CH704686A1 - Spring e.g. barrel spring, for e.g. skeleton wrist watch, has core that is hollowed or made of material lighter than that of envelope, where contact surfaces between adjacent coils of spring is reduced to finite number of lines - Google Patents
Spring e.g. barrel spring, for e.g. skeleton wrist watch, has core that is hollowed or made of material lighter than that of envelope, where contact surfaces between adjacent coils of spring is reduced to finite number of lines Download PDFInfo
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Abstract
Description
Domaine techniqueTechnical area
[0001] La présente invention concerne un ressort horloger pour montre-bracelet, notamment un ressort horloger de barillet et/ou un spiral. The present invention relates to a watch spring for a wristwatch, including a clock watch spring and / or a spiral.
Etat de la techniqueState of the art
[0002] Le barillet d’une montre-bracelet est un accumulateur d’énergie. Il comprend un tambour de barillet, c’est-à-dire une boîte cylindrique fermée par un couvercle de barillet et un ressort de barillet, logé dans cette boîte. The barrel of a wristwatch is an energy accumulator. It comprises a barrel drum, that is to say a cylindrical box closed by a barrel cover and a mainspring, housed in this box.
[0003] Le ressort de barillet connu est une lame avec une section généralement rectangulaire. Avant d’être logé dans le tambour, il possède habituellement une forme en S retourné. Lors de son montage dans le tambour, le ressort barillet est déformé puisqu’il est enroulé autour de l’arbre du barillet qui est au centre du tambour. Ce procédé s’appelle l’estrapadage. Le déroulement de la lame du ressort barillet qui cherche à reprendre sa forma initiale restitue l’énergie nécessaire au fonctionnement d’une montre-bracelet. Une fois désarmé, le ressort barillet est détendu contre les parois du tambour. The known barrel spring is a blade with a generally rectangular section. Before being housed in the drum, it usually has an inverted S shape. When mounted in the drum, the barrel spring is deformed since it is wrapped around the barrel shaft which is in the center of the drum. This process is called strapping. The unwinding of the barrel spring blade that seeks to resume its initial form restores the energy necessary for the operation of a wristwatch. Once disarmed, the barrel spring is relaxed against the walls of the drum.
[0004] Le ressort barillet se déplace donc lors de son déroulement, ce qui génère une déperdition d’énergie proportionnel à sa masse. En d’autres termes une partie de l’énergie stockée est utilisée par le ressort barillet pour se déplacer lui-même. The barrel spring is moving during its course, which generates a loss of energy proportional to its mass. In other words, part of the stored energy is used by the barrel spring to move itself.
[0005] En outre, quand le ressort barillet est remonté à fond par l’utilisateur, par exemple à travers la couronne de remontoir de la montre-bracelet, ou automatiquement par la masse oscillante, les spires de section rectangulaire, qui sont pressées l’une contre l’autre, se touchent le long d’une surface qui, par définition, comprend un numéro illimité de lignes de contact. Quand le ressort barillet commence à se dérouler pour essayer de retourner à sa forme originale, le frottement entre les spires génère une déperdition d’énergie qui est de l’ordre de grandeur d’environ un tiers de l’énergie stockée dans le ressort barillet. Cela réduit d’autant la réserve de marche de la montre. In addition, when the barrel spring is reassembled by the user, for example through the winding crown of the wristwatch, or automatically by the oscillating mass, the rectangular section turns, which are pressed. one against the other touch each other along a surface which, by definition, includes an unlimited number of contact lines. When the barrel spring begins to unwind to try to return to its original shape, the friction between the turns generates a loss of energy which is of the order of magnitude of about one third of the energy stored in the barrel spring . This reduces the power reserve of the watch accordingly.
[0006] Des solutions connues ont été prévues pour limiter ce gaspillage, par exemple en agissant sur la couronne de remontoir de façon à ce qu’elle n’enroule pas complètement le ressort barillet. Cependant ces solutions ne permettent pas d’éviter que des spires du ressort barillet entrent en contact, par exemple lors de déroulement du ressort barillet, ce qui génère comme discuté une déperdition énergétique. Known solutions have been provided to limit this waste, for example by acting on the winding crown so that it does not completely wrap the barrel spring. However, these solutions do not prevent the barrel spring turns come into contact, for example during unwinding of the barrel spring, which generates as discussed energy loss.
[0007] D’autres solutions connues prévoient l’utilisation de lubrifiants, par exemple des huiles classiques ou synthétiques ou des graisses, entre les spires du ressort barillet. Cependant ces solutions présentent des désavantages, puisque les huiles ont une forte tendance à s’oxyder au contact de l’air et donc ont donc une durée d’efficacité limitée et se dégradent dans le temps, ce qui engendre une contrainte de révision et de maintenance. Les graisses quant à elles sont d’emploi délicat, devant être parfaitement homogènes et ne devant pas produire de microgouttes en cas de chocs. Other known solutions provide for the use of lubricants, for example conventional or synthetic oils or greases, between the turns of the barrel spring. However, these solutions have disadvantages, since the oils have a strong tendency to oxidize in contact with the air and therefore have a limited duration of effectiveness and degrade over time, which generates a constraint of revision and maintenance. Fats for their part are of delicate use, having to be perfectly homogeneous and not having to produce microdroplets in case of shocks.
