CH704649A1 - Oscillating element for a watch regulating organ. - Google Patents

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CH704649A1
CH704649A1 CH00512/11A CH5122011A CH704649A1 CH 704649 A1 CH704649 A1 CH 704649A1 CH 00512/11 A CH00512/11 A CH 00512/11A CH 5122011 A CH5122011 A CH 5122011A CH 704649 A1 CH704649 A1 CH 704649A1
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Abstract

L’invention concerne un élément oscillant (1) pour organe réglant horloger comprenant – une première zone (10) en forme d’élément oscillant, – une deuxième zone (20) liée à la première zone et ayant un volume plus grand que le volume de la première zone, la deuxième zone (20) ayant une forme agencée pour compenser les déformations de cet élément afin d’en garantir l’isochronisme. Les déformations de la première zone (10) causées par des variations de température, gravité ou oscillations de cet élément sont compensées par des déformations de la deuxième zone (20). Un procédé de calcul mathématique d’une forme optimale de cette deuxième zone (20) est également décrit.The invention relates to an oscillating element (1) for a clock-adjusting member comprising - a first zone (10) in the form of an oscillating element, - a second zone (20) connected to the first zone and having a volume greater than the volume. the first zone, the second zone (20) having a shape arranged to compensate for the deformations of this element to ensure isochronism. The deformations of the first zone (10) caused by variations in temperature, gravity or oscillations of this element are compensated by deformations of the second zone (20). A mathematical calculation method of an optimal form of this second zone (20) is also described.

Description

Domaine techniqueTechnical area

[0001] La présente invention concerne un élément oscillant pour organe réglant horloger, par exemple un ressort spiral dont les oscillations déterminent la marche du mouvement. The present invention relates to an oscillating element for a watch regulating member, for example a spiral spring whose oscillations determine the course of the movement.

Etat de la techniqueState of the art

[0002] L’organe réglant des montres mécaniques est habituellement composé d’un balancier, qui est un volant d’inertie, sur l’axe duquel est fixé un ressort en spirale appelé spiral ou ressort spiral. La fixation du spiral à l’axe du balancier se fait par l’intermédiaire d’une virole, à laquelle le spiral peut être goupillé, soudé, collé, etc. L’autre extrémité du spiral est fixée à la platine ou à un pont par l’intermédiaire d’un piton, dans lequel le spiral est goupillé ou collé au coq soit directement soit par l’intermédiaire d’un porte-piton mobile. [0002] The regulating organ of mechanical watches is usually composed of a balance, which is a flywheel, on the axis of which is fixed a spiral spring called a spiral or spiral spring. The hairspring is fastened to the balance axle via a ferrule, to which the hairspring can be pinned, welded, glued, etc. The other end of the hairspring is attached to the baseplate or to a bridge via a eyebolt, in which the hairspring is pinned or glued to the rooster either directly or via a mobile eyebolt.

[0003] Entre la virole dont la position est fixe puisque liée à l’axe du balancier qui ne peut que tourner sur lui-même - et le piton qui est lié à la platine, le spiral peut se déformer en fonction de la température, de la gravité, etc. ce qui nuit à l’isochronisme, Même en l’absence de perturbations, le centre de masse du spiral se déplace à chaque oscillation par rapport à son centre de rotation, résultant en une oscillation non parfaitement isochrone. [0003] Between the ferrule, the position of which is fixed since it is linked to the axis of the balance which can only turn on itself - and the eyebolt which is linked to the plate, the hairspring may deform depending on the temperature, gravity, etc. which harms isochronism, Even in the absence of disturbances, the center of mass of the hairspring moves with each oscillation relative to its center of rotation, resulting in an oscillation that is not perfectly isochronous.

[0004] En effet on cherche à obtenir des oscillations du spiral les plus isochrones possible, c’est-à-dire des oscillations qui se produisent à des intervalles de temps égaux, de façon indépendante de leur amplitude, quelles que soient les variations ou les valeurs absolues de température, de la force de gravité, du champ magnétique, etc. [0004] In fact, we seek to obtain the most isochronous oscillations of the hairspring possible, that is to say oscillations which occur at equal time intervals, independently of their amplitude, whatever the variations or absolute values of temperature, force of gravity, magnetic field, etc.

[0005] Dans l’état de la technique il est connu de réaliser les spiraux en invar, un alliage de Fer et de Nickel peu sensible au magnétisme et ayant un très faible coefficient de dilatation. Cependant, puisque sa dureté est faible et son coefficient thermique mauvais, il est nécessaire d’ajouter différents additifs à l’invar. En plus, puisque son module de Young, ou module d’élasticité, n’est pas optimale pour un spiral, les spiraux en invar sont plus grands que ceux réalisés dans un autre matériau, par exemple en acier. [0005] In the prior art, it is known to make balance springs from invar, an iron and nickel alloy that is not very sensitive to magnetism and has a very low coefficient of expansion. However, since its hardness is low and its thermal coefficient is bad, it is necessary to add various additives to the invar. In addition, since its Young's modulus, or modulus of elasticity, is not optimal for a hairspring, invar hairsprings are larger than those made from another material, for example steel.

[0006] Philips à la fin du XIX siècle a étudié des courbes terminales du spiral, ou courbes Philips, qui permettent au centre de gravité du spiral de se trouver au centre du spiral, c’est-à-dire sur l’axe du balancier, tout au long de l’oscillation. Selon l’application, une courbe de Philips particulière doit être choisie parmi les différentes courbes de Philips existantes, chaque courbe étant désignée par un numéro. Cette solution ne permet cependant pas de compenser des déformations du spiral liées par exemple à des variations de température. En outre elle permet seulement une correction moyenne de la déformation du spiral, sans donner la possibilité d’une correction ou réglage fin. Philips at the end of the 19th century studied the end curves of the hairspring, or Philips curves, which allow the center of gravity of the hairspring to be at the center of the hairspring, that is to say on the axis of the hairspring. balance wheel, throughout the oscillation. Depending on the application, a particular Philips curve should be chosen from among the various existing Philips curves, each curve being designated by a number. However, this solution does not make it possible to compensate for deformations of the hairspring linked for example to temperature variations. In addition, it only allows an average correction of the deformation of the hairspring, without giving the possibility of correction or fine adjustment.

