CH706020B1 - Motor spring for watch movement barrel with increased running time. - Google Patents

Motor spring for watch movement barrel with increased running time. Download PDF

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CH706020B1
CH706020B1 CH00499/08A CH4992008A CH706020B1 CH 706020 B1 CH706020 B1 CH 706020B1 CH 00499/08 A CH00499/08 A CH 00499/08A CH 4992008 A CH4992008 A CH 4992008A CH 706020 B1 CH706020 B1 CH 706020B1
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barrel
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CH00499/08A
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Jean-Pierre Musy
Frederic Maier
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Patek Philippe Sa Geneve
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    • G04HOROLOGY
    • G04BMECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B1/00Driving mechanisms
    • G04B1/10Driving mechanisms with mainspring
    • G04B1/14Mainsprings; Bridles therefor
    • G04B1/145Composition and manufacture of the springs

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Abstract

L’invention concerne un ressort-moteur (10) pour barillet de mouvement d’horlogerie. Selon l’invention, le ressort-moteur de barillet comporte une structure composite comprenant une première portion (11) réalisée en matériau de support, recouvert, au moins en partie, par une deuxième portion (12) réalisée en diamant. Le matériau de support de la première portion peut être un métalloïde, tel que du carbone, du silicium ou du germanium, notamment du silicium cristallin ou polycristallin. Alternativement, la première portion de support peut être en matériau métallique, notamment un métal ou un alliage à base d’éléments Fe, Ni, Co, Cr, Mn, V, Ti, Se, W, C, Si, notamment un Invar ® , un alliage Fe-Ni ou Ni-Cr ou Ni-Co, un acier dur ou mi-dur, un acier trempable ou inoxydable, un acier spécial non ou faiblement allié, du titane ou alliage à base de Ti, du tungstène ou un alliage de W.The invention relates to a motor spring (10) for a watch movement cylinder. According to the invention, the cylinder mainspring comprises a composite structure comprising a first portion (11) made of support material, covered, at least in part, by a second portion (12) made of diamond. The support material of the first portion may be a metalloid, such as carbon, silicon or germanium, in particular crystalline or polycrystalline silicon. Alternatively, the first support portion may be made of metallic material, in particular a metal or an alloy based on elements Fe, Ni, Co, Cr, Mn, V, Ti, Se, W, C, Si, especially an Invar ® , a Fe-Ni or Ni-Cr or Ni-Co alloy, a hard or semi-hard steel, a hardened or stainless steel, a special non or low alloy steel, titanium or Ti alloy, tungsten or a W. alloy

Description

[0001] La présente invention concerne le domaine des pièces d’horlogerie, et plus précisément un ressort-moteur 1 destiné à être monté dans un barillet 2 d’un mouvement d’horlogerie pour accumuler et restituer l’énergie nécessaire à la marche et à la réserve de marche du mouvement. The present invention relates to the field of timepieces, and more precisely a mainspring 1 intended to be mounted in a barrel 2 of a timepiece movement to accumulate and restore the energy necessary for running and to the movement's power reserve.

[0002] Un mécanisme de montre de type connu comporte un système de remontoir, un mouvement d’horlogerie et un cadran d’indication d’heure et de minute, sous lequel se trouve un barillet 2 qui forme un boîtier cylindrique dans lequel est logé un ressort-moteur 1 qui constitue le réservoir d’énergie mécanique de la montre. A known type of watch mechanism comprises a winding system, a clockwork movement and an hour and minute indication dial, under which there is a barrel 2 which forms a cylindrical case in which is housed a mainspring 1 which constitutes the mechanical energy reservoir of the watch.

[0003] Comme représenté sur la fig. 1A, le ressort-moteur 1 est enroulé sur lui-même en spirale à l’intérieur des parois cylindriques 3 du tambour de barillet et autour d’un arbre de barillet 4 indépendant en rotation du barillet 2. [0003] As shown in FIG. 1A, the mainspring 1 is wound on itself in a spiral inside the cylindrical walls 3 of the barrel drum and around a barrel shaft 4 which is independent in rotation from the barrel 2.

[0004] L’arbre de barillet 4 est solidaire en rotation d’une roue à rochet qui fait partie du système de remontoir. Les dents du rochet coopèrent avec un système d’encliquetage pour former un mécanisme anti-retour, si bien que le remontoir entraîne l’arbre de barillet 4 en rotation uniquement dans le sens qui permet d’enrouler et d’armer le ressort-moteur 1. [0004] The barrel shaft 4 is integral in rotation with a ratchet wheel which is part of the winding system. The teeth of the ratchet cooperate with a ratchet system to form a non-return mechanism, so that the winder drives the barrel shaft 4 in rotation only in the direction which makes it possible to wind and to arm the mainspring. 1.

[0005] Le barillet 2 comporte un disque de fond, des parois cylindriques formant le tambour 3 du barillet, et généralement un couvercle plat. Le barillet 2 porte à sa périphérie une denture qui entraîne les rouages du mouvement d’horlogerie proprement dit (non représenté). [0005] The barrel 2 comprises a base disc, cylindrical walls forming the drum 3 of the barrel, and generally a flat cover. The barrel 2 carries at its periphery a set of teeth which drives the cogs of the watch movement proper (not shown).

[0006] Les fig. 1A, 1B et 2illustrent un type bien connu de ressort-moteur 1 dans des positions armée/désarmée dans un barillet et détendu hors de celui-ci. Le ressort-moteur 1 est formé d’un ruban d’acier enroulé sur lui-même en spirale autour de l’arbre de barillet 4, auquel il est accroché par une extrémité intérieure 6 munie d’une encoche. L’autre extrémité 7, extérieure, du ressort-moteur 1 est elle-même solidaire du tambour 3 du barillet (fixation par un crochet ou de préférence par l’intermédiaire d’une bride 8). Le barillet 2 est généralement doté d’un système limitant la force d’armement, tel qu’un dispositif d’arrêtage (non représenté -limitant le nombre de tours d’armement) ou un dispositif débrayable tel qu’une lame 9 de rappel élastique du ressort-moteur 1 pour éviter sa rupture. [0006] Figs. 1A, 1B and 2 illustrate a well known type of mainspring 1 in cocked / disarmed positions in and relaxed out of a barrel. The mainspring 1 is formed from a steel tape wound around itself in a spiral around the barrel shaft 4, to which it is hooked by an inner end 6 provided with a notch. The other outer end 7 of the mainspring 1 is itself integral with the drum 3 of the barrel (fixing by a hook or preferably via a flange 8). The barrel 2 is generally equipped with a system limiting the arming force, such as a stop device (not shown - limiting the number of arming turns) or a disengageable device such as a return blade 9 elastic of the mainspring 1 to prevent it from breaking.

[0007] L’inconvénient des montres à mouvement entièrement mécanique de type existant est que leur durée de marche est limitée à un ou quelques jours. Classiquement, les rubans métalliques de ressort-moteur sont calculés pour procurer une durée d’autonomie de marche fixée de 36 à 40 heures, soit une réserve de marche de 12 à 16 h. (Par convention, la réserve est égale à la durée de marche moins 24 h). [0007] The drawback of watches with fully mechanical movements of the existing type is that their running time is limited to one or a few days. Conventionally, the metallic bands of the mainspring are calculated to provide a fixed autonomy of 36 to 40 hours, or a power reserve of 12 to 16 hours. (By convention, the reserve is equal to the running time minus 24 hours).

[0008] Maintenant, certaines montres de collection sont dotées d’une durée de marche (en anglais «Power Reserve») atteignant 58 h ou 60 heures, soit deux jours et demi d’autonomie et une réserve de marche d’un jour et demi maximum. [0008] Now, some collector's watches have a running time (in English "Power Reserve") reaching 58 h or 60 hours, or two and a half days of autonomy and a power reserve of one day and half maximum.

[0009] Un objectif constant en Horlogerie a été et demeure toujours d’augmenter la durée de marche (i.e. la durée d’autonomie du mouvement, sans remontage) et par suite la réserve de marche du mouvement (i.e. ladite durée d’autonomie moins 24 heures), sans augmenter l’encombrement du ressort de barillet. [0009] A constant objective in Watchmaking has been and still remains to increase the running time (ie the autonomy of the movement, without winding) and consequently the movement's power reserve (ie the said duration of autonomy less 24 hours), without increasing the bulk of the barrel spring.

[0010] Il apparaît que la durée de marche est déterminée essentiellement par la quantité maximale d’énergie élastique Wmaxque peut accumuler le ressort-moteur de barillet. [0010] It appears that the running time is determined primarily by the maximum amount of elastic energy Wmaxque can accumulate the mainspring of the barrel.

[0011] D’évidence, la limite maximale Wmax d’énergie accumulée par un ruban métallique usuel de ressort-moteur de dimensions limitées, est déterminée par l’apparition de phénomènes de fracturation et/ou l’apparition de déformations plastiques excessives dans certaines régions de ce ruban. Obviously, the maximum limit Wmax of energy accumulated by a usual metal strip of a mainspring of limited dimensions, is determined by the appearance of fracturing phenomena and / or the appearance of excessive plastic deformations in certain cases. regions of this ribbon.

[0012] Les risques d’apparition de fractures se concentrent sur la portion d’extrémité intérieure 6 de l’enroulement spiral du ruban 5 du ressort-moteur 1 qui présente un rayon ρ de courbure minimal. Ceci conduit à augmenter le diamètre de l’arbre 4 de barillet, et plus précisément son rayon de bonde Rb correspondant. [0012] The risk of fractures occurring is concentrated on the inner end portion 6 of the spiral winding of the ribbon 5 of the mainspring 1, which has a minimum radius ρ of curvature. This leads to increasing the diameter of the barrel shaft 4, and more precisely its corresponding bung radius Rb.

[0013] Les risques de plastification se concentrent à l’autre extrémité 7, extérieure, du ressort-moteur 1, ainsi que sur la face externe X de la lame du ruban 5, régions les plus exposées aux contraintes d’élongation. The risks of plasticization are concentrated at the other end 7, outside, of the mainspring 1, as well as on the external face X of the blade of the tape 5, regions most exposed to elongation stresses.

[0014] Le besoin de stocker un maximum d’énergie dans un ressort-moteur de barillet de dimensions limitées (par conception et miniaturisation du boîtier de montre), est tel qu’il conduit à faire travailler les rubans 5 usuels de ressort-moteur 1 de barillet 2 à des contraintes excessives, proches des limites d’élasticité, sans marge de sécurité, et même au-delà, dans le domaine de déformations permanentes, choses non conventionnelles en Mécanique. The need to store a maximum of energy in a cylinder mainspring of limited dimensions (by design and miniaturization of the watch case), is such that it leads to the use of the usual 5 mainspring ribbons 1 of barrel 2 to excessive stresses, close to the elasticity limits, without safety margin, and even beyond, in the field of permanent deformations, things unconventional in Mechanics.

[0015] La déformation permanente est telle qu’après avoir été introduit dans le barillet 2 à l’aide d’une estrapade et après quelques cycles journaliers d’usage (armement/désarmement), le ressort 1 atteint une forme qui ne correspond plus du tout à sa forme initiale (on dit que «le ressort est rendu»). Mais surtout, le ressort rendu perd de sa force élastique. Ceci diminue les impulsions de l’échappement et l’amplitude des oscillations du balancier. Or, une trop faible amplitude du balancier est nuisible à l’isochronisme des oscillations, donc préjudiciable aux qualités chronométriques du mouvement d’horlogerie. [0015] The permanent deformation is such that after having been introduced into the barrel 2 using a sling and after a few daily cycles of use (arming / disarming), the spring 1 reaches a shape which no longer corresponds at all in its initial form (we say that "the spring is returned"). But above all, the returned spring loses its elastic force. This decreases the escapement pulses and the amplitude of the balance wheel oscillations. However, too low an amplitude of the balance is detrimental to the isochronism of the oscillations, and therefore detrimental to the chronometric qualities of the watch movement.

[0016] Pour prévenir ces phénomènes, de façon connue, on donne initialement au ruban métallique 5 d’un ressort-moteur 1, un profil de spires excessivement déroulées par estrapadage. Comme illustré sur la fig. 2, les spires du ruban métallique 5 présentent une courbure initiale dont l’augmentation du rayon ρ s’accélère; le rayon ρ de courbure tend vers l’infini (portion droite: réf. X), puis le rayon ρ s’inverse (courbure de sens opposé) et enfin décroît pour donner un enroulement spiral renversé en forme de lettre S comme schématisé sur la fig. 2ou demi-renversé en forme de moitié de lettre S (non représenté). Le profil optimal (L) dans le plan transversal des spires d’un ressort-moteur détendu 1 de type conventionnel n’est donc pas un profil uniformément recourbé en spirale régulière. To prevent these phenomena, in a known manner, the metal strip 5 of a mainspring 1 is initially given a profile of turns excessively unwound by slipping. As illustrated in fig. 2, the turns of the metal strip 5 have an initial curvature whose increase in radius ρ accelerates; the radius ρ of curvature tends to infinity (straight portion: ref. X), then the radius ρ is reversed (curvature of opposite direction) and finally decreases to give an inverted spiral winding in the shape of the letter S as shown diagrammatically on the fig. 2or half upside down in the shape of a half letter S (not shown). The optimal profile (L) in the transverse plane of the turns of a relaxed mainspring 1 of conventional type is therefore not a uniformly curved profile in a regular spiral.

[0017] Il reste que, pour en exploiter au maximum la quantité d’énergie stockable, les ressorts-moteurs métalliques de type existant travaillent au maximum de contraintes de déformation plastique voire au-delà, ce qui a l’inconvénient de limiter leur durée de vie à quelques centaines de cycles ou un millier de cycles. [0017] The fact remains that, in order to make the most of the amount of energy that can be stored, the metallic motor springs of the existing type work at the maximum of plastic deformation stresses or even beyond, which has the disadvantage of limiting their duration. of life to a few hundred cycles or a thousand cycles.

[0018] La modélisation théorique et la confrontation à des expérimentations pratiques de ressorts-moteurs ont permis d’exprimer les propriétés générales d’un ruban de ressort de barillet. On peut se reporter à l’ouvrage de Léopold Defossez «Théorie générale de l’horlogerie», Tome premier, chapitre IV «La force Motrice» ou au recueil de «Techniques de construction horlogère pour l’ingénieur», classeur «Mécanique-Théorie», ch. 2 «Energie», publié sous la direction de Michel Vermot et édité par le Centre de Compétences en Technologie et Design Horlogers. Theoretical modeling and comparison with practical experiments with mainsprings made it possible to express the general properties of a barrel spring strip. One can refer to the work of Léopold Defossez "General Theory of Horology", Volume 1, Chapter IV "The Motive Force" or to the collection of "Techniques of watchmaking construction for the engineer", folder "Mechanics-Theory », Ch. 2 “Energy”, published under the direction of Michel Vermot and edited by the Center de Compétences en Technologie et Design Horlogers.

[0019] Il apparaît notamment que: – le couple ou moment élastique délivré par un ruban de ressort-moteur est donné par la formule: M = E (h.e<3>/12.L).α où E est le coefficient d’élasticité du matériau (ou Module de Young) exprimé en unité de force par unité de section (en Newton par mètre carré ou en Pascal et leurs multiples - N/mm<2>ou MPa); h est la hauteur de l’enroulement des spires du ressort-moteur; e est l’épaisseur du ruban; L la longueur du ruban et α l’angle d’armage du ressort; – la quantité maximale d’énergie élastique Wmax que peut accumuler un ressort-ruban réalisé dans un matériau ayant un coefficient d’élasticité E (module de Young) et une contrainte limite d’élasticité σmax (en N/mm<2>) ne dépend que de son volume V et de ces paramètres d’élasticité σmax et E: Wmax = (e.h.L/6).( σmax<2>/E) = (V/6).(σmax<2>/E) La modélisation montre que, pour atteindre un développement maximum, le ressort doit occuper un volume V = e.h.L qui correspond de façon optimale à peu près à la moitié du volume disponible Vo dans le barillet, soit: V = e.h.L = Vopt = Vo/2. [0019] It appears in particular that: - the torque or elastic moment delivered by a mainspring tape is given by the formula: M = E (h.e <3> /12.L).α or E is the coefficient of elasticity of the material (or Young's modulus) expressed in units of force per unit of section (in Newton per square meter or in Pascal and their multiples - N / mm <2> or MPa); h is the height of the coil winding of the mainspring; e is the thickness of the tape; L the length of the tape and α the winding angle of the spring; - the maximum amount of elastic energy Wmax that can accumulate a ribbon spring made of a material having a coefficient of elasticity E (Young's modulus) and a yield stress σmax (in N / mm <2>) does not depends only on its volume V and these elasticity parameters σmax and E: Wmax = (e.h.L / 6). (Σmax <2> / E) = (V / 6). (Σmax <2> / E) Modeling shows that, to achieve maximum development, the spring must occupy a volume V = e.h.L which optimally corresponds approximately to half of the available volume Vo in the barrel, namely: V = e.h.L = Vopt = Vo / 2.

