CH701672A2 - Protection magnétique d'un spiral de pièce d'horlogerie. - Google Patents

Abstract

Le dispositif de protection d’un spiral (1) de pièce d’horlogerie contre des champs magnétiques perturbateurs comporte au moins un disque (2) à haute perméance magnétique disposé dans un plan parallèle au plan du spiral, le disque (2) et le spiral étant montés coaxialement l’un à l’autre.

Description

[0001] La présente invention est relative à un dispositif de protection d’un spiral de pièce d’horlogerie contre des champs magnétiques perturbateurs provenant de l’extérieur de ladite pièce d’horlogerie.

[0002] On a déjà proposé des dispositifs qui assurent la protection d’une pièce d’horlogerie contre l’influence perturbatrice de champs magnétiques extérieurs de toute nature, par exemple des aimants permanents ou des moteurs électriques de tout genre.

[0003] La solution la plus simple et la plus radicale aussi consiste à blinder entièrement le mouvement de la pièce d’horlogerie pour n’y laisser pénétrer aucune ligne de champs perturbatrice. C’est le cas proposé par le document CH 122 391 où le mouvement de la montre est protégé par un ensemble d’éléments formés d’un alliage inoxydable, à haute perméabilité et à faible hystérésis, formant un écran magnétique. Les éléments sont une cuvette disposée entre le mouvement et le fond de la montre, un cercle cache-poussière formant calotte disposé entre le mouvement et un cercle d’encageage et une plaque intermédiaire disposée entre la platine de la montre et son cadran. Cette façon de faire est extrêmement lourde et coûteuse. En effet elle demande trois pièces supplémentaires qui non seulement alourdissent la montre mais augmente son volume.

[0004] Une solution plus légère et moins encombrante que celle proposée ci-dessus est décrite dans le document FR 1.408.872. Il ne s’agit plus ici d’entourer complètement le mouvement de la montre par un matériau à haute perméance mais seulement son fond et son pourtour. A cet effet, le dispositif est constitué par un élément de boîtier présentant une imperméabilité suffisante aux champs magnétiques, l’élément de boîtier étant complété par un cercle d’emboîtage en acier doux avec lequel il forme une cuvette enveloppant le mouvement et formant écran magnétique.

[0005] L’élément de boîtier est formé par le fond du boîtier, ce fond étant réalisé en alliage inoxydable et polissable présentant une structure ferritique homogène. Ainsi, dans cette réalisation, il n’y a aucun ajout de pièces supplémentaires le fond et le cercle d’emboîtage étant directement faits en matériaux à haute perméance magnétique. De plus aucun écran n’est disposé entre le mouvement et le cadran de la montre, le dispositif de protection se limitant à une cuvette sans couvercle servant de logement au mouvement de la montre.

[0006] Le matériau dont est fait le spiral est généralement réalisé dans un alliage métallique tel qu’un acier susceptible d’aimantation rémanente s’il est soumis à un champ magnétique extérieur. Cet inconvénient est très largement compensé par ses excellentes qualités mécaniques (ductibilité, élasticité, coefficient de dilatation thermique etc.) Il s’agit donc de le protéger contre ces champs perturbateurs. Si on soumet le mouvement à un champ de 4,8kA/m l’écart de marche ne doit pas dépasser 30 secondes par jour selon une normalisation horlogère. Sans protection cet écart peut être sensible et atteindre des variations importantes, jusqu’à plusieurs minutes par jour, cet écart étant dû surtout à l’aimantation longitudinale des spires dont est fait le spiral, cette aimantation produisant sur l’axe du balancier auquel est lié le spiral un couple qui s’additionne ou se soustrait au couple mécanique normal. L’écart de marche est aussi influencé, mais dans une moindre mesure, par le phénomène de magnétostriction tendant à allonger ou à raccourcir le ruban dont est fait le spiral lorsqu’il est soumis à un champ magnétique.

[0007] On verra que la solution proposée par le document FR 1.408.872 cité plus haut n’est pas sans montrer une certaine analogie avec celle qui fait l’objet de la présente invention. Dans ce document cependant le spiral proprement dit n’est pas protégé contre un champ perturbateur quelle que soit l’orientation de ce champ régnant dans le plan du spiral. En effet, comme lé spiral est décentré par rapport au centre du mouvement et si l’on désire une protection omnidirectionnelle, il s’agit de proposer un dispositif centré par rapport audit spiral et non par rapport au mouvement dans son ensemble comme c’est le cas du document cité plus haut.

[0008] Ce but est atteint par la présente invention qui, en plus qu’elle obéit à ce qui est exposé au premier paragraphe ci-dessus, est originale en ce que le dispositif de protection comporte au moins un disque à haute perméance magnétique disposé dans un plan parallèle au plan du spiral, le disque et le spiral étant montés coaxialement l’un à l’autre.

