CH710396A2

CH710396A2 - elastic ring.

Info

Publication number: CH710396A2
Application number: CH01790/14A
Authority: CH
Inventors: Stranczl Marc
Original assignee: Nivarox Far Sa
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2016-05-31

Abstract

L’invention concerne une virole d’horlogerie (1) comprenant un point de jonction (S1) avec un ressort spiral et un passage (10) destiné à recevoir un arbre de balancier (4). Selon l’invention, le passage (10) est sensiblement cylindrique et est configuré pour se déformer élastiquement dans un plan perpendiculaire à l’axe du passage et serrer élastiquement l’arbre de balancier (4) par au moins deux lignes de contact (11a, 11b, 11c) s’étendant sur la hauteur de la paroi interne du passage (10) lorsque l’arbre de balancier (4) est introduit dans le passage (10).The invention relates to a watch ring (1) comprising a junction point (S1) with a spiral spring and a passage (10) for receiving a balance shaft (4). According to the invention, the passage (10) is substantially cylindrical and is configured to deform elastically in a plane perpendicular to the axis of the passage and resiliently tighten the balance shaft (4) by at least two contact lines (11a , 11b, 11c) extending over the height of the inner wall of the passage (10) when the rocker shaft (4) is introduced into the passage (10).

Description

Domaine de l’inventionField of the invention

[0001] L’invention se rapporte à une virole élastique destinée à être fixée sur un axe. L’invention concerne aussi un ensemble monobloc ressort spiral/virole élastique, ainsi qu’un procédé de fabrication d’un tel ensemble monobloc. The invention relates to an elastic ring intended to be fixed on an axis. The invention also relates to a one-piece spiral spring / elastic ferrule assembly, and a method of manufacturing such a one-piece assembly.

Arrière-plan de l’inventionBackground of the invention

[0002] Généralement, la mise en place du spiral sur l’axe du balancier se fait par le biais d’une virole, qui se présente sous la forme d’un anneau destiné à être chassé sur l’axe de balancier et percé latéralement pour recevoir l’extrémité intérieure du ressort spiral. L’axe de balancier peut également être soudé sur la virole. Le développement de techniques de micro-fabrication, comme les procédés DRIE pour le silicium, ont permis de fabriquer des viroles avec de nouvelles formes et géométries. Il est possible notamment de réaliser la virole d’une seule pièce avec le spiral. Generally, the introduction of the spiral on the axis of the balance is through a ferrule, which is in the form of a ring intended to be driven on the balance shaft and pierced laterally to receive the inner end of the spiral spring. The balance shaft can also be welded to the ferrule. The development of micro-manufacturing techniques, such as DRIE processes for silicon, made it possible to manufacture ferrules with new shapes and geometries. It is possible in particular to make the shell in one piece with the spiral.

[0003] Le silicium est un matériau présentant de nombreux avantages pour la fabrication des ressorts spiraux, et les techniques de micro-fabrication permettent de réaliser un ensemble monobloc ressort spiral/virole. Le principal inconvénient du silicium est qu’il ne possède pas de domaine de déformation plastique. La virole peut donc se casser aisément si les contraintes dépassent la limite élastique. Il faut ainsi dimensionner la virole à la fois pour maintenir le ressort spiral sur l’axe du balancier lors du fonctionnement de l’oscillateur (couple de serrage minimal) et aussi pour pouvoir assembler la virole avec des axes, sans se rompre (ou subir de déformation plastique) si le diamètre de l’axe du balancier et les variations géométriques de la virole restent à l’intérieur d’un intervalle de tolérance donné. Silicon is a material with many advantages for the manufacture of spiral springs, and micro-manufacturing techniques make it possible to produce a monobloc spiral spring / ferrule assembly. The main disadvantage of silicon is that it does not have a plastic deformation domain. The ferrule can therefore break easily if the stresses exceed the elastic limit. It is thus necessary to dimension the shell both to maintain the spiral spring on the axis of the balance during the operation of the oscillator (minimum torque) and also to assemble the shell with axes, without breaking (or undergoing plastic deformation) if the diameter of the balance shaft and the geometric variations of the ferrule remain within a given tolerance range.

