to the fact that it decreases the amount of wafers used to make a given number of springs.

[0018] Selon une première variante, il est possible d’optimiser le nombre de ressorts fabriqués sur un wafer en variant l’épaisseur t de la première portion 11 le long du ressort, l’épaisseur t étant la dimension parallèle au plan du spiral. On notera que l’épaisseur de la deuxième portion est sensiblement constante, vu que le dépôt se fait de manière uniforme. Cela a pour conséquence de varier la rigidité à la flexion le long du ressort. De manière avantageuse, cette variation est également utilisée de manière à avoir un déroulement harmonieux du barillet. According to a first variant, it is possible to optimize the number of springs manufactured on a wafer by varying the thickness t of the first portion 11 along the spring, the thickness t being the dimension parallel to the plane of the spiral . It will be noted that the thickness of the second portion is substantially constant, since the deposition is uniform. This has the effect of varying the bending stiffness along the spring. Advantageously, this variation is also used so as to have a smooth course of the barrel.

[0019] On peut, par exemple, choisir une préforme facilement «imbriquable», s’enroulant le plus possible autour du centre du wafer, de manière à ce que la longueur des ressorts puisse dépasser le diamètre des wafers, par exemple des éléments de spirale d’Archimède. De cette manière, on pourra disposer les ressorts 1 les uns dans les autres pour obtenir un genre de «soleil» sur le wafer, comme représenté sur la fig. 4 . Autrement dit, dans une telle configuration, on a plusieurs ressorts 1 enroulés côte à côte. One can, for example, choose an easily "nestable" preform, wrapping as much as possible around the center of the wafer, so that the length of the springs can exceed the diameter of the wafers, for example elements of spiral of Archimedes. In this way, the springs 1 can be arranged one inside the other to obtain a kind of "sun" on the wafer, as shown in FIG. 4. In other words, in such a configuration, there are several springs 1 wound side by side.

[0020] Pour un couple nominal donné, plus la rigidité à la flexion est petite, plus le ressort est long, plus le nombre de tours de l’enroulement nominal est élevé et plus le couple reste constant pendant le déroulement, mais aussi plus grande est la précontrainte dans l’enroulement nominal et par conséquent la variation de courbure entre l’enroulement nominal et la préforme. Grâce aux propriétés mécaniques du diamant, particulièrement grâce à sa résilience très élevée, la précontrainte peut être beaucoup plus élevée avec des ressorts diamantés qu’avec des ressort traditionnels. On peut donc fabriquer des préformes plus fermées en «C» ou clé de fa, ce qui revient à déplacer le point d’inflexion vers l’extrémité située du côté de la bonde par rapport à une préforme en S. Autrement dit, l’enroulement est déplacé vers l’extrémité située du côté tambour. Le cas échéant, il est même possible de supprimer complètement le point d’inflexion. Ce type de préforme en «C» relativement fermé permet d’envisager un pavage optimum de sept ressorts 1 par wafer 12, qui permet d’obtenir un taux d’occupation théorique de 7/9, comme l’illustre la fig. 5 . For a given nominal torque, the lower the bending stiffness, the longer the spring, the higher the number of revolutions of the nominal winding and the more the torque remains constant during the unwinding, but also greater is the prestress in the nominal winding and therefore the variation of curvature between the nominal winding and the preform. Due to the mechanical properties of the diamond, particularly due to its very high resilience, the prestressing can be much higher with diamond springs than with traditional springs. We can therefore manufacture more closed preforms in "C" or key of fa, which amounts to move the point of inflection towards the end located on the side of the bung with respect to an S-shaped preform. In other words, the winding is moved towards the end of the drum side. If necessary, it is even possible to completely remove the inflection point. This type of preform "C" relatively closed allows to consider optimum paving seven springs 1 per wafer 12, which provides a theoretical occupancy rate of 7/9, as shown in FIG. 5.

[0021] C’est le couple nominal désiré qui impose la variation de courbure entre l’enroulement nominal et la préforme, la variation de courbure étant pondérée par la rigidité et le moment d’inertie local de la section. It is the desired nominal torque which imposes the variation of curvature between the nominal winding and the preform, the curvature variation being weighted by the rigidity and the local moment of inertia of the section.