[0020] L’objet de la présente est d’accroître la durée de marche et la réserve de marche d’un mouvement d’horlogerie mécanique et de réaliser un ressort-moteur de barillet présentant une énergie de marche accrue par rapport aux ressorts-moteurs constitués d’un ruban métallique de type existant, ceci sans accroître le dimensionnement du barillet ni amoindrir le moment élastique maximal (Mo). The object of the present is to increase the running time and the power reserve of a mechanical clockwork movement and to produce a mainspring of a barrel having an increased running energy compared to the springs. motors made of a metal strip of the existing type, without increasing the size of the barrel or reducing the maximum elastic moment (Mo).

[0021] L’objectif premier de l’invention est donc de parvenir à fabriquer un ressort-moteur dans des matériaux offrant une quantité accrue d’énergie élastique et que cette quantité maximale d’énergie corresponde à l’énergie nécessaire à la marche d’un mouvement d’horlogerie sur plusieurs jours. The primary objective of the invention is therefore to achieve the manufacture of a mainspring in materials offering an increased amount of elastic energy and that this maximum amount of energy corresponds to the energy required for walking. 'a watch movement over several days.

[0022] Un autre objectif de l’invention est de trouver un moyen pour fabriquer un tel ressort-moteur de barillet avec une forme spécifique d’enroulement de ressort ayant en particulier un profil de courbure de spires dans leur plan, ceci si possible, selon un procédé fiable, reproductible et à moindre coût. Another objective of the invention is to find a way to manufacture such a mainspring of a cylinder with a specific form of spring winding having in particular a profile of curvature of turns in their plane, this if possible, according to a reliable, reproducible and inexpensive process.

[0023] Parmi d’autres objectifs, il conviendrait également de chercher à éliminer les inconvénients des ressorts-rubans connus de l’état de la technique, c’est-à-dire éviter ou au moins réduire: les frottements des spires entre elles à l’intérieur du ressort; les inconvénients de la lubrification; l’apparition de déformations plastiques limitant l’énergie du ressort; la perte de moment élastique au cours du temps; le travail délicat de trempe, recuit ou revenu des rubans d’acier; le travail de finition de surface des lames de ruban de ressorts; et, fournir un ressort-moteur de barillet permettant d’améliorer sesconditions d’utilisation avec des marges de sécurité pour offrir une durée de vie élevée. [0023] Among other objectives, it would also be appropriate to seek to eliminate the drawbacks of the ribbon springs known from the state of the art, that is to say to avoid or at least reduce: the friction of the turns between them inside the spring; the disadvantages of lubrication; the appearance of plastic deformations limiting the energy of the spring; the loss of elastic moment over time; the delicate work of quenching, annealing or tempering steel tapes; the surface finishing of the strips of spring tape; and, provide a barrel mainspring to improve operating conditions with safety margins for long life.

[0024] Le problème premier est donc de trouver un matériau capable de stocker une énergie accrue ou au moins équivalente face aux matériaux existants, tels que les aciers spéciaux et surtout les alliages spéciaux, notamment les alliages non-ferreux, au cobalt, nickel, chrome ou au molybdène. The primary problem is therefore to find a material capable of storing increased energy or at least equivalent compared to existing materials, such as special steels and especially special alloys, in particular non-ferrous alloys, cobalt, nickel, chromium or molybdenum.

[0025] A cette fin, il est prévu d’après l’invention de réaliser un ressort-moteur de barillet composé de diamant et plus précisément d’une portion réalisé par dépôt de diamant polycristallin. Cependant, il apparaît un nouveau problème: les techniques disponibles à ce jour ne permettent pas de réaliser une portion brute de diamant ayant des dimensions compatibles avec la quantité d’énergie que doit stocker un ressort-moteur de barillet et une forme adéquate d’enroulement à profil recourbé en spirale de ressort de barillet. [0025] To this end, according to the invention, it is planned to produce a mainspring for a barrel made of diamond and more precisely of a portion made by depositing polycrystalline diamond. However, a new problem appears: the techniques available to date do not make it possible to produce a rough portion of diamond having dimensions compatible with the quantity of energy that must be stored by a mainspring of the barrel and an adequate form of winding. with curved barrel spring spiral profile.

[0026] Succinctement, ces objectifs sont atteints selon l’invention en réalisant un ressort-moteur pour barillet ayant une structure composite: le ressort-moteur est composé d’une première portion formant une lame de support et constituant l’âme ou le squelette du ressort, cette portion de support étant réalisée de préférence en silicium cristallin ou en métal, la surface de la première portion étant complètement, ou au moins partiellement, recouverte directement d’une deuxième portion réalisée en diamant, et formant de préférence une épaisse couche de gangue en diamant polycristallin. Briefly, these objectives are achieved according to the invention by producing a mainspring for a barrel having a composite structure: the mainspring is composed of a first portion forming a support blade and constituting the core or the skeleton of the spring, this support portion preferably being made of crystalline silicon or of metal, the surface of the first portion being completely, or at least partially, directly covered with a second portion made of diamond, and preferably forming a thick layer of polycrystalline diamond matrix.

[0027] Selon un premier mode de réalisation avantageux, le matériau de support est du silicium, de préférence du silicium cristallin ou polycristallin ou éventuellement du germanium ou plus généralement un matériau de support semi-conducteur, notamment un métalloïde haute température (HT) ou réfractaire (i.e. résistant à des températures supérieures à T1 = 500–600 °C ou de préférence plus de T2>800 °C), tels que les éléments de la colonne IVA et des colonnes voisines du tableau conventionnel des éléments chimiques dit Tableau de Mendeleiev (IVA: C, Si, Ge,... i.e. carbone, silicium, germanium etc.). According to a first advantageous embodiment, the support material is silicon, preferably crystalline or polycrystalline silicon or optionally germanium or more generally a semiconductor support material, in particular a high temperature metalloid (HT) or refractory (ie resistant to temperatures above T1 = 500–600 ° C or preferably over T2> 800 ° C), such as the elements of column IVA and neighboring columns of the conventional table of chemical elements known as the Mendeleiev Table (IVA: C, Si, Ge, ... ie carbon, silicon, germanium etc.).

[0028] Alternativement, dans d’autres modes de réalisation avantageux, le matériau de support est un matériau métallique, HT ou réfractaire, notamment du titane ou un alliage à base de titane ou avantageusement une variété d’Invar<®>, c’est-à-dire un alliage à base de fer et de nickel. Plus généralement, le matériau métallique de support peut être choisi parmi les familles des métaux et des alliages métalliques à base majoritairement de fer (Fe) et/ou de nickel (Ni) et/ou de cobalt (Co) et/ou de chrome (Cr) et/ou de titane (Ti) et/ou de tungstène (W) et/ou de manganèse (Mn) et/ou de carbone (C) et/ou de silicium (Si) avec présence éventuelle d’oligoéléments (<1%), et comprenant notamment les alliages à base Fe-Ni, les alliages à base Fe-Cr, les alliages Fe-Ni-Cr et Fe-Ni-Co voire les alliages Fe-Co. Dans des formes de réalisations simplifiées le support peut être en acier, spécifiquement un acier choisi parmi les aciers durs ou mi-durs, les aciers spéciaux non ou faiblement alliés et/ou les aciers trempables ou inoxydables. [0028] Alternatively, in other advantageous embodiments, the support material is a metallic, HT or refractory material, in particular titanium or a titanium-based alloy or advantageously a variety of Invar <®>, c ' that is to say an alloy based on iron and nickel. More generally, the metallic support material can be chosen from the families of metals and metallic alloys based mainly on iron (Fe) and / or nickel (Ni) and / or cobalt (Co) and / or chromium ( Cr) and / or titanium (Ti) and / or tungsten (W) and / or manganese (Mn) and / or carbon (C) and / or silicon (Si) with possible presence of trace elements (< 1%), and comprising in particular Fe-Ni-based alloys, Fe-Cr-based alloys, Fe-Ni-Cr and Fe-Ni-Co alloys or even Fe-Co alloys. In simplified embodiments, the support can be made of steel, specifically a steel chosen from hard or semi-hard steels, special non-alloy or low-alloy steels and / or hardenable or stainless steels.

[0029] De façon avantageuse, d’après la présente invention, une telle structure de ressort-moteur permet de disposer d’un squelette métallique ou de silicium formant une ébauche de forme prédéfinie d’enroulement de ressort et présentant une section transversale, donc une surface externe (surface longitudinale) appréciable à partir de laquelle on dépose et on fait croître l’épaisseur de la couche extérieure en diamant, notamment par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) ou plus exactement en phase plasma, ce qui évite de tailler dans le diamant et donne finalement un ressort-moteur à structure composite présentant une section et un volume de diamant appréciables, une telle coque en diamant supportant l’essentiel des contraintes de flexion et de traction du ressort avec une contrainte maximale d’élasticité σmax bien supérieure aux aciers usuels. Advantageously, according to the present invention, such a mainspring structure makes it possible to have a metal or silicon skeleton forming a blank of predefined shape of a spring winding and having a cross section, therefore an appreciable outer surface (longitudinal surface) from which the thickness of the outer diamond layer is deposited and increased, in particular by chemical vapor deposition (CVD) or more exactly in the plasma phase, which avoids cutting in the diamond and finally gives a motor spring with a composite structure having an appreciable diamond section and volume, such a diamond shell supporting most of the bending and tensile stresses of the spring with a maximum elastic stress σmax well superior to conventional steels.

[0030] L’invention est réalisée avec un ressort-moteur pour barillet de mouvement d’horlogerie selon la revendication 1. [0030] The invention is carried out with a mainspring for a watch movement barrel according to claim 1.

[0031] L’invention porte également sur une pièce d’horlogerie comprenant un tel ressort-moteur, d’après la revendication 18. [0031] The invention also relates to a timepiece comprising such a mainspring, according to claim 18.

[0032] L’invention prévoit également un procédé de fabrication d’un tel ressort-moteur selon la revendication 19 ou selon la revendication 26. [0032] The invention also provides a method of manufacturing such a mainspring according to claim 19 or according to claim 26.

[0033] D’autres objectifs, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront dans la description détaillée ci-après de modes de réalisation de l’invention, faite à titre d’exemple non-limitatif, en regard des figures de dessin annexées. [0033] Other objectives, characteristics and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description of embodiments of the invention, given by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawing figures.

[0034] Sur les planches de dessin annexées: les fig. 1A et 1B<sep>représentent un ressort-moteur constitué par un ruban d’acier en position armée et désarmée dans un barillet, selon l’état de la technique; la fig. 2<sep>montre une forme optimale renversée en S des spires, en position détendue, d’un ressort-moteur selon l’état de la technique; les fig. 3A et 3B<sep>schématisent les contraintes à l’intérieur d’un ressort-moteur sur des vues en coupe radiale et transversale des spires du ruban métallique, d’après l’état de la technique; les fig. 4A et 4B<sep>illustrent des opérations de dépôt et de taille d’une plaque de diamant pour réaliser une pièce d’horlogerie minuscule, tel qu’un résonateur-spiral, d’après l’état de la technique; la fig. 5<sep>est un diagramme de paramètres d’élasticité d’un acier à ressort conventionnel (contrainte a 1 élongation e et module de Young E); la fig. 6<sep>est un diagramme d’élasticité de matériaux inusités, du diamant et du silicium, mis en œuvre dans un ressort-moteur selon l’invention; la fig. 7<sep>est un schéma en coupe radiale d’une spire de ressort-moteur à structure composite, selon une première réalisation de l’invention; la fig. 8A<sep>est une section radiale dimensionnée d’une spire de ressort-moteur à structure composite selon une autre réalisation de l’invention; la fig. 8B<sep>est une coupe transversale dimensionnée de la structure composite d’une spire d’un ressort-moteur réalisé selon l’invention; la fig. 9<sep>est un diagramme de couple en fonction de la durée de marche, développés par un ressort en acier standard et un ressort-moteur selon l’invention; les fig. 10A à 10E<sep>schématisent des étapes de procédé de fabrication d’un ressort-moteur à structure composite selon l’invention; la fig. 11<sep>est un schéma détaillé en coupe radiale de la première portion de la structure composite d’un ressort-moteur réalisé d’après l’invention; et, les fig. 12A et 12B<sep>schématisent d’autres étapes de procédé de fabrication de ressort-moteur de barillet selon l’invention.On the accompanying drawing boards: FIGS. 1A and 1B <sep> represent a mainspring consisting of a steel strip in the armed and disarmed position in a barrel, according to the state of the art; fig. 2 <sep> shows an optimum inverted S-shape of the turns, in a relaxed position, of a mainspring according to the state of the art; figs. 3A and 3B <sep> schematically show the stresses inside a mainspring in radial and transverse cross-sectional views of the turns of the metal tape, according to the prior art; figs. 4A and 4B <sep> illustrate operations of depositing and cutting a diamond plate to make a tiny timepiece, such as a spiral resonator, according to the state of the art; fig. 5 <sep> is a diagram of the elasticity parameters of a conventional spring steel (stress at 1 elongation e and Young's modulus E); fig. 6 <sep> is an elasticity diagram of unusual materials, diamond and silicon, implemented in a mainspring according to the invention; fig. 7 <sep> is a diagram in radial section of a coil of a mainspring with a composite structure, according to a first embodiment of the invention; fig. 8A <sep> is a dimensioned radial section of a coil of a composite structure mainspring according to another embodiment of the invention; fig. 8B <sep> is a dimensioned cross section of the composite structure of a coil of a mainspring made according to the invention; fig. 9 <sep> is a torque versus running time diagram developed by a standard steel spring and a mainspring according to the invention; figs. 10A to 10E <sep> show the process steps for manufacturing a composite structure mainspring according to the invention; fig. 11 <sep> is a detailed diagram in radial section of the first portion of the composite structure of a mainspring made according to the invention; and, fig. 12A and 12B <sep> show schematically other steps of the barrel mainspring manufacturing process according to the invention.

[0035] Le problème premier a donc été de trouver un matériau capable de stocker une énergie accrue ou au moins équivalente par rapport aux matériaux existants (dits «aciers à ressort»), tels que les aciers spéciaux et les alliages spéciaux, notamment les alliages non-ferreux, au cobalt, nickel, chrome ou au molybdène. The first problem was therefore to find a material capable of storing an increased energy or at least equivalent compared to existing materials (called "spring steels"), such as special steels and special alloys, in particular alloys. non-ferrous, cobalt, nickel, chromium or molybdenum.

[0036] Les fig. 5 et 6 montrent des diagrammes d’élasticité de divers matériaux, chaque courbe W indiquant le niveau de contraintes σ appliqué à une éprouvette du matériau pour obtenir une élongation ε (ε = ΔL/L), la pente linéaire de la courbe correspondant au module d’élasticité E (ou module de Young). La fig. 5représente une courbe d’élasticité Wo pour un matériau conventionnel, tel qu’un acier à ressort utilisé pour constituer un ruban métallique de ressort-moteur de type connu. La fig. 6montre les courbes d’élasticité W1 et W2pour des matériaux inusités, tels que le diamant W2et le silicium W1, qui seront utilisés pour former la structure composite d’un ressort-moteur selon l’invention. [0036] Figs. 5 and 6 show elasticity diagrams of various materials, each curve W indicating the stress level σ applied to a specimen of the material to obtain an elongation ε (ε = ΔL / L), the linear slope of the curve corresponding to the modulus of elasticity E (or Young's modulus). Fig. 5 shows an elasticity curve Wo for a conventional material, such as a spring steel used to constitute a metallic tape of a mainspring of known type. Fig. 6shows the elasticity curves W1 and W2 for unusual materials, such as diamond W2 and silicon W1, which will be used to form the composite structure of a mainspring according to the invention.