[0008] En outre la fermeture de la boîte du tambour à l’aide du couvercle du barillet est nécessaire pour contenir le lubrifiant et empêcher qu’il puisse sortir du tambour et se déplacer à l’intérieur d’une montre-bracelet. Cette boîte a normalement des dimensions importantes par rapport à celles d’autres éléments d’une montre-bracelet, elle empêche à l’utilisateur la vision du ressort de barillet et, puisque son aspect généralement nuit à l’esthétique du mouvement, en particulier dans le cas d’une montre-squelette ou transparente, son placement dans ces types de montres pose des problèmes. In addition the closing of the drum box with the barrel cover is necessary to contain the lubricant and prevent it from coming out of the drum and move inside a wristwatch. This box normally has significant dimensions compared to those of other elements of a wristwatch, it prevents the user from seeing the barrel spring and, since its appearance generally affects the aesthetics of the movement, especially in the case of a skeleton or transparent watch, its placement in these types of watches poses problems.
[0009] Les montres-bracelets mécaniques comportent en outre un organe régulateur souvent constitué par un balancier sur l’axe duquel est fixé un ressort en spirale appelé ressort spiral. Ce ressort spiral est normalement constitué par une lame de section rectangulaire enroulée sur elle-même en forme de spiral d’Archimède. Plus grande est sa fréquence d’oscillation, et meilleures est la résolution de mesure de la montre ou du chronographe. Des solutions connues permettent d’augmenter cette fréquence d’oscillation en réduisant les dimensions du ressort spiral, ce qui nuit à l’esthétique de la montre et empêche à l’utilisateur de la montre de bien comprendre son fonctionnement. The mechanical wristwatches further comprise a regulator member often constituted by a rocker on the axis of which is fixed a spiral spring called spiral spring. This spiral spring is normally constituted by a rectangular section blade wound on itself in the form of spiral Archimedes. The greater its oscillation frequency, and the better the measurement resolution of the watch or chronograph. Known solutions make it possible to increase this frequency of oscillation by reducing the dimensions of the spiral spring, which is detrimental to the aesthetics of the watch and prevents the user of the watch from fully understanding its operation.
[0010] Le document DE102 005 054 314 décrit un ressort spiral de dimensions beaucoup plus grandes que les dimensions d’un ressort spiral du domaine des montres-bracelets, et destiné à être utilisé dans le domaine de la mécanique industrielle, notamment dans le domaine de la fabrication de voitures. Ce ressort spiral est réalisé dans un matériau composite fibres-plastique. Il peut être creux. Cependant l’utilisation d’un matériau composite fibres-plastique présente des désavantages, liés principalement à son coût élevé et à sa faible résistance superficielle à l’usure. Le module de Young des matériaux composites est très faible par rapport à celui des ressorts métalliques, ce qui rend leur usage inadapté à la fabrication de ressorts de barillet ou de ressorts spiraux miniaturisés. En outre les matériaux composites connus tendent à se dilater et à se déformer avec la température, ce qui les rend totalement inadaptés à la fabrication de spiraux pour un organe réglant isochrone. The document DE102 005 054 314 describes a spiral spring of dimensions much larger than the dimensions of a spiral spring of the field of wristwatches, and intended to be used in the field of industrial mechanics, particularly in the field of car manufacturing. This spiral spring is made of a fiber-plastic composite material. It can be hollow. However, the use of a fiber-plastic composite material has disadvantages, mainly related to its high cost and low surface resistance to wear. The Young's modulus of composite materials is very low compared to that of metal springs, making their use unsuitable for the manufacture of barrel springs or miniaturized spiral springs. In addition, known composite materials tend to expand and deform with temperature, making them totally unsuitable for making spirals for an isochronous regulating organ.
[0011] Les documents US2 007 133 355, US3 528 237 et FR1 533 876 décrivent des ressorts spiraux de section circulaire, et le document US2647743 un spiral de section elliptique. US2,007,133,355, US3,528,237 and FR1,533,876 disclose spiral springs of circular section, and US2647743 a spiral of elliptical section.
[0012] Il existe donc un besoin pour un ressort horloger pour montre-bracelet, par exemple un ressort barillet et/ou spiral, qui permette d’éviter au moins une des limitations de l’état de la technique mentionnées. There is therefore a need for a watch spring for a wristwatch, for example a barrel spring and / or spiral, which avoids at least one of the limitations of the state of the art mentioned.
Bref résumé de l’inventionBrief summary of the invention
[0013] Un but de la présente invention est de proposer un ressort horloger exempt des limitations des ressorts horlogers connus. An object of the present invention is to provide a watch spring free from the limitations of known clock springs.