[0007] Le document US2008 117 721 décrit un système oscillant dont l’extrémité extérieure du ressort spiral est fixée à un élément de retenue dont la position peut être ajustée dans un guide radial fixe par exemple à l’aide de vis, afin de compenser les erreurs d’isochronisme. Le réglage de la position de l’élément de retenue, et donc du piton, implique à l’utilisateur d’ouvrir la montre. Il est donc effectué une fois pour toute, et ne peut pas être modifié facilement en fonction de variations rapides de la température ou de l’inclinaison de la montre. [0007] Document US2008 117 721 describes an oscillating system, the outer end of the spiral spring of which is fixed to a retaining element whose position can be adjusted in a fixed radial guide, for example using screws, in order to compensate isochronism errors. Adjusting the position of the retainer, and therefore the eyebolt, involves the user opening the watch. It is therefore carried out once and for all, and cannot be easily changed according to rapid variations in temperature or the inclination of the watch.

[0008] Le document EP1 422 436 décrit un ressort spiral de balancier découpé dans une plaque de silicium monocristallin dont les spires ont une largeur et une épaisseur dimensionnées de manière à minimiser la dérive thermique de l’ensemble. Il est revêtu d’une couche d’oxyde de silicium amorphe. La présence du silicium et de son oxyde dont les coefficients de température sont de signe opposé permet de réduire les déformations du spiral causées par des variations de température, mais pas d’autres déformations, par exemple celles causées par une variation de l’inclinaison et de l’action de la gravité. Par ailleurs, la compensation des dilatations est seulement possible dans une plage de température limitée. [0008] Document EP1 422 436 describes a balance spring cut from a single crystal silicon wafer, the turns of which have a width and a thickness dimensioned so as to minimize the thermal drift of the assembly. It is coated with a layer of amorphous silicon oxide. The presence of silicon and its oxide whose temperature coefficients are of opposite sign makes it possible to reduce the deformations of the hairspring caused by variations in temperature, but not other deformations, for example those caused by a variation of the inclination and of the action of gravity. In addition, expansion compensation is only possible within a limited temperature range.

[0009] Le document EP 2184 652 décrit un spiral à élévation de courbe comportant un ressort spiral en silicium ayant une courbe terminale et un dispositif d’élévation entre la spire externe du ressort spiral et la courbe terminale afin d’améliorer la concentricité de développement du spiral. Le spiral comporte au moins une partie en oxyde de silicium afin de le rendre plus résistant mécaniquement et d’ajuster son coefficient thermo-élastique. Le dispositif d’élévation rend la spire externe du spiral solidaire de la courbe terminale. Cet arrangement permet avant tout de compenser les déformations du spiral causées par des variations de température, mais pas celles dues à d’autres facteurs. En outre le dispositif d’élévation de cette solution rende le spiral encombrant. [0009] Document EP 2184 652 describes a hairspring with an elevation of curve comprising a silicon hairspring having an end curve and an elevation device between the outer turn of the spiral spring and the end curve in order to improve the development concentricity of the hairspring. The balance spring has at least a portion of silicon oxide to make it more mechanically resistant and to adjust its thermoelastic coefficient. The elevation device makes the outer coil of the hairspring integral with the terminal curve. This arrangement allows above all to compensate for the deformations of the hairspring caused by temperature variations, but not those due to other factors. In addition, the lifting device of this solution makes the hairspring bulky.

[0010] Le document CH699 494 décrit un oscillateur mécanique présentant un coefficient thermo-élastique optimisé comportant un ressort spiral constitué d’une âme en silicium monocristallin et d’au moins un revêtement périphérique à base d’un matériau présentant un coefficient thermo-élastique différent de celui du silicium, le silicium monocristallin étant orienté selon l’axe cristallographique {1,1,1} pour optimiser le coefficient thermique de l’oscillateur mécanique dans son ensemble. Cette solution ne permet que de compenser des déformations du spiral causées par des variations de température dans une plage de variation réduite. Document CH699 494 describes a mechanical oscillator having an optimized thermo-elastic coefficient comprising a spiral spring consisting of a single-crystal silicon core and at least one peripheral coating based on a material having a thermo-elastic coefficient different from that of silicon, monocrystalline silicon being oriented along the {1,1,1} crystallographic axis to optimize the thermal coefficient of the mechanical oscillator as a whole. This solution only makes it possible to compensate for deformations of the hairspring caused by temperature variations in a reduced variation range.

[0011] Le document EP1 612 627 concerne un spiral auto-compensateur bi-matière. L’utilisation de deux matériaux rend le procédé de fabrication du spiral plus complexe. [0011] The document EP1 612 627 relates to a two-material self-compensating balance spring. The use of two materials makes the hairspring manufacturing process more complex.

[0012] Le document EP1 791 039 décrit un ressort spiral de balancier fabriqué à partir d’une plaque de verre photo-structurable et présentant des zones soumises à une illumination UV afin d’être plus facilement et sélectivement éliminées par attaque chimique. Puisque le verre n’a pas des bonnes propriétés mécaniques pour un spiral, ces propriétés peuvent être améliorées en jouant sur la forme des masques et/ou leur nombre, ce qui rend cependant le procédé de fabrication complexe et coûteux. [0012] Document EP1 791 039 describes a balance spring made from a photo-structurable glass plate and having areas subjected to UV illumination in order to be more easily and selectively removed by chemical attack. Since glass does not have good mechanical properties for a hairspring, these properties can be improved by adjusting the shape of the masks and / or their number, which however makes the manufacturing process complex and expensive.

[0013] Le document EP1 519 250 décrit un résonateur balancier-spiral thermo-compensé grâce à la découpe et la structuration selon des orientations déterminées par rapport aux axes cristallographiques d’un cristal de quartz. Le résonateur doit donc être réalisé dans un matériau cristallin ayant des axes cristallographiques, ce qui limite le choix du matériau à utiliser pour le résonateur. [0013] Document EP1 519 250 describes a thermo-compensated balance-spring resonator by cutting and structuring according to orientations determined with respect to the crystallographic axes of a quartz crystal. The resonator must therefore be made of a crystalline material having crystallographic axes, which limits the choice of material to be used for the resonator.