[0004] Les documents EP 1 513 029 et EP 2003 523 proposent des viroles ayant une ouverture triangulaire. La fixation du spiral s’effectue en un point de rattachement situé à l’un des sommets des triangles. La virole est formée d’une structure de rigidification externe à laquelle sont rattachés des bras flexibles qui se déforment pour accommoder l’axe de balancier. The documents EP 1 513 029 and EP 2003 523 propose ferrules having a triangular opening. The attachment of the spiral takes place at a point of attachment located at one of the vertices of the triangles. The ferrule is formed of an external stiffening structure to which are attached flexible arms which deform to accommodate the balance shaft.

[0005] On connaît également du document WO 2011 026 725 un ensemble ressort spiral-virole, avec une virole présentant un alésage muni de quatre parties d’appui circulaires pour recevoir l’axe de balancier. Les parties d’appui sont délimitées par des rainures longitudinales réalisées dans l’alésage de fa virole. Also known from WO 2011 026 725 a spiral-ferrule spring assembly, with a ferrule having a bore provided with four circular support portions for receiving the balance shaft. The bearing portions are delimited by longitudinal grooves made in the ferrule bore.

[0006] Les géométries décrites dans ces documents ne donnent pas entièrement satisfaction, de sorte que nombre de spiraux (en silicium, diamant, quartz...) montés sur des mouvements sont munis d’une virole collée sur l’axe du balancier. The geometries described in these documents are not entirely satisfactory, so that many spirals (silicon, diamond, quartz ...) mounted on movements are provided with a ferrule glued on the axis of the balance.

Résumé de l’inventionSummary of the invention

[0007] Le but de la présente invention est de pallier tout ou partie les inconvénients cités précédemment The object of the present invention is to overcome all or part of the drawbacks mentioned above

[0008] A cet effet, l’invention se rapporte à une virole d’horlogerie comprenant un point de jonction avec un ressort spiral et un passage destiné à recevoir un arbre de balancier. For this purpose, the invention relates to a watch ring comprising a junction point with a spiral spring and a passage for receiving a balance shaft.

[0009] Selon l’invention, le passage est sensiblement cylindrique et est configuré pour se déformer élastiquement dans un plan perpendiculaire à l’axe du passage et serrer élastiquement l’arbre de balancier par au moins 2 lignes de contact s’étendant sur la hauteur de la paroi interne du passage lorsque l’arbre de balancier est introduit dans le passage. According to the invention, the passage is substantially cylindrical and is configured to deform elastically in a plane perpendicular to the axis of the passage and resiliently tighten the balance shaft by at least 2 contact lines extending over the height of the inner wall of the passage when the balance shaft is introduced into the passage.

[0010] On comprend ainsi qu’une telle virole permet d’avoir une force de chassage et un couple de maintien optimum, la force de déformation pinçant la virole sur l’axe au-dessus d’un couple de maintien nominal. It is thus understood that such a ferrule provides a driving force and an optimum holding torque, the deformation force pinching the ferrule on the axis above a nominal holding torque.

[0011] Un avantage de l’invention est que l’on déforme la totalité de la virole, contrairement aux viroles de l’art antérieur, la virole ne comporte pas de nez ou autre partie rigide. Dans le cas de l’invention, la quasi-totalité de la virole se déforme, sauf le point d’attache de la virole. An advantage of the invention is that it deforms the entire ferrule, unlike ferrules of the prior art, the ferrule does not have a nose or other rigid part. In the case of the invention, almost all of the ferrule is deformed, except the point of attachment of the ferrule.