[0022] Ainsi, si l’épaisseur t de la première portion est constante, alors la différence entre la courbure de la préforme et la courbure de l’enroulement nominal est constante. De préférence, dans ce cas, on choisira le deuxième type de préforme en «C». Thus, if the thickness t of the first portion is constant, then the difference between the curvature of the preform and the curvature of the nominal winding is constant. Preferably, in this case, the second type of "C" preform will be chosen.

[0023] En revanche, dans le cas où on a une épaisseur t variable, alors la différence de courbure est également variable, de telle sorte qu’on arrive à se passer de l’extrémité du ressort se situant soit après, soit avant le point d’inflexion d’un ressort classique en forme de «S». On choisira dans le premier cas le premier type de préforme, de préférence en éléments de spirale d’Archimède, et dans le deuxième cas le deuxième type de préforme en «C». However, in the case where there is a variable thickness t, then the difference in curvature is also variable, so that we can do without the end of the spring being either after or before the point of inflection of a classical S-shaped spring. In the first case, the first type of preform, preferably in Archimedean spiral elements, will be chosen, and in the second case the second type of "C" preform.

[0024] En dimensionnant ainsi l’épaisseur de la première portion en silicium du ressort, on peut maximiser la quantité de ressorts produite par wafer, la limite étant donnée par la dimension des attaches des ressorts aux extrémités. By thus dimensioning the thickness of the first silicon portion of the spring, it is possible to maximize the amount of springs produced by wafer, the limit being given by the size of the fasteners of the springs at the ends.

[0025] On peut noter que la variation de l’épaisseur de la première portion permet de moduler la rigidité à la flexion le long du ressort. Ce paramètre peut avantageusement être pris en compte pour conserver un déroulement relativement harmonieux du barillet, c’est-à-dire avec un minimum de contacts entre spires. On considère en général que cela implique d’avoir un enroulement nominal avec un pas décroissant du centre vers l’extérieur. It may be noted that the variation of the thickness of the first portion can modulate the bending stiffness along the spring. This parameter can advantageously be taken into account to maintain a relatively smooth course of the barrel, that is to say with a minimum of contacts between turns. It is generally considered that this implies having a nominal winding with a decreasing pitch from the center to the outside.

[0026] Selon un deuxième aspect de l’invention, on peut également optimiser la réalisation de ressorts de barillet composites, comprenant une première portion 11 en silicium et une deuxième portion en diamant, en maximisant le nombre de tours d’enroulement du ressort. According to a second aspect of the invention, one can also optimize the embodiment of composite barrel springs, comprising a first portion 11 of silicon and a second diamond portion, by maximizing the number of winding turns of the spring.

[0027] En effet, pour un couple nominal donné, il est bien entendu très intéressant de pouvoir augmenter le nombre de tours d’enroulement du ressort de barillet, car cela permet d’augmenter la réserve de marche de la montre sans changer le reste du mouvement (rouage, échappement et oscillateur). Indeed, for a given nominal torque, it is of course very interesting to increase the number of winding turns of the mainspring, as this increases the power reserve of the watch without changing the rest. movement (cog, exhaust and oscillator).

[0028] Ce but peut être atteint en réalisant un ressort 1 dont l’épaisseur est la plus fine possible, afin de réduire l’encombrement du ressort et la place qu’il occupe dans le barillet. Ainsi, pour un barillet de dimension donnée, on peut augmenter la longueur et donc le nombre de tours du ressort. This goal can be achieved by providing a spring 1 whose thickness is as thin as possible, to reduce the size of the spring and the place it occupies in the barrel. Thus, for a cylinder of given dimension, one can increase the length and thus the number of turns of the spring.