[0037] Il apparaît, à première vue, que le diamant a un module de Young E2 élevé (de l’ordre de cinq ou six fois le module ou la constante d’élasticité E0 de l’acier), ce qui est contre-indiqué pour la réalisation d’un ressort de barillet (cf. recueil précité T.C.H. ch. 2.1.5 «La recherche d’une valeur élevée de E se révèle parfaitement inutile [...], non seulement inutile, mais nuisible»). Le diagramme permet toutefois de s’apercevoir que le diamant supporte une limite maximale de contraintes σ2 élevée par rapport aux autres matériaux et que le domaine d’élasticité W2du diamant reste étendu (énergie élastique maximale élevée). It appears, at first glance, that diamond has a high Young's modulus E2 (of the order of five or six times the modulus or the constant of elasticity E0 of the steel), which is against indicated for the production of a barrel spring (cf. the aforementioned collection TCH ch. 2.1.5 "The search for a high value of E turns out to be perfectly useless [...], not only useless, but harmful"). However, the diagram shows that diamond withstands a high maximum stress limit σ2 compared to other materials and that the elastic range W2 of diamond remains wide (high maximum elastic energy).

[0038] On a envisagé de réaliser des pièces d’horlogerie en diamant, notamment des spiraux. [0038] It was envisaged to make diamond timepieces, in particular balance springs.

[0039] Le document WO2004/029 733 décrit de façon générale l’utilisation de diamant pour la réalisation de pièces mécaniques d’horlogerie, utilisation qui s’applique en fait de façon limitée à la réalisation d’un ressort-spiral constitué de diamant synthétique. [0039] Document WO2004 / 029 733 generally describes the use of diamond for the production of mechanical timepieces, a use which in fact applies in a limited manner to the production of a balance spring made of diamond. synthetic.

[0040] Maintenant, on sait réaliser des plaques de diamant polycristallin par dépôt et croissance épitaxiale de microcristaux de diamants (sur un substrat). Now, we know how to produce polycrystalline diamond plates by deposition and epitaxial growth of diamond microcrystals (on a substrate).

[0041] Malheureusement, la fabrication (croissance et obtention) d’une plaque épaisse en diamant est excessivement difficile, lente et coûteuse. [0041] Unfortunately, the manufacture (growing and obtaining) of a thick diamond plate is exceedingly difficult, slow and expensive.

[0042] Les fig. 4A et 4B schématisent des étapes de réalisation d’un spiral constitué en diamant, d’après l’état de l’art. Les étapes de réalisation consistent à obtenir une telle plaque Q de diamant par croissance épitaxiale puis à découper ou tailler des spires concentriques dans la plaque brute Q de diamant obtenue. [0042] Figs. 4A and 4B show schematically the steps in the production of a balance spring made of diamond, according to the state of the art. The production steps consist in obtaining such a diamond plate Q by epitaxial growth and then in cutting or cutting concentric turns in the raw diamond plate Q obtained.

[0043] Si les dimensions planes P de la pièce constituée d’un dépôt de diamant peuvent atteindre des dimensions atteignant moins d’un centimètre, tout au plus quelques centimètres, sa finesse f est limitée à quelques dizaines de micromètres. [0043] While the plane dimensions P of the part consisting of a diamond deposit can reach dimensions of less than one centimeter, at most a few centimeters, its fineness f is limited to a few tens of micrometers.

[0044] En outre, les opérations d’incision et d’entaille en profondeur du diamant qui utilisent des techniques de structuration par plasma pour découper la forme d’une pièce, sont extrêmement dures et chères. Elles sont limitées à des surfaces minuscules. [0044] In addition, deep incision and notch operations in diamond which use plasma structuring techniques to cut the shape of a part, are extremely hard and expensive. They are limited to tiny surfaces.

[0045] Par suite, les opérations de dépôt et de croissance de plaque constituée en diamant polycristallin puis les techniques de gravure et de taille dans le diamant par plasma permettent de réaliser seulement des pièces minuscules, de volume insignifiant, d’épaisseur microscopique, ne dépassant pas une finesse de l’ordre d’un dixième de millimètre (volume ne dépassant guère un millimètre cube). As a result, the operations of depositing and growing a plate made of polycrystalline diamond and then the techniques of engraving and cutting in the diamond by plasma make it possible to produce only tiny parts, of insignificant volume, of microscopic thickness, not not exceeding a fineness of the order of a tenth of a millimeter (volume hardly exceeding one cubic millimeter).

[0046] Ainsi, ces techniques d’élaboration d’une plaque monolithique constituée de diamant puis de sculpture ou de ciselage de pièce dans la plaque de diamant brute permettent de réaliser seulement des pièces minuscules destinées à ne stocker aucune énergie motrice et/ou à ne surtout pas absorber d’énergie mécanique, par exemple un résonateur spiral (en anglais «Hairspring», litt. Ressort-Cheveu). Thus, these techniques for producing a monolithic plate made of diamond and then sculpting or chiseling a part in the rough diamond plate make it possible to produce only tiny parts intended to store no motive energy and / or to Above all, do not absorb mechanical energy, for example a spiral resonator (in English "Hairspring", litt. Spring-Hair).

[0047] Ces techniques ne conviennent pas pour la réalisation de ressorts-moteurs qui doivent tout de même stocker une énergie de l’ordre d’un dixième de Joule à quelques Joules et dont le volume (V) doit être conséquent pour stocker un maximum d’énergie (Wmax=V/6.σmax<2>/E), si bien que leurs dimensions doivent dépasser nettement le millimètre cube (typ. de plus d’un ordre de grandeur). Le volume Vo d’un barillet varie bien sûr selon le type de montre, sa surface et sa finesse, mais reste généralement de l’ordre d’une surface d’un centimètre carré et d’un volume d’une centaine de millimètres cubes. La hauteur h des ressorts de barillet est généralement de l’ordre d’un millimètre. L’épaisseur e est de l’ordre du dixième de millimètre. Mais surtout, quant à la dimension longitudinale d’un ressort-moteur, la longueur L des spires du ressort déployé atteint largement un ou plusieurs décimètres. Comment inscrire une telle longueur de ressort dans une plaque de dimensions millimétriques (tout au plus centimétrique)? These techniques are not suitable for the production of mainsprings which must all the same store an energy of the order of a tenth of a Joule to a few Joules and whose volume (V) must be substantial to store a maximum. energy (Wmax = V / 6.σmax <2> / E), so that their dimensions must clearly exceed one cubic millimeter (typically more than an order of magnitude). The volume Vo of a barrel varies, of course, depending on the type of watch, its surface and its fineness, but generally remains of the order of an area of one square centimeter and a volume of around one hundred cubic millimeters. . The height h of the barrel springs is generally of the order of one millimeter. The thickness e is of the order of a tenth of a millimeter. But above all, as to the longitudinal dimension of a mainspring, the length L of the turns of the deployed spring largely reaches one or more decimeters. How to register such a length of spring in a plate of millimeter dimensions (at most centimeter)?

[0048] L’invention permet de résoudre ce problème de fabrication d’un ressort-moteur de barillet à partir d’un matériau permettant de stocker une énergie de marche élevée et de parvenir à réaliser un ressort-moteur pour barillet à partir d’un matériau tel que le diamant. The invention solves this problem of manufacturing a mainspring of a mainspring from a material for storing a high operating energy and to achieve a mainspring for a mainspring from a material such as diamond.

[0049] La fig. 7 montre que, selon l’invention, on obtient un ressort-moteur 10 de barillet permettant de stocker une énergie de marche accrue, à partir d’une première portion 11 de ressort réalisée dans un matériau de support autre que le diamant, ladite première portion 11 pouvant avantageusement prendre une forme tridimensionnelle correspondant à un squelette ou à une ébauche de la forme définitive du ressort, puis en recouvrant, complètement ou partiellement, ladite première portion 11 par une deuxième portion 12 réalisée en diamant. [0049] FIG. 7 shows that, according to the invention, there is obtained a mainspring 10 for a barrel making it possible to store an increased operating energy, from a first portion 11 of a spring made of a support material other than diamond, said first portion 11 can advantageously take a three-dimensional shape corresponding to a skeleton or to a blank of the final shape of the spring, then by covering, completely or partially, said first portion 11 with a second portion 12 made of diamond.

[0050] Le matériau de support 11 peut être choisi parmi les matériaux résistant aux hautes températures (de l’ordre de 800–900 °C) auxquelles s’effectue un dépôt de diamant par des procédés de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) ou plus exactement dans un plasma (CVD-plasma). The support material 11 can be chosen from materials resistant to high temperatures (of the order of 800–900 ° C) to which a diamond deposition takes place by chemical vapor deposition (CVD) processes. or more exactly in a plasma (CVD-plasma).

[0051] Le matériau de support est un corps, notamment un métal ou un métalloïde résistant à de telles températures. Le matériau de support peut être notamment un métal ou un alliage, un métalloïde, ou encore un corps composé chimique (p.ex. du carbure de silicium). The support material is a body, in particular a metal or a metalloid resistant to such temperatures. The support material may in particular be a metal or an alloy, a metalloid, or else a chemical compound body (eg silicon carbide).

[0052] Selon une alternative de réalisation avantageuse, la portion de support est un ruban ou une ébauche de lame de ressort réalisée en métal ou en alliage métallique résistant à de hautes températures telles que des températures de plus de T1= 600 °C ou au minimum supérieures à T1= 500–600 °C, de préférence supérieure à T2 = 800 °C, environ. Le matériau métallique formant la portion de support est choisi de préférence parmi les métaux et alliages présentant un faible coefficient de dilatation thermique. According to an advantageous alternative embodiment, the support portion is a ribbon or a leaf spring blank made of metal or a metal alloy resistant to high temperatures such as temperatures of more than T1 = 600 ° C or at minimum greater than T1 = 500–600 ° C, preferably greater than T2 = 800 ° C, approximately. The metallic material forming the support portion is preferably chosen from metals and alloys having a low coefficient of thermal expansion.

[0053] En effet le diamant a un coefficient de dilatation thermique αDia d’environ un micromètre par mètre et par degré à température ambiante (précisément entre αDia= 0.9.10<-><6> /K et 1,1.10<-><6>/K à T0 = 25 °C). Plus précisément, le coefficient d’expansion thermique du diamant αDias’élève avec la température dans la plage T0à T2 = 800 °C et demeure de l’ordre de: αDiA= 1 à 4. 10<-><6>/K Indeed, diamond has a coefficient of thermal expansion αDia of approximately one micrometer per meter and per degree at room temperature (precisely between αDia = 0.9.10 <-> <6> / K and 1.1.10 <-> <6> / K at T0 = 25 ° C). More precisely, the coefficient of thermal expansion of diamond αDias increases with temperature in the range T0 to T2 = 800 ° C and remains of the order of: αDiA = 1 to 4. 10 <-> <6> / K

[0054] Un tel coefficient de dilatation est particulièrement faible. La réalisation d’un dépôt de diamant sur un support métallique risque d’induire un problème de cohésion entre le support métallique et la couche extérieure en diamant face aux contraintes de dilatation/contraction, après le dépôt de la couche de diamant à haute température T1/T2, lors du revenu à température ambiante T0. Pour réaliser un ressort composite comportant une portion extérieure en diamant déposée sur une portion de support métallique, selon l’invention, il est préférable de choisir des matériaux métalliques dont le coefficient de dilatation thermique s’approche le plus possible du très faible coefficient de dilatation du diamant αDiA, tout en résistant à de hautes températures T1 ou T2. Le matériau métallique est de préférence choisi parmi les familles de matériaux composées des matériaux suivants: – en premier lieu, les matériaux dénommés Invar<®>, qui sont des alliages ferriques de nickel, encore appelés aciers au nickel; on peut choisir par exemple un Invar tel que l’alliage Fe 36 Ni (64% de fer et 36% de nickel), l’Invar N42 (58%Fe 42%Ni), l’Invar N93 et tous autres alliages Fe-Ni en proportions quelconques, notamment les alliages Fe-Ni-Cr et Fe-Ni-Co, ainsi que les alliages Fe-Cr, voire les alliages Fe-Co; leur coefficient de dilatation est d’environ un à deux micromètres par mètre et par degré à température ambiante: αInv= 1,5 à 2. 10<-><6> /K à T0= 25 °C; – en second lieu, le titane ou les alliages à base de titane, ainsi que le tungstène ou les alliages à base de tungstène; – alternativement dans le cadre de réalisations simplifiées, la première portion en matériau de support peut être formée d’une ébauche de lame-ruban en acier, notamment un acier choisi dans les familles des aciers durs ou mi-durs, des aciers trempables ou inoxydables, et des aciers spéciaux considérés comme non alliés ou faiblement alliés (teneur en éléments non ferrique, notamment en manganèse inférieure à 1% ou inférieure à 5%). Such a coefficient of expansion is particularly low. The production of a diamond deposit on a metallic support risks inducing a problem of cohesion between the metallic support and the outer diamond layer in the face of expansion / contraction stresses, after the deposition of the diamond layer at high temperature T1 / T2, when tempering at room temperature T0. To produce a composite spring comprising an outer portion made of diamond deposited on a portion of a metallic support, according to the invention, it is preferable to choose metallic materials whose thermal expansion coefficient is as close as possible to the very low coefficient of expansion. αDiA diamond, while resisting high temperatures T1 or T2. The metallic material is preferably chosen from the families of materials composed of the following materials: - first of all, the materials called Invar <®>, which are ferric nickel alloys, also called nickel steels; one can choose for example an Invar such as the Fe 36 Ni alloy (64% iron and 36% nickel), Invar N42 (58% Fe 42% Ni), Invar N93 and all other Fe- alloys. Ni in any proportions, especially Fe-Ni-Cr and Fe-Ni-Co alloys, as well as Fe-Cr alloys, or even Fe-Co alloys; their coefficient of expansion is approximately one to two micrometers per meter and per degree at room temperature: αInv = 1.5 to 2. 10 <-> <6> / K at T0 = 25 ° C; - secondly, titanium or titanium-based alloys, as well as tungsten or tungsten-based alloys; - alternatively in the context of simplified embodiments, the first portion of support material can be formed from a steel strip blade blank, in particular a steel chosen from the families of hard or semi-hard steels, hardenable or stainless steels , and special steels considered to be unalloyed or low alloyed (content of non-ferric elements, in particular manganese less than 1% or less than 5%).

[0055] Ainsi, dans de telles formes de réalisation, la première portion de support est formée de préférence de matériau métallique choisi parmi les familles des métaux et des alliages offrant de bonnes propriétés mécaniques, du point de vue de la flexibilité, de la résistance à l’extension, de tenue en température (point de fusion supérieur à T1 = 500 °C–600 °C, voire plus de T2 = 800 °C) et présentant un faible coefficient de dilatation a, pour éviter une délamination due à une contrainte de cisaillement à l’interface diamant/métal provoquée par des allongements différents du substrat en matériau de support métallique et la couche extérieure en diamant, lorsque la température revient à l’ambiante, après déposition. Il est préférable de choisir un matériau métallique ayant un coefficient de dilatation proche et aussi faible que celui du diamant. En effet le dépôt ultérieur de diamant sera effectué par CVD en phase vapeur ou plasma à des températures compatible avec la sublimation/condensation de particules carbonées, sous l’effet d’une torche à plasma, soit à des températures de l’ordre de T1 = 500 à 600 °C ou à T2 = 800 °C voire plus. Thus, in such embodiments, the first support portion is preferably formed from a metallic material chosen from the families of metals and alloys offering good mechanical properties, from the point of view of flexibility, of resistance. expansion, temperature resistance (melting point greater than T1 = 500 ° C – 600 ° C, or even more than T2 = 800 ° C) and exhibiting a low coefficient of expansion a, to avoid delamination due to shear stress at the diamond / metal interface caused by different elongations of the substrate of metallic support material and the outer diamond layer, when the temperature returns to room, after deposition. It is preferable to choose a metallic material having a coefficient of expansion close to and as low as that of diamond. In fact, the subsequent diamond deposition will be carried out by CVD in the vapor or plasma phase at temperatures compatible with the sublimation / condensation of carbonaceous particles, under the effect of a plasma torch, i.e. at temperatures of the order of T1 = 500 to 600 ° C or at T2 = 800 ° C or even more.

[0056] Avec une portion de support en métal ou en alliage métallique ayant un faible coefficient de dilatation thermique aussi proche que possible de celui du diamant, on peut obtenir avantageusement une structure de ressort composite selon l’invention ayant une bonne qualité de fabrication, une bonne cohésion et une bonne tenue mécanique à l’issue de la fabrication, une fois revenu à la température ambiante. With a support portion of metal or metal alloy having a low coefficient of thermal expansion as close as possible to that of diamond, one can advantageously obtain a composite spring structure according to the invention having a good quality of manufacture, good cohesion and good mechanical strength at the end of manufacture, once returning to ambient temperature.