[0012] Conformément à d’autres variantes avantageuses de l’invention: le passage est de forme ovoïde; les trois lignes de contact ont des ouvertures angulaires α, β, θ, l’une des lignes de contact étant diamétralement opposée au point d’attache avec le ressort spiral; les ouvertures angulaires α, β, θ sont supérieures à 90°; les ouvertures angulaires α, β, θ sont égales à 120°; la distance entre l’arbre de balancier et la virole au niveau des évidements est compris entre 0 et un quart du diamètre de l’arbre de balancier, et plus préférentiellement entre 0 et 50 µm; la virole est de section variable.According to other advantageous variants of the invention: the passage is of ovoid shape; the three contact lines have angular apertures α, β, θ, one of the contact lines being diametrically opposite to the point of attachment with the spiral spring; the angular openings α, β, θ are greater than 90 °; the angular openings α, β, θ are equal to 120 °; the distance between the balance shaft and the ferrule at the recesses is between 0 and a quarter of the diameter of the balance shaft, and more preferably between 0 and 50 microns; the ferrule is of variable section.

[0013] L’invention concerne aussi un ensemble monobloc virole / ressort spiral comprenant une virole conforme à l’invention. The invention also relates to a one-piece ferrule / spiral spring assembly comprising a ferrule according to the invention.

[0014] Conformément à d’autres variantes avantageuses de l’invention: la virole et le ressort spiral sont réalisés en silicium; la virole et le ressort spiral sont réalisés en un matériau ne présentant pas de déformation plastique.According to other advantageous variants of the invention: the shell and the spiral spring are made of silicon; the shell and the spiral spring are made of a material having no plastic deformation.

[0015] L’invention concerne également un mouvement d’horlogerie ou une pièce d’horlogerie comprenant un ensemble monobloc virole – ressort spiral conforme à l’invention. The invention also relates to a watch movement or a timepiece comprising a one-piece ferrule-spiral spring assembly according to the invention.

Description sommaire des dessinsBrief description of the drawings

[0016] D’autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: <tb>la fig. 1<SEP>est une représentation dans laquelle la virole est déformée élastiquement; <tb>la fig. 2<SEP>est une représentation vue de dessus d’un ensemble virole / ressort spiral selon l’invention.Other features and advantages will become apparent from the description which is given below, for information only and in no way limitative, with reference to the accompanying drawings, in which: <tb> fig. 1 <SEP> is a representation in which the ferrule is elastically deformed; <tb> fig. 2 <SEP> is a top view of a ferrule / spiral spring assembly according to the invention.

Description détaillée des modes de réalisation préférésDetailed Description of the Preferred Embodiments

[0017] Comme expliqué ci-dessus, l’invention se rapporte à une virole dont le matériau ne comporte pas de domaine plastique utilisable, c’est-à-dire avec un domaine plastique très restreint. As explained above, the invention relates to a shell whose material has no usable plastic field, that is to say with a very limited plastic field.

[0018] L’ensemble virole-spiral illustré sur la fig. 2 est réalisé en une seule pièce monobloc, typiquement en silicium. Il comporte une virole 1 et un ressort spiral 2 rattaché au niveau de sa spire intérieure 20 à un point d’attache S1 sur le pourtour de la virole 1. L’ensemble virole-spiral est maintenu sur un arbre de balancier 4 à section circulaire par chassage de la virole 1 sur cet arbre 4. The ferrule-spiral assembly illustrated in FIG. 2 is made in one piece, typically silicon. It comprises a ferrule 1 and a spiral spring 2 attached at its inner turn 20 to a point of attachment S1 on the periphery of the ferrule 1. The ferrule-spiral assembly is held on a balance shaft 4 with circular section by driving the shell 1 on this shaft 4.

[0019] La virole 1 comporte un passage 10 sensiblement cylindrique, configuré pour se déformer élastiquement dans un plan P perpendiculaire à l’axe du passage 10 et ainsi recevoir et serrer élastiquement l’arbre 4 de balancier. Le passage flexible 10 est de forme ovalisée, et plus préférentiellement de forme «triangulaire ovalisée», et comprend au moins deux lignes de contact avec l’arbre de balancier 4. The shell 1 comprises a substantially cylindrical passage 10, configured to elastically deform in a plane perpendicular to the axis of the passage 10 and thus receive and resiliently tighten the shaft 4 balance. The flexible passage 10 is of oval shape, and more preferably of "oval triangular" shape, and comprises at least two lines of contact with the balance shaft 4.