[0029] Tout comme ci-dessus, on peut envisager une première configuration dans laquelle l’épaisseur de la première portion du ressort est constante. Cela entraîne le fait que le volume du ressort est égal à environ la moitié du volume du tambour (ceci en négligeant les jonctions aux attaches). La résilience des ressorts diamantés étant élevée, on choisira le deuxième type de préforme en «C» décrit plus haut avec le point d’inflexion repoussé en dehors de la préforme côté bonde, avec pour conséquence un enroulement situé vers l’extrémité côté tambour. As above, we can consider a first configuration in which the thickness of the first portion of the spring is constant. This results in the volume of the spring being equal to about half the volume of the drum (this neglecting the junctions to the fasteners). As the resilience of the diamond springs is high, the second type of "C" preform described above will be chosen with the point of inflection pushed out of the bead-side preform, with the result that the winding is located towards the end on the drum side.

[0030] Si on envisage une deuxième configuration dans laquelle l’épaisseur de la première portion est variable, on a alors la possibilité de diminuer les contacts entre spires lors du déroulement du barillet, tout en faisant appel, également dans ce cas, au deuxième type de préforme en «C». If we consider a second configuration in which the thickness of the first portion is variable, it is then possible to reduce the contacts between turns during the unwinding of the barrel, while appealing, also in this case, the second type of preform in "C".

[0031] Dans ces différents cas, de manière avantageuse, on maximise l’épaisseur de diamant par rapport à celle de la première portion en silicium, dans les limites atteignables par la gravure de la première portion. Ce rapport peut être optimisé par des calculs informatiques de simulation, en modélisant le comportement d’un ressort de barillet composite au cœur de l’invention. Typiquement, on peut atteindre une largeur de spire minimale de la première portion en silicium de l’ordre de 5 micromètres pour une épaisseur de wafer d’environ 150 micromètres. In these various cases, advantageously, the diamond thickness is maximized relative to that of the first silicon portion, within the limits achievable by the etching of the first portion. This ratio can be optimized by computer simulation calculations, by modeling the behavior of a composite barrel spring at the heart of the invention. Typically, it is possible to achieve a minimum turn width of the first silicon portion of the order of 5 microns for a wafer thickness of about 150 microns.

[0032] Selon un troisième aspect de l’invention permettant d’optimiser un ressort de barillet composite silicium/diamant, on peut, pour un couple nominal donné, rendre la raideur du ressort aussi petite que possible. En d’autres termes, cela revient à rendre le couple le plus constant possible lors du désarmage. According to a third aspect of the invention for optimizing a silicon / diamond composite barrel spring, it is possible, for a given nominal torque, to make the stiffness of the spring as small as possible. In other words, this means making the torque as constant as possible during disarming.

[0033] Pour atteindre ce but, on cherche à rendre le rapport du couple à désarmage complet sur celui à armage complet aussi constant que possible. Cette condition est déjà satisfaite en partie avec un ressort dont le nombre de tours d’enroulement est maximisé, ainsi que décrit ci-dessus. On peut, en outre, faire varier judicieusement l’épaisseur de la première portion de lame du ressort pour amener une stabilisation du couple transmis en diminuant les irrégularités. La détermination de cette variation peut également être faite par modélisation et simulation. To achieve this goal, we try to make the ratio of the complete disarming torque on the complete armoring as constant as possible. This condition is already satisfied in part with a spring whose number of winding turns is maximized, as described above. In addition, the thickness of the first leaf portion of the spring can be judiciously varied to bring about a stabilization of the transmitted torque by reducing the irregularities. The determination of this variation can also be made by modeling and simulation.