[0057] Dans l’autre forme de réalisation avantageuse, la portion de support est un ruban ou une lame tridimensionnelle réalisée en matériau semi-conducteur ou en métalloïde, HT ou réfractaire, permettant des opérations de taille ou de gravure profonde, notamment de gravure DRIE («Deep Reactive Ion Etching»), selon des techniques de lithogravure ou d’ablation chimique sur des matériaux semi-conducteurs (silicium ou germanium, voire carbone). Le silicium a un coefficient de dilatation d’environ: αSi = 2 à 3. 10<-><6>/K à T0 = 25 °C qui est particulièrement proche du coefficient de dilatation du diamant. In the other advantageous embodiment, the support portion is a ribbon or a three-dimensional blade made of semiconductor material or metalloid, HT or refractory, allowing cutting or deep engraving operations, in particular engraving DRIE (“Deep Reactive Ion Etching”), using lithography or chemical ablation techniques on semiconductor materials (silicon or germanium, or even carbon). Silicon has a coefficient of expansion of approximately: αSi = 2 to 3.10 <-> <6> / K at T0 = 25 ° C which is particularly close to the coefficient of expansion of diamond.

[0058] De préférence, le matériau de support est un matériau qui peut être mis en forme selon une forme tridimensionnelle de lame de ressort. [0058] Preferably, the support material is a material which can be shaped into a three-dimensional shape of a leaf spring.

[0059] Mais surtout de préférence selon l’invention, le matériau de support est un matériau qui peut être, préalablement au dépôt de diamant, mis en forme d’enroulement de ressort recourbé en spirale. [0059] But especially preferably according to the invention, the support material is a material which can be, prior to the diamond deposition, shaped as a spring coil curved into a spiral.

[0060] On choisit de préférence un matériau qui permet d’usiner une préforme d’enroulement de ressort-moteur avec une précision compatible avec le dimensionnement et la précision du ressort souhaité. [0060] A material is preferably chosen which enables a mainspring winding preform to be machined with an accuracy compatible with the sizing and accuracy of the desired spring.

[0061] Le matériau de support est de préférence du silicium, notamment du silicium cristallin et plus précisément du silicium monocristallin. The support material is preferably silicon, in particular crystalline silicon and more precisely monocrystalline silicon.

[0062] Le silicium offre l’intérêt de pouvoir être aisément gravé et taillé en forme tridimensionnelle dans des plaques de semi-conducteur de dimensions macroscopiques et pouvant atteindre des dimensions convenant largement à un ressort de montre ou de mouvement d’horlogerie. D’autres matériaux, notamment un métalloïde tel que le germanium pourraient convenir. [0062] Silicon offers the advantage of being able to be easily engraved and cut into three-dimensional shape in semiconductor wafers of macroscopic dimensions and which can reach dimensions largely suitable for a watch spring or a watch movement. Other materials, including a metalloid such as germanium could be suitable.

[0063] Le silicium cristallin présente également des paramètres d’élasticité intéressants, comme indiqué sur le diagramme d’élasticité de la fig. 6. Le silicium a une limite d’élongation ε1 élevée et supérieure aux valeurs limites d’élongation élastique ε2du diamant, ce qui en fait un matériau souple et étirable, sans enregistrer de déformation plastique permanente ni de fracturation. [0063] Crystalline silicon also exhibits interesting elasticity parameters, as shown on the elasticity diagram of FIG. 6. Silicon has a high elongation limit ε1 and above the elastic elongation limit ε2 of diamond, which makes it a flexible and stretchable material, without registering permanent plastic deformation or fracturing.

[0064] De façon avantageuse, le silicium de la première portion 11 de support peut ainsi supporter toutes les déformations sous contrainte de la portion extérieure 12 en diamant, en restant dans son domaine élastique (sans rupture). Advantageously, the silicon of the first support portion 11 can thus withstand all the stress deformations of the outer diamond portion 12, while remaining within its elastic range (without breaking).

[0065] Le diagramme de la fig. 6indique cependant que le silicium supporte des contraintes maximales σ1 beaucoup moins élevées que les contraintes maximales σ2 du diamant. [0065] The diagram of FIG. 6 indicates, however, that silicon supports maximum stresses σ1 much lower than the maximum stresses σ2 of diamond.

[0066] Toutefois, comme le silicium forme la première portion 11 qui est disposée au cœur de la structure composite 10 ou sur la face interne 11.1 des spires 10 du ressort-moteur de barillet, selon l’invention, le silicium est exposé à des niveaux de contraintes (en traction) beaucoup moins élevés que la portion extérieure 12 en diamant, voire à des contraintes quasi-nulles (fibres neutres dans l’axe médian N-N des spires), ce qui correspond à ses aptitudes et ses limites d’élasticité. However, as the silicon forms the first portion 11 which is disposed at the heart of the composite structure 10 or on the internal face 11.1 of the turns 10 of the mainspring of the barrel, according to the invention, the silicon is exposed to stress levels (in tension) much lower than the outer portion 12 made of diamond, even at almost zero stresses (neutral fibers in the median axis NN of the turns), which corresponds to its aptitudes and its elastic limits .

[0067] Sur le schéma de la fig. 7qui montre une vue en coupe d’une spire de ressort 10 non dimensionnée, la première portion 11 en matériau de support apparaît au centre et concentrique à la deuxième portion 12 en diamant. La première portion 11 a de préférence une section rectangulaire h ́.t, comme schématisé sur ce plan de coupe transversal (radial par rapport aux spires). Longitudinalement, la première portion de support forme de préférence un lacet ou une lame de profil recourbé, suivant un enroulement spécifique en spirale de ressort-moteur comme décrit par la suite. In the diagram of FIG. 7 which shows a sectional view of a non-dimensioned spring coil 10, the first portion 11 of support material appears in the center and concentric with the second portion 12 of diamond. The first portion 11 preferably has a rectangular section h ́.t, as shown schematically on this transverse sectional plane (radial with respect to the turns). Longitudinally, the first support portion preferably forms a lace or a blade of curved profile, following a specific spiral winding of a mainspring as described below.

[0068] La lame de section rectangulaire en matériau de support qui forme la première portion, a une hauteur h ́ (supérieure à un ou deux dixièmes de millimètre) et une épaisseur t (supérieure à une dizaine de micromètres, éventuellement quelques micromètres). The blade of rectangular section of support material which forms the first portion, has a height h '(greater than one or two tenths of a millimeter) and a thickness t (greater than ten micrometers, possibly a few micrometers).

[0069] De façon avantageuse, le volume et la surface développés par la première portion 11 offre un support tridimensionnel au dépôt et à la croissance du diamant, ce qui permet d’obtenir une portion extérieure 12 en diamant présentant une surface de section et un volume appréciables pour supporter les contraintes et l’énergie emmagasinées par le ressort. Advantageously, the volume and the surface developed by the first portion 11 offer a three-dimensional support for the deposition and the growth of the diamond, which makes it possible to obtain an outer portion 12 made of diamond having a section surface and a appreciable volume to withstand the stresses and energy stored by the spring.

[0070] En outre, la première portion de support 11 offre une ébauche ou une amorce de forme tridimensionnelle au dépôt de diamant, ce qui permet d’entrevoir la possibilité d’obtenir, après le dépôt du diamant, une forme achevée de ressort-moteur 10 composé de diamant, en évitant des opérations ultérieures de découpe ou de taille du diamant, extrêmement dures. In addition, the first support portion 11 offers a blank or a primer of three-dimensional shape to the diamond deposit, which makes it possible to foresee the possibility of obtaining, after the diamond deposit, a completed form of spring. motor 10 composed of diamond, avoiding subsequent extremely harsh cutting or cutting operations.

[0071] De préférence donc, la couche 12 d’épaisseur d en diamant recouvre toute la surface de la première portion de support 11 et forme une coque 12 autour du cœur en matériau de support. La coque 12 de diamant supporte l’essentiel des contraintes mécaniques et en protège le matériau de support 11. Selon le mode de réalisation de la fig. 7, la première portion 11 présente une section sensiblement rectangulaire (event. carrée) et la couche d’épaisseur 12 en diamant recouvre complètement les quatre faces transversales 11.1, 11.2, 11.3 et 11.4 de la première portion de support 11. Preferably therefore, the layer 12 of thickness d of diamond covers the entire surface of the first support portion 11 and forms a shell 12 around the core of support material. The diamond shell 12 supports most of the mechanical stresses and protects the support material 11 therefrom. According to the embodiment of FIG. 7, the first portion 11 has a substantially rectangular section (square vent) and the thick diamond layer 12 completely covers the four transverse faces 11.1, 11.2, 11.3 and 11.4 of the first support portion 11.

[0072] Alternativement, la couche 12 d’épaisseur en diamant peut couvrir seulement certaines faces de la première portion de support 11, notamment les faces interne 11.1 et externe 11.2 des spires du ressort-moteur 10 qui supportent l’essentiel des forces F et des contraintes de flexion, de traction et éventuellement de compression dans l’épaisseur du ressort-moteur 10, comme représenté sur la fig. 8B. Alternatively, the thick diamond layer 12 can cover only certain faces of the first support portion 11, in particular the internal 11.1 and external 11.2 faces of the turns of the mainspring 10 which support most of the forces F and bending, tensile and possibly compressive stresses in the thickness of the mainspring 10, as shown in FIG. 8B.

[0073] Selon une autre alternative (non représentée), la couche d’épaisseur 12 en diamant peut couvrir uniquement une face de la première portion de support, notamment tout ou partie de la face externe 11.2 des spires du ressort-moteur 10 qui supporte l’essentiel du travail et des contraintes en traction du ressort (la face extérieure des ressorts conventionnels est la plus exposée et la plus sujette aux phénomènes de plastification et d’apparition de fracturations, puis de rupture). La structure composite du ressort-moteur 10 selon l’invention apparaît alors formée d’une première lame de matériau support jointe à une lame extérieure 12 formée par un dépôt d’une couche épaisse de diamant polycristallin sur la face externe 11.2 de la première lame 11. According to another alternative (not shown), the thick diamond layer 12 can cover only one face of the first support portion, in particular all or part of the outer face 11.2 of the turns of the mainspring 10 which supports most of the work and tensile stresses of the spring (the outer face of conventional springs is the most exposed and the most subject to the phenomena of plasticization and the appearance of fractures, then to rupture). The composite structure of the mainspring 10 according to the invention then appears to be formed of a first strip of support material joined to an outer strip 12 formed by depositing a thick layer of polycrystalline diamond on the external face 11.2 of the first strip. 11.

[0074] Ainsi, la première portion 11 forme un support qui permet d’obtenir une deuxième portion 12 en diamant dont la section et le volume effectifs peuvent être considérablement développés. [0074] Thus, the first portion 11 forms a support which makes it possible to obtain a second portion 12 made of diamond, the effective section and volume of which can be considerably developed.

[0075] La structure composite permet alors d’atteindre une section efficace en diamant considérable dans les spires de ressort-moteur, selon l’invention. En effet la surface de section A en diamant atteint des valeurs d’environ: A = 2.(H.d+t.d) (ou au minimum une face A=h ́.d) où d est l’épaisseur de la couche de diamant cristallin déposée; H est la hauteur (hors tout) de la structure composite des spires du ressort, y compris l’épaisseur d de diamant aux bords d’extrémité (H=h ́+2.d); t est l’épaisseur (dimension horizontale ou radiale) de la première portion en matériau de support, h ́ étant la hauteur (verticale) de la première portion. [0075] The composite structure then makes it possible to achieve a considerable diamond cross section in the mainspring turns, according to the invention. In fact, the diamond section area A reaches values of approximately: A = 2. (H.d + t.d) (or at least one side A = h ́.d) where d is the thickness of the deposited crystalline diamond layer; H is the height (overall) of the composite structure of the turns of the spring, including the diamond thickness d at the end edges (H = h ́ + 2.d); t is the thickness (horizontal or radial dimension) of the first portion of support material, h ́ being the height (vertical) of the first portion.

[0076] La structure composite selon l’invention permet de réaliser un ressort composé de diamant atteignant les dimensions macroscopiques compatibles avec les quantités d’énergie mécanique que doit stocker un ressort-moteur de barillet, comme le montre la suite. [0076] The composite structure according to the invention makes it possible to produce a spring composed of diamond reaching macroscopic dimensions compatible with the amounts of mechanical energy that a mainspring must store, as shown below.

[0077] La fig. 8A représente un exemple de réalisation dimensionné de ressort-moteur 10 de barillet ayant une structure composite, selon l’invention. [0077] FIG. 8A shows a dimensioned embodiment of a mainspring 10 of a barrel having a composite structure, according to the invention.

[0078] Les exemples de dimensionnement de ressort-moteur qui suivent sont donnés à titre indicatif et non-limitatif (notamment dans le cadre d’une application commune à un modèle de montre mécanique à barillet de type standard). The following examples of mainspring sizing are given as an indication and are not limitative (in particular in the context of a common application to a standard type of mechanical barrel watch model).

[0079] La hauteur h ́ de la première portion 11 en matériau de support peut atteindre une valeur de l’ordre d’un dixième de millimètre à quelques millimètres, rarement plus d’un centimètre, typiquement entre 0,5 mm et 1,5 mm. The height h ́ of the first portion 11 of support material can reach a value of the order of a tenth of a millimeter to a few millimeters, rarely more than a centimeter, typically between 0.5 mm and 1, 5 mm.

[0080] L’épaisseur d du dépôt de diamant 12 est généralement supérieure à cinq micromètres et peut atteindre typiquement entre 10 µm et 60 µm. The thickness d of the diamond deposit 12 is generally greater than five micrometers and can typically reach between 10 μm and 60 μm.

[0081] L’épaisseur t de la première portion 11, mesurée perpendiculairement aux spires (dans un plan transversal à l’enroulement), est généralement de l’ordre de quelques micromètres à une centaine de micromètres. De préférence, l’épaisseur t est choisie du même ordre que l’épaisseur d de la couche de diamant 12, entre 10 µm et 60 µm. [0081] The thickness t of the first portion 11, measured perpendicular to the turns (in a plane transverse to the winding), is generally of the order of a few micrometers to around a hundred micrometers. Preferably, the thickness t is chosen of the same order as the thickness d of the diamond layer 12, between 10 μm and 60 μm.

[0082] Le ressort-moteur 10 de barillet obtenu selon l’invention est ainsi composé majoritairement de diamant 12, la proportion de diamant par rapport au volume du ressort variant de 17% à 99%, typiquement entre 33% et 67%, et de préférence supérieure à 50% (portion en diamant 12 majoritaire en volume par rapport au volume total du ressort-moteur 10 et diamant majoritaire en surface effective occupée par rapport à la section totale d’une spire). The mainspring 10 of the cylinder obtained according to the invention is thus composed mainly of diamond 12, the proportion of diamond relative to the volume of the spring varying from 17% to 99%, typically between 33% and 67%, and preferably greater than 50% (majority diamond portion 12 by volume relative to the total volume of mainspring 10 and majority diamond in effective area occupied relative to the total section of a turn).

[0083] La description qui va suivre donne quelques exemples de réalisation et de résultats de mise en œuvre de ressorts-moteurs correspondant à des barillets standards. The description which follows gives a few examples of embodiments and results of implementation of mainsprings corresponding to standard barrels.

[0084] De telles réalisations de ressort-moteur 10 sont destinées à un barillet 2 dont les dimensions sont les suivantes: Hauteur du barillet:<sep>Hb = 0,7 mm Rayon de tambour de barillet:<sep>Rt = 5,25 mm Rayon de bonde:<sep>Rb = 1,2 mm = 58 mm<3> Soit un volume disponible dans le barillet:<sep>Vo; = 0,55 V = 32 mm<3> Le volume optimal du ressort sera de<sep>Vopt.Such embodiments of a mainspring 10 are intended for a barrel 2, the dimensions of which are as follows: Height of the barrel: <sep> Hb = 0.7 mm Radius of barrel drum: <sep> Rt = 5, 25 mm Bung radius: <sep> Rb = 1.2 mm = 58 mm <3> Either an available volume in the barrel: <sep> Vo; = 0.55 V = 32 mm <3> The optimum volume of the spring will be <sep> Vopt.

[0085] Pour de telles dimensions de barillet, à titre de référence de comparaison, un ruban 5 de ressort-moteur 1 en acier à ressort conventionnel a des dimensions optimales de valeurs suivantes: Epaisseur du ruban:<sep>e = 95 µm; Hauteur du ruban:<sep>h = 700 µm;For such barrel dimensions, by way of comparison reference, a ribbon 5 of a mainspring 1 made of conventional spring steel has optimum dimensions of the following values: Strip thickness: <sep> e = 95 μm; Ribbon height: <sep> h = 700 µm;

[0086] Longueur L du ruban pour obtenir un développement maximal et une durée de marche maximale: L = 480 mm. Length L of the tape to obtain maximum development and maximum running time: L = 480 mm.