[0014] Un autre but de la présente invention est de proposer un ressort barillet qui permette de réduire les gaspillages d’énergie liés à son déplacement. Another object of the present invention is to provide a barrel spring that reduces energy wastage related to its movement.
[0015] Un autre but de la présente invention est de proposer un ressort barillet qui permette de réduire les déperditions d’énergie dus aux frottements entre spires lors de son déroulement. Another object of the present invention is to provide a barrel spring that reduces energy losses due to friction between turns during its unwinding.
[0016] Un autre but de la présente invention est de proposer un ressort de barillet qui puisse être visible depuis l’extérieur du mouvement ou par l’utilisateur d’une montre-bracelet squelette ou transparente. Another object of the present invention is to provide a cylinder spring which can be visible from the outside of the movement or by the user of a skeleton or transparent wristwatch.
[0017] Un autre but de la présente invention est de proposer un ressort spiral qui ait des dimensions qui rendent visibles ses oscillations, mais qui permette aussi une indication temporelle plus précise des solutions connues. Another object of the present invention is to provide a spiral spring which has dimensions that make visible its oscillations, but which also allows a more precise time indication of known solutions.
[0018] Selon l’invention, ces buts sont atteints notamment au moyen d’un ressort horloger pour montre-bracelet selon la revendication 1 et au moyen des procédés de fabrication d’un ressort horloger selon les revendications 13 à 15. According to the invention, these objects are achieved in particular by means of a clock spring for wristwatch according to claim 1 and by means of manufacturing methods of a watch spring according to claims 13 to 15.
[0019] Le ressort horloger pour montre-bracelet selon l’invention comprend une enveloppe et une âme creuse ou réalisée dans un matériau plus léger que l’enveloppe. The watch spring for a wristwatch according to the invention comprises an envelope and a hollow core or made of a lighter material than the envelope.
[0020] Dans ce contexte le mot «enveloppe» en référence à un ressort horloger indique sa partie externe, c’est-à-dire la partie qui est visible depuis l’extérieur. Le mot «âme», au contraire, indique la partie interne d’un ressort spiral, c’est-à-dire la partie qui n’est pas visible depuis l’extérieur. In this context the word "envelope" with reference to a watch spring indicates its outer part, that is to say the part that is visible from the outside. The word "soul", on the contrary, indicates the inner part of a spiral spring, that is to say the part which is not visible from the outside.
[0021] Dans le cadre de cette invention il a été découvert que la partie d’un ressort horloger qui se déforme le plus en cas de contrainte est l’enveloppe, l’âme n’étant guère touchée par cette déformation. Il est donc possible soit d’enlever l’âme et obtenir ainsi un ressort horloger creux, soit de réaliser l’âme dans un matériau plus léger que l’enveloppe. Dans les deux cas le ressort horloger possède une masse qui est inférieure à la masse d’un ressort massif et mono-matériau, sans modifier sensiblement sa capacité à stocker et accumuler de l’énergie. In the context of this invention it has been discovered that the part of a watch spring that deforms the most in case of stress is the envelope, the soul is hardly affected by this deformation. It is therefore possible either to remove the core and thus obtain a hollow watch spring, or to make the core in a lighter material than the envelope. In both cases the watch spring has a mass which is less than the mass of a solid spring and mono-material, without substantially changing its ability to store and accumulate energy.
[0022] Les avantages liés à cette réduction de masse sont nombreux: puisque dans le cas d’un ressort barillet massif et mono-matériau une partie de l’énergie stockée est utilisée par le ressort barillet pour se déplacer, si le ressort barillet est creux ou possède une âme allégée, presque toute l’énergie stockée est restituée à la montre-bracelet au lieu d’être utilisée pour le déplacement de la masse du ressort lui-même. The advantages of this mass reduction are numerous: since in the case of a solid barrel spring and mono-material part of the stored energy is used by the barrel spring to move, if the barrel spring is hollow or has a lightened soul, almost all stored energy is returned to the wristwatch instead of being used for moving the mass of the spring itself.
[0023] Dans le cas d’un ressort spiral, la masse est liée à la fréquence d’oscillation par une relation de proportion inverse, c’est-à-dire que plus petite est sa masse et plus grande est sa fréquence d’oscillation. En outre plus grande est cette fréquence d’oscillation et meilleure est la résolution temporelle de la montre-bracelet. Par exemple, un spiral oscillant rapidement permet de compter l’heure ou des durées avec une résolution de l’ordre du 10<è><me> ou de 100<è><me> de seconde, au lieu de la seconde ou du 1/5<è><me> de seconde habituels. Un ressort spiral creux ou ayant l’âme plus légère que l’enveloppe permet donc d’avoir une fréquence d’oscillation et donc une résolution plus grande qu’un ressort spiral massif et monomatériau ayant les mêmes dimensions et le même module de Young, ou module d’élasticité. En d’autres termes il est possible de réaliser un ressort spiral qui a la même fréquence d’oscillation élevée qu’un ressort spiral connu de plus petite taille, ce qui permet d’observer ses oscillations et de comprendre son fonctionnement. In the case of a spiral spring, the mass is related to the oscillation frequency by a relationship of inverse proportion, that is to say that smaller is its mass and greater is its frequency. oscillation. In addition greater is this oscillation frequency and better is the temporal resolution of the wristwatch. For example, a fast oscillating hairspring can count the time or times with a resolution of the order of 10 <è> <me> or 100 <è> <me> second, instead of the second or the second. 1/5 <è> <me> second usual. A hollow spiral spring or having a lighter core than the casing thus makes it possible to have an oscillation frequency and therefore a greater resolution than a solid spiral spring and monomaterial having the same dimensions and the same Young's modulus. or modulus of elasticity. In other words it is possible to make a spiral spring which has the same high oscillation frequency as a known spiral spring of smaller size, which allows to observe its oscillations and understand its operation.