[0014] Il existe donc un besoin pour un élément oscillant pour organe réglant horloger, par exemple un ressort spiral oscillant, qui permette d’éviter au moins une des limitations de l’état de la technique mentionnées. [0014] There is therefore a need for an oscillating element for a watch regulating member, for example an oscillating spiral spring, which makes it possible to avoid at least one of the limitations of the state of the art mentioned.

Bref résumé de l’inventionBrief summary of the invention

[0015] Un but de la présente invention est de proposer un élément oscillant pour organe réglant exempt des limitations des éléments oscillants connus. An object of the present invention is to provide an oscillating element for a regulating member free from the limitations of known oscillating elements.

[0016] Un autre but de l’invention est de proposer un élément oscillant pour organe réglant qui permette de compenser les déformations du élément causées par des variations de température, par l’influence variable de la gravité selon l’inclinaison par exemple, ou dues aux oscillations de l’élément, ceci afin de garantir l’isochronisme de l’organe réglant. Another object of the invention is to provide an oscillating element for a regulating member which makes it possible to compensate for the deformations of the element caused by variations in temperature, by the variable influence of gravity depending on the inclination for example, or due to the oscillations of the element, in order to guarantee the isochronism of the regulating organ.

[0017] Selon l’invention, ces buts sont atteints notamment au moyen d’un élément oscillant pour organe réglant horloger selon la revendication 1 et au moyen d’un procédé de calcul mathématique d’une forme optimale d’une deuxième zone d’un élément horloger pour organe réglant horloger selon la revendication 10. [0017] According to the invention, these aims are achieved in particular by means of an oscillating element for a watch regulating member according to claim 1 and by means of a method for mathematically calculating an optimum shape of a second zone of a timepiece element for a timepiece regulating member according to claim 10.

[0018] Dans ce contexte l’expression «élément oscillant» indique un élément apte à osciller de façon à régler la marche du mouvement. L’élément oscillant possède des caractéristiques physiques telles que, par exemple, une masse, un coefficient de dilatation, un module de Young ou module d’élasticité, un coefficient de Poisson afin de caractériser la contraction de la matière perpendiculairement à la direction de l’effort appliqué, etc. Il possède aussi des caractéristiques géométriques, notamment une forme en fonction f(θ, r) qui représente une courbe mathématique paramétrée en fonction d’un angle θ et d’un rayon r, f appartenant de préférence appartenant à la famille des courbes cycloïdes avec des propriétés isochroniques, c’est-à-dire avec des oscillations qui se produisent à des intervalles de temps égaux, de façon indépendante de leur amplitude. Un élément oscillant produit donc en combinaison avec le balancier une modulation (ou réponse) caractéristique en fréquence et en amplitude, qui peut être représentée avec une fonction périodique. [0018] In this context, the expression "oscillating element" indicates an element capable of oscillating so as to adjust the rate of the movement. The oscillating element has physical characteristics such as, for example, a mass, a coefficient of expansion, a Young's modulus or modulus of elasticity, a Poisson's ratio in order to characterize the contraction of the material perpendicular to the direction of l 'applied effort, etc. It also has geometric characteristics, in particular a shape as a function f (θ, r) which represents a mathematical curve parameterized as a function of an angle θ and a radius r, f preferably belonging to the family of cycloid curves with isochronic properties, that is to say with oscillations which occur at equal time intervals, independently of their amplitude. An oscillating element therefore produces in combination with the balance a characteristic modulation (or response) in frequency and in amplitude, which can be represented with a periodic function.

[0019] Dans une variante préférentielle l’élément oscillant est un ressort spiral. Dans une autre variante l’élément oscillant est un pendule, par exemple un pendule de Foucault, ou tout autre élément oscillant, rectiligne ou non, avec des propriétés isochrones. [0019] In a preferred variant, the oscillating element is a spiral spring. In another variant, the oscillating element is a pendulum, for example an Foucault pendulum, or any other oscillating element, rectilinear or not, with isochronous properties.

[0020] L’élément oscillant pour organe réglant horloger selon l’invention comprend - une première zone dont les oscillations déterminent la marche dudit organe réglant, - une deuxième zone liée à la première zone et ayant un volume plus grand que le volume de la première zone caractérisé en ce que ladite deuxième zone a une forme agencée pour compenser les déformations de la première zone afin de garantir ledit isochronisme et/ou de filtrer les fréquences transmises entre la première zone et le bâti de la montre. [0020] The oscillating element for a watch regulating organ according to the invention comprises - a first zone whose oscillations determine the course of said regulating member, - a second zone linked to the first zone and having a volume greater than the volume of the first zone characterized in that said second zone has a shape designed to compensate for the deformations of the first zone in order to guarantee said isochronism and / or to filter the frequencies transmitted between the first zone and the frame of the watch.

[0021] La deuxième zone a un volume plus grand que le volume de la première zone : en effet un volume plus grand permet de stocker d’avantage d’énergie mécanique, ce qui permet de compenser plus efficacement les déformations de la première zone. [0021] The second zone has a larger volume than the volume of the first zone: in fact, a larger volume allows more mechanical energy to be stored, which makes it possible to compensate more effectively for the deformations of the first zone.

[0022] La forme de la deuxième zone est avantageusement calculée de façon numérique (par exemple à l’aide de calcul par éléments finis ou de méthodes mathématiques numériques de résolution d’équation) sous la contrainte que l’isochronisme de l’organe réglant soit garanti. The shape of the second zone is advantageously calculated numerically (for example using finite element calculation or numerical mathematical methods for solving an equation) under the constraint that the isochronism of the regulating organ is guaranteed.

[0023] La deuxième zone agit donc comme un filtre, par exemple un filtre passe-bande, pour amortir les oscillations transmises depuis la première zone à la platine du mouvement. Le filtrage est choisi de manière à améliorer l’isochronisme de la montre. The second zone therefore acts as a filter, for example a band-pass filter, to damp the oscillations transmitted from the first zone to the movement plate. The filtering is chosen so as to improve the isochronism of the watch.

