CH709348A1 - ball bearing type with four points of contact and method of manufacturing such a bearing. - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un roulement (10) et un procédé de fabrication de ce roulement (10) à billes du type à quatre points de contact, utilisé dans le domaine de l’horlogerie, en particulier pour définir un centre de rotation d’une masse oscillante d’un mouvement de montre à entraînement mécanique. Les pièces mécaniques dudit roulement (10) comportent un cône supérieur (12), un cône inférieur (13), une bague intercalaire (14) de positionnement de billes (15) et une couronne dentée (28) pourvue d’un évidement central (29) dans lequel sont disposés ledit cône supérieur (12), ledit cône inférieur (13) et ladite bague intercalaire (14), l’ensemble desdites pièces mécaniques étant réalisé par estampage et/ou matriçage sans usinage avec enlèvement de matière, et assemblées par juxtaposition/emboîtement pour constituer ledit roulement (10).The invention relates to a bearing (10) and a method of manufacturing this ball bearing (10) of the four-point contact type, used in the field of watchmaking, in particular to define a center of rotation of a oscillating weight of a mechanical drive watch movement. The mechanical parts of said bearing (10) comprise an upper cone (12), a lower cone (13), an intermediate ring (14) for positioning balls (15) and a ring gear (28) provided with a central recess ( 29) in which are disposed said upper cone (12), said lower cone (13) and said intermediate ring (14), all of said mechanical parts being made by stamping and / or stamping without machining with removal of material, and assemblies by juxtaposition / interlocking to constitute said bearing (10).
Description
Domaine techniqueTechnical area
[0001] La présente invention concerne un roulement, notamment un roulement à billes du type à quatre points de contact, utilisé dans le domaine de l’horlogerie, en particulier pour définir un centre de rotation d’une masse oscillante d’un mouvement de montre à entraînement mécanique, ce roulement comportant un ensemble de pièces mécaniques assemblées entre elles pour constituer un chemin de billes définissant lesdits quatre points de contact. The present invention relates to a bearing, in particular a ball bearing type four contact points, used in the field of watchmaking, in particular to define a center of rotation of an oscillating weight of a movement of mechanical drive watch, this bearing comprising a set of mechanical parts assembled together to form a ball path defining said four points of contact.
[0002] La présente invention concerne également un procédé de fabrication d’un roulement, notamment un roulement à billes du type à quatre points de contact, couramment utilisé dans le domaine de l’horlogerie en particulier pour définir le centre de rotation de la masse oscillante d’un mouvement de montre à entraînement mécanique. The present invention also relates to a method of manufacturing a bearing, in particular a ball bearing type four contact points, commonly used in the field of watchmaking in particular to define the center of rotation of the mass oscillating movement of a watch with mechanical drive.
[0003] Ce type de roulement, dit roulement à quatre points de contact est une pièce essentielle de mouvements de montres à entraînement mécanique, étant donné qu’ils servent d’appui et de guidage à la masse oscillante qui assure l’approvisionnement en énergie du mouvement. This type of bearing, said bearing four points of contact is an essential part of mechanically driven watch movements, since they serve as support and guidance to the oscillating mass which ensures the supply of energy some movement.
Technique antérieurePrior art
[0004] Historiquement les masses oscillantes ont été montées sur un point de pivotement constitué de pierres taillées dont l’usinage était laborieux et relativement peu précis. De ce fait le mouvement était lui-même un fort consommateur d’énergie réduisant de ce fait l’autonomie énergétique de la montre. Grâce à une invention de la société RMB, ce type d’assemblage a été remplacé par un dispositif appelé «roulement à quatre points de contact» pour constituer le point de pivot de la masse oscillante. Ce perfectionnement a eu pour conséquence l’amélioration du rendement du mécanisme et sa réduction dimensionnelle, permettant ainsi d’obtenir une meilleure compacité du composant. Historically the oscillating masses were mounted on a pivot point consisting of cut stones whose machining was laborious and relatively inaccurate. As a result, the movement itself was a strong consumer of energy, thereby reducing the energy autonomy of the watch. Thanks to an invention of the RMB company, this type of assembly has been replaced by a device called a "four-point contact bearing" to constitute the pivot point of the oscillating mass. This improvement has resulted in the improvement of the efficiency of the mechanism and its dimensional reduction, thus making it possible to obtain a better compactness of the component.