[0034] Selon un quatrième aspect de l’invention pour optimiser le fonctionnement d’un ressort de barillet selon l’invention, le ressort 1 est configuré de manière à minimiser les réactions aux appuis. En effet, l’enroulement du ressort de barillet sur son arbre induit une force de réaction aussi bien sur ce dernier que sur le point d’attache au tambour. Cette réaction se répercute au niveau du pivotement de l’arbre sur des organes de pivotement, tels que des pierres. Cela crée un couple résistant de frottement et donc une perte énergétique. La réaction aux appuis et donc les pertes énergétiques résultant de ces frottements sont diminuées grâce à la mise en œuvre idéalement d’un développement aussi concentrique que possible du ressort de barillet sur son arbre, mais à défaut, par une inversion et une annulation de la force à mi développement. Une telle optimisation est également réalisée par des simulations informatiques, principalement en faisant varier les paramètres suivants: l’épaisseur variable des spires et la forme de la préforme liée à un pas variable de l’enroulement nominal. According to a fourth aspect of the invention for optimizing the operation of a mainspring according to the invention, the spring 1 is configured to minimize the reactions to the supports. Indeed, the winding of the mainspring on its shaft induces a reaction force as well on the latter as on the point of attachment to the drum. This reaction is reflected in the pivoting of the shaft on pivoting members, such as stones. This creates a resistant friction torque and therefore an energy loss. The reaction to the supports and thus the energy losses resulting from these friction are reduced thanks to the ideal implementation of a development as concentric as possible of the mainspring on its shaft, but failing, by an inversion and a cancellation of the half strength. Such optimization is also achieved by computer simulations, mainly by varying the following parameters: the variable thickness of the turns and the shape of the preform linked to a variable pitch of the nominal winding.

[0035] Ainsi, plusieurs directions permettant d’optimiser le fonctionnement et la fabrication d’un barillet composite, comprenant une première portion en silicium et une deuxième portion en diamant, sont envisagées dans la présente demande. On peut bien entendu imaginer que, en pratique, un compromis soit à tirer entre chacune de ces optimisations, toutes étant interdépendantes. C’est par des méthodes de calculs et de simulation que l’on détermine la sensibilité de chacune des méthodes envisagées aux divers paramètres et contraintes technologiques et que l’on peut ainsi dimensionner un ressort aux dimensions optimales souhaitées, pour une application à un mouvement donné. Thus, several directions for optimizing the operation and manufacture of a composite barrel, comprising a first silicon portion and a second diamond portion, are contemplated in the present application. One can of course imagine that, in practice, a compromise must be drawn between each of these optimizations, all being interdependent. It is by calculation and simulation methods that the sensitivity of each of the proposed methods is determined to the various parameters and technological constraints and that it is thus possible to size a spring with the desired optimal dimensions, for an application to a movement. given.

[0036] A titre d’information, on propose également un nouveau procédé de réalisation d’un ressort de barillet à base de diamant. En effet, comme on l’a expliqué ci-dessus, c’est le diamant qui donne à un ressort composite tel que décrit précédemment, ses propriétés intéressantes, la première portion en silicium n’ayant pour l’essentiel qu’une fonction de support. Selon un aspect particulièrement intéressant de ce procédé, on propose de réaliser un ressort de barillet totalement en diamant, avec néanmoins des modulations de dimensions similaires à celles obtenues sur la base d’une première portion en silicium. For information, we also propose a new method for producing a diamond-based barrel spring. Indeed, as explained above, it is the diamond that gives a composite spring as described above, its interesting properties, the first silicon portion having essentially a function of support. According to a particularly interesting aspect of this process, it is proposed to make a barrel spring completely diamond, but with modulations of dimensions similar to those obtained on the basis of a first silicon portion.

[0037] Selon ce procédé, on réalise une première portion telle que mentionnée ci-dessus, c’est-à-dire produite directement avec une préforme correspondant à un squelette ou à une ébauche de la forme définitive du ressort. Elle est obtenue par gravage profond d’un wafer en silicium. La préforme est disposée sur un support 14 avant l’étape de dépôt de diamant par CVD. Ainsi, la deuxième portion 16 de diamant n’est déposée que sur trois faces de la première portion, comme on peut le voir sur la fig. 6 . According to this method, there is provided a first portion as mentioned above, that is to say produced directly with a preform corresponding to a skeleton or a blank of the final shape of the spring. It is obtained by deep etching of a silicon wafer. The preform is disposed on a support 14 before the CVD diamond deposition step. Thus, the second portion 16 of diamond is deposited on three sides of the first portion, as can be seen in FIG. 6.