[0087] Ce ressort-moteur 1 en ruban d’acier conventionnel fournit au mouvement d’horlogerie des paramètres dynamiques suivant: = 3,5.10<-3> Moment élastique maximum:<sep>M0 N.m (ou exact. 348 g.mm) = 2,9. 10<-3> Moment élastique à 24 heures:<sep>M24 N.m (Newton-mètre) Nombre de tours en 24 heures:<sep>Nb = 4,4 tours Soit une perte de moment en 24 heures:<sep>ΔM0–24/M0 = (M0–M24)/M0= 17%[0087] This mainspring 1 made of conventional steel tape provides the following dynamic parameters to the watch movement: = 3.5.10 <-3> Maximum elastic moment: <sep> M0 N.m (or exact. 348 g.mm) = 2.9. 10 <-3> Elastic moment at 24 hours: <sep> M24 Nm (Newton-meter) Number of turns in 24 hours: <sep> Nb = 4.4 turns Or loss of moment in 24 hours: <sep> ΔM0 –24 / M0 = (M0 – M24) / M0 = 17%

[0088] Et pour le mouvement d’horlogerie considéré, ce ruban 5 de ressort-moteur 1 fournit une durée maximale de marche de 58 heures après N=10,5 tours (réserve de marche de 34 h). And for the watch movement in question, this ribbon 5 of the mainspring 1 provides a maximum operating time of 58 hours after N = 10.5 turns (power reserve of 34 h).

[0089] Les calculs de réalisation d’après l’invention de ressorts-moteurs à structure composite destinés à un tel barillet, s’effectuent en conservant la hauteur H et surtout, en veillant à conserver le moment élastique maximum M0 (le couple de torsion appliqué au mouvement est limité pour éviter des phénomènes de rebattement, préjudiciables à l’isochronisme du mouvement et nuisibles à la tenue des pièces d’échappement). The calculations according to the invention of motor springs with a composite structure intended for such a barrel, are carried out while maintaining the height H and above all, taking care to preserve the maximum elastic moment M0 (the torque of torsion applied to the movement is limited to avoid rebound phenomena, detrimental to the isochronism of the movement and detrimental to the behavior of the exhaust parts).

[0090] Pour mémoire, le moment élastique maximal M0 d’un ressort est proportionnel au carré ou au cube de son épaisseur e. Plus précisément, M0 est proportionnel au module E et au cube de l’épaisseur e, mais M0 est aussi proportionnel à la limite de contrainte maximale a et au carré de l’épaisseur e, comme indiqué par la formulation classique suivante: As a reminder, the maximum elastic moment M0 of a spring is proportional to the square or the cube of its thickness e. More precisely, M0 is proportional to the modulus E and the cube of the thickness e, but M0 is also proportional to the maximum stress limit a and to the square of the thickness e, as indicated by the following classical formulation:

[0091] Or, le diamant a un module d’élasticité E2 et une limite d’élasticité σ2 considérablement plus élevés que les aciers à ressorts conventionnels (de l’ordre du double au décuple, typiquement quintuple ou sextuple). Il s’annonce déjà que l’épaisseur de diamant d/2d et l’épaisseur totale T des spires de ressort-moteur 10 à structure composite selon l’invention, peut être réduite (d’environ un quart à plus de la moitié, typiquement d’un tiers) par rapport à l’épaisseur e du ruban d’acier 5 de ressort-moteur conventionnel 1. Par conséquent, la section (S = H.T) des spires de ressort composite en diamant selon l’invention étant moins encombrante que la section (R = h.e) de ruban 5 d’acier à ressort conventionnel, on peut envisager augmenter la longueur L ́ et le nombre de tours Nb de l’enroulement dans les ressorts-moteurs conçus d’après l’invention et du coup accroître la durée de marche du mouvement. However, diamond has a modulus of elasticity E2 and a yield strength σ2 considerably higher than conventional spring steels (of the order of double to tenfold, typically fivefold or sixfold). It is already announced that the diamond thickness d / 2d and the total thickness T of the coils of the mainspring 10 with a composite structure according to the invention can be reduced (from about a quarter to more than half, typically one third) with respect to the thickness e of the steel tape 5 of a conventional mainspring 1. Consequently, the section (S = HT) of the coils of the composite diamond spring according to the invention being less bulky that the section (R = he) of conventional spring steel tape, it is possible to consider increasing the length L ́ and the number of turns Nb of the winding in the mainsprings designed according to the invention and of the suddenly increase the running time of the movement.

[0092] Il s’agit donc de réaliser selon l’invention des ressorts-moteurs 10 pour un tel barillet 2 dont les spires doivent atteindre finalement des dimensions hors-tout fixées à une hauteur totale H de 700 micromètres et une épaisseur totale T réduite d’un tiers, soit une épaisseur totale T de 62 micromètres. It is therefore a matter of producing, according to the invention, motor springs 10 for such a barrel 2, the turns of which must finally reach overall dimensions fixed at a total height H of 700 micrometers and a reduced total thickness T one third, ie a total thickness T of 62 micrometers.

[0093] Dans les exemples ci-après de réalisation de ressort-moteur selon l’invention, la deuxième portion 12 est alors formée d’une épaisseur de diamant d variant entre 10 micromètres et 25 micromètres. La première portion 11 de support est formée d’un lacet ou d’une lame de section rectangulaire (h ́.t) dont l’épaisseur t varie de façon complémentaire entre 42 micromètres et 12 micromètres, de tels dimensionnements n’ayant aucune valeur limitative. In the following embodiments of the mainspring according to the invention, the second portion 12 is then formed of a diamond thickness d varying between 10 micrometers and 25 micrometers. The first support portion 11 is formed of a lace or a strip of rectangular section (h ́.t) whose thickness t varies in a complementary manner between 42 micrometers and 12 micrometers, such dimensions having no value. limiting.

[0094] Ainsi, pour un tel barillet, avec le même moment élastique maximal M0 = 0,5 Nm et le même nombre de tours en 24 heures Nb = 4,4 tours, les exemples de ressorts-moteurs à structure composite 10 réalisés selon l’invention, peuvent prendre les dimensions suivantes: Avec une épaisseur de diamant d = 10 µm, la longueur de développement maximal du ressort atteint L ́ = 600 mm, et fournit une durée maximale de marche D-74 heures après N=13,5 tours. Avec une épaisseur de diamant d = 15 µm, la longueur de développement maximal du ressort atteint L ́ = 700 mm, et fournit une durée maximale de marche D-86 heures après N=15,7 tours. Avec une épaisseur de diamant d = 20 µm, la longueur de développement maximal du ressort atteint L ́ = 722 mm, et fournit une durée maximale de marche D-92 heures après N=16,7 tours. Avec une épaisseur de diamant d = 25 µm, la longueur de développement maximal du ressort atteint L ́ = 736 mm, et fournit une durée maximale de marche de D-94 heures après N=17 tours, (réserve de marche de 70 h.)Thus, for such a barrel, with the same maximum elastic moment M0 = 0.5 Nm and the same number of revolutions in 24 hours Nb = 4.4 revolutions, the examples of motor springs with a composite structure 10 produced according to invention, can take the following dimensions: With a diamond thickness d = 10 µm, the maximum development length of the spring reaches L ́ = 600 mm, and provides a maximum running time D-74 hours after N = 13.5 turns. With a diamond thickness d = 15 µm, the maximum spring development length is L ́ = 700 mm, and provides a maximum running time D-86 hours after N = 15.7 turns. With a diamond thickness d = 20 µm, the maximum development length of the spring is L ́ = 722 mm, and provides a maximum running time D-92 hours after N = 16.7 turns. With a diamond thickness d = 25 µm, the maximum development length of the spring reaches L ́ = 736 mm, and provides a maximum running time of D-94 hours after N = 17 turns, (power reserve of 70 h.)

[0095] Ainsi, grâce à l’invention, un ressort-moteur à structure composite 10 comportant une deuxième portion 12 en diamant peut fournir une durée d’autonomie de marche nettement supérieure à celle d’un ruban 5 de ressort-moteur 1 en acier conventionnel: placé dans les mêmes conditions, un ressort-moteur composé de diamant selon l’invention, peut atteindre une durée de marche supérieure d’un tiers, de moitié, de deux tiers, voire près du double et éventuellement au-delà, un rapport supérieur au double, de la durée de marche d’un ruban 5 de ressort-moteur 1 en acier conventionnel. Thus, thanks to the invention, a mainspring with a composite structure 10 comprising a second portion 12 of diamond can provide a period of operating autonomy significantly greater than that of a ribbon 5 of a mainspring 1 in conventional steel: placed under the same conditions, a mainspring composed of diamond according to the invention can achieve a running time that is one third, half, two thirds, or even nearly double and possibly more than that, a ratio greater than twice the running time of a ribbon 5 of a mainspring 1 made of conventional steel.

[0096] Il faut remarquer que de façon avantageuse, plus l’épaisseur relative de diamant d/T et la proportion de diamant est élevée dans la structure composite du ressort-moteur selon l’invention, plus le gain de réserve de marche est important. It should be noted that advantageously, the greater the relative thickness of diamond d / T and the proportion of diamond in the composite structure of the mainspring according to the invention, the greater the gain in power reserve. .

[0097] Globalement, dans les quatre réalisations précédentes de ressort-moteur, selon cet exemple indicatif de dimensions, la portion en diamant occupe, par rapport à la section totale d’une spire (S = H.T), une surface en diamant (A = 2d.H + 2d.t) supérieure à un sixième (17%), à un tiers (33%), à la moitié (50%) et aux deux tiers (67%) de la surface de section totale de la spire (première portion + deuxième portion). Overall, in the four previous embodiments of a mainspring, according to this example indicative of dimensions, the diamond portion occupies, relative to the total section of a turn (S = HT), a diamond surface (A = 2d.H + 2d.t) greater than one sixth (17%), one third (33%), half (50%) and two thirds (67%) of the total sectional area of the coil (first portion + second portion).

[0098] De façon avantageuse, il apparaît donc que pour obtenir une même valeur de moment élastique maximal M0 (afin que le barillet applique le même couple de torsion maximal au mouvement et éviter le rebattement) en conservant le même barillet et le même mouvement, un ressort-moteur 10 à structure composite 11/12 selon l’invention nécessite des épaisseurs 2d de diamant et de spire T beaucoup moins élevées que l’épaisseur e d’un ruban d’acier 5 de ressort-moteur 1 conventionnel dans des conditions équivalentes. Advantageously, it therefore appears that in order to obtain the same value of maximum elastic moment M0 (so that the barrel applies the same maximum torque to the movement and avoid rebating) while retaining the same barrel and the same movement, a mainspring 10 with a composite structure 11/12 according to the invention requires thicknesses 2d of diamond and coil T much less than the thickness e of a steel strip 5 of a conventional mainspring 1 under conditions equivalent.

[0099] Un tel affinement des spires composées de diamant, par rapport au ruban; en acier à ressort, peut permettre au choix selon l’invention: d’augmenter la longueur L ́, le nombre de tours Nb et la durée de marche D du ressort-moteur à structure composite, en considérant que son volume V doit atteindre la moitié du volume Vo du barillet fixé (V ≈ Vo/2); et/ou, de diminuer globalement l’encombrement V = T.H.L ́ de l’enroulement du ressort-moteur à structure composite par rapport aux ressorts existants et par conséquent diminuer l’encombrement V0 du barillet, donc les dimensions du mouvement et celles de la pièce d’horlogerie;Such a refinement of the turns composed of diamond, relative to the ribbon; spring steel, can allow the choice according to the invention: increase the length L ́, the number of turns Nb and the running time D of the motor spring with a composite structure, considering that its volume V must reach half of the volume Vo of the fixed barrel (V ≈ Vo / 2) ; and or, to reduce the overall size V = THL ́ of the winding of the motor spring with a composite structure compared to the existing springs and consequently reduce the size V0 of the barrel, therefore the dimensions of the movement and those of the timepiece ;

[0100] La fig. 9 montre et permet de comparer l’allure des courbes d’évolution, en fonction du temps, du moment élastique M des ressorts-moteurs précédents placés dans les mêmes conditions (même barillet standard, même mouvement). Le moment élastique M est équivalent au couple de torsion appliqué par le barillet au mouvement d’horlogerie. La courbe en trait plein représente l’évolution du moment délivré par le ressort-moteur en ruban d’acier conventionnel selon l’exemple de base de comparaison précédente, au cours de sa durée de marche D. La courbe en traitirés représente l’évolution du moment délivré par le ressort-moteur à structure composite selon le dernier exemple de réalisation, au cours de sa durée de marche D ́. [0100] FIG. 9 shows and makes it possible to compare the shape of the evolution curves, as a function of time, of the elastic moment M of the preceding mainsprings placed under the same conditions (same standard barrel, same movement). The elastic moment M is equivalent to the torque applied by the barrel to the watch movement. The solid line curve represents the change in the moment delivered by the conventional steel tape mainspring according to the previous basic comparison example, during its operating time D. The line in lines represents the change of the moment delivered by the mainspring with a composite structure according to the last exemplary embodiment, during its operating time D ́.

[0101] Il apparaît clairement que le ressort-moteur selon l’invention délivre initialement (pleinement armé) la même valeur de moment maximal M0 (qui a été plafonné pour éviter le rebattement), le même moment à 24 heures M24, donc sensiblement la même perte de moment ΔM0–24/M0au bout d’une journée J. Cependant, grâce à la diminution de l’épaisseur T, à l’augmentation de la longueur L ́ de ressort permises par l’invention, le développement α ́ (angle d’armage total) et la durée de marche D ́ du ressort-moteur à structure composite augmentent considérablement, par rapport à la durée de marche D du ressort-moteur en acier conventionnel, placé dans les mêmes conditions de fonctionnement (même dimensionnement de barillet standard, même mouvement). [0101] It is clear that the mainspring according to the invention initially delivers (fully armed) the same maximum moment value M0 (which has been capped to avoid rebuff), the same moment at 24 hours M24, therefore substantially the same loss of moment ΔM0–24 / M0 after one day J. However, thanks to the decrease in thickness T, to the increase in spring length L ́ allowed by the invention, the development α ́ ( total winding angle) and the operating time D ́ of the composite-structure mainspring increase considerably, compared to the operating time D of the conventional steel mainspring, placed under the same operating conditions (same dimensioning of standard barrel, same movement).

[0102] De façon générale, lors de la construction d’un mouvement d’horlogerie, la fixation des paramètres du ressort-moteur de barillet s’effectue comme suit: Mo, la valeur du moment élastique maximum, ressort armé, est fixée (compte tenu du couple nécessaire au mouvement et des rapports des rouages); ΔM = (M0–M24)/M0, la variation du moment élastique en 24 heures est limitée en fonction de la marge tolérée de variation des oscillations. [0102] In general, during the construction of a watch movement, the setting of the parameters of the mainspring of the barrel is carried out as follows: Mo, the value of the maximum elastic moment, spring loaded, is fixed (taking into account the torque necessary for the movement and the gear ratios); ΔM = (M0 – M24) / M0, the variation of elastic moment in 24 hours is limited according to the tolerated margin of variation of oscillations.

[0103] Or, pour un ressort composite à structure composite, selon l’invention, le moment élastique maximum vaut: [0103] However, for a composite spring with a composite structure, according to the invention, the maximum elastic moment is:

[0104] Et la perte de moment en 24 heures vaut: [0104] And the loss of moment in 24 hours is worth:

[0105] Ainsi, pour un moment d’élasticité maximum M0 donné initialement, vu le rapport entre les limites d’élasticité σ2 du diamant et celles σ0 des aciers conventionnels, un ressort-moteur de barillet composé de diamant selon l’invention, peut présenter une épaisseur totale de diamant 2d nettement inférieure à l’épaisseur e d’un ruban conventionnel placé dans des conditions équivalentes. Rapporté à cette épaisseur de référence e d’acier à ressort, l’épaisseur 2d de diamant peut diminuer d’un quart à une moitié et même mieux (2d<e/2); typiquement l’épaisseur de diamant 2d est inférieure d’environ un tiers par rapport à l’épaisseur e d’acier à ressort conventionnel. [0105] Thus, for a maximum elastic moment M0 given initially, given the relationship between the elasticity limits σ2 of diamond and those σ0 of conventional steels, a mainspring of a barrel made of diamond according to the invention, can have a total thickness of diamond 2d significantly less than the thickness e of a conventional ribbon placed under equivalent conditions. Compared to this reference thickness e of spring steel, the 2d thickness of diamond can decrease from a quarter to a half and even better (2d <e / 2); typically the thickness of 2d diamond is about a third less than the thickness e of conventional spring steel.