[0024] Dans une variante, la première zone est en forme de ressort spiral. D’autres formes d’éléments oscillants, par exemple des éléments oscillants en forme de poutre, de pendule oscillant, d’élément non parallélépipédique, etc, peuvent être choisies pour la première zone. [0024] In a variant, the first zone is in the form of a spiral spring. Other forms of oscillating elements, for example oscillating elements in the form of a beam, oscillating pendulum, non-parallelepiped element, etc., can be chosen for the first zone.

[0025] La première zone et la deuxième zone sont avantageusement formées par découpe à partir d’un substrat commun. La première zone et la deuxième zone sont alors avantageusement réalisées dans le (s) même(s) matériau(s). Le substrat évidé peut être réalisé en un seul matériau, par exemple en silicium ou dans n’importe quel matériau déformable dans l’espace et que l’homme du métier juge approprié pour cette application. Dans une autre variante le substrat comprend deux ou plusieurs couches de matériaux différents. Dans une autre variante, le substrat est creux. [0025] The first zone and the second zone are advantageously formed by cutting from a common substrate. The first zone and the second zone are then advantageously produced in the same material (s). The hollow substrate can be made of a single material, for example silicon or any material which is spatially deformable and which one skilled in the art deems appropriate for this application. In another variant, the substrate comprises two or more layers of different materials. In another variant, the substrate is hollow.

[0026] Dans une variante préférentielle le substrat est planaire, de façon à ce que la première et la deuxième zone appartiennent au même plan. Dans une autre variante le substrat n’est pas planaire et la première et la deuxième zone appartiennent à des plans différents. Cette dernière variante est plus encombrante que la première, mais permet d’augmenter les degrés de liberté pour définir la forme de la deuxième zone. In a preferred variant, the substrate is planar, so that the first and the second zone belong to the same plane. In another variant, the substrate is not planar and the first and the second zone belong to different planes. This last variant is more cumbersome than the first, but allows the degrees of freedom to be increased to define the shape of the second zone.

[0027] Un substrat multicouche, avec des couches formées dans plusieurs matériaux ou dans un même matériau mais avec une structure cristalline différente, peut aussi être employé. L’usage de plusieurs couches permet d’optimiser la fonction de filtrage. Par exemple, une des couches peut être amorphe et l’autre cristalline. A multilayer substrate, with layers formed in several materials or in the same material but with a different crystalline structure, can also be used. The use of multiple layers optimizes the filtering function. For example, one of the layers can be amorphous and the other crystalline.

[0028] Dans une autre variante l’évidement dans un substrat commun est réalisé par des techniques photo-lithographiques. [0028] In another variant, the recess in a common substrate is made by photo-lithographic techniques.

[0029] Dans une variante la deuxième zone comprend un ou plusieurs trous de positionnement et/ou de fixation pour la fixer à la platine de la pièce d’horlogerie à laquelle appartient l’organe réglant. Une ou plusieurs goupilles et/ou une ou plusieurs vis coopèrent avec ce ou ces trous pour le positionnement et/ou fixation. [0029] In a variant, the second zone comprises one or more positioning and / or fixing holes for fixing it to the plate of the timepiece to which the regulating member belongs. One or more pins and / or one or more screws cooperate with this or these holes for positioning and / or fixing.

[0030] Avantageusement, dans le cas où l’élément oscillant est un ressort spiral, la présence d’un piton pour fixer le spiral au coq et donc à la platine n’est plus nécessaire; la fixation à la platine est garantie par le(s) trou(s) de la deuxième zone coopérant avec une ou plusieurs goupilles et/ou une ou plusieurs vis. En d’autres termes, la fonction du piton dans le contexte de l’invention est réalisée par la deuxième zone de l’élément oscillant. [0030] Advantageously, in the case where the oscillating element is a spiral spring, the presence of a eyebolt to fix the balance spring to the cock and therefore to the plate is no longer necessary; fixing to the plate is guaranteed by the hole (s) in the second zone cooperating with one or more pins and / or one or more screws. In other words, the function of the peak in the context of the invention is performed by the second zone of the oscillating element.

[0031] La deuxième zone est arrangée pour compenser les déformations indésirables de la première zone causées par des facteurs externes, telles que les variations de température, de champ magnétique, ou l’influence de la gravité, ou encore les oscillations propres de l’élément oscillant. Selon l’invention en effet les déformations calculées de la deuxième zone compensent les déformations indésirables de la première zone. Dans le cas où l’élément oscillant est un ressort spiral, la deuxième zone est aussi agencée pour contrôler la position de la virole du ressort spiral, c’est-à-dire que les déformations de la deuxième zone dues à la température ou à la gravité produisent un déplacement du point externe du ressort spiral qui est optimisé de façon à compenser les déformations indésirables de ressort spiral. The second zone is arranged to compensate for the undesirable deformations of the first zone caused by external factors, such as variations in temperature, in the magnetic field, or the influence of gravity, or even the own oscillations of the oscillating element. According to the invention, in fact, the calculated deformations of the second zone compensate for the undesirable deformations of the first zone. In the case where the oscillating element is a spiral spring, the second zone is also arranged to control the position of the shell of the spiral spring, that is to say that the deformations of the second zone due to temperature or to gravity produces a displacement of the outer point of the spiral spring which is optimized to compensate for unwanted spiral spring deformations.

[0032] Dans un mode de réalisation, la première zone est un élément oscillant rattaché à une platine par l’intermédiaire de la deuxième zone. La première zone peut être un spiral monté sur un axe et la deuxième zone une zone qui permet de relier une extrémité, par exemple l’extrémité externe, de ce spiral ou d’un autre élément oscillant, à un point fixe du mouvement. [0032] In one embodiment, the first zone is an oscillating element attached to a plate through the second zone. The first zone can be a hairspring mounted on an axis and the second zone a zone which makes it possible to connect one end, for example the outer end, of this hairspring or of another oscillating element, to a fixed point of the movement.