[0024] Dans une variante préférentielle, l’enveloppe du ressort horloger est réalisée en matériau amorphe, par exemple en métal amorphe. Plusieurs avantages sont liés à l’utilisation d’un matériau amorphe: en effet ce matériau présente un module de Young qui est sensiblement plus grand que les modules de Young de matériaux cristallins ou non amorphes, ce qui permet à un ressort horloger, par exemple un ressort barillet, de stocker plus d’énergie. En outre l’allongement à la rupture d’un matériau amorphe, c’est-à-dire la caractéristique qui définit la capacité d’un matériau à s’allonger avant de se rompre lorsqu’il est sollicité en traction, est sensiblement plus grand que l’allongement des matériaux autres que ceux amorphes, ce qui permet par exemple de tendre davantage les ressorts barillets et donc de stocker plus d’énergie. Finalement les matériaux amorphes peuvent être polis de manière à obtenir des surfaces plus glissantes que les matériaux utilisés dans le domaine de l’horlogerie, ce qui permet de réduire les frottements entre les spires d’un ressort barillet lors de don déroulement. In a preferred embodiment, the envelope of the watch spring is made of amorphous material, for example amorphous metal. Several advantages are related to the use of an amorphous material: in fact this material has a Young's modulus which is substantially larger than the Young's moduli of crystalline or non-amorphous materials, which allows a watch spring, for example a barrel spring, store more energy. In addition, the elongation at break of an amorphous material, that is to say the characteristic which defines the ability of a material to elongate before breaking when it is stressed in tension, is substantially greater. large than the elongation of materials other than amorphous materials, which allows for example to extend the springs barrels and therefore store more energy. Finally amorphous materials can be polished to obtain more slippery surfaces than the materials used in the field of watchmaking, which reduces the friction between the turns of a barrel spring during unwinding.
[0025] Dans une autre variante l’enveloppe du ressort horloger est réalisée en matériau cristallin, par exemple en acier, en acier invar ou en silicium. In another variant the envelope of the watch spring is made of crystalline material, for example steel, invar steel or silicon.
[0026] L’enveloppe peut aussi être réalisée dans un matériau avec une limite élastique importante, ou en tout cas plus importante que la limite élastique de l’âme si le ressort n’est pas creux. The envelope may also be made of a material with a large elastic limit, or in any case greater than the elastic limit of the core if the spring is not hollow.
[0027] L’enveloppe peut aussi être réalisée dans un matériau avec un module de Young faible, ou en tout cas plus faible que le module de Young de l’âme si le ressort n’est pas creux. The envelope can also be made in a material with a weak Young's modulus, or in any case lower than the Young's modulus of the core if the spring is not hollow.
[0028] L’âme est soit creuse soit réalisée en un matériau plus léger que le matériau de l’enveloppe, par exemple en résine polymérique ou en plastique. The core is either hollow or made of a lighter material than the material of the envelope, for example polymer resin or plastic.
[0029] Comme discuté, dans une variante le ressort horloger selon l’invention peut être un ressort barillet. Dans une autre variante il peut être un ressort spiral. As discussed, in a variant the watch spring according to the invention may be a barrel spring. In another variant it may be a spiral spring.
[0030] Avantageusement le ressort horloger selon l’invention peut être fabriqué avec des procédés de fabrication tels que la gravure photolithographique d’un substrat amorphe ou cristallin. Advantageously, the watch spring according to the invention can be manufactured with manufacturing processes such as photolithographic etching of an amorphous or crystalline substrate.
[0031] Dans une autre variante le ressort horloger selon l’invention peut être fabriqué par déposition PVD (Physical Vapor Déposition), qui permet de réaliser un revêtement dont l’épaisseur peut aller jusqu’à une dizaine de micromètres, ou par déposition PVD épaisse, c’est-à-dire une déposition PVD qui permet d’obtenir d’épaisseurs jusqu’à quelques millimètres voire centimètres. In another variant, the watch spring according to the invention can be manufactured by PVD (Physical Vapor Deposition) deposition, which makes it possible to produce a coating whose thickness can be up to about ten micrometers, or by PVD deposition. thick, that is to say a PVD deposition which allows to obtain thicknesses up to a few millimeters or even centimeters.