[0106] Par suite, l’épaisseur totale T des spires du ressort-moteur selon l’invention est réduite, et comme, de façon optimale, un ressort-moteur occupe un volume Vopt d’environ la moitié du volume disponible V0 du barillet: V = T.H.L, = Vopt ≈ 0,5.V0[0106] As a result, the total thickness T of the turns of the mainspring according to the invention is reduced, and since, optimally, a mainspring occupies a volume Vopt of approximately half of the available volume V0 of the barrel. : V = T.H.L, = Vopt ≈ 0.5.V0

[0107] La longueur L ́ du ressort peut être augmentée consécutivement d’un allongement d’un tiers au double, voire plus; typiquement, la longueur L ́ du ressort-moteur composé de diamant peut être allongée d’une moitié par rapport à la longueur L ́ du ruban de ressort-moteur en acier conventionnel équivalent. [0107] The length L ́ of the spring can be increased consecutively by an elongation of one third to double, or even more; Typically, the length L ́ of the diamond mainspring can be extended by half the length L ́ of the equivalent conventional steel mainspring tape.

[0108] La réduction de l’épaisseur T et l’allongement de la longueur L ́ du ressort-moteur de barillet selon l’invention ouvre au moins deux axes d’amélioration des caractéristiques des mouvements d’horlogerie. [0108] The reduction of the thickness T and the lengthening of the length L 'of the mainspring of the barrel according to the invention opens up at least two areas for improving the characteristics of watch movements.

[0109] Premier axe, l’allongement de la longueur L ́ du ressort-moteur selon l’invention permet d’augmenter le nombre de tours du barillet (Nb) donc d’accroître le nombre d’heures de marche D ́ du mouvement, tous les autre paramètres du mouvement d’horlogerie et de dimensionnement du barillet restant inchangés par ailleurs. [0109] First axis, the lengthening of the length L ́ of the mainspring according to the invention makes it possible to increase the number of revolutions of the barrel (Nb) therefore to increase the number of hours of operation D ́ of the movement , all the other parameters of the clockwork movement and of the size of the barrel remaining unchanged elsewhere.

[0110] L’invention permet ainsi d’accroître la durée de marche D ́ dans un même rapport et d’atteindre notamment une durée de marche accrue d’un tiers au double voire plus, typiquement moitié plus. [0110] The invention thus makes it possible to increase the running time D 'in the same gear and in particular to achieve a running time increased by a third to double or even more, typically half more.

[0111] Autre axe, la réduction de l’épaisseur T (ainsi que l’accroissement de la durée de marche D ́) du ressort-moteur selon l’invention, peut permettre de réduire la perte de moment élastique en 24 heures: [0111] Another axis, the reduction of the thickness T (as well as the increase in the running time D ') of the mainspring according to the invention, can make it possible to reduce the loss of elastic moment in 24 hours:

[0112] Cependant l’augmentation de la longueur L ́ est généralement associée à une augmentation correspondante du nombre de spires ou du nombre de tours de développement Nb du ressort de barillet. Malgré tout, la réduction de l’épaisseur 2d de diamant, donc de l’épaisseur T, et l’accroissement de la durée de marche D ́ pourraient permettre de réduire la perte de moment élastique en 24 heures ΔM0–24/M0. [0112] However, the increase in the length L 'is generally associated with a corresponding increase in the number of turns or the number of development turns Nb of the barrel spring. Nevertheless, the reduction of the diamond thickness 2d, therefore of the thickness T, and the increase in the running time D ́ could make it possible to reduce the loss of elastic moment in 24 hours ΔM0–24 / M0.

[0113] Or, la perte de moment en 24 heures détermine l’affaiblissement des impulsions de l’échappement et la variation d’amplitude du balancier. De façon avantageuse, la réduction de l’épaisseur T des spires du ressort-moteur composé de diamant jointe à l’accroissement de la durée de marche D ́ et de la longueur L ́ des spires du ressort-moteur de barillet selon l’invention, permet de conserver l’amplitude des oscillations du balancier et donc d’améliorer la précision chronométrique de la pièce d’horlogerie. [0113] However, the loss of moment in 24 hours determines the weakening of the pulses of the escapement and the variation in amplitude of the balance. Advantageously, the reduction in the thickness T of the turns of the mainspring composed of diamond together with the increase in the operating time D ́ and in the length L ́ of the turns of the mainspring of the barrel according to the invention , makes it possible to preserve the amplitude of the oscillations of the balance and therefore to improve the chronometric precision of the timepiece.

[0114] Pour sa fixation, le ressort-moteur selon l’invention est de préférence accroché dans le barillet correspondant par des crochets formés aux extrémités du ressort-moteur 10 qui sont bloqués dans des encoches du barillet 2. [0114] For its fixing, the mainspring according to the invention is preferably hung in the corresponding barrel by hooks formed at the ends of the mainspring 10 which are blocked in the notches of the barrel 2.

[0115] Plus précisément, le ressort-moteur a des extrémités extérieure et intérieure coudées, les deux coudes étant fixés respectivement dans deux encoches aménagées dans l’arbre et le tambour du barillet, de manière classique en soi. Les coudes sont formés ou préformés lors d’opérations de gravure et de taille de la première portion dans une plaquette de silicium, comme exposé ci-dessous. [0115] More specifically, the mainspring has angled outer and inner ends, the two elbows being fixed respectively in two notches provided in the shaft and the drum of the barrel, in a conventional manner per se. Elbows are formed or preformed during etching and cutting operations of the first portion in a silicon wafer, as discussed below.

[0116] Par ailleurs, l’invention permet avantageusement de donner initialement à la première portion 11 ou lame de support, une forme tridimensionnelle d’enroulement de spires du ressort-moteur désiré ayant un profil de courbure spiralée ou une forme renversée. [0116] Furthermore, the invention advantageously makes it possible to initially give the first portion 11 or support blade, a three-dimensional winding shape of turns of the desired mainspring having a profile of spiral curvature or an inverted shape.

[0117] Un profil (L) de courbure d’enroulement de ressort 1, tel que celui de la fig. 2, se développe dans le plan de l’enroulement (plan horizontal, transversal au ressort) sur une surface à deux dimensions et la forme du ressort s’étend dans l’espace à trois dimensions. [0117] A profile (L) of curvature of the spring winding 1, such as that of FIG. 2, develops in the plane of the coil (horizontal plane, transverse to the spring) on a two-dimensional surface, and the shape of the spring extends into three-dimensional space.

[0118] Pour obtenir une première portion 11 en matériau de support, présentant une forme initiale à trois dimensions avec un profil de courbure à deux dimensions, l’invention prévoit avantageusement de tailler la forme de la première portion 11 dans une plaque de matériau de support par des procédés de gravure, notamment des procédés dits de «lithogravure», comme décrit par la suite. To obtain a first portion 11 of support material, having an initial three-dimensional shape with a two-dimensional curvature profile, the invention advantageously provides for cutting the shape of the first portion 11 in a plate of material of support by etching processes, in particular so-called “lithography” processes, as described below.

[0119] Comme déjà indiqué, le matériau de support est de préférence du silicium. As already indicated, the support material is preferably silicon.

[0120] Le silicium offre des propriétés particulièrement avantageuses pour réaliser la première portion 11 qui forme le squelette de support d’un ressort-moteur 10 de barillet selon l’invention. [0120] Silicon offers particularly advantageous properties for producing the first portion 11 which forms the supporting skeleton of a mainspring 10 of the barrel according to the invention.

[0121] Une propriété intéressante du silicium est qu’il présente un point de fusion élevé, supérieur à 1400 °C, ce qui lui permet d’être compatible avec les hautes températures (de l’ordre de 800 °C à 1000 °C) auquel est soumis un support sur lequel croît un dépôt de diamant polycristallin par un procédé de dépôt en phase vapeur (CVD). An interesting property of silicon is that it has a high melting point, greater than 1400 ° C, which allows it to be compatible with high temperatures (of the order of 800 ° C to 1000 ° C). ) to which is subjected a support on which grows a deposit of polycrystalline diamond by a process of vapor deposition (CVD).

[0122] Et surtout, des opérations de gravure dans une plaque de substrat en silicium cristallin permettent d’obtenir simplement et à bas coût une première portion 11 de support constituant une ébauche de la forme finale du ressort-moteur 10 de barillet selon l’invention et présentant déjà une préforme tridimensionnelle spécifique de l’enroulement du ressort-moteur selon l’invention. Il est prévu en particulier de découper une première portion avec un profil de courbure spiralée ou une forme renversée. [0122] And above all, etching operations in a crystalline silicon substrate plate make it possible to obtain simply and inexpensively a first support portion 11 constituting a blank of the final shape of the mainspring 10 of the barrel according to the invention and already having a specific three-dimensional preform of the winding of the mainspring according to the invention. In particular, provision is made to cut a first portion with a profile of spiral curvature or an inverted shape.

[0123] L’invention fournit ainsi un procédé pour fabriquer un ressort-moteur 10 de barillet ayant une structure composite formée d’une première portion 11 réalisée dans un matériau support, avantageusement en silicium cristallin, recouvert au moins en partie d’une deuxième portion 12 en diamant polycristallin, la première portion 11 étant obtenue par des étapes de gravure verticale en profondeur (considéré ici comme la hauteur h ́) d’une plaque du matériau de support, de préférence un substrat de silicium, selon un profil plan de préforme de courbure de l’enroulement du ressort-moteur, suivi d’étapes de dépôt et de croissance de diamant polycristallin à partir de carbone (ou de composés carbonés) par des opérations de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) ou plasma (CVD-plasma), pour réaliser la deuxième portion 12 en Diamant qui forme une couche épaisse sur tout ou partie de la surface de la première portion 11. The invention thus provides a method for manufacturing a mainspring 10 of a barrel having a composite structure formed of a first portion 11 made of a support material, advantageously of crystalline silicon, covered at least in part with a second portion 12 in polycrystalline diamond, the first portion 11 being obtained by steps of vertical etching in depth (considered here as the height h ́) of a plate of the support material, preferably a silicon substrate, according to a plane profile of preform of curvature of the coil of the mainspring, followed by stages of deposition and growth of polycrystalline diamond from carbon (or carbonaceous compounds) by chemical vapor deposition (CVD) or plasma (CVD) operations -plasma), to make the second portion 12 in Diamond which forms a thick layer on all or part of the surface of the first portion 11.

[0124] Les fig. 10A à 10E schématisent des étapes importantes d’un tel procédé de fabrication de ressort-moteur de barillet selon l’invention. [0124] Figs. 10A to 10E show schematically the important steps of such a method of manufacturing a mainspring of the barrel according to the invention.

[0125] Au début de la fabrication, on dispose d’une plaque 100 ou plaquette de silicium (anglais «silicon wafer») formée d’une couche épaisse 101 de silicium cristallin (notamment monocristallin) déposée ou accolée sur une embase-support 102 appelé substrat, généralement avec interposition d’une strate 103 d’oxyde de silicium. De telles plaques 100 de substrat de silicium cristallin sont couramment disponibles auprès des fournisseurs et fondeurs de silicium pour les nécessités de la fabrication des circuits-intègres. At the start of manufacture, there is a wafer 100 or silicon wafer (English "silicon wafer") formed of a thick layer 101 of crystalline silicon (in particular monocrystalline) deposited or attached to a base-support 102 called a substrate, generally with the interposition of a layer 103 of silicon oxide. Such crystalline silicon substrate wafers 100 are commonly available from silicon suppliers and smelters for the requirements of the manufacture of integrated circuits.

[0126] La hauteur h ́ (dimension verticale, perpendiculaire à la plaque, horizontale) de la couche utile 101 de silicium cristallin peut être choisie. Il convient dans le cas présent de choisir une hauteur h ́ correspondant à la hauteur H des spires des ressorts-moteurs 10 de barillet souhaitée. La hauteur h ́ atteint généralement de l’ordre d’une centaine de micromètres à quelques millimètres, par exemple h ́ = 500 µm ou h ́ = 700 µm ou h ́ = 1 mm ou h ́ = 1,2 mm, typiquement. [0126] The height h ́ (vertical dimension, perpendicular to the plate, horizontal) of the useful layer 101 of crystalline silicon can be chosen. In the present case, it is appropriate to choose a height h ́ corresponding to the height H of the coils of the mainsprings 10 of the barrel desired. The height h ́ generally reaches in the order of a hundred micrometers to a few millimeters, for example h ́ = 500 µm or h ́ = 700 µm or h ́ = 1 mm or h ́ = 1.2 mm, typically.

[0127] Pour découper un ou plusieurs échantillons de première portion 11 en silicium ayant une forme d’ébauche de ressort, on procède à des opérations de masquage et de gravure sensiblement verticale en profondeur (hauteur h ́) dans la plaque 100 de silicium. [0127] To cut out one or more samples of the first portion 11 in silicon having the shape of a spring blank, masking and substantially vertical etching operations are carried out in depth (height h ') in the silicon wafer 100.

[0128] Comme schématisé sur les fig. 10Aet 10B, on dépose une couche de masquage 104 à la surface de la plaque de silicium. La couche de masquage est notamment une couche 104 de résine photosensible. Il existe de multiples techniques de masquage et de gravure connues dans le domaine de la gravure des matériaux semi-conducteurs et d’autres techniques équivalentes peuvent être mises en œuvre. La couche de masquage 104 est exposée à travers un motif de nervure(s) et la couche 104 de résine photosensible est révélée puis traitée pour former le masque 105 de gravure. La révélation et le traitement de la résine exposée, supprime la couche de résine 104 aux endroits des ouvertures du masque et laisse une ou plusieurs nervures 105 en résine de masquage implantées selon le motif utilisé. [0128] As shown schematically in FIGS. 10A and 10B, a masking layer 104 is deposited on the surface of the silicon wafer. The masking layer is in particular a layer 104 of photosensitive resin. There are multiple masking and etching techniques known in the field of etching semiconductor materials and other equivalent techniques can be implemented. The masking layer 104 is exposed through a pattern of rib (s) and the photosensitive resin layer 104 is revealed and then treated to form the etching mask 105. The revealing and processing of the exposed resin removes the resin layer 104 at the locations of the mask openings and leaves one or more masking resin ribs 105 implanted depending on the pattern used.

[0129] D’après l’invention, les nervures 105 ont un profil dans le plan de la plaque 100 (plan horizontal, transversal à l’enroulement de ressort projeté), le profil de chaque nervure 105 étant enroulé suivant une courbure spiralée ou une forme renversée. [0129] According to the invention, the ribs 105 have a profile in the plane of the plate 100 (horizontal plane, transverse to the projected spring winding), the profile of each rib 105 being wound in a spiral curvature or an inverted form.

[0130] Une forme d’enroulement à profil spirale, telle que celle représentée sur la fig. 10D, est avantageuse pour des questions d’encombrement par rapport à la surface de la plaque de silicium («wafer») et permet d’implanter une pluralité d’enroulement sur la plaque et d’obtenir une série de premières portions de ressorts-moteurs à partir d’une seule plaquette. [0130] A form of winding with a spiral profile, such as that shown in FIG. 10D, is advantageous for reasons of size with respect to the surface of the silicon wafer ("wafer") and makes it possible to implant a plurality of windings on the plate and to obtain a series of first portions of springs. motors from a single wafer.

[0131] La fig. 10B montre les côtes 105 (plots) formées par une nervure enroulée en spirale, prise en coupe radiale par rapport à l’enroulement. [0131] FIG. 10B shows the ribs 105 (studs) formed by a spirally wound rib, taken in radial section with respect to the winding.

[0132] L’étape suivante, schématisée sur la fig. 10C, consiste à effectuer une gravure sensiblement verticale à travers les ouvertures du masque 105 de gravure en résine. [0132] The next step, shown schematically in FIG. 10C, consists in performing a substantially vertical etching through the openings of the resin etching mask 105.

[0133] De préférence, on effectue une gravure ionique réactive profonde (en abrégé D.R.I.E. de l’anglais «Deep Reactive Ion Etching») à l’aide d’un flux de gaz excité (ionisé) par plasma (RF) ou d’un flux de plasma d’ions. Un tel procédé de gravure permet d’atteindre une profondeur de gravure correspondant à la hauteur h’ souhaitée des spires. Preferably, a deep reactive ionic etching is carried out (abbreviated DRIE for "Deep Reactive Ion Etching") using a gas flow excited (ionized) by plasma (RF) or a flow of ion plasma. Such an etching process makes it possible to achieve an etching depth corresponding to the desired height h ’of the turns.