[0005] D’autres améliorations ont été apportées, notamment le remplacement des billes métalliques par des billes en céramique pour éviter les micro-soudures et par conséquent les contraintes dues à une lubrification. [0005] Other improvements have been made, in particular the replacement of the metal balls by ceramic balls to avoid micro-welding and consequently the stresses due to lubrication.
[0006] Toutes les réalisations issues de l’invention initiale ont toujours été basées sur une construction de roulement à quatre points de contact obtenus au moyen de trois pièces dont l’une assure deux points de contact sur la partie extérieure du roulement et deux autres pièces assurant la fermeture du chemin de roulement des billes et l’appui au moyen de deux autres points de contact sur la partie intérieure. Des variantes de réalisations, pour des applications spécifiques, ont été proposées sous la forme de constructions axiales avec deux pièces assurant chacune deux des quatre points de contact. All the achievements of the original invention have always been based on a bearing construction with four contact points obtained by means of three parts, one of which provides two contact points on the outside of the bearing and two other parts ensuring the closing of the raceway of the balls and the support by means of two other points of contact on the inner part. Variations of embodiments, for specific applications, have been proposed in the form of axial constructions with two parts each providing two of the four points of contact.
[0007] Toutes ces réalisations de roulements font appel à des techniques d’usinage du type décolletage, c’est-à-dire par enlèvement de copeaux qui correspondent à des procédés de production lents, coûteux, généralement en deux phases, à savoir une première phase de décolletage suivie d’une seconde phase de rectification, pour permettre d’atteindre la précision requise, et un traitement thermique de durcissement de l’acier pour permettre d’atteindre la dureté nécessaire dans la zone de roulement des billes. Ces techniques font que les pièces sont fabriquées une à une, ce qui a pour conséquence d’alourdir les contraintes et d’accroître les coûts de production. All these embodiments of bearings use machining techniques of the type bar turning, that is to say by removal of chips that correspond to slow production processes, expensive, usually in two phases, namely a first phase of machining followed by a second phase of grinding, to achieve the required accuracy, and a curing heat treatment of the steel to achieve the necessary hardness in the bearing area of the balls. These techniques make the parts are manufactured one by one, which increases the constraints and increases the production costs.
[0008] La particularité des roulements à quatre points de contact utilisés dans le domaine horloger est que, contrairement aux autres domaines, même des domaines particulièrement sensibles en raison des faibles tolérances imposées, par exemple l’avionique, les roulements ne subissent plus aucune reprise de rectification ni de meulage après le traitement thermique. The particularity of four-point contact bearings used in the watch industry is that, unlike other areas, even particularly sensitive areas because of the low tolerances imposed, for example avionics, the bearings are no longer subject to any recovery. grinding or grinding after the heat treatment.
[0009] En résumé, les roulements du type à quatre points de contact pour l’industrie horlogère présentent de nombreux défauts, tant au point de vue de la technique de production, qu’en ce qui concerne la qualité des produits obtenus et le coût de fabrication, liés à l’enlèvement de copeaux et à la trempe pour durcissement des zones de contact, entraînant des pertes de précision et diminuant le rendement final du mouvement. In summary, bearings of the four-point contact type for the watch industry have many defects, both from the point of view of the production technique, as regards the quality of the products obtained and the cost of manufacturing, related to the removal of chips and quenching for hardening of the contact areas, resulting in loss of precision and decreasing the final performance of the movement.
Exposé de l’invention.Presentation of the invention.
[0010] La présente invention se propose de pallier ces inconvénients en réalisant un roulement du type à quatre points de contact, issu d’un procédé de fabrication permettant d’éviter l’enlèvement de copeaux et basé sur des techniques de fabrication de pièces mécaniques autorisant une production en grandes séries et des traitements de finition. The present invention proposes to overcome these disadvantages by performing a rolling type of four points of contact, resulting from a manufacturing process to avoid chip removal and based on mechanical parts manufacturing techniques. authorizing mass production and finishing treatments.