[0032] Selon un aspect indépendant de l’invention, le ressort horloger a une section telle que les surfaces de contact entre spires adjacentes se réduisent à un nombre fini limité de lignes, afin de réduire les frottements entre les spires et donc l’énergie gaspillée par ces frottements. En d’autres termes les spires ne sont plus en contact le long d’une surface, qui comprend par définition un numéro illimité de lignes, mais le long d’une ligne de contact ou d’un nombre limité de lignes de contact. According to an independent aspect of the invention, the watch spring has a section such that the contact surfaces between adjacent turns are reduced to a limited finite number of lines, in order to reduce the friction between the turns and therefore the energy wasted by these rubs. In other words, the turns are no longer in contact along a surface, which by definition includes an unlimited number of lines, but along a line of contact or a limited number of contact lines.
[0033] Dans une variante la section du ressort horloger présente une ou plusieurs nervures et/ou saillies. Dans une autre variante cette section est triangulaire. La forme triangulaire en effet permet d’optimiser la réduction de l’énergie gaspillée par le frottement entre les spires; cependant elle ne permet pas un stockage optimale de l’énergie dans un ressort barillet lors de son remontage, à cause de l’espace vide entre les spires dû à cette forme triangulaire. In a variant the section of the watch spring has one or more ribs and / or projections. In another variant, this section is triangular. The triangular shape indeed makes it possible to optimize the reduction of the energy wasted by the friction between the turns; however, it does not allow optimal storage of energy in a barrel spring during its reassembly, because of the empty space between the turns due to this triangular shape.
[0034] Dans une autre variante la section d’un ressort horloger selon l’invention est circulaire ou elliptique ou ovoïdale ou polygonale ou en forme de trèfle ou de trèfle à quatre ou plusieurs feuilles ou toute autre forme qui garantisse que les contacts entre les spires du ressort horloger comprennent un nombre fini de lignes. In another variant, the section of a watch spring according to the invention is circular or elliptical or ovoidal or polygonal or clover-shaped or clover-shaped with four or more sheets or any other form that ensures that the contacts between the Clockwise wind turns comprise a finite number of lines.
[0035] La réalisation d’un ressort avec une enveloppe réalisée dans un matériau différent de l’âme permet aussi dans un mode de réalisation de mieux contrôler les modes de déformation du ressort. Il est par exemple possible de prévoir une âme qui ne participe pas ou peu au stockage d’énergie lors de déformations du ressort selon le mode de déformation principal du ressort, mais qui permette néanmoins de la rigidifier afin d’éviter des déformations indésirables selon d’autres modes. The realization of a spring with a casing made of a material different from the core also allows in one embodiment to better control the deformation modes of the spring. For example, it is possible to provide a core which does not participate in energy storage during spring deformations according to the main mode of deformation of the spring, but which nevertheless makes it possible to stiffen it in order to avoid undesirable deformations according to other modes.
Brève description des figuresBrief description of the figures
[0036] Des exemples de mise en œuvre de l’invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles: La fig. 1illustre une vue d’une spire d’un ressort horloger selon l’invention. La fig. 2illustre une section d’un exemple d’un mode de réalisation du ressort horloger selon l’invention. La fig. 3 illustre une section d’un exemple d’un autre mode de réalisation du ressort horloger selon l’invention. La fig. 4illustre une section d’un exemple d’un autre mode de réalisation du ressort horloger selon l’invention. La fig. 5 illustre une vue de section de trois spires d’un exemple d’un mode de réalisation du ressort horloger selon l’invention. La fig. 6 illustre une vue de section de trois spires d’un autre exemple d’un mode de réalisation du ressort horloger selon l’invention. La fig. 7 illustre une vue de section de trois spires d’un autre exemple d’un mode de réalisation du ressort horloger selon l’invention. Examples of implementation of the invention are indicated in the description illustrated by the appended figures in which: Fig. 1illustrates a view of a turn of a watch spring according to the invention. Fig. 2illustrates a section of an example of an embodiment of the watch spring according to the invention. Fig. 3 illustrates a section of an example of another embodiment of the watch spring according to the invention. Fig. 4illustrates a section of an example of another embodiment of the watch spring according to the invention. Fig. 5 illustrates a sectional view of three turns of an example of an embodiment of the watch spring according to the invention. Fig. 6 illustrates a sectional view of three turns of another example of an embodiment of the watch spring according to the invention. Fig. 7 illustrates a sectional view of three turns of another example of an embodiment of the watch spring according to the invention.
Exemple(s) de mode de réalisation de l’inventionExample (s) of embodiment of the invention
[0037] La fig. 1 illustre une vue d’une spire 1 d’un ressort horloger pour montre-bracelet selon l’invention. Ce ressort horloger comprend une âme 10 et une enveloppe 20. Selon l’invention l’âme 10 est creuse ou réalisée dans un matériau plus léger que l’enveloppe 20. FIG. 1 illustrates a view of a turn 1 of a watch spring for a wristwatch according to the invention. This watch spring comprises a core 10 and a casing 20. According to the invention the core 10 is hollow or made of a material lighter than the casing 20.