[0009] L’invention va être expliquée maintenant en détail ci-dessous par plusieurs modes d’exécution donnés à titre d’exemples non limitatifs, ces exécutions étant illustrées par les dessins annexés dans lesquels: <tb>- la fig. 1<sep>est une vue schématique et en perspective d’un premier mode de réalisation de l’invention, <tb>- la fig. 2<sep>montre une portion du spiral représenté en fig. 1, <tb>- les fig. 3a et 3b<sep>sont des vues schématiques en coupe et en plan d’un premier mode de réalisation de l’invention, <tb>- les fig. 4a et 4b<sep>sont des vues schématiques en coupe et en plan d’un deuxième mode de réalisation de l’invention, <tb>- les fig. 5a et 5b<sep>sont des vues schématiques en coupe et en plan d’un troisième mode de réalisation de l’invention, <tb>- la fig. 6<sep>est une vue en plan du troisième mode de réalisation de l’invention appliqué à un tourbillon et <tb>- la fig. 7<sep>est une vue en coupe selon la ligne VII-VII de la fig. 6.

[0010] La vue schématique et en perspective de la fig. 1 est une manière simplifiée de représenter le dispositif de protection de l’invention contre des champs magnétique perturbateurs provenant de l’extérieur de la pièce d’horlogerie. Dans ce but, ce dispositif comporte au moins un disque 2 à haute perméance magnétique disposé dans un plan parallèle au plan du spiral 1 équipant la pièce d’horlogerie. La fig. 1montre aussi que le disque 2 et le spiral 1 sont montés coaxialement l’un à l’autre autour d’un axe symbolisé par la lettre Z.

[0011] Plutôt que d’essayer de diminuer ou de supprimer totalement le champ magnétique perturbateur au niveau du spiral comme indiqué dans le premier document cité plus haut (CH122 391) et de proposer alors des solutions lourdes et encombrantes, comme on l’a vu, il apparaît plus judicieux d’orienter ou de dévier ce champ perturbateur sans nécessairement le diminuer ou le supprimer dans des directions où il est moins efficace du point de vue de son potentiel à polariser le matériau magnétique dont est constitué le spiral.

[0012] La fig. 2 montre une portion de ce spiral 1 qui est un ruban très long enroulé sur lui-même, ce ruban présentant une hauteur réduite et une très faible épaisseur. Il résulte de cela que si on le polarise dans le sens de la hauteur Z ou orthogonalement, ou encore dans le sens de l’épaisseur R ou radialement, peu ou pas d’aimantation rémanente ne subsistera. Par contre une polarisation dans le sens de la longueur L est à éviter car elle est la seule, surtout sur les spires extérieures du spiral, à provoquer une aimantation rémanente de ce dernier produisant, comme on l’a vu plus haut, un couple supplémentaire parasite provoquant une variation aléatoire du couple de rappel du spiral affectant l’isochronisme du système réglant. Pour éviter ou diminuer cette polarisation longitudinale, on va orienter les lignes de champ dans une configuration plus ou moins orthogonale et radiale au plan du spiral.

[0013] Pour ce faire on va disposer comme déjà dit plus haut un disque dans un plan parallèle au plan du spiral. Les fig. 3a et 3bsont des vues schématiques respectivement en coupe et en plan de cette disposition qui constitue un premier mode d’exécution de l’invention. La fig. 3a montre en coupe le spiral 1 et le disque 2. Les lignes de champ sont représentées en 6. On note une concentration de champ en périphérie du disque 2, ce qui tend à accroître localement le champ. Il résulte de cela la nécessité d’un disque de relativement grand diamètre par rapport au diamètre du spiral 1.

[0014] La fig. 3b est une vue de dessus et les lignes de champ 6 sont celles agissant au niveau du spiral 1. On note à propos de cette figure peu de déflection radiale de ces lignes. Ce mode de réalisation est le plus simple et on y voit déjà la tendance à une déflection verticale des lignes de champ 6 captées par le disque 2. A noter que si le disque 2 n’existait pas la ligne de champ 6a de la fig. 3a, au lieu de plonger sur le disque 2, atteindrait le spiral 1 et aimanterait ses spires extérieures dans le sens longitudinal L comme expliqué en fig. 2.

[0015] Le premier mode d’exécution qui vient d’être décrit peut être complété par un anneau 3 surmontant le disque 2 et entourant le spiral 1. Ce deuxième mode d’exécution est montré sur les fig. 4a et 4b qui sont des vues schématiques respectivement en coupe et en plan de ce deuxième mode où les lignes de champ sont représentées en 6. Si la fig. 4b montre toujours peu de déflection radiale des lignes de champ, la fig. 4a fait état par contre d’un accroissement significatif des lignes de champ 6a plongeant sur le disque 2 et atteignant le spiral 6 dans le sens orthogonal Z de ses spires (fig. 2). Le spiral 1, grâce à la présence de l’anneau 3 est ainsi mieux protégé contre les champs perturbateurs qui sont déviés en plus grand nombre dans le sens vertical. On notera cependant que la concentration du champ en périphérie du disque 2 a toujours tendance à accroître localement ce champ d’où la nécessité de prévoir un disque 2 de diamètre relativement grand par rapport au diamètre du spiral 1.