[0011] Ce but est. atteint par le roulement selon l’invention, tel que défini par le préambule et caractérisé en ce que lesdites pièces mécaniques comportent un cône supérieur, un cône inférieur, une bague intercalaire de positionnement de billes et une couronne dentée pourvue d’un évidement central dans lequel sont disposés ledit cône supérieur, ledit cône inférieur et ladite bague intercalaire, l’ensemble desdites pièces mécaniques étant réalisé par estampage et/ou matriçage sans usinage avec enlèvement de matière, en ce qu’elles sont durcies par écrouissage et assemblées par juxtaposition/emboîtement pour constituer ledit roulement, ledit roulement étant monté dans un évidement central de ladite masse oscillante. This goal is. achieved by the bearing according to the invention, as defined by the preamble and characterized in that said mechanical parts comprise an upper cone, a lower cone, an intermediate ring for positioning balls and a ring gear provided with a central recess in which are disposed said upper cone, said lower cone and said intermediate ring, all of said mechanical parts being made by stamping and / or stamping without machining with removal of material, in that they are hardened by work hardening and assembled by juxtaposition / interlocking to form said bearing, said bearing being mounted in a central recess of said oscillating mass.
[0012] Selon un mode de réalisation préféré, ledit cône supérieur est une pièce annulaire comportant une ouverture circulaire centrale, une surface supérieure plane annulaire, un flanc périphérique de forme tronconique, raccordée à son sommet à une surface plane annulaire, parallèle à ladite surface supérieure plane annulaire, prolongée, dans la direction opposée à ladite surface supérieure, par un rebord de section rétrécie qui est connecté à une surface inférieure plane annulaire, parallèle à la surface supérieure plane annulaire. According to a preferred embodiment, said upper cone is an annular piece having a central circular opening, an annular flat upper surface, a peripheral flange of frustoconical shape, connected at its top to an annular flat surface parallel to said surface. an annular planar upper surface extended in the opposite direction to said upper surface by a narrowed section rim which is connected to an annular flat bottom surface parallel to the annular flat upper surface.
[0013] De façon particulièrement avantageuse, ledit cône inférieur est une pièce de forme tronconique comportant une ouverture circulaire centrale, une surface supérieure plane annulaire, un flanc périphérique de forme tronconique, raccordé à sa base large à une surface plane annulaire, parallèle à ladite surface supérieure plane annulaire. In a particularly advantageous manner, said lower cone is a frustoconical shaped piece having a central circular opening, an annular flat upper surface, a frustoconical peripheral flank connected to its wide base to an annular flat surface, parallel to said annular flat upper surface.
[0014] D’une manière préférentielle, ladite bague intercalaire de positionnement de billes comporte une ouverture circulaire centrale dont le diamètre est sensiblement égal, ou légèrement plus grand que le diamètre du rebord du cône supérieur. Preferably, said intermediate ball positioning ring has a central circular opening whose diameter is substantially equal to, or slightly greater than the diameter of the rim of the upper cone.
[0015] Selon une construction avantageuse, ladite bague intercalaire de positionnement de billes est disposée entre ladite surface inférieure plane annulaire du cône supérieur et ladite surface supérieure plane annulaire du cône inférieur. According to an advantageous construction, said intermediate ball positioning ring is disposed between said flat annular bottom surface of the upper cone and said flat annular upper surface of the lower cone.
[0016] Ladite couronne dentée est avantageusement pourvue d’un évidement central destiné à loger de façon centrale le cône inférieur et la bague intercalaire. [0016] Said ring gear is advantageously provided with a central recess for centrally housing the lower cone and the intermediate ring.
[0017] Ladite couronne dentée a de préférence une épaisseur sensiblement égale à celle du cône inférieur augmentée de la moitié de l’épaisseur de la bague intercalaire de positionnement de billes. [0017] Said ring gear preferably has a thickness substantially equal to that of the lower cone increased by half the thickness of the intermediate ball positioning ring.