[0038] Dans le cadre de cette invention il a été découvert en effet que la partie d’un ressort horloger qui se déforme le plus lorsqu’une force ou un couple est appliqué est l’enveloppe 20, l’âme 10 n’étant que peu touchée par cette déformation. Il est donc possible soit d’enlever l’âme 10 et obtenir ainsi un ressort horloger creux, soit de réaliser l’âme 10 dans un matériau plus léger que l’enveloppe 20. Dans les deux cas le ressort horloger est allégé et possède ainsi une masse inférieure à celle d’un ressort massif et mono-matériau. In the context of this invention it has been found that the part of a watch spring that deforms the most when a force or a torque is applied is the envelope 20, the core 10 not being that little affected by this deformation. It is therefore possible either to remove the core 10 and thus obtain a hollow watch spring, or to make the core 10 in a lighter material than the envelope 20. In both cases the watch spring is lightened and thus has a mass lower than that of a solid spring and mono-material.
[0039] Comme discuté, les avantages liés à cette réduction de masse sont nombreux; au cas où le ressort horloger selon l’invention est un ressort barillet, presque toute l’énergie stockée est restituée à la montre-bracelet et la déperdition énergétique due au déplacement du ressort barillet est inférieure à celle produite par le déplacement d’un ressort barillet massif et mono-matériau. As discussed, the benefits of this mass reduction are numerous; in the case where the watch spring according to the invention is a mainspring, almost all the stored energy is restored to the wristwatch and the energy loss due to the movement of the barrel spring is less than that produced by the movement of a spring massive barrel and mono-material.
[0040] Dans le cas d’un ressort spiral, la réduction de masse permet d’augmenter la fréquence d’oscillation. Il est donc possible de réaliser un spiral avec la même fréquence d’oscillation élevée qu’un spiral conventionnel plus petit: il est ainsi possible de bien observer ses oscillations et de comprendre son fonctionnement. In the case of a spiral spring, the mass reduction makes it possible to increase the frequency of oscillation. It is therefore possible to produce a hairspring with the same high oscillation frequency as a smaller conventional hairspring: it is thus possible to observe its oscillations well and to understand its operation.
[0041] Dans une variante préférentielle, l’enveloppe 20 du ressort horloger est réalisée en matériau amorphe, par exemple en métal amorphe. Plusieurs avantages sont liés à l’utilisation d’un matériau amorphe: en effet ce matériau présente un module de Young, ou module d’élasticité, qui est sensiblement plus grand que les modules de Young de matériaux autres que le matériau amorphe, ce qui permet à un ressort horloger, par exemple un ressort barillet, de stocker plus d’énergie. En outre l’allongement à la rupture d’un matériau amorphe, c’est-à-dire la caractéristique qui définit la capacité d’un matériau à s’allonger avant de rompre lorsqu’il est sollicité en traction, est sensiblement plus grand que l’allongement des matériaux autres que ceux amorphes, ce qui permet par exemple à un ressort barillet d’être plus performant. Finalement les matériaux amorphes présentent de surfaces plus glissantes que les matériaux utilisés dans le domaine de l’horlogerie, ce qui permet de réduire les frottements entre les spires d’un ressort barillet lors de son déroulement. In a preferred embodiment, the envelope 20 of the watch spring is made of amorphous material, for example amorphous metal. Several advantages are related to the use of an amorphous material: in fact this material has a Young's modulus, or modulus of elasticity, which is substantially larger than the Young's moduli of materials other than the amorphous material, which allows a clock spring, for example a barrel spring, to store more energy. In addition, the elongation at break of an amorphous material, that is to say the characteristic which defines the capacity of a material to elongate before breaking when it is stressed in tension, is appreciably larger. than the elongation of materials other than amorphous, which allows for example a barrel spring to be more efficient. Finally, the amorphous materials have more slippery surfaces than the materials used in the field of watchmaking, which makes it possible to reduce the friction between the turns of a barrel spring during its unwinding.
[0042] Dans une autre variante l’enveloppe du ressort horloger est réalisée en matériau cristallin. In another variant the envelope of the watch spring is made of crystalline material.
[0043] L’âme 10 soit est soit creuse soit réalisée en un matériau plus léger que le matériau de l’enveloppe, par exemple en résine polymérique en plastique ou dans un métal ou semi-conducteur moins dense que l’enveloppe. The core 10 is either hollow or made of a lighter material than the material of the envelope, for example polymer plastic resin or a metal or semiconductor less dense than the envelope.