[0033] La deuxième zone permet donc de contrôler et de corriger dynamiquement les oscillations de la première zone sur lesquelles elle agit par le point de liaison entre ces deux zones, par exemple par l’extrémité externe d’une première zone conformée en spiral. [0033] The second zone therefore makes it possible to dynamically control and correct the oscillations of the first zone on which it acts by the connection point between these two zones, for example by the outer end of a first zone shaped as a spiral.

[0034] La deuxième zone peut avoir une forme complexe, comportant par exemple de nombreuses branches d’épaisseurs variées, reliées par des bifurcations etc. The second zone may have a complex shape, comprising for example many branches of varying thicknesses, connected by bifurcations, etc.

[0035] L’invention concerne aussi un procédé de calcul mathématique d’une forme optimale d’une deuxième zone d’un élément oscillant pour organe réglant, cette deuxième zone étant liée à une première zone oscillante, les oscillations de cette première zone déterminant l’isochronisme de l’organe réglant, cette deuxième zone ayant un volume plus grand que le volume de la première zone, le procédé comprenant l’étape suivante: - définition de ladite forme afin de compenser les déformations dudit élément afin de garantir ledit isochronisme. The invention also relates to a method of mathematically calculating an optimal shape of a second zone of an oscillating element for a regulating member, this second zone being linked to a first oscillating zone, the oscillations of this first zone determining the isochronism of the regulating organ, this second zone having a volume greater than the volume of the first zone, the method comprising the following step: - definition of said shape in order to compensate for the deformations of said element in order to guarantee said isochronism.

[0036] Avantageusement le calcul mathématique est un calcul par éléments finis. Un calcul impliquant la résolution d’équations différentielles définissant la topologie de l’élément oscillant peut aussi être employé. Advantageously, the mathematical calculation is a calculation by finite elements. A calculation involving the resolution of differential equations defining the topology of the oscillating element can also be used.

[0037] La plaque est avantageusement modélisée comme une somme d’éléments simples (par exemple des poutres, etc) liés entre eux au travers de liaisons, par exemple de pivots, etc. [0037] The plate is advantageously modeled as a sum of simple elements (for example beams, etc.) linked together through connections, for example pivots, etc.

[0038] Dans une variante le procédé selon l’invention comprend aussi - la création d’un vocabulaire de formes géométriques simples - l’écriture d’une grammaire pour ce vocabulaire. [0038] In a variant, the method according to the invention also comprises - the creation of a vocabulary of simple geometric shapes - writing a grammar for this vocabulary.

[0039] Une ou plusieurs équations mathématiques sont résolues avec la contrainte que l’élément oscillant soit isochrone. [0039] One or more mathematical equations are solved with the constraint that the oscillating element is isochronous.

[0040] Un ou plusieurs gradients topologiques sont aussi calculés pour optimiser la forme de la deuxième zone. One or more topological gradients are also calculated to optimize the shape of the second zone.

[0041] Cette solution présente notamment l’avantage par rapport à l’art antérieur de garantir l’isochronisme de l’organe réglant en compensant les déformations indésirables de la première zone causées par des variations de température, gravité ou oscillations dudit élément avec des déformations calculées de la deuxième zone. This solution has in particular the advantage over the prior art of guaranteeing the isochronism of the regulating member by compensating for the undesirable deformations of the first zone caused by variations in temperature, gravity or oscillations of said element with calculated strains of the second zone.

Brève description des figuresBrief description of the figures

[0042] Des exemples de mise en œuvre de l’invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles La fig. 1<sep>illustre une représentation d’un exemple de liaison pivot d’une forme géométrique simple appartenant au vocabulaire qui peut être défini dans une étape du procédé de calcul mathématique selon l’invention. La fig. 2<sep>illustre une représentation d’une combinaison possible de formes géométriques simples qui appartiennent à la deuxième zone de l’élément oscillant selon l’invention, cette combinaison étant liée à la première zone. La fig. 3<sep>illustre un mode de réalisation possible de l’organe réglant selon l’invention.[0042] Examples of implementation of the invention are indicated in the description illustrated by the appended figures in which FIG. 1 <sep> illustrates a representation of an example of a pivot link of a simple geometric shape belonging to the vocabulary that can be defined in a step of the mathematical calculation method according to the invention. Fig. 2 <sep> illustrates a representation of a possible combination of simple geometric shapes which belong to the second zone of the oscillating element according to the invention, this combination being related to the first zone. Fig. 3 <sep> illustrates a possible embodiment of the regulating member according to the invention.

Exemple(s) de mode de réalisation de l’inventionExample (s) of embodiment of the invention

[0043] L’élément oscillant pour organe réglant horloger selon l’invention comprend deux zones, une première et une deuxième zone. La première zone constitue un oscillateur mécanique dont les oscillations déterminent la marche du mouvement; des perturbations externes, par exemple dues à la température ou à l’influence de la gravité en fonction de l’inclinaison, ainsi que des déplacements du centre de gravité ou du baricentre, perturbent cependant l’isochronisme de l’oscillateur. La deuxième zone a une forme agencée pour compenser les déformations de la première zone oscillante afin de garantir l’isochronisme de l’organe réglant. [0043] The oscillating element for a watch regulating organ according to the invention comprises two zones, a first and a second zone. The first zone constitutes a mechanical oscillator whose oscillations determine the course of the movement; external disturbances, for example due to temperature or the influence of gravity as a function of inclination, as well as shifts in the center of gravity or baricenter, however, disturb the isochronism of the oscillator. The second zone has a shape designed to compensate for the deformations of the first oscillating zone in order to guarantee the isochronism of the regulating organ.

[0044] La forme afin de la deuxième zone est définie lors de la conception à l’aide d’un calcul à éléments finis. La première étape de la définition de cette forme comprend la création d’un vocabulaire de formes géométriques simples, telles que rectangle (poutre), triangle, cercle, etc., chaque forme étant caractérisée par un moment d’inertie différent. Les formes peuvent être définies en 2 dimensions dans le cas d’une plaque, ou en trois dimensions si des variations d’épaisseur sont utiles. [0044] The shape of the second zone is defined during design using a finite element calculation. The first step in defining this shape involves creating a vocabulary of simple geometric shapes, such as rectangle (beam), triangle, circle, etc., each shape being characterized by a different moment of inertia. The shapes can be defined in 2 dimensions in the case of a plate, or in three dimensions if variations in thickness are useful.