[0020] Selon un exemple de réalisation préférentiel illustré sur les figures, le passage flexible 10 est de forme triangulaire ovale, et possède trois lignes de contact 11a, 11b et 11c avec l’arbre de balancier 4, les trois lignes de contact formant, par exemple, un triangle équilatéral. Les trois lignes de contact 11a, 11b, 11c avec l’arbre de balancier 4 forment entre elles des angles α, β, θ. According to a preferred embodiment illustrated in the figures, the flexible passage 10 is of triangular oval shape, and has three contact lines 11a, 11b and 11c with the balance shaft 4, the three contact lines forming, for example, an equilateral triangle. The three contact lines 11a, 11b, 11c with the balance shaft 4 form between them angles α, β, θ.

[0021] Les lignes de contact 11a, 11 b et 11 c délimitent des évidements 10a, 10b et 10c entre la virole 1 et l’arbre de balancier 4, ces évidements 10a, 10b et 10c étant des zones de non-contact. The contact lines 11a, 11b and 11c define recesses 10a, 10b and 10c between the ferrule 1 and the balance shaft 4, these recesses 10a, 10b and 10c being non-contact areas.

[0022] Comme on peut l’observer sur la fig. 1 , l’une des lignes de contact est diamétralement opposée au point d’attache avec le ressort spiral 2, de cette manière la virole 1 ne subit pas de déformation au niveau du point d’attache et la localisation du point d’attache du ressort spiral 2 n’est pas modifiée lors de la mise en place de la virole 1. As can be seen in FIG. 1, one of the contact lines is diametrically opposed to the point of attachment with the spiral spring 2, in this way the shell 1 does not undergo deformation at the point of attachment and the location of the point of attachment of the spiral spring 2 is not modified during the introduction of the ferrule 1.

[0023] Selon l’invention, les trois lignes de contact 11a, 11b et 11c forment entre elles un angle α, β, θ qui est de préférence supérieur à 90 degrés, plus préférentiellement inférieur à 150 degrés, et est ici sensiblement égal à 120 degrés. According to the invention, the three contact lines 11a, 11b and 11c form between them an angle α, β, θ which is preferably greater than 90 degrees, more preferably less than 150 degrees, and is here substantially equal to 120 degrees.

[0024] Sous l’effet de la déformation élastique, le passage 10 exerce, au niveau des lignes de contact 11a, 11b, 11c, des forces de rappel élastique rappelant la paroi interne du passage en contact contre l’axe de balancier. Under the effect of the elastic deformation, the passage 10 exerts, at the level of the contact lines 11a, 11b, 11c, elastic return forces reminding the inner wall of the passage in contact against the balance shaft.

[0025] Selon l’invention, la distance entre l’arbre de balancier 4 et la virole 1 au niveau des évidements 10a, 10 et 10c est supérieur à 0. Il y a donc du serrage en au niveau des trois lignes de contact 11a, 11b et 11c mais pas de serrage au niveau des évidements 10a, 10b et 10c. According to the invention, the distance between the balance shaft 4 and the ferrule 1 at the recesses 10a, 10 and 10c is greater than 0. There is therefore clamping at the three contact lines 11a , 11b and 11c but no clamping at the recesses 10a, 10b and 10c.

[0026] De préférence, la distance entre l’arbre de balancier 4 et la virole 1 au niveau des évidements 10a, 10 et 10c est compris entre 0 et un quart du diamètre de l’arbre de balancier 4. Encore plus préférentiellement, la distance entre l’arbre de balancier 4 et la virole 1 au niveau des évidements 10a, 10 et 10c est compris entre 0 et 50 µm. Preferably, the distance between the balance shaft 4 and the ferrule 1 at the recesses 10a, 10 and 10c is between 0 and a quarter of the diameter of the balance shaft 4. Even more preferably, the distance between the balance shaft 4 and the shell 1 at the recesses 10a, 10 and 10c is between 0 and 50 microns.