[0044] Avantageusement le ressort horloger selon l’invention peut être fabriqué avec des procédés de fabrication tels que la gravure photolithographique d’un substrat, qui peut être amorphe ou cristallin. Le procédé de gravure est le même que celui utilisé lors de la fabrication de composants micro-électroniques, par exemple des MEMS (MicroElectroMechanical Systems), dans laquelle des wafers de silicium sont généralement utilisés comme substrat. Une partie en forme de «U» de l’enveloppe 20, visible sur la fig. 2, est produite par une succession d’étapes d’épitaxie, de résinage, de photolithographie et d’attaque sèche ou humide. Dans une variante, ces étapes sont réalisées autour d’une âme 10 sacrificielle, c’est-à-dire une âme qui sera enlevée en tout ou partie à la fin du procédé de fabrication, donnant lieu à un ressort horloger creux. Dans une autre variante cette âme sera gardée: dans ce cas elle sera réalisée en un matériau plus léger que l’enveloppe 20. Un couvercle ou capuchon 22 est ensuite lié, par exemple collé, soudé ou bondé, à la partie en forme de «U» de l’enveloppe 20. Le couvercle 22 peut être réalisé dans le même matériau que l’enveloppe 20, par exemple en silicium, ou dans n’importe quel autre matériau, en employant les mêmes techniques de fabrication, par exemple par photolithographie, et/ou des procédés différents. Advantageously the watch spring according to the invention can be manufactured with manufacturing processes such as photolithographic etching of a substrate, which can be amorphous or crystalline. The etching process is the same as that used in the manufacture of microelectronic components, for example MEMS (MicroElectroMechanical Systems), in which silicon wafers are generally used as substrate. A "U" shaped portion of the envelope 20, visible in FIG. 2, is produced by a succession of epitaxial steps, resins, photolithography and dry or wet attack. In an alternative, these steps are performed around a sacrificial core, that is to say a core that will be removed in whole or in part at the end of the manufacturing process, giving rise to a hollow watch spring. In another variant this soul will be kept: in this case it will be made of a lighter material than the envelope 20. A lid or cap 22 is then bonded, for example glued, welded or packed, to the shaped part of " U "of the envelope 20. The cover 22 may be made of the same material as the envelope 20, for example made of silicon, or in any other material, using the same manufacturing techniques, for example by photolithography and / or different methods.
[0045] Dans une autre variante le ressort horloger selon l’invention peut être fabriqué avec le procédé de déposition PVD, qui permet de poser autour d’une âme 10 visible sur le fig. 3 une couche de matériau qui constitue l’enveloppe 20, l’épaisseur de laquelle pouvant aller jusqu’à une dizaine de micromètres. Dans une variante l’âme 10 peut être sacrificielle; elle peut être réalisée en plastique et attaquée chimiquement après la déposition de l’enveloppe 20, afin d’obtenir un ressort creux. Dans une autre variante elle sera conservée. dans ce cas elle sera réalisée en un matériau plus léger que l’enveloppe 20. In another variant the watch spring according to the invention can be manufactured with the PVD deposition method, which allows to place around a core 10 visible in FIG. 3 a layer of material which constitutes the envelope 20, the thickness of which may be up to ten micrometers. In a variant, the core 10 may be sacrificial; it can be made of plastic and etched chemically after the deposition of the casing 20, in order to obtain a hollow spring. In another variant it will be preserved. in this case it will be made of a lighter material than the envelope 20.
[0046] Dans une autre variante le ressort horloger selon l’invention peut être fabriqué avec le procédé de déposition PVD épaisse, c’est-à-dire une déposition PVD qui permet d’obtenir des épaisseurs jusqu’à quelques millimètres voire centimètres. In another variant the watch spring according to the invention can be manufactured with the thick PVD deposition process, that is to say a PVD deposition which allows to obtain thicknesses up to a few millimeters or even centimeters.
[0047] Dans une autre variante le ressort horloger selon l’invention peut être fabriqué avec le procédé de déposition PVD, épaisse ou non, en déposant autour d’une âme 10 deux couches parallèles 24, 26, visibles sur la fig. 4. L’âme 10 dans ce cas n’est pas sacrificielle. En effet les couches posées correspondent aux parties du ressort horloger qui sont le plus sollicitées lors d’une déformation du ressort. Selon cet aspect de l’invention, le ressort horloger est donc plus efficace et plus économique, puisqu’un nombre inférieur de couches est déposé (deux au lieu de quatre). In another variant the watch spring according to the invention can be manufactured with the PVD deposition method, thick or not, by depositing around a core 10 two parallel layers 24, 26, visible in FIG. 4. The soul 10 in this case is not sacrificial. Indeed, the laid layers correspond to the parts of the watch spring which are the most stressed during a deformation of the spring. According to this aspect of the invention, the watch spring is more efficient and more economical, since a lower number of layers is deposited (two instead of four).