[0045] Avantageusement, les dimensions de ces formes de base sont compatibles avec la résolution dimensionnelle désirée de l’élément oscillant, par exemple un ressort spiral. [0045] Advantageously, the dimensions of these basic shapes are compatible with the desired dimensional resolution of the oscillating element, for example a spiral spring.

[0046] Différentes liaisons mécaniques élémentaires sont utilisées pour modéliser les relations entre deux ou plusieurs formes de base liées entre elles par des contacts physiques. Un exemple de liaison mécanique élémentaire est la liaison pivot ou la liaison pivot glissant. Different elementary mechanical connections are used to model the relationships between two or more basic shapes linked together by physical contacts. An example of an elementary mechanical connection is the pivot connection or the sliding pivot connection.

[0047] Chaque liaison mécanique élémentaire peut être représentée par deux torseurs, un torseur cinématique C et un torseur des contraintes!1, chaque torseur étant composé par deux lignes, la première ligne représentant un mouvement en translation et la deuxième un mouvement en rotation, et par trois colonnes, chaque colonne représentant une référence respectivement à l’axe x, y ou z d’un système de référence orthogonal. Each elementary mechanical connection can be represented by two torsors, a kinematic torsor C and a stress torsor! 1, each torsor being composed of two lines, the first line representing a translational movement and the second a rotational movement, and by three columns, each column representing a reference respectively to the x, y or z axis of an orthogonal reference system.

[0048] La fig. 1 illustre une représentation d’un exemple de liaison pivot d’une forme géométrique simple Mo appartenant au vocabulaire défini. La liaison pivot guide en rotation la forme Mo et ne permet qu’une rotation autour de l’axe de liaison, qui dans l’exemple illustré est l’axe y. [0048] FIG. 1 illustrates a representation of an example of a pivot link of a simple geometric shape Mo belonging to the defined vocabulary. The pivot link rotates the form Mo and only allows rotation about the link axis, which in the example shown is the y axis.

[0049] Le torseur cinématique C et le torseur des contraintes! dans l’exemple de la fig. 1ont la forme suivante The kinematic torsor C and the stress torsor! in the example of fig. Have the following form

qui indique que la forme Mo peut uniquement tourner autour de l’axe y. Les coefficients cy et ty peuvent être normalisés à 1. which indicates that the Mo shape can only rotate around the y axis. The coefficients cy and ty can be normalized to 1.

[0050] Après la création du vocabulaire de formes géométriques simples, une grammaire est définie pour ce vocabulaire, c’est-à-dire un ensemble de règles qui gèrent les liaisons mécaniques dans une «phrase», c’est-à-dire un ensemble de mots composés par des formes géométriques simples. After the creation of the vocabulary of simple geometric shapes, a grammar is defined for this vocabulary, that is to say a set of rules which manage the mechanical connections in a "sentence", that is to say a set of words composed by simple geometric shapes.

[0051] Dans un organe réglant, un ressort spiral peut subir des déformations à cause de la force de gravité, de la température absolue ou des variations de température ou de ses propres oscillation: le ressort spiral se déforme donc cinématiquement et son centre de gravité O’ se déplace par rapport à son extrémité interne O. In a regulating member, a spiral spring can undergo deformations due to the force of gravity, the absolute temperature or temperature variations or its own oscillation: the spiral spring therefore deforms kinematically and its center of gravity O 'moves with respect to its internal end O.

[0052] Selon l’invention la forme de la deuxième zone 20, visible sur la fig. 3, est calculée en résolvant l’équation suivante: [0052] According to the invention, the shape of the second zone 20, visible in FIG. 3, is calculated by solving the following equation:

qui impose une distance constante entre le centre de gravité O’ et le point d’attache à la virole dans le temps t. La résolution de cette équation permet de définir la forme de la deuxième zone 20. which imposes a constant distance between the center of gravity O ’and the point of attachment to the shell in time t. Solving this equation makes it possible to define the shape of the second zone 20.

[0053] En effet, selon l’invention, l’extrémité externe de l’élément oscillant, c’est-à-dire celle destinée à être liée à un piton dans le cas d’un ressort spiral, est liée à la platine fixe par l’intermédiaire de la zone déformable découpée dans un substrat et qui peut être modélisée par une phrase composée par des éléments ou formes Mi, comme illustré sur la fig. 2. Les formes M1, M2 et M3 de la fig. 2 forment en effet une phrase et sont liées par des liaisons mécaniques élémentaires. La forme Mi est liée directement à la première zone 10 comprenant l’élément oscillant, par exemple un ressort spiral, en correspondance du point P et les trois formes appartiennent à la même surface de la première zone 10 et constituent la deuxième zone. Indeed, according to the invention, the outer end of the oscillating element, that is to say the one intended to be linked to a stud in the case of a spiral spring, is linked to the plate fixed by means of the deformable zone cut from a substrate and which can be modeled by a sentence made up of elements or forms Mi, as illustrated in FIG. 2. The forms M1, M2 and M3 of fig. 2 indeed form a sentence and are linked by elementary mechanical links. The form Mi is linked directly to the first zone 10 comprising the oscillating element, for example a spiral spring, in correspondence of the point P and the three forms belong to the same surface of the first zone 10 and constitute the second zone.

[0054] En contraignant le point P, par exemple en le forçant à suivre une trajectoire idéale, grâce à la liaison avec la deuxième zone 20, les déformations de la première zone 10 sont compensées par les déformations de la deuxième zone 20 de façon à ce que par exemple des variations de température n’affectent plus la position O du ressort spiral. L’isochronisme de l’organe réglant est ainsi garanti. By constraining the point P, for example by forcing it to follow an ideal path, thanks to the connection with the second zone 20, the deformations of the first zone 10 are compensated for by the deformations of the second zone 20 so as to that for example temperature variations no longer affect the position O of the spiral spring. The isochronism of the regulating organ is thus guaranteed.