[0038] Dans une étape suivante, la face supérieure de diamant, c’est-à-dire la face située en regard de la face de la première portion exempte de diamant, est débarrassée de la couche de diamant qui la recouvre. Une telle étape peut, par exemple se faire par polissage. Ensuite, par attaque chimique, typiquement par du KOH, on élimine la première portion de silicium. On obtient alors deux lames de diamant 18, posées sur le substrat et réunies au niveau de leurs attaches, à leurs extrémités. Les lames 18 gardent la géométrie découlant de la mise en forme de la première portion de silicium. In a next step, the upper diamond face, that is to say the face located opposite the face of the first diamond-free portion, is freed of the diamond layer which covers it. Such a step may, for example be by polishing. Then, by etching, typically with KOH, the first portion of silicon is removed. We then obtain two diamond blades 18, placed on the substrate and joined at their fasteners at their ends. The blades 18 keep the geometry resulting from the shaping of the first portion of silicon.

[0039] L’espace 20 laissé vide par l’élimination de la première portion est alors comblé en y déposant du diamant, de même nature que celle des lames, c’est-à-dire typiquement en diamant polycristallin, déposé par CVD. Le ressort obtenu est ensuite détaché du support. On a ainsi un ressort de barillet réalisé entièrement en diamant, mais dont les dimensions sont parfaitement maîtrisées. Avantageusement, cette technique permet de réaliser des ressorts en diamant dont l’épaisseur est variable et dont les propriétés mécaniques sont exceptionnelles, car le ressort ne contient pas de silicium. On notera que, selon les dimensions que l’on souhaite obtenir, ce procédé peut être adapté de manière à obtenir directement les ressorts recherchés au moment de l’élimination de la première portion de silicium, chaque lame donnant un ressort. On pourrait également envisager d’éliminer la première portion de silicium par une attaque effectuée directement depuis la face inférieure de la première portion, c’est-à-dire celle située au contact du support lors de l’étape de dépôt de diamant. De même, l’homme du métier pourrait envisager d’effectuer le dépôt sur les quatre faces de la première portion et, ensuite, d’éliminer la couche de diamant sur une ou deux faces en vis-à-vis, afin d’avoir un accès à la première portion pour l’éliminer. The space left empty by the elimination of the first portion is then filled by depositing diamond, of the same nature as the blades, that is to say typically polycrystalline diamond, deposited by CVD. The spring obtained is then detached from the support. We thus have a barrel spring made entirely of diamond, but whose dimensions are perfectly controlled. Advantageously, this technique makes it possible to produce diamond springs whose thickness is variable and whose mechanical properties are exceptional, because the spring does not contain silicon. It will be noted that, depending on the dimensions that it is desired to obtain, this method can be adapted so as to directly obtain the desired springs at the time of the removal of the first portion of silicon, each blade giving a spring. One could also consider eliminating the first silicon portion by an attack performed directly from the lower face of the first portion, that is to say the one in contact with the support during the diamond deposition step. Similarly, the skilled person could consider depositing on all four sides of the first portion and then remove the diamond layer on one or both faces vis-à-vis, in order to have access to the first portion to eliminate it.

Claims

1. A method of producing a spring (1) composite barrel comprising a first portion (11) of silicon and a second polycrystalline diamond portion deposited on the first portion, characterized in that it consists in producing the first portion by etching in a wafer (12), the first portion being dimensioned to provide a preform with a curvature in one direction, so as to optimize the occupancy rate of the wafer.

2. Method according to claim 1, characterized in that the thickness of the first portion (11) is variable, and in that a plurality of first spring portions are formed on a wafer (12), said first portions being nested within each other.

3. Method according to claim 2, characterized in that the thickness is increasing from the center to the outside.

4. Method according to claim 1, characterized in that it comprises an optimization step during which is determined, by simulation from a mathematical model, the minimum thickness of the spring (1) for a nominal torque given.

5. Method according to claim 1, characterized in that it comprises an optimization step during which simulation is determined from a mathematical model, the minimum stiffness of the spring (1) for a given nominal torque.

6. Method according to claim 1, characterized in that it comprises an optimization step during which simulation is determined from a mathematical model, the dimensions of the spring so as to minimize the reactions to the spring supports. (1).

7. Method according to one of claims 4 to 6, characterized in that the thickness of the first portion is variable.

8. Method according to one of claims 4 to 6, characterized in that the thickness of the first portion is constant.