[0018] Le procédé selon l’invention tel que défini en préambule est caractérisé en ce que lesdites pièces mécaniques sont réalisées par estampage et/ou matriçage sans usinage avec enlèvement de matière, en ce qu’elles sont durcies par écrouissage et assemblées par juxtaposition/emboîtement pour constituer ledit roulement. The method according to the invention as defined in the preamble is characterized in that said mechanical parts are made by stamping and / or stamping without machining with removal of material, in that they are hardened by work hardening and assembled by juxtaposition / nesting to form said bearing.
[0019] D’une manière préférentielle, ledit cône supérieur, ladite bague intercalaire et ledit cône inférieur sont assemblés par sertissage, cet ensemble étant maintenu dans la couronne dentée par une bague de maintien. Preferably, said upper cone, said intermediate ring and said lower cone are assembled by crimping, this assembly being held in the ring gear by a retaining ring.
Description sommaire des dessinsBrief description of the drawings
[0020] La présente invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée de formes de réalisation préférées du dispositif, en référence aux dessins annexés donnés à titre indicatif et non limitatif, dans lesquels: <tb>la fig. 1<SEP>représente une vue en perspective éclatée d’une forme de réalisation préférée du roulement selon l’invention, représentant ses divers composants et la masse oscillante qu’il porte, et <tb>la fig. 2<SEP>représente une vue en coupe transversale du roulement de la fig. 1 .The present invention and its advantages will be better understood on reading the detailed description of preferred embodiments of the device, with reference to the appended drawings given by way of non-limiting indication, in which: <tb> fig. 1 <SEP> represents an exploded perspective view of a preferred embodiment of the bearing according to the invention, representing its various components and the oscillating weight that it carries, and <tb> fig. 2 <SEP> represents a cross-sectional view of the bearing of FIG. 1.
Meilleures manières de réaliser l’inventionBest ways to achieve the invention
[0021] En référence aux figures, et en particulier à la fig. 1 , le roulement 10 représenté, porte une masse oscillante 11 dont il constitue le point d’oscillation ou, en d’autres termes, dont il définit l’axe de pivotement. Le roulement 10 proprement dit est composé d’un cône supérieur 12 et d’un cône inférieur 13 qui sont séparés par une bague intercalaire 14 de positionnement de billes 15. Dans l’exemple représenté, les billes 15 sont au nombre de cinq et la bague intercalaire 14 comporte cinq évidements 16 équidistants répartis à la périphérie de ladite bague intercalaire 14, pour loger les billes 15 et les maintenir également espacées entre elles. With reference to the figures, and in particular to FIG. 1, the bearing 10 shown, carries an oscillating mass 11 which it is the point of oscillation or, in other words, which it defines the pivot axis. The bearing 10 itself is composed of an upper cone 12 and a lower cone 13 which are separated by an intermediate ring 14 for positioning balls 15. In the example shown, the balls 15 are five in number and the intermediate ring 14 has five equidistant recesses 16 distributed around the periphery of said intermediate ring 14, to accommodate the balls 15 and keep them spaced apart as well.
[0022] Le cône supérieur 12 est une pièce annulaire comportant une ouverture circulaire centrale 17, une surface supérieure plane annulaire 18, un flanc périphérique de forme tronconique 19, raccordée à son sommet à une surface plane annulaire 20, parallèle à ladite surface supérieure plane annulaire 18. Ladite surface plane annulaire 20 se prolonge, dans la direction opposée à ladite surface supérieure 18, par un rebord 21 de section rétrécie qui est connecté à une surface inférieure plane annulaire 22, parallèle à la surface supérieure plane annulaire 18. Le cône supérieur 12 est destiné à être placé dans un évidement central 11a de la masse oscillante 11. The upper cone 12 is an annular piece having a central circular opening 17, an annular flat upper surface 18, a frustoconical peripheral flank 19, connected at its top to an annular flat surface 20, parallel to said planar upper surface. annular 18. Said flat annular surface 20 extends, in the direction opposite to said upper surface 18, by a rim 21 of narrowed section which is connected to an annular flat bottom surface 22, parallel to the flat annular upper surface 18. The cone upper 12 is intended to be placed in a central recess 11a of the oscillating mass 11.