[0027] Avantageusement, la distance entre l’arbre de balancier 4 et la virole 1 permet de garantir un faible jeu alors qu’un serrage est appliqué au niveau des lignes de contact 11a, 11 b et 11c. Advantageously, the distance between the balance shaft 4 and the ferrule 1 ensures a small clearance while a clamp is applied at the level of the contact lines 11a, 11b and 11c.

[0028] Un tel agencement a notamment pour avantage de maximiser le rayon d’appui du passage 10 de la virole 1 sur l’axe de l’arbre 4, tout en garantissant un couple de tenue suffisant sur l’arbre 4 de balancier, avec un niveau de contrainte inférieur à la contrainte maximale admissible pour le matériau. Avantageusement, un plus grand rayon d’appui permet d’obtenir un couple de maintien plus élevé. Such an arrangement has the particular advantage of maximizing the support radius of the passage 10 of the shell 1 on the axis of the shaft 4, while ensuring a sufficient holding torque on the balance shaft 4, with a stress level lower than the maximum allowable stress for the material. Advantageously, a greater support radius makes it possible to obtain a higher holding torque.

[0029] L’épaisseur est déterminée de manière que la contrainte maximale exercée par l’arbre 4 de balancier sur le passage 10 soit inférieure à la limite élastique du matériau formant la virole 1, que la virole 1 s’accommode des tolérances de fabrication de l’arbre de balancier 4 et que la tenue de la virole 1 sur l’arbre 4 (couple de rotation, force de chassage) soit adéquate. The thickness is determined so that the maximum stress exerted by the balance shaft 4 on the passage 10 is less than the elastic limit of the material forming the shell 1, the shell 1 accommodates manufacturing tolerances of the balance shaft 4 and that the holding of the ferrule 1 on the shaft 4 (torque, driving force) is adequate.

[0030] Tel qu’illustré à la fig. 2 , le spiral 2 comporte une lame 3 enroulée sur elle-même selon plusieurs spires, la spire interne 20 étant venue de forme avec la virole 1. As illustrated in FIG. 2, the hairspring 2 comprises a blade 3 wound on itself in a plurality of turns, the inner coil 20 having come into shape with the ferrule 1.

[0031] Comme visible à la fig. 2 , le point d’attache S1 entre la spire interne 20 et la virole 1 est situé sur la virole 1. On remarque également que la virole 1 est symétrique par rapport à l’axe A passant par le centre C de la virole 1 et le point d’attache S1. As shown in FIG. 2, the point of attachment S1 between the inner coil 20 and the shell 1 is located on the ferrule 1. It is also noted that the ferrule 1 is symmetrical with respect to the axis A passing through the center C of the shell 1 and the point of attachment S1.

[0032] Selon un mode de réalisation préférentiel de l’invention, la virole 1 et le ressort spiral 2 sont réalisés en silicium. According to a preferred embodiment of the invention, the shell 1 and the spiral spring 2 are made of silicon.

[0033] Selon un autre mode de réalisation de l’invention, la virole 1 et le ressort spiral 2 sont réalisés en un matériau ne présentant pas de déformation plastique, tel que du silicium monocristallin, du silicium polycristallin, du silicium poreux, du silicium amorphe, du silicium monocristallin dopé, du silicium polycristallin dopé, du carbure de silicium dopé ou non, du nitrure de silicium dopé ou non, de l’oxyde de silicium dopé ou non tel que le quartz ou de la silice, ou encore de la céramique. According to another embodiment of the invention, the ferrule 1 and the spiral spring 2 are made of a material having no plastic deformation, such as monocrystalline silicon, polycrystalline silicon, porous silicon, silicon amorphous, doped monocrystalline silicon, doped polycrystalline silicon, doped or non-doped silicon carbide, doped or non-doped silicon nitride, doped or non-doped silicon oxide such as quartz or silica, or ceramic.