[0055] L’équation (2) permet une régulation de la compensation des déformations grâce à l’optimisation des surfaces de la deuxième zone 20 en calculant des gradients topologiques. En d’autres termes la régulation est réalisée par optimisation de surface. [0055] Equation (2) allows regulation of the compensation for deformations thanks to the optimization of the surfaces of the second zone 20 by calculating topological gradients. In other words, regulation is achieved by surface optimization.

[0056] La fig. 3 illustre un mode de réalisation possible de l’élément oscillant 1 selon l’invention. Il comprend une première zone 10 en forme de ressort spiral, et une deuxième zone 20 liée à la première zone et ayant un volume plus grand que le volume de la première zone 10. La forme de la deuxième zone 20 est calculée afin de garantir l’îsochronisme de l’organe réglant. [0056] FIG. 3 illustrates a possible embodiment of the oscillating element 1 according to the invention. It comprises a first zone 10 in the form of a spiral spring, and a second zone 20 linked to the first zone and having a volume greater than the volume of the first zone 10. The shape of the second zone 20 is calculated in order to guarantee the volume. Isoschronism of the regulating organ.

[0057] Les deux zones 10, 20 sont formées par évidement dans un substrat commun 2, par exemple une plaque: en effet les parties de la fig. 3 qui ne sont pas blanches indiquent qu’elles sont découpées. The two areas 10, 20 are formed by recess in a common substrate 2, for example a plate: in fact the parts of FIG. 3 that are not white indicate that they are cut.

[0058] La deuxième zone 20 comprend un ou plusieurs trous 30 de positionnement et/ou de fixation qui coopèrent respectivement avec une ou plusieurs goupilles et/ou une ou plusieurs vis pour positionner respectivement fixer la pièce 1 à une platine. The second zone 20 comprises one or more positioning and / or fixing holes 30 which cooperate respectively with one or more pins and / or one or more screws to position respectively fix the part 1 to a plate.

[0059] Le substrat commun 2 peut être réalisé en un seul matériau, par exemple en silicium ou dans n’importe quel matériau déformable dans l’espace et que l’homme du métier juge adapte pour cette application. Dans une autre variante le substrat comprend deux ou plusieurs couches de matériaux différents. Dans une autre variante encore le substrat est creux. [0059] The common substrate 2 can be made of a single material, for example of silicon or of any material which can be deformed in space and which a person skilled in the art deems suitable for this application. In another variant, the substrate comprises two or more layers of different materials. In yet another variant, the substrate is hollow.

[0060] Dans une variante préférentielle le substrat est planaire, de façon à ce que la première et la deuxième zone appartiennent au même plan. Dans une autre variante le substrat n’est pas planaire et la première et la deuxième zone appartiennent à différents plans. Cette dernière variante est plus encombrante de la première, mais permet d’augmenter les degrés de liberté de la définition de la forme pour la deuxième zone 20. In a preferred variant, the substrate is planar, so that the first and the second zone belong to the same plane. In another variant, the substrate is not planar and the first and the second zone belong to different planes. This last variant is more cumbersome than the first, but allows to increase the degrees of freedom of the definition of the shape for the second zone 20.

[0061] L’évidement dans un substrat commun peut être réalisé par des techniques photo-lithographiques. [0061] The recess in a common substrate can be achieved by photo-lithographic techniques.

[0062] Les formes de la zone 2 découpée dans le substrat sont avantageusement optimisées de façon à garantir une régulation efficace de la position du point externe du spiral constituant la zone 1, ainsi qu’une régulation efficace de la position du centre de gravité de ce spiral, de façon à garantir ainsi l’isochronisme. Une régulation efficace signifie que la zone 2 est capable de se déformer rapidement, avec une amplitude de déformation suffisante, et sans dérive dans le temps, en fonction de la température et de la gravité par exemple. The shapes of zone 2 cut from the substrate are advantageously optimized so as to guarantee effective regulation of the position of the external point of the hairspring constituting zone 1, as well as effective regulation of the position of the center of gravity of this hairspring, so as to guarantee isochronism. Efficient regulation means that zone 2 is capable of deforming rapidly, with a sufficient amplitude of deformation, and without drift over time, depending on temperature and gravity for example.

[0063] Le centre de masse du spiral est monté de manière conventionnelle sur un axe sur lequel est également assemblé le balancier de l’organe oscillant. Dans une variante le balancier de l’organe réglant est intégré dans le substrat commun 2, The center of mass of the balance spring is mounted in a conventional manner on an axis on which is also assembled the balance of the oscillating member. In a variant, the balance of the regulating member is integrated into the common substrate 2,

[0064] Dans une autre variante l’échappement, qui a pour but de compter les oscillations du balancier, et qui laisse périodiquement échapper une parcelle de l’énergie motrice, par exemple provenant du barillet, pour restituer à l’organe réglant celle que lui font perdre les résistances passives (frottements) en fonctionnant comme organe distributeur d’énergies, peut aussi être intégré dans la plaque. L’échappement peut par exemple être constitué par une portion déformable élastiquement, par exemple en translation. Cette déformation donne droit au balancier de se déplacer en translation et de partir. Quand la portion élastique revient mue par l’énergie élastique emmagasinée, elle repousse le balancier. L’échappement agit ainsi comme un système bistable. In another variant the escapement, which aims to count the oscillations of the balance, and which periodically lets escape a portion of the driving energy, for example from the barrel, to restore to the regulating member that which cause it to lose passive resistances (friction) by functioning as an energy distributor member, can also be integrated into the plate. The escapement can for example be constituted by an elastically deformable portion, for example in translation. This deformation gives the right to the balance to move in translation and to start. When the elastic portion returns, driven by the stored elastic energy, it pushes the balance back. The exhaust thus acts as a bistable system.