[0048] Selon un aspect indépendant de l’invention, le ressort horloger a une section telle que les contacts entre les spires de ce ressort se réduisent à un nombre limité de lignes, afin de réduire les frottements entre les spires et donc l’énergie gaspillée par ces frottements. En d’autres termes les spires ne sont plus en contact le long d’une surface 30, visible sur la fig. 5, qui comprend par définition un numéro illimité de lignes, mais le long d’une seule ligne de contact ou d’un nombre limité de lignes de contact 40, visibles sur la fig. 6. According to an independent aspect of the invention, the watch spring has a section such that the contacts between the turns of this spring are reduced to a limited number of lines, in order to reduce the friction between the turns and therefore the energy wasted by these rubs. In other words, the turns are no longer in contact along a surface 30, visible in FIG. 5, which comprises by definition an unlimited number of lines, but along a single line of contact or a limited number of contact lines 40, visible in FIG. 6.
[0049] Dans une variante la section du ressort horloger présente une ou plusieurs nervures et/ou saillies. Dans une autre variante cette section est triangulaire, comme illustré sur la fig. 7. La forme triangulaire en effet permet d’optimiser la réduction de l’énergie gaspillée par le frottement entre les spires; cependant elle ne permet pas un stockage optimale de l’énergie dans un ressort barillet lors de son remontage, à cause de l’espace vide 50 entre les spires du à cette forme triangulaire. In a variant the section of the watch spring has one or more ribs and / or projections. In another variant this section is triangular, as shown in FIG. 7. The triangular shape indeed makes it possible to optimize the reduction of the energy wasted by the friction between the turns; however, it does not allow optimal storage of energy in a barrel spring during its reassembly, because of the empty space 50 between the turns of the triangular shape.
[0050] Dans une autre variante la section d’un ressort horloger selon l’invention est circulaire ou elliptique ou ovoïdale ou polygonale ou en forme de trèfle ou de trèfle à quatre ou plusieurs feuilles ou toute autre forme qui garantisse que les contacts entre les spires du ressort horloger comprennent un nombre limité de lignes. Dans une variante l’âme 10 peut être constituée par plusieurs matériaux, par exemple par différentes couches de différents matériaux superposés. In another variant, the section of a watch spring according to the invention is circular or elliptical or ovoidal or polygonal or in the form of clover or clover with four or more sheets or any other form that ensures that the contacts between the Watchmaker spring turns include a limited number of lines. In a variant, the core 10 may be constituted by several materials, for example by different layers of different superimposed materials.
[0051] L’invention concerne un procédé de fabrication d’un ressort horloger par gravure photo-lithographique d’un substrat, comprenant les étapes suivantes: – application d’une photo-résine sous forme d’un film fin sur la surface du substrat – exposition de la surface du substrat à une radiation lumineuse – élimination de certaines parties du film de photo-résine résine. The invention relates to a method for manufacturing a watch spring by photo-lithographic etching of a substrate, comprising the following steps: - Application of a photo-resin in the form of a thin film on the surface of the substrate - exposing the surface of the substrate to a luminous radiation - removal of some parts of the photo-resin resin film.
[0052] L’invention concerne un procédé de fabrication d’un ressort horloger par déposition PVD, comprenant les étapes suivantes: – génération d’une forme vaporisée d’un matériau sous vide – condensation de cette forme vaporisée sur une surface sous la forme d’une couche ayant une épaisseur inférieur à 50 micromètres. The invention relates to a method for manufacturing a watch spring by PVD deposition, comprising the following steps: Generation of a vaporized form of a vacuum material Condensation of this vaporized form on a surface in the form of a layer having a thickness of less than 50 micrometers.
[0053] L’invention concerne un procédé de fabrication d’un ressort horloger par déposition PVD épaisse, comprenant les étapes suivantes: – génération d’une forme vaporisée d’un matériau sous vide – condensation de cette forme vaporisée sur une surface sous la forme d’une couche fine ayant une épaisseur inférieur à 5 centimètres. The invention relates to a method of manufacturing a watch spring by thick PVD deposition, comprising the following steps: Generation of a vaporized form of a vacuum material Condensation of this vaporized form on a surface in the form of a thin layer having a thickness of less than 5 centimeters.
Numéros de référence employés sur les figuresReference numbers used in the figures
[0054] <tb>1<sep>Spire du ressort horloger <tb>10<sep>Ame du ressort horloger <tb>20<sep>Enveloppe du ressort horloger <tb>22<sep>Couvercle ou capuchon <tb>24<sep>Première couche parallèle <tb>26<sep>Deuxième couche parallèle <tb>30<sep>Surface de contact entre deux spires du ressort horloger <tb>40<sep>Ligne de contact entre deux spires du ressort horloger <tb>50<sep>Espace vide entre les spires du ressort horloger[0054] <tb> 1 <sep> Spire of the watchmaking spring <tb> 10 <sep> Soul of watchmaking <tb> 20 <sep> Clockwork Watch Envelope <tb> 22 <sep> Cover or cap <tb> 24 <sep> First parallel layer <tb> 26 <sep> Second parallel layer <tb> 30 <sep> Contact surface between two turns of the watchmaking spring <tb> 40 <sep> Line of contact between two turns of the watchmaking spring <tb> 50 <sep> Empty space between the turns of the watchmaking spring
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