[0034] La virole 1 et le ressort spiral 2 peuvent également être réalisés en un matériau tel que du métal amorphe. The ferrule 1 and the spiral spring 2 may also be made of a material such as amorphous metal.

[0035] Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l’exemple illustré mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l’homme de l’art. Of course, the present invention is not limited to the example shown but is susceptible to various variations and modifications that will occur to those skilled in the art.

NOMENCLATURENOMENCLATURE

[0036] <tb>1.<SEP>Virole, <tb>10.<SEP>Passage, <tb>10a.<SEP>Evidement, <tb>10b.<SEP>Evidement, <tb>10c.<SEP>Evidement, <tb>11a.<SEP>Ligne de contact, <tb>11b.<SEP>Ligne de contact, <tb>11c.<SEP>Ligne de contact, <tb>2.<SEP>Ressort spiral, <tb>3.<SEP>Lame du ressort, <tb>4.<SEP>Arbre de balancier, <tb>α.<SEP>Angle, <tb>β.<SEP>Angle, <tb>θ.<SEP>Angle, <tb>S1.<SEP>Point d’attache, <tb>C.<SEP>Centre de la virole, <tb>Da.<SEP>Diamètre de l’arbre.[0036] <Tb> 1. <September> ferrule, <Tb> 10 <September> Passage <Tb> 10a. <September> Obviously, <Tb> 10b. <September> Obviously, <Tb> 10c. <September> Obviously, <tb> 11a. <SEP> Line of Contact, <tb> 11b. <SEP> Line of Contact, <tb> 11c. <SEP> Line of Contact, <tb> 2. <SEP> Spiral spring, <tb> 3. <SEP> Spring blade, <tb> 4. <SEP> Balancer shaft, <Tb> α. <September> Angle, <Tb> β. <September> Angle, <Tb> θ. <September> Angle, <tb> S1. <SEP> Home point, <tb> C. <SEP> Center of the ferrule, <tb> Da. <SEP> Diameter of the tree.

Claims

1. Watch ring (1) comprising an attachment point (S1) with a spiral spring (2) and a passage (10) for receiving a balance shaft (4), characterized in that the passage (10) is substantially cylindrical and is configured to deform elastically in a plane (9) perpendicular to the axis of the passage (10) and elastically tighten the rocker shaft (4) by at least two contact lines (11a, 11b, 11c) extending over the height of the inner wall of the passage (10) when the balance shaft (4) is introduced into the passage (10).

2. Ferrule (1) according to claim 1, wherein the passage (10) is ovoid.

3. Ferrule (1) according to claim 1 or 2, wherein the three contact lines (11a, 11b, 11c) have angular apertures α, β, θ, one of the contact lines () being diametrically opposite to the attachment point (S1) with the spiral spring.

4. Ferrule (1) according to claim 3, wherein the angular apertures α, β, θ are greater than 90 °.

5. Ferrule (1) according to claim 3, wherein the angular apertures α, β, θ are equal to 120 °.

6. Ferrule (1) according to any one of claims 1 to 5, wherein the distance between the rocker shaft 4 and the ferrule 1 at the passages 10a, 10 and 10c is between 0 and a quarter of the diameter. of the balance shaft 4, and more preferably between 0 and 50 microns.

7. Ferrule (1) according to any one of claims 1 to 6 comprising a variable section.

8. One-piece assembly ferrule - spiral spring comprising a ferrule (1) as claimed in the preceding claims.

9. One-piece assembly ferrule - spiral spring according to claim 8, wherein the ferrule (1) and the spiral spring (2) are made of silicon.

10. One-piece assembly ferrule - spiral spring according to claim 8 or 9, wherein the ferrule (1) and the spiral spring (2) are made of a material having no plastic deformation.

11. Watch movement or timepiece comprising a one-piece ferrule-spiral spring assembly according to any one of claims 8 to 10.