CH717170A2 - Roulement mécanique d'horlogerie muni d'une partie amortissante. - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à un roulement mécanique (1) d'horlogerie destiné à être agencé sur un mouvement mécanique (10) de pièce d'horlogerie, le roulement (1) comportant, coaxiales autour d'un axe de rotation commun (D), au moins une cage interne (4) et au moins une cage externe (5) formant une piste de circulation (20), ainsi qu'une pluralité de mobiles (12) glissant ou roulant dans la piste de circulation (20), lors d'un mouvement relatif entre ladite cage interne (4) et ladite cage externe (5) qui les guident et dont l'une au moins desdites cage interne (4) et cage externe (5) est une cage dynamique, au moins une partie du roulement (1) étant réalisée dans un matériau métallique élastique à haut pourvoir d'amortissement, dont la facteur d'amortissement est supérieur à 10%, de préférence supérieur à 30%.

Description

Domaine de l'invention

[0001] L'invention concerne un roulement mécanique d'horlogerie muni d'une partie amortissante.

[0002] L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant au moins un tel roulement.

[0003] L'invention concerne le domaine des mécanismes d'horlogerie et plus particulièrement les guidages en rotation.

Arrière-plan de l'invention

[0004] Les montres mécaniques à remontage automatique sont généralement dotées de masses de remontage oscillantes pour remonter le ressort-barillet. Afin de permettre le pivotement de la masse oscillante, on utilise le plus souvent un roulement à billes comme suspension.

[0005] Les composants d'un roulement sont ordinairement métalliques, en particulier en acier, en laiton ou en alliage cuivre-béryllium.

[0006] Cependant, de tels roulements à billes génèrent des bruits sous forme d'ondes acoustiques, qui peuvent être gênantes pour le porteur de la montre. L'origine de ces bruits est diverse, notamment à cause de la rugosité des contacts entre les corps, les défauts de formes à la fabrication ou dus à l'usure des corps par les frottements.

[0007] Afin de résoudre ce problème, on a cherché, par exemple dans la demande EP3460275, à diminuer les surfaces de contact entre les billes et les autres corps du roulement. Cependant, un tel roulement requiert une quantité importante de lubrifiant, dont la viscosité est plus élevée, ce qui peut limiter la capacité de remontage. Le lubrifiant est de plus visible de l'extérieur de la montre, ce qui peut engendrer des effets inesthétiques désagréables.

Résumé de l'invention

[0008] Le but de l'invention est de proposer un roulement mécanique, notamment un roulement à billes, qui évite les problèmes précités.

[0009] A cet effet, l'invention concerne un roulement mécanique d'horlogerie destiné à être agencé sur un mouvement mécanique d'une pièce d'horlogerie, le roulement comportant, coaxiales autour d'un axe de rotation commun, au moins une cage interne et au moins une cage externe formant une piste de circulation, ainsi qu'une pluralité de mobiles glissant ou roulant dans la piste de circulation, lors d'un mouvement relatif entre ladite cage interne et ladite cage externe qui les guident et dont l'une au moins desdites cage interne et cage externe est une cage dynamique.

[0010] L'invention est remarquable en ce qu'au moins une partie du roulement est réalisée dans un matériau métallique élastique à haut pourvoir d'amortissement, dont le facteur d'amortissement est supérieur à 10%, de préférence supérieur à 30%.

[0011] Grâce à un tel roulement, les vibrations dues au mouvement de la masse oscillante sont significativement atténuées. Ainsi, le port d'une montre à remontage automatique n'engendre pas de sensation désagréable, notamment au poignet.

[0012] En outre, l'utilisation d'un matