CH712017B1 - Spiral en silicium pour organe réglant ou mouvement d'horlogerie mécanique. - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un spiral en silicium (4) pour un organe réglant ou un mouvement d’horlogerie mécanique, le spiral (4) comprenant un nombre prédéterminé de spires non jointives et équidistantes. Ce spiral (4) est agencé pour, lors de son fonctionnement dans l’organe réglant ou dans le mouvement d’horlogerie, se contracter et se développer de manière concentrique autour d’une position d’équilibre, l’espacement (d) proprement dit entre deux spires consécutives étant au maximum de 20 micromètres lorsque le spiral (4) est contracté au maximum. L’invention concerne aussi un organe réglant ou un mouvement d’horlogerie mécanique comprenant un tel spiral en silicium (4).

Description

Description

Domaine technique de l’invention [0001] La présente invention concerne un spiral en silicium pour un mouvement d’horlogerie mécanique. La présente invention concerne également un organe réglant comprenant un tel spiral en silicium. La présente demande de brevet concerne aussi un mouvement d’horlogerie mécanique comprenant un tel spiral en silicium.

Arrière-plan technologique de l’invention [0002] Dans le domaine de l’horlogerie, le spiral constitue avec le balancier la base de temps des pièces d’horlogerie mécaniques. Le spiral se présente schématiquement sous la forme d’un très fin ressort enroulé en spires concentriques et dont une première extrémité appelée première spire à l’intérieur est reliée à une virole, et dont une seconde extrémité appelée dernière spire à l’extérieur est reliée à un piton.

[0003] Un exemple classique de système oscillant pour mouvement d’horlogerie mécanique, appelé échappement à ancre suisse, comprend un couple balancier-spiral et un échappement. Le balancier se compose d’un axe de balancier relié à une serge au moyen de bras radiaux et pivoté entre un premier et un second palier. Le spiral est fixé via une première spire à l’intérieur à l’axe de balancier par exemple au moyen d’une virole. Le spiral est fixé via une dernière spire à l’extérieur en un point d’attache formé par un piton éventuellement porté par un porte-piton. L’échappement comprend un double plateau constitué d’un grand plateau qui porte une cheville de plateau et d’un petit plateau dans lequel est ménagée une encoche. L’échappement comprend également une ancre dont un axe d’ancre est pivoté entre un premier et un second palier. L’ancre se compose d’une baguette qui relie une fourchette à un bras d’entrée et un bras de sortie. La fourchette est constituée d’une corne d’entrée et d’une corne de sortie entre lesquelles s’étend un dard. Le débattement de la fourchette est limité par une goupille de limitation d’entrée et une goupille de limitation de sortie qui peuvent être faites d’une pièce avec un pont d’ancre. Le bras d’entrée et le bras de sortie portent respectivement une palette d’entrée et une palette de sortie. Enfin, l’ancre coopère avec une roue d’échappement comprenant un axe de roue d’échappement pivoté entre un premier et un second palier.

[0004] Le matériau utilisé pour la réalisation des spiraux est habituellement un alliage à base de cobalt, de nickel et de chrome. Ductile, un tel alliage doit résister à la corrosion. Des développements récents proposent cependant de réaliser les spiraux en silicium. Les spiraux en silicium sont beaucoup plus précis que leurs prédécesseurs en acier. Leur prix de revient est néanmoins sensiblement plus élevé que celui des spiraux en acier, ce qui fait que, jusqu’à présent, leur usage a été essentiellement réservé à des montres-bracelets haut de gamme. Résumé de l’invention [0005] La présente invention a pour but de réduire le prix de revient des spiraux en silicium afin de permettre d’intégrer de tels spiraux en silicium dans des montres de gamme moyenne et de permettre ainsi au plus grand nombre de consommateurs de profiter des apports de cette technologie novatrice.

[0006] A cet effet, la présente invention concerne un spiral en silicium pour un organe réglant ou un mouvement d’horlogerie mécanique, le spiral comprenant un nombre prédéterminé de spires non jointives et équidistantes, et étant agencé pour, lors de son fonctionnement dans l’organe réglant ou dans le mouvement d’horlogerie, se contracter et se développer de manière concentrique autour d’une position d’équilibre, caractérisé en ce que l’espacement proprement dit entre deux spires consécutives est au maximum de 20 micromètres lorsque le spiral est contracté au maximum.

[0007] Selon une autre caractéristique de l’invention, le spiral présente, dans sa position d’équilibre, un rayon pris depuis son centre jusqu’à une dernière spire extérieure qui n’excède pas 2,3 millimètres.

[0008] Selon une autre caractéristique de l’invention, la dernière spire à l’extérieur du spiral se termine par une plaquette qui est plus large que la dernière spire à l’extérieur et que les autres spires du spiral, et qui est faite d’une seule pièce avec l’extrémité de la dernière spire à l’extérieur.

[0009] Selon encore d’autres caractéristiques de l’invention: - la hauteur du spiral est de 0,1 millimètre et sa largeur est de 35 micromètres; - la section droite de la plaquette est de 0,1 mm x 0,1 mm et sa longueur est de 0,6 millimètres.

[0010] La présente demande de brevet entend également protéger un organe réglant comprenant un spiral en silicium selon l’invention.

[0011] La présente demande de brevet entend également protéger un mouvement d’horlogerie mécanique comprenant un spiral en silicium selon l’invention.

[0012] Grâce à ces caractéristiques, la présente invention procure un spiral en silicium qui est plus petit que les spiraux en silicium réalisés jusqu’à présent et qui prend donc moins de place sur une plaquette de silicium dans laquelle il est structuré. Les plaquettes de silicium dans lesquelles les spiraux sont structurés ayant des dimensions standardisées, il est par conséquent possible de réaliser un nombre plus important de spiraux dans une même plaquette de silicium, ce qui permet de réaliser des gains substantiels en termes de coûts de fabrication.

[0013] Cette avancée technologique a été rendue possible grâce au fait que la Demanderesse, allant à l’encontre des préjugés tenaces de l’homme du métier spécialiste des spiraux pour mouvements d’horlogerie, a réussi à démontrer qu’une distance aussi faible que 20 micromètres entre deux spires consécutives d’un spiral en silicium ne nuisait pas au bon fonctionnement de ce dernier. En effet, il a été observé que, bien que les spires soient très proches les unes des autres, en particulier lorsque le spiral est dans son état de contraction maximum, les spires ne collaient pas les unes aux autres, ce qui aurait été fatal au bon fonctionnement de l’organe réglant muni d’un spiral selon l’invention.

Brève description des figures [0014] D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement de la description détaillée qui suit d’un exemple de réalisation d’un spiral en silicium selon l’invention, cet exemple étant donné à titre purement illustratif et non limitatif seulement en liaison avec le dessin annexé sur lequel: la fig. 1A est une vue de dessus d’un échappement du type à ancre suisse comprenant un spiral en sili cium selon un mode de réalisation de l’invention qui se trouve dans sa position d’équilibre; la fig. 1B est une vue dessus du spiral en silicium selon un mode de réalisation de l’invention dans sa position de repos; la fig. 1C est une vue en perspective de l’échappement du type à ancre suisse de la fig. 1A; les fig. 2A, 2B et 2C sont des vues analogues à celles des fig. 1A, 1B et 1C, le spiral en silicium selon l’invention étant dans sa position de contraction maximale, les spires étant concentriques et équidistantes et séparées d’un espacement de 20 micromètres les unes des autres comme visible sur la vue à plus grande échelle de la zone entourée d’un cercle sur la fig. 2B; les fig. 3A, 3B et 3C sont des vues analogues à celles des fig. 1A, 1B et 1C, le spiral en silicium selon l’invention étant dans sa position de développement maximale; la fig. 4 illustre une section droite d’une spire du spiral en silicium selon l’invention, et la fig. 5 illustre en perspective une plaquette qui est faite d’une pièce avec la dernière spire à l’extérieur du spiral en silicium selon l’invention.

Description détaillée d’un mode de réalisation de l’invention [0015] La présente invention procède de l’idée générale inventive qui consiste à prévoir entre les spires d’un spiral en silicium un espacement aussi faible que 20 micromètres lorsque le spiral est dans son état de contraction maximum. On s’est en effet rendu compte que, malgré le très faible espacement séparant deux spires consécutives d’un spiral en silicium, un organe réglant pour une pièce d’horlogerie mécanique comprenant un tel spiral conservait toute sa précision horométrique. En particulier, contrairement aux craintes de l’homme du métier, il a été démontré que les spires du spiral ne se collaient pas les unes aux autres, ce qui aurait été fatal au bon fonctionnement de l’organe réglant. L’espacement entre les spires pouvant être, grâce aux enseignements de la présente invention, réduit à des valeurs jusque-là inconnues, il est possible de réduire les dimensions générales d’un spiral selon un mode de réalisation de l’invention et donc d’en structurer un nombre plus important sur une plaquette de silicium de dimensions standards. En augmentant de la sorte les capacités de production, il est possible d’abaisser le prix de revient des spiraux et donc de rendre possible leur intégration non seulement dans des montres haut de gamme, mais aussi et surtout dans des montres de gamme moyenne, permettant ainsi au plus grand nombre d’utilisateurs de profiter des avancées technologiques liées à l’utilisation de spiraux en silicium.

[0016] Par spiral en silicium on entend un spiral réalisé en un matériau comportant du silicium monocristallin, du silicium monocristallin dopé, du silicium polycristallin, du silicium polycristallin dopé, du silicium poreux, de l’oxyde de silicium, du quartz, de la silice, du nitrure de silicium ou du carbure de silicium. Bien entendu, quand le matériau à base de silicium est sous phase cristalline, n’importe quelle orientation cristalline peut être utilisée.

[0017] Un exemple de réalisation de l’invention est illustré sur les fig. 1A à 1C annexées. Sur ces figures est représenté un système oscillant pour un mouvement horloger désigné dans son ensemble par la référence numérique générale 1. Ce système oscillant 1, monté sur un pont 2 de la platine d’un mouvement horloger, comprend un spiral horloger 4 formé d’un très fin ressort enroulé en spires concentriques et qui est fixé via une première spire à l’intérieur 6 à un axe de balancier 8 au moyen d’une virole 10. Le spiral 4 est fixé via une dernière spire extérieure 12 en un point d’attache formé par un piton 14 porté par un porte-piton ou un pont 16.

[0018] Le système oscillant 1 comprend aussi un balancier 18 dont l’axe 8 est relié à une serge 20 au moyen de bras radiaux 22. L’axe de balancier 8 est pivoté entre un premier et un second pivots 24 dont un seul est visible au dessin et qui sont chassés dans le pont 2 et la platine du mouvement horloger.

[0019] Par ailleurs, le système oscillant 1 comprend un double-plateau 26 constitué d’un grand plateau 28 qui porte une cheville de plateau 30 et d’un petit plateau 32 dans lequel est ménagée une encoche 34.

[0020] Le système oscillant comprend enfin une ancre 36 dont un axe 38 est pivoté entre un premier et un second pivot 40 dont un seul est visible au dessin. L’ancre 36 se compose d’une baguette 42 qui relie une fourchette 44 à un bras d’entrée 46 et à un bras de sortie 48. La fourchette 44 est constituée d’une corne d’entrée 50 et d’une corne de sortie 52 entre lesquelles s’étend un dard 54. Le débattement de la fourchette 44 est limité par une goupille de limitation d’entrée et une goupille de limitation de sortie (non visibles au dessin) qui peuvent être faites d’une pièce avec un pont d’ancre. Le bras d’entrée 46 et le bras de sortie 48 portent respectivement une palette d’entrée 56 et une palette de sortie 58.

[0021] Finalement, l’ancre 36 coopère avec une roue d’échappement 60 comprenant un axe 62 de roue d’échappement 60 pivoté entre un premier et un second pivot 64.

[0022] La fig. 4 illustre une section droite d’une spire du spiral en silicium 4 selon l’invention. Comme cela est visible sur cette figure, la hauteur HS du spiral est de 0,1 millimètre et sa largeur LS est de 35 micromètres.

[0023] Selon une autre caractéristique de l’invention plus particulièrement visible à la fig. 5, la dernière spire à l’extérieur 12 du spiral 4 se termine par une plaquette 66 faite d’une seule pièce avec l’extrémité de la dernière spire à l’extérieur 12 et qui est plus épaisse que les autres spires du spiral 4. A titre d’exemple seulement, la section droite de la plaquette est de 0,1 x 0,1 mm2 et sa longueur L est de 0,6 millimètres. On observera également que la dernière spire à l’extérieur 12 n’est pas concentrique aux autres spires du spiral 4. Cette dernière spire à l’extérieur 12 s’écarte légèrement du centre du spiral 4 afin que l’avant-dernière spire 68 qui la précède ne touche pas le piton 14.