[0023] Ladite bague intercalaire 14 de positionnement de billes 15 comporte une ouverture circulaire centrale 23 dont le diamètre est sensiblement égal, ou légèrement plus grand que le diamètre du rebord 21 du cône supérieur 12. Son épaisseur est sensiblement égale à la hauteur du rebord 21. Ladite bague intercalaire 14 est posée sur ladite surface plane annulaire 20 et ledit rebord 21 est engagé dans son ouverture circulaire centrale 23 de telle manière qu’elle s’ajuste exactement dans l’espace annulaire ménagé dans le prolongement du sommet du flanc périphérique de forme tronconique 19. Said intermediate ring 14 ball positioning 15 comprises a central circular opening 23 whose diameter is substantially equal to, or slightly larger than the diameter of the rim 21 of the upper cone 12. Its thickness is substantially equal to the height of the rim 21. Said intermediate ring 14 is placed on said annular flat surface 20 and said rim 21 is engaged in its central circular opening 23 so that it fits exactly in the annular space formed in the extension of the top of the peripheral flank. of frustoconical shape 19.
[0024] Le cône inférieur 13 est une pièce de forme tronconique comportant une ouverture circulaire centrale 24, une surface supérieure plane annulaire 25, un flanc périphérique de forme tronconique 26, raccordé à sa base large à une surface plane annulaire 27, parallèle à ladite surface supérieure plane annulaire 25 du cône inférieur 13. Lorsque les pièces sont assemblées, la surface supérieure plane annulaire 25 est en appui contre la face inférieure de la bague intercalaire 14, et la face supérieure de ladite bague intercalaire 14 est en appui contre la surface inférieure plane annulaire 22 du cône supérieur 12. The lower cone 13 is a frustoconical shaped piece having a central circular opening 24, an annular flat upper surface 25, a frustoconical peripheral flank 26, connected at its broad base to an annular flat surface 27, parallel to said flat annular upper surface 25 of the lower cone 13. When the parts are assembled, the annular flat upper surface 25 bears against the lower face of the intermediate ring 14, and the upper face of said intermediate ring 14 bears against the surface annular flat bottom 22 of the upper cone 12.
[0025] Le roulement 10 comporte en outre une couronne dentée 28 dont l’épaisseur est sensiblement égale à celle du cône inférieur 13 augmentée de la moitié de l’épaisseur de la bague intercalaire 14 de positionnement de billes 15. Elle est pourvue d’un évidement central 29 destiné à loger de façon centrale le cône inférieur 13 et la bague intercalaire 14. Le cône supérieur 12 est logé dans évidement central 11a de la masse oscillante 11, et assemblé au cône inférieur 13. La couronne dentée 28 comporte sur une partie du bord intérieur de l’évidement central 29, un flanc conique 30 qui, après l’assemblage des composants, sera opposé au flanc périphérique de forme tronconique 26 du cône inférieur 13 pour définir une partie inférieure du chemin de roulement des billes 15. The bearing 10 further comprises a ring gear 28 whose thickness is substantially equal to that of the lower cone 13 increased by half the thickness of the intermediate ring 14 for positioning balls 15. It is provided with a central recess 29 for centrally housing the lower cone 13 and the intermediate ring 14. The upper cone 12 is housed in the central recess 11a of the oscillating mass 11, and connected to the lower cone 13. The ring gear 28 comprises on a part of the inner edge of the central recess 29, a conical flank 30 which, after assembly of the components, will be opposed to the frustoconical peripheral flank 26 of the lower cone 13 to define a lower part of the raceway of the balls 15.