Numéros de référence employés sur les figuresReference numbers used in figures

[0065] 1<sep>Elément oscillant 2<sep>Substrat 10<sep>Première zone 20<sep>Deuxième zone 30<sep>Trous M0,1,2,3<sep>Formes géométriques simples[0065] 1 <sep> Oscillating element 2 <sep> Substrate 10 <sep> First zone 20 <sep> Second zone 30 <sep> Holes M0,1,2,3 <sep> Simple geometric shapes

Claims (15)

1. Elément oscillant pour organe réglant horloger comprenant - une première zone (10) dont les oscillations déterminent la marche dudit organe réglant, - une deuxième zone (20) liée à la première zone et ayant un volume plus grand que le volume de la première zone caractérisé en ce que ladite deuxième zone (20) a une forme agencée pour compenser les déformations dudit élément afin de garantir ledit isochronisme.1. Oscillating element for a clock-adjusting member comprising a first zone (10) whose oscillations determine the operation of said regulating organ, a second zone (20) linked to the first zone and having a volume greater than the volume of the first zone characterized in that said second zone (20) has a shape arranged to compensate for the deformations of said element to ensure said isochronism. 2. L’élément oscillant selon la revendication 1, ladite première zone constituant un ressort spiral,2. The oscillating element according to claim 1, said first zone constituting a spiral spring, 3. L’élément oscillant selon la revendication 1, ladite première zone constituant un pendule.3. The oscillating element according to claim 1, said first zone constituting a pendulum. 4. L’élément oscillant selon l’une des revendications 1 à 3, ladite première zone (10) et ladite deuxième zone (20) étant formées par évidement dans un substrat commun (2).4. The oscillating element according to one of claims 1 to 3, said first zone (10) and said second zone (20) being formed by recess in a common substrate (2). 5. L’élément oscillant selon la revendication 4, ledit substrat (2) étant planaire.5. The oscillating element according to claim 4, said substrate (2) being planar. 6. L’élément oscillant selon l’une des revendications 1 à 5, ladite deuxième zone (20) étant arrangée pour compenser les déformations de ladite première zone (10) causées par la température, par des variations de température, par des champs magnétiques, par la gravité ou par les oscillations propres de ladite première zone..6. The oscillating element according to one of claims 1 to 5, said second zone (20) being arranged to compensate for the deformations of said first zone (10) caused by temperature, by temperature variations, by magnetic fields , by gravity or by the own oscillations of said first zone. 7. L’élément oscillant selon la revendication 2, ladite deuxième zone (20) étant agencée pour modifier dans le temps la position de l’extrémité externe dudit ressort spiral de manière à améliorer l’isochronisme7. The oscillating element according to claim 2, said second zone (20) being arranged to modify in time the position of the outer end of said spiral spring so as to improve the isochronism 8. L’élément oscillant selon la revendication 2, ladite deuxième zone (20) étant agencée pour corriger dans le temps la distance entre le centre de gravité et le centre de rotation dudit ressort spiral de manière à améliorer l’isochronisme.8. The oscillating element according to claim 2, said second zone (20) being arranged to correct in time the distance between the center of gravity and the center of rotation of said spiral spring so as to improve the isochronism. 9. L’élément oscillant selon l’une des revendications 1 à 8, ladite deuxième zone (20) comprenant un ou plusieurs trous (30) de positionnement et/ou de fixation pour la fixer à une platine.9. The oscillating element according to one of claims 1 to 8, said second zone (20) comprising one or more holes (30) for positioning and / or fixing to fix it to a plate. 10. L’élément oscillant selon l’une des revendications 1 à 9, comportant; un substrat en forme de plaque dans lequel un ressort, constituant une dite première zone, est produit par évidement; une dite deuxième zone liée à l’extrémité externe de la dite première zone et également produite par évidement dans ledit substrat; des moyens de fixation dudit substrat à l’axe d’un balancier d’une part et au mouvement d’autre part.10. The oscillating element according to one of claims 1 to 9, comprising; a plate-shaped substrate in which a spring constituting a said first zone is produced by recess; a said second zone connected to the outer end of said first zone and also produced by recess in said substrate; means for fixing said substrate to the axis of a beam on the one hand and the movement on the other hand. 11. Procédé de calcul mathématique d’une forme optimale d’une deuxième zone (20) d’un élément oscillant pour organe réglant, cette deuxième zone (20) étant liée à une première zone (10) oscillant de façon à régler la marche de l’organe réglant, cette deuxième zone (20) ayant un volume plus grand que le volume de la première zone (10), comprenant I’ étape suivante: - définition de ladite forme afin de compenser les déformations dudit élément afin de garantir ledit isochronisme.11. A method of mathematical calculation of an optimal shape of a second zone (20) of an oscillating element for regulating organ, this second zone (20) being connected to a first zone (10) oscillating so as to regulate the gait of the regulating member, said second zone (20) having a volume greater than the volume of the first zone (10), comprising the following step: - Defining said shape to compensate for deformations of said element to ensure said isochronism. 12. Le procédé de calcul mathématique selon la revendication 11, ledit calcul étant un calcul par éléments finis.12. The mathematical calculation method according to claim 11, said calculation being a finite element calculation. 13. Le procédé de calcul mathématique selon l’une des revendications 11 ou 12, comprenant aussi les étapes suivantes - création d’un vocabulaire de formes géométriques simples (Mi), - définition d’une grammaire pour ledit vocabulaire.13. The mathematical calculation method according to one of claims 11 or 12, also comprising the following steps - creation of a vocabulary of simple geometric shapes (Mi), - definition of a grammar for said vocabulary. 14. Le procédé de calcul mathématique selon l’une des revendications 11 à 13, comprenant aussi l’étape suivante - résolution d’une ou plusieurs équations mathématiques avec la contrainte que ledit élément oscillant soit isochrone.14. The mathematical calculation method according to one of claims 11 to 13, also comprising the next step - solving one or more mathematical equations with the constraint that said oscillating element is isochronous. 15. Le procédé de calcul mathématique selon l’une des revendications 11 à 14, comprenant aussi les étapes suivantes - calcul d’un ou plusieurs gradients topologiques pour optimiser ladite forme.15. The mathematical calculation method according to one of claims 11 to 14, also comprising the following steps calculating one or more topological gradients to optimize said shape.
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