[0134] Une telle gravure creuse la couche 101 de silicium cristallin en profondeur dans la direction verticale h ́, en laissant, sous chaque nervure 105, un îlot 11 intact de silicium en forme de lacet ou de paroi enroulée en spirale, la paroi présentant des flancs offrant une bonne verticalité. [0134] Such an etching hollows out the layer 101 of crystalline silicon in depth in the vertical direction h ', leaving, under each rib 105, an intact island 11 of silicon in the form of a lace or of a wall wound in a spiral, the wall having sides offering good verticality.

[0135] La gravure peut être arrêtée par une strate 103 d’oxyde de silicium intercalaire entre la couche 101 utile de silicium et le substrat 102 de la plaque 100, destiné à être éliminé. [0135] The etching can be stopped by a layer 103 of silicon oxide interposed between the useful layer 101 of silicon and the substrate 102 of the wafer 100, intended to be removed.

[0136] Chaque portion 11 de support en silicium ainsi obtenue selon l’invention, est détachée du substrat 102. [0136] Each portion 11 of the silicon support thus obtained according to the invention is detached from the substrate 102.

[0137] Une telle portion 11 en silicium forme une lame de section sensiblement rectangulaire mais présente un profil enroulé suivant une courbure spiralée, comme illustré sur la fig. 10D ou une forme renversée. Cette lame de silicium enroulée en spirale qui forme la première portion 11 de la structure composite selon l’invention, est alors soumise à des opérations de dépôt et de croissance d’une couche épaisse 12 de diamant polycristallin. [0137] Such a silicon portion 11 forms a blade of substantially rectangular section but has a profile wound in a spiral curvature, as illustrated in FIG. 10D or an inverted form. This spirally wound silicon blade which forms the first portion 11 of the composite structure according to the invention is then subjected to operations for depositing and growing a thick layer 12 of polycrystalline diamond.

[0138] La première portion 11 en silicium peut être soumise à un traitement de surface avant les opérations de dépôt pour favoriser la nucléation du diamant, c’est-à-dire la germination de cristaux de diamant. On peut effectuer notamment un dépôt d’un revêtement de diamant microcristallin ou nanocristallin de nucléation pour amorcer ensuite la croissance de diamant polycristallin, selon l’enseignement du document US-6 037 240. [0138] The first portion 11 made of silicon can be subjected to a surface treatment before the deposition operations to promote the nucleation of the diamond, that is to say the germination of diamond crystals. In particular, it is possible to deposit a coating of microcrystalline or nanocrystalline nucleation diamond in order to then initiate the growth of polycrystalline diamond, according to the teaching of document US Pat. No. 6,037,240.

[0139] La surface 11.1–11.2–11.3–11.4 du silicium cristallin, notamment monocristallin, est de préférence décapée et purgée de toute trace d’oxydation. Dans le cas où une couche d’oxyde de silicium (SiO2) s’est formée, elle est supprimée par exemple par décapage en bain d’acide ou par un traitement plasma dans une enceinte contenant 100% d’hydrogène gazeux H2 ou ionisé H<+> à faible pression, suivant l’enseignement de US-6 037 240 ou du document WO-94/08 076. [0139] The surface 11.1–11.2–11.3–11.4 of crystalline silicon, in particular monocrystalline, is preferably pickled and purged of all traces of oxidation. In the event that a layer of silicon oxide (SiO2) has formed, it is removed for example by pickling in an acid bath or by plasma treatment in a chamber containing 100% hydrogen gas H2 or ionized H <+> at low pressure, according to the teaching of US Pat. No. 6,037,240 or of document WO-94/08 076.

[0140] Alternativement, comme énoncé précédemment, la première portion de support peut être formée d’une lame-ruban métallique sur laquelle on va déposer une couche épaisse de diamant polycristallin, pour former la seconde portion extérieure en diamant. Il est préférable que le matériau de support métallique de la première portion ait un faible coefficient de dilatation thermique proche de celui du diamant afin d’assurer un bonne cohésion du ressort à structure composite selon l’invention. Le matériau métallique peut notamment être choisi parmi les familles des métaux et des alliages composé des Invars (alliages de fer et de nickel ou aciers au nickel), des alliages à base Fe-Ni, notamment Fe-Ni-Cr ou Fe-Ni-Co, des alliages à base Fe-Cr, des alliages Fe-Co, des alliages à base majoritairement de fer et minoritairement d’éléments tels que C, Si, Ni, Co, Mn, Cr, Va, Ti, Se, W des aciers durs ou mi-durs, des aciers trempables ou inoxydables et/ou des aciers spéciaux dits non alliés ou faiblement alliés, du titane du tungstène et de leurs alliages. Une telle portion de support métallique constituée d’une lame-ruban enroulée avantageusement en spirale en colimaçon ou bien renversée en forme de lettre S ou demi renversée en forme de moitié de lettre S (selon les propriétés d’élasticité de la couche extérieure: Module élastique et limite élastique), peut être obtenue de façon classique par des opérations de laminage et d’estrapadage avec, le cas échéant, des opérations de trempe, [0140] Alternatively, as stated above, the first support portion can be formed of a metal strip strip on which a thick layer of polycrystalline diamond will be deposited, to form the second outer diamond portion. It is preferable that the metal support material of the first portion has a low coefficient of thermal expansion close to that of diamond in order to ensure good cohesion of the composite structure spring according to the invention. The metallic material can in particular be chosen from the families of metals and alloys composed of Invars (iron and nickel alloys or nickel steels), Fe-Ni-based alloys, in particular Fe-Ni-Cr or Fe-Ni- Co, Fe-Cr base alloys, Fe-Co alloys, alloys based mainly on iron and mainly on elements such as C, Si, Ni, Co, Mn, Cr, Va, Ti, Se, W of hard or semi-hard steels, hardenable or stainless steels and / or special so-called non-alloy or low-alloy steels, titanium, tungsten and their alloys. Such a metal support portion consisting of a strip strip advantageously wound in a spiral spiral or reversed in the shape of a letter S or half reversed in the shape of half of the letter S (depending on the elastic properties of the outer layer: Modulus elasticity and elastic limit), can be obtained in a conventional manner by rolling and slitting operations with, where appropriate, quenching operations,

[0141] Le dépôt de diamant s’effectue selon des techniques classées parmi les dépôt chimiques en phase vapeur (en abrégé CVD, de l’anglais Chemical Vapour Phase Déposition). En fait, il s’agit de dépôt de diamant polycristallin à partir de carbone ou plus exactement de composés carbonés (p. ex. acétylène, acétone, fluorure de carbone ou autres radicaux carbonés, méthane et ses radicaux hydrocarbonés CH4, CH2**, CH***, C****) généralement introduits dans un état gazeux puis ionisés sous forme de flux de plasma, émis par un filament surchauffé ou excité par des radiofréquences (microondes). Le carbone ionisé et surchauffé se dépose en cristallisant sous forme de diamant polycristallin, notamment de microcristaux ou de nanocristaux, sur la surface relativement froide (800°–1000° à 1400°) de chaque première portion 11 de support en silicium cristallin. [0141] The diamond deposition is carried out according to techniques classified among chemical vapor deposition (abbreviated CVD, from the English Chemical Vapor Phase Deposition). In fact, it is a deposit of polycrystalline diamond from carbon or more precisely from carbon compounds (eg acetylene, acetone, carbon fluoride or other carbon radicals, methane and its hydrocarbon radicals CH4, CH2 **, CH ***, C ****) generally introduced in a gaseous state and then ionized in the form of a flow of plasma, emitted by a filament overheated or excited by radio frequencies (microwaves). The ionized and superheated carbon is deposited by crystallizing in the form of polycrystalline diamond, in particular microcrystals or nanocrystals, on the relatively cold surface (800 ° –1000 ° to 1400 °) of each first portion 11 of crystalline silicon support.

[0142] Il a été observé que plus la taille des cristaux est petite, plus la limite de contrainte maximale σ2 ́ du dépôt de diamant synthétique est élevée et tend à s’approcher de la limite maximale du diamant monocristallin (naturel ou artificiel). [0142] It has been observed that the smaller the size of the crystals, the higher the maximum stress limit σ2 'of the synthetic diamond deposit and tends to approach the maximum limit of single crystal diamond (natural or artificial).

[0143] Dans la présente, l’expression «diamant polycristallin» englobe le dépôt de diamant microcristallin, composé de cristaux de dimensions micrométriques et le diamant nanocristallin, composé de cristaux de dimensions nanométriques. [0143] In the present, the expression "polycrystalline diamond" includes the deposit of microcrystalline diamond, composed of crystals of micrometric dimensions and nanocrystalline diamond, composed of crystals of nanometric dimensions.

[0144] La portion extérieure du ressort selon l’invention peut être composé avantageusement de diamant microcristallin ou de préférence de diamant nanocristallin; voire de cristaux de taille en deçà du nanomètre, plus la taille des cristaux étant faible, plus le diamant résistant à des contraintes limites d’élasticité élevées σ2 ́. [0144] The outer portion of the spring according to the invention may advantageously be composed of microcrystalline diamond or preferably of nanocrystalline diamond; or even crystals of size below a nanometer, the smaller the size of the crystals, the more resistant the diamond to high yield stress σ2 ́.

[0145] De plus amples détails sur les opérations de dépôt et de croissance d’une couche d’épaisseur 12 de diamant par CVD figurent dans le brevet EP-0 732 635 déposé au nom de CSEM, auquel il convient de se référer. [0145] Further details on the deposition and growth operations of a 12-thick layer of diamond by CVD can be found in EP-0 732 635 filed in the name of CSEM, to which reference should be made.

[0146] Comme le montre les fig. 10Det 10E, le dépôt 12 de diamant polycristallin se forme sur toute la surface 11.1 à 11.4 de la première portion 11 et croît régulièrement jusqu’à former une couche extérieure 12 épaisse en diamant qui enrobe la première portion 11. [0146] As shown in FIGS. 10Det 10E, the deposit 12 of polycrystalline diamond forms over the entire surface 11.1 to 11.4 of the first portion 11 and grows regularly until it forms a thick outer layer 12 of diamond which coats the first portion 11.

[0147] De façon avantageuse un tel procédé permet de former une couche extérieure 12 ou gangue de diamant d’épaisseur régulière et atteignant simplement une épaisseur supérieure à cinq ou dix micromètres et de préférence supérieure à 20 µm ou 30 µm. [0147] Advantageously, such a method makes it possible to form an outer layer 12 or diamond gangue of regular thickness and simply reaching a thickness greater than five or ten micrometers and preferably greater than 20 μm or 30 μm.

[0148] La fig. 11 montre cependant, de façon détaillée, une vue en coupe transversale d’une première portion 11 en silicium telle qu’obtenue à l’issue de l’étape de gravure (fig. 10C) sur lequel il apparaît que les flancs latéraux 11.1 et 11.2 de la première portion 11 ne sont pas rigoureusement parallèles mais présentent un léger angle δ par rapport à la verticale, angle δ qui a été exagéré sur cette représentation. L’angle δ appelé «angle de dépouille», inhérent aux techniques de gravure, est très faible de l’ordre de 1°–2° et même souvent inférieur. Cependant sur une première portion 11 ayant une hauteur h ́ de l’ordre de 0,5 à 1,5 mm et une épaisseur initiale t de 30 µm au niveau de la nervure 105, il conduit à une épaisseur terminale t ́ amincie de moitié ou pire sans épaisseur (section triangulaire ou coupée en biseau). Pour éviter un tel défaut, il est proposé selon une forme de réalisation du procédé selon l’invention d’effectuer deux gravures quasiment verticales, à partir des deux faces opposées d’une plaque 100 de substrat en silicium et à travers deux masques de gravure 104 et 114 symétriques par rapport au plan médian 0–0 de la plaque 100, comme schématisé sur les fig. 12A et 12B. La portion de support 11 ́ ainsi obtenue présente une épaisseur transversale t qui diminue légèrement vers le plan médian 103, mais reste acceptable sur la hauteur h1+h2 de cette première portion 11. [0148] FIG. 11 however shows, in detail, a cross-sectional view of a first portion 11 made of silicon as obtained at the end of the etching step (FIG. 10C) on which it appears that the lateral flanks 11.1 and 11.2 of the first portion 11 are not strictly parallel but have a slight angle δ with respect to the vertical, angle δ which has been exaggerated on this representation. The angle "called" draft angle ", inherent in engraving techniques, is very small in the order of 1 ° –2 ° and often even less. However, on a first portion 11 having a height h 'of the order of 0.5 to 1.5 mm and an initial thickness t of 30 μm at the level of the rib 105, it leads to a terminal thickness t' thinned by half or worse without thickness (triangular section or bevel cut). To avoid such a defect, it is proposed according to one embodiment of the method according to the invention to perform two almost vertical etchings, from the two opposite faces of a wafer 100 of silicon substrate and through two etching masks. 104 and 114 symmetrical with respect to the mid-plane 0–0 of plate 100, as shown schematically in figs. 12A and 12B. The support portion 11 'thus obtained has a transverse thickness t which decreases slightly towards the median plane 103, but remains acceptable over the height h1 + h2 of this first portion 11.

[0149] Un tel procédé permet notamment d’utiliser des plaques conventionnelles de silicium formées d’une hauteur h1 de couche 101 de silicium déposée sur un substrat 102 de silicium (ayant lui-même une hauteur h2 de l’ordre d’une centaine de micromètre à quelques millimètres), la couche 101 et le substrat 102 étant séparés ou non par une strate intercalaire 103 d’oxyde de silicium. [0149] Such a method makes it possible in particular to use conventional silicon wafers formed from a height h1 of a layer 101 of silicon deposited on a substrate 102 of silicon (itself having a height h2 of the order of a hundred from micrometers to a few millimeters), the layer 101 and the substrate 102 being separated or not by an intermediate layer 103 of silicon oxide.

[0150] Ainsi, selon une telle variante de procédé de fabrication d’un ressort-moteur 10 de barillet selon l’invention, on dépose deux couches de masquage 104 et 114 sur deux faces opposées d’une plaque 100 de substrat 102 comportant au moins une couche 101 de silicium cristallin (de hauteur supérieure à une centaine de micromètres); on découpe dans les couches de masquage 104 et 114, respectivement, deux masques de gravure comprenant au moins une paire de nervures 105/115 sensiblement symétriques par rapport à un plan médian 103 de la plaque et on effectue au moins une gravure quasi-verticale, de préférence par gravure ionique réactive profonde, à travers les deux masques opposés, sur la hauteur totale de la plaque 100 de substrat de silicium. [0150] Thus, according to such an alternative method of manufacturing a mainspring 10 of a barrel according to the invention, two masking layers 104 and 114 are deposited on two opposite faces of a plate 100 of substrate 102 comprising at the at least one layer 101 of crystalline silicon (greater than a hundred micrometers in height); two etching masks comprising at least one pair of ribs 105/115 substantially symmetrical with respect to a median plane 103 of the plate are cut out in the masking layers 104 and 114, respectively, and at least one quasi-vertical etching is carried out, preferably by deep reactive ionic etching, through the two opposite masks, over the total height of the silicon substrate wafer 100.

[0151] Les étapes suivantes consistent à extraire, au moins une première portion 11 en silicium ainsi obtenue, puis à déposer et faire croître sur au moins une partie de surface d’une telle première portion 11, une couche extérieure 12 épaisse de diamant polycristallin par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) de carbone ou de composé carbonés ou par décomposition plasma dans un champ radiofréquence (CVD-plasma) de gaz carbonés cristallisant en diamant polycristallin. The following steps consist in extracting at least a first portion 11 of silicon thus obtained, then in depositing and growing on at least a surface part of such a first portion 11, a thick outer layer 12 of polycrystalline diamond. by chemical vapor deposition (CVD) of carbon or carbonaceous compounds or by plasma decomposition in a radiofrequency field (CVD-plasma) of carbonaceous gases crystallizing in polycrystalline diamond.

[0152] De façon avantageuse de telles opérations de dépôt et de croissance de diamant régularisent l’épaisseur totale T du ressort-moteur 10 obtenu finalement. [0152] Advantageously, such diamond deposition and growth operations regularize the total thickness T of the mainspring 10 finally obtained.