[0026] La vue en coupe axiale de la fig. 2 montre les positions relatives des différents composants du roulement 10 et celle de la masse oscillante 11 couplée audit roulement 10. La moitié inférieure du chemin de roulement des billes 15 est constitué du flanc périphérique de forme tronconique 26 du cône inférieur 13 et du flanc intérieur conique 30 de l’évidement central 29 de la couronne dentée 28. La moitié supérieure du chemin de roulement des billes 15 est constitué du flanc périphérique de forme tronconique 19 du chemin de roulement des billes 15 du cône supérieur 12 et d’une surface conique 31 qui borde l’évidement central 11a de la masse oscillante 11, cette surface étant disposée en regard dudit flanc tronconique 19. Lorsque les composants du roulement sont assemblés, les chemins de roulement des billes sont définis et les billes sont en position à l’intérieur de ces chemins de roulement. The axial sectional view of FIG. 2 shows the relative positions of the various components of the bearing 10 and that of the oscillating mass 11 coupled to said bearing 10. The lower half of the raceway of the balls 15 consists of the frustoconical peripheral flank 26 of the lower cone 13 and the inner flank conic 30 of the central recess 29 of the ring gear 28. The upper half of the raceway of the balls 15 consists of the frustoconical peripheral flank 19 of the raceway 15 of the balls of the upper cone 12 and a conical surface 31 which borders the central recess 11a of the oscillating mass 11, this surface being disposed facing said frustoconical flank 19. When the components of the bearing are assembled, the raceways of the balls are defined and the balls are in position at the inside of these raceways.
[0027] Le procédé de fabrication du roulement 10 s’effectue de manière très simple et rapide par estampage et/ou matriçage mécanique des composants, dans une feuille d’acier ayant les qualités de dureté requises. Cette technique est beaucoup plus rapide que les techniques d’usinage classiques par enlèvement de matière et bien moins coûteuses. Le durcissement est réalisé par écrouissage de sorte que les pièces, à savoir le cône supérieur 12, le cône inférieur 13, la bague intercalaire 14, la couronne dentée 28 et un élément de fermeture 31 disposé partiellement au-dessus du chemin de roulement des billes 15, sont entièrement finies et prêtes au montage. L’assemblage s’effectue par emboîtement sertissage des différents composants, après leur traitement thermique de durcissement final. Les composants principaux du roulement 10, à savoir le cône supérieur 12, la bague intercalaire 14 et le cône inférieur 32 sont, de préférence, assemblés par sertissage et cet assemblage est maintenu en position, après avoir été engagé dans la gorge qui borde l’évidement central 11a de la masse oscillante 11, par une bague de maintien (32). The manufacturing process of the bearing 10 is performed very simply and quickly by stamping and / or mechanical stamping components in a steel sheet having the required hardness qualities. This technique is much faster than conventional machining techniques by material removal and much less expensive. The hardening is achieved by hardening so that the parts, namely the upper cone 12, the lower cone 13, the intermediate ring 14, the ring gear 28 and a closure member 31 disposed partially above the raceway of the balls 15, are fully finished and ready for assembly. The assembly is carried out by nesting crimping of the various components, after their heat treatment of final hardening. The main components of the bearing 10, namely the upper cone 12, the intermediate ring 14 and the lower cone 32 are preferably assembled by crimping and this assembly is held in position, after being engaged in the groove which borders the 11a central recess of the oscillating mass 11, by a retaining ring (32).
[0028] On notera que toutes les pièces qui forment les composants du roulement 10 sont réalisées par emboutissage ou équivalent, soit matriçage ou découpage par frappe, ce qui permet la production en série au moyen d’un outillage facile à réaliser. Note that all the parts that form the components of the bearing 10 are made by stamping or equivalent, either stamping or punch cutting, which allows mass production by means of a tool easy to achieve.
[0029] La présente invention n’est pas limitée à la tonne de réalisation décrite, mais peut varier tout en restant dans le cadre défini par les revendications, en ce qui concerne à la fois le procédé de fabrication que la construction proprement dite du roulement, en application de ce procédé. The present invention is not limited to the embodiment described, but may vary while remaining within the scope defined by the claims, with respect to both the manufacturing process that the actual construction of the bearing according to this method.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11243497B2 (en) | 2017-09-25 | 2022-02-08 | Rolex Sa | Timepiece bearing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CH709330A2 (en) | 2015-09-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AZW | Rejection (application) |