[0016] Enfin les fig. 5a et 5b sont des vues schématiques respectivement en coupe et en plan d’un troisième mode de réalisation de l’invention. Les figures montrent que le disque 2 est équipé d’une pluralité de branches 4 faites d’une même matière que le disque et disposées dans son plan et sa périphérie pour former une étoile 5. Ce troisième mode est complété par le même anneau 3 présent au deuxième mode d’exécution. Les lignes de champ sont représentées en 6. Comme pour le mode précédent on constate (voir fig. 5a) un accroissement significatif de la verticalité des lignes de champ avec les avantages qui ont été décrits. De plus, la fig. 5bmontre que, captées par les branches 4 de l’étoile 5, les lignes de champ 6a ont tendance à se présenter radialement (sens R selon la fig. 2) par rapport aux spires du spiral 1. Ce troisième mode de réalisation présente l’intérêt d’un disque 2 nettement réduit grâce à la présence des branches 4 de l’étoile 5. On aboutit alors à une exécution plus légère, moins encombrante et donc plus aérée que celle décrite précédemment. En plus de cela des mesures ont montré que l’effet perturbateur standard de 4kA/m est réduit d’un facteur 6 à 7 grâce au dispositif proposé. Pour obtenir un effet similaire, le simple disque 2 proposé en premier mode d’exécution demande environ deux fois plus de matière, ce qui augmente la masse du dispositif, donc le moment d’inertie et l’énergie consommée si ce dispositif équipe un système en mouvement, par exemple un tourbillon dont la construction va être évoquée en fin de cette description.

[0017] On peut imaginer enfin un dispositif utilisant l’étoile 5 mais dépourvu d’anneau 2 entourant le spiral 1. On se rapprocherait alors du premier mode d’exécution décrit plus haut avec tendance à direction radiale des lignes de champ mais sans verticalité desdites lignes.

[0018] On rappellera encore que le dispositif de l’invention protège le spiral de la pièce d’horlogerie quelle que soit la direction du champ perturbateur entrant dans ladite pièce, ceci grâce au fait que le spiral 1, le disque 2 ou l’étoile 5 qui en résulte et l’anneau 3 sont des pièces de révolution montées coaxialement les unes sur les autres. On a vu que cela n’est pas le cas du dispositif proposé dans le document FR 1 408 872 cité plus haut.

[0019] Le matériau à haute perméance magnétique utilisé pour confectionner l’anneau 3, le disque 2 ou encore l’étoile 5 est du fer doux ou, plus spécifiquement un alliage fer-nickel du type AFK502 de la firme Arcelormittal. Selon des variantes, on pourra typiquement, utiliser des alliages de Fer-Nickel-Molybdène, Fer-Nickel-Cuivre.

[0020] La fig. 6 est une vue en plan du troisième mode de réalisation de l’invention appliquée à un tourbillon et la figure 7et une vue en coupe selon la ligne VII-VII de la fig. 6.

[0021] Sans entrer dans les détails, on rappellera que le tourbillon comporte un assortiment conventionnel composé d’une roue d’échappement 10, d’une ancre 11 et d’un plateau 12 lié à un balancier 13 et à un spiral 1. Ces éléments sont montés dans une cage tournante 14. La cage 14 fonctionne comme un mobile de seconde et fait généralement un tour par minute. La cage est solidaire d’un pignon de seconde 15 entraînée par une roue moyenne (non représentée). A l’intérieur de la cage 14 le rôle de l’échappement est conventionnel. La force est transmise à partir d’un pignon d’échappement 16 qui engrène, à la manière d’un satellite avec une roue de seconde fixe 17 solidaire de la platine 18.

[0022] Dans cette construction, les fig. 6et 7montrent qu’on a ajouté une étoile 5 et un anneau 3, objets de la présente invention pour protéger le spiral contre des champs magnétiques perturbateurs. L’étoile comprend ici six branches 4. On mesure ici tout l’intérêt de l’utilisation d’une étoile à longues branches liées au disque primitif. En effet cette disposition met bien en valeur le mécanisme du tourbillon ce qui ne serait pas le cas si l’étoile était remplacée par un disque de grand diamètre qui masquerait ce mécanisme.

Claims (5)

1. Dispositif de protection d’un spiral (1) de pièce d’horlogerie contre des champs magnétiques perturbateurs provenant de l’extérieur de ladite pièce, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un disque (3) à haute perméance magnétique disposé dans un plan parallèle au plan du spiral, le disque (2) et le spiral (1) étant montés coaxialement l’un à l’autre.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disque est surmonté d’un anneau (3) à haute perméance magnétique, ledit anneau étant disposé autour du spiral ( ) et coaxialement à ce dernier.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disque (2) est équipé d’une pluralité de branches (4) faites d’une même matière que le disque et disposées dans son plan et sa périphérie pour former une étoile (5).

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’étoile (5) est surmontée d’un anneau (3) à haute perméance magnétique, ledit anneau étant disposé autour du spiral (1) et coaxialement à ce dernier.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’il est monté dans un tourbillon.