[0024] Le spiral 4 selon l’invention illustré aux fig. 1A à 1C est réalisé en silicium. Sur les fig. 1A à 1C, le spiral 4 est en position de repos. Dans cette position, un rayon R pris depuis le centre du spiral 4 jusqu’au centre de la plaquette 66 n’excède pas 2,3 millimètres. Le rayon R est encore appelé rayon de pitonnage.

[0025] On comprendra que les dimensions indiquées ci-dessus sont données à titre d’exemple purement illustratif et nullement limitatif et sont susceptibles de modifications en fonction du mouvement horloger dans lequel le spiral selon l’invention est destiné à être monté.

[0026] Un ressort spiral est agencé pour osciller autour de sa position de repos entre une position maximale de contraction et une position maximale de développement. A la fig. 1A, le spiral 4 est dans sa position de repos. Aux fig. 2Aà2C, le spiral 4 est dans sa position maximale de contraction. Conformément à l’invention, dans la position maximale de contraction du spiral 4, les spires du spiral sont concentriques, équidistantes et séparées les unes des autres d’un espacement d qui n’excède pas 20 micromètres.

[0027] Aux fig. 3A à 3C, le spiral 4 selon l’invention est dans son état de développement maximal.

[0028] Il va de soi que la présente invention n’est pas limitée au mode de réalisation qui vient d’être décrit et que diverses modifications et variantes simples peuvent être envisagées par l’homme du métier sans sortir du cadre de l’invention tel que défini par les revendications annexées. En particulier, la présente invention concerne également un organe réglant comprenant un spiral en silicium selon l’invention. La présente invention concerne aussi un mouvement d’horlogerie mécanique comprenant un spiral en silicium selon l’invention.

Nomenclature [0029] 1. Système oscillant 2. Pont 4. Spiral horloger 6. Première spire à l’intérieur 8. Axe de balancier 10. Virole 12. Dernière spire à l’extérieur 14. Piton 16. Porte-piton ou pont 18. Balancier 20. Serge

Claims (7)

22. Bras radiaux 24. Premier et second paliers 26. Double-plateau 28. Grand plateau 30. Cheville de plateau 32. Petit plateau 34. Encoche 36. Ancre 38. Axe 40. Premier et second pivot 42. Baguette 44. Fourchette 46. Bras d’entrée 48. Bras de sortie 50. Corne d’entrée 52. Corne de sortie 54. Dard 56. Palette d’entrée 58. Palette de sortie 60. Roue d’échappement 62. Axe 64. Premier et second pivot 66. Plaquette 68. Avant-dernière spire Revendications

1. Spiral en silicium (4) pour un organe réglant ou un mouvement d’horlogerie mécanique, le spiral (4) comprenant un nombre prédéterminé de spires non jointives et équidistantes, et étant agencé pour, lors de son fonctionnement dans l’organe réglant ou dans le mouvement d’horlogerie, se contracter et se développer de manière concentrique autour d’une position d’équilibre, caractérisé en ce que l’espacement (d) proprement dit entre deux spires consécutives est au maximum de 20 micromètres lorsque le spiral (4) est contracté au maximum.

2. Spiral en silicium selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il présente, dans sa position d’équilibre, un rayon (R) pris depuis son centre jusqu’à une dernière spire extérieure (12) qui n’excède pas 2,3 millimètres.

3. Spiral en silicium selon la revendication 2, caractérisé en ce que la dernière spire extérieure (12) du spiral (4) se termine par une plaquette (66) qui est plus large que la dernière spire extérieure (12) et que les autres spires du spiral (4), et qui est faite d’une seule pièce avec l’extrémité de la dernière spire extérieure (12).

4. Spiral en silicium selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la hauteur (HS) du spiral (4) est de 0,1 millimètre et sa largeur (LS) est de 35 micromètres.

5. Spiral en silicium selon la revendication 4, caractérisé en ce que la hauteur, la largeur et la longueur (L) de la plaquette (66) sont respectivement de 0,1 millimètre, 0,1 millimètre et 0,6 millimètre.

6. Organe réglant comprenant un spiral en silicium (4) selon l’une des revendications 1 à 5.

7. Mouvement d’horlogerie mécanique comprenant un spiral en silicium (4) selon l’une des revendications 1 à 5.