[0153] De façon générale, une caractéristique avantageuse de l’invention est de disposer d’une première portion 11 qui forme un support verticalement (par convention ici dans le sens de la hauteur h ́), ce qui permet de faire croître un dépôt de couche 12 épaisse de diamant dans le sens horizontal correspondant à l’épaisseur (T; d/t/d) des spires du ressort-moteur (i.e. dans les directions radiales), ceci sur toute la hauteur h ́ de la première portion-support 11 au lieu de chercher à faire croître conventionnellement un dépôt de diamant verticalement, en cherchant à atteindre une hauteur recherchée de spires de ressort-moteur de barillet. In general, an advantageous characteristic of the invention is to have a first portion 11 which forms a support vertically (by convention here in the direction of the height h '), which allows a deposit to grow. of thick diamond layer 12 in the horizontal direction corresponding to the thickness (T; d / t / d) of the coils of the mainspring (ie in the radial directions), this over the entire height h ́ of the first portion- support 11 instead of seeking to conventionally grow a diamond deposit vertically, by seeking to reach a desired height of the mainspring turns of the barrel.

[0154] De façon avantageuse, comme illustré sur la fig. 10E, la portion extérieure 12 en diamant polycristallin présente des bords 13 et 14 adoucis ou arrondis sans arête, avec un rayon de courbure r. [0154] Advantageously, as illustrated in FIG. 10E, the outer portion 12 of polycrystalline diamond has edges 13 and 14 which are softened or rounded without ridge, with a radius of curvature r.

[0155] Plus généralement, le ressort-moteur 10 de barillet selon l’invention présente avantageusement, une surface extérieure en diamant qui offre une rugosité de surface (Ra<1 µm) et un coefficient de frottement faible. En outre, la rugosité peut être réduite par formation CVD de nanocristaux ou par un traitement de polissage au plasma, ce qui affaiblit encore toute source de frottement. [0155] More generally, the mainspring 10 of the barrel according to the invention advantageously has an outer surface of diamond which offers a surface roughness (Ra <1 μm) and a low coefficient of friction. In addition, the roughness can be reduced by CVD formation of nanocrystals or by plasma polishing treatment, which further weakens any source of friction.

[0156] En alternative au polissage ou au dépôt de nanocristaux, il est possible de rajouter un revêtement extérieur de lubrification sèche, notamment un revêtement en téflon, déposé par exemple par CVD, ou un revêtement de bisulfure de molybdène, qui s’accroche bien sur les cristaux de surface de la portion en diamant. As an alternative to polishing or depositing nanocrystals, it is possible to add an external coating of dry lubrication, in particular a teflon coating, deposited for example by CVD, or a coating of molybdenum disulphide, which adheres well. on the surface crystals of the diamond portion.

[0157] De façon avantageuse, le ressort-moteur 10 obtenu selon l’invention, permet de quasiment supprimer les frottements existants auparavant entre un ressort-moteur conventionnel et le barillet 2. En outre, le ressort-moteur 10 de barillet selon l’invention ne présente quasiment plus de frottement interne entre ses spires lors de son déroulement. Ce point est particulièrement favorable à la régularité du couple délivré au mouvement d’horlogerie, donc à la régularité de l’amplitude du balancier et permet de mettre un terme au problème de lubrification (cf. l’ouvrage précité de L. Defossez «Théorie générale de l’horlogerie», ch. IV «Force motrice», Fig. 52 Facteurs influençant le rendement d’un ressort). Le ressort-moteur 10 à couche d’épaisseur extérieure 12 en diamant, selon l’invention, ne nécessite plus de graissage, ni de travail d’adoucissement ou d’arrondissement des bords (ni, bien sûr, de travail de recuit, de trempe, de revenu et d’étuvage comme les rubans métalliques en acier à ressort conventionnel). [0157] Advantageously, the mainspring 10 obtained according to the invention makes it possible to practically eliminate the friction previously existing between a conventional mainspring and the barrel 2. In addition, the mainspring 10 of the barrel according to the The invention hardly exhibits any internal friction between its turns during its unwinding. This point is particularly favorable to the regularity of the torque delivered to the clockwork movement, therefore to the regularity of the amplitude of the balance and makes it possible to put an end to the lubrication problem (see the aforementioned work by L. Defossez “Theory general watchmaking ”, chapter IV“ Motive force ”, Fig. 52 Factors influencing the efficiency of a spring). The mainspring 10 with an outer thickness layer 12 of diamond, according to the invention, no longer requires lubrication, nor any work on softening or rounding the edges (nor, of course, annealing work, quenching, tempering and baking like metal tapes in conventional spring steel).

[0158] Un avantage important du ressort-moteur 10 composé de diamant selon l’invention est qu’il ne perd quasiment pas de force élastique au cours du temps de fonctionnement, car le diamant ne connaît pas de déformation plastique. Ainsi le moment élastique et la quantité maximale d’énergie accumulée par le ressort-moteur de barillet selon l’invention reste constante au cours du temps et ne présente plus de problème de fatigue, ce qui contribue à assurer la durée de marche et la réserve de marche du mouvement d’horlogerie. [0158] An important advantage of the mainspring 10 composed of diamond according to the invention is that it hardly loses elastic force during operation, since the diamond does not undergo plastic deformation. Thus the elastic moment and the maximum amount of energy accumulated by the mainspring of the barrel according to the invention remains constant over time and no longer presents a fatigue problem, which contributes to ensuring the operating time and the reserve. of the clockwork movement.

[0159] Et s’ajoutant à l’absence de déformation, la dureté du diamant lui permet de résister aux phénomènes d’usure, si bien que les ressorts-moteurs 10 composés de diamant selon l’invention promettent d’avoir une longue durée de vie, le diamant étant réputé pour sa longévité. [0159] And adding to the absence of deformation, the hardness of the diamond enables it to resist wear phenomena, so that the motor springs 10 composed of diamond according to the invention promise to have a long life. life, the diamond being renowned for its longevity.

Claims (26)

1. Ressort-moteur (10) pour barillet de mouvement d’horlogerie, caractérisé en ce qu’il comporte une structure composite comprenant une première portion (11) réalisée en matériau de support, recouvert, au moins en partie, par une deuxième portion (12) réalisée en diamant.1. Motor spring (10) for a watch movement cylinder, characterized in that it comprises a composite structure comprising a first portion (11) made of support material, covered, at least in part, by a second portion (12) made of diamond. 2. Ressort-moteur de barillet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de support de la première portion (11) est un métalloïde, tel que du carbone, du silicium ou du germanium.2. The cylinder engine spring according to claim 1, characterized in that the support material of the first portion (11) is a metalloid, such as carbon, silicon or germanium. 3. Ressort-moteur de barillet selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau de support de la première portion est du silicium cristallin.3. cylinder engine spring according to claim 1 or 2, characterized in that the support material of the first portion is crystalline silicon. 4. Ressort-moteur de barillet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de support constituant la première portion (11) est un matériau métallique.4. The cylinder engine spring according to claim 1, characterized in that the support material constituting the first portion (11) is a metallic material. 5. Ressort-moteur de barillet selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que la première portion (11) est dans un matériau de support choisi parmi les familles de métaux et d’alliages à base métallique, composés d’un ou de plusieurs éléments parmi les éléments Fe, Ni, Cr, Co, Cu, Mn, V, Ti, Se, W, avec addition éventuelle de C et/ou de Si, lesdites familles de matériaux métalliques comprenant notamment les alliages à base Fe-Ni, les alliages à base Fe-Cr, les alliages à base Fe-Co, les alliages à base Fe-Ni-Cr ou Fe-Ni-Co, les aciers durs ou mi-durs, les aciers trempables ou inoxydables, les aciers spéciaux classés non alliés ou faiblement alliés, ainsi que le titane et/ou les alliages de titane, le tungstène ou les alliages de tungstène.5. A cylinder engine spring according to claim 1 or 4, characterized in that the first portion (11) is in a support material selected from the families of metals and metal-based alloys, composed of one or several elements among the elements Fe, Ni, Cr, Co, Cu, Mn, V, Ti, Se, W, with possible addition of C and / or Si, said families of metallic materials including Fe-Ni based alloys , Fe-Cr-based alloys, Fe-Co-based alloys, Fe-Ni-Cr or Fe-Ni-Co-based alloys, hard and medium-hard steels, hardenable or stainless steels, special steels classified as unalloyed or low alloyed, as well as titanium and / or titanium alloys, tungsten or tungsten alloys. 6. Ressort-moteur de barillet selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la deuxième portion (12) est formée d’au moins une couche (12.2) en diamant polycristallin, d’épaisseur supérieure à dix micromètres.6. cylinder engine spring according to one of claims 1 to 5, characterized in that the second portion (12) is formed of at least one layer (12.2) of polycrystalline diamond, greater than ten micrometers thick. 7. Ressort-moteur de barillet selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la première portion (11) est disposée au cœur de la deuxième portion (12) en diamant.7. cylinder engine spring according to one of claims 1 to 6, characterized in that the first portion (11) is disposed in the heart of the second portion (12) of diamond. 8. Ressort-moteur de barillet selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la première portion (11) et la deuxième portion (12) présentent des sections sensiblement rectangulaires concentriques.8. cylinder engine spring according to one of claims 1 to 7, characterized in that the first portion (11) and the second portion (12) have substantially rectangular concentric sections. 9. Ressort-moteur de barillet selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la deuxième portion (12) en diamant a une épaisseur (d) supérieure à un dixième de l’épaisseur (t) de la première portion (11).9. cylinder engine spring according to one of claims 1 to 8, characterized in that the second portion (12) diamond has a thickness (d) greater than one tenth of the thickness (t) of the first portion (11). 10. Ressort-moteur de barillet selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la deuxième portion (12.2) couvre au moins un flanc (11.2) de la première portion (11).10. The cylinder engine spring according to one of claims 1 to 9, characterized in that the second portion (12.2) covers at least one side (11.2) of the first portion (11). 11. Ressort-moteur de barillet selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la deuxième portion (12) présente, perpendiculairement à la surface (11.1–11.4) de la première portion (11), une épaisseur (d) de diamant supérieure à un sixième ou, de préférence, à un tiers de l’épaisseur (t) de la première portion (11).Barrel cylinder spring according to one of claims 1 to 10, characterized in that the second portion (12) has a thickness (d) perpendicular to the surface (11.1-11.4) of the first portion (11). ) of diamond greater than one sixth or, preferably, one third of the thickness (t) of the first portion (11). 12. Ressort-moteur de barillet selon l’une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que chaque spire du ressort-moteur présente une surface de section transversale en diamant supérieure à la surface de section transversale de la première portion (11).Barrel cylinder spring according to one of claims 1 to 11, characterized in that each turn of the mainspring has a diamond cross-sectional area greater than the cross-sectional area of the first portion (11). 13. Ressort-moteur de barillet selon l’une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu’il est composé majoritairement en volume de diamant par rapport au volume total du ressort-moteur.13. cylinder engine spring according to one of claims 1 to 12, characterized in that it is composed mainly of diamond volume relative to the total volume of the mainspring. 14. Ressort-moteur de barillet selon l’une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu’il présente une épaisseur de spires (T) supérieure à une dizaine de micromètres et une hauteur de spires (H) supérieure à une centaine de micromètres.14. The cylinder engine spring according to one of claims 1 to 13, characterized in that it has a thickness of turns (T) greater than ten micrometers and a height of turns (H) greater than a hundred of micrometers. 15. Ressort-moteur de barillet selon l’une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le ressort-moteur (10) détendu, présente une forme spiralée ou une forme renversée.Barrel cylinder spring according to one of claims 1 to 14, characterized in that the expanded mainspring (10) has a spiral shape or an inverted shape. 16. Ressort-moteur de barillet selon l’une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que la deuxième portion (12) est directement en contact de la surface (11.1–11.4) de la première portion (11).16. A cylinder engine spring according to one of claims 1 to 15, characterized in that the second portion (12) is directly in contact with the surface (11.1-11.4) of the first portion (11). 17. Ressort-moteur de barillet selon l’une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu’un revêtement intercalaire de nucléation ou de germe de cristallisation est interposé entre la première portion (11) et la deuxième portion (12) en diamant.17. A cylinder engine spring according to one of claims 1 to 15, characterized in that an intermediate coating of nucleation or seed crystal is interposed between the first portion (11) and the second portion (12) of diamond . 18. Pièce d’horlogerie caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un ressort-moteur (10) de barillet selon l’une des revendications précédentes, pour actionner un mouvement d’horlogerie.18. Timepiece characterized in that it comprises at least one mainspring (10) barrel according to one of the preceding claims for actuating a clockwork movement. 19. Procédé de fabrication d’un ressort-moteur (10) de barillet présentant une structure composite comprenant une première portion (11) réalisée en matériau de support, recouvert, au moins en partie, par une deuxième portion (12) en diamant, le procédé comportant des étapes consistant à: – disposer d’une plaque (100) composée de matériau de support (101); – effectuer une gravure (106), sensiblement verticale (h ́), dans le matériau de support (101), à travers un masque (105) de gravure; – extraire au moins une première portion (11) obtenue en matériau de support; – déposer sur chaque première portion (11), une deuxième portion (12) en diamant.19. A method of manufacturing a mainspring (10) of a barrel having a composite structure comprising a first portion (11) made of support material, covered, at least in part, by a second portion (12) made of diamond, the process comprising steps of: - Have a plate (100) made of support material (101); Performing an etching (106), substantially vertical (h), in the support material (101), through an etching mask (105); Extracting at least a first portion (11) obtained from a support material; - Deposit on each first portion (11), a second portion (12) of diamond. 20. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la plaque de matériau de support est une plaque (100) comportant au moins une couche (101) en silicium cristallin.20. Method according to the preceding claim, wherein the support material plate is a plate (100) having at least one layer (101) of crystalline silicon. 21. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la surface de chaque première portion (11) en silicium est préservée de toute oxydation, ou le cas échéant, une telle couche d’oxyde de silicium est décapée.21. Method according to the preceding claim, wherein the surface of each first portion (11) of silicon is preserved from any oxidation, or if necessary, such a layer of silicon oxide is pickled. 22. Procédé selon l’une des revendications 19 à 21, dans lequel la gravure (106) est effectuée par gravure ionique réactive profonde sensiblement verticale dans la hauteur (h ́) de la plaque (100).22. Method according to one of claims 19 to 21, wherein the etching (106) is carried out by substantially vertical deep reactive ion etching in the height (h) of the plate (100). 23. Procédé selon l’une des revendications 19 à 22, dans lequel le masque de gravure comporte au moins une nervure (105) présentant, parallèlement au plan de la plaque, un profil d’enroulement formant une courbure spiralée ou renversée.23. Method according to one of claims 19 to 22, wherein the etching mask comprises at least one rib (105) having, parallel to the plane of the plate, a winding profile forming a spiral or inverted curvature. 24. Procédé selon l’une des revendications 19 à 23, dans lequel la deuxième portion (12) est formée par dépôt d’au moins une couche (12.2) de diamant polycristallin, d’épaisseur (d) supérieure à une dizaine de micromètres.24. Method according to one of claims 19 to 23, wherein the second portion (12) is formed by deposition of at least one layer (12.2) of polycrystalline diamond, thickness (d) greater than ten micrometers . 25. Procédé selon la revendication 24, dans lequel le dépôt (12) de diamant formant la deuxième portion sur la première portion (11) est effectué perpendiculairement au plan formé par les spires (10) et/ou à la hauteur (h ́) de la première portion (11).25. The method of claim 24, wherein the deposit (12) of diamond forming the second portion on the first portion (11) is made perpendicular to the plane formed by the turns (10) and / or height (h). of the first portion (11). 26. Procédé de fabrication d’un ressort-moteur (10) de barillet présentant une structure composite comprenant une première portion (11) réalisée en matériau de support, recouvert, au moins en partie, par une deuxième portion (12) en diamant, le procédé comportant des étapes consistant à: – disposer d’une plaque (100) composée de matériau de support (101) – effectuer deux gravures, sensiblement verticales, à travers deux masques (104, 114) de gravure symétriques (105, 115) disposés sur deux faces opposées de la plaque (100), les gravures étant effectuées sur la hauteur totale de la plaque (100); – extraire au moins une première portion (11) obtenue en matériau de support; – déposer sur chaque première portion (11) une deuxième portion (12) en diamant.26. A method of manufacturing a mainspring (10) of a barrel having a composite structure comprising a first portion (11) made of support material, covered, at least in part, by a second portion (12) made of diamond, the process comprising steps of: - having a plate (100) made of supporting material (101) Performing two etchings, substantially vertical, through two symmetrical etching masks (104, 114) (105, 115) disposed on two opposite faces of the plate (100), the etchings being performed on the total height of the plate (100); ); Extracting at least a first portion (11) obtained from a support material; - Deposit on each first portion (11) a second portion (12) of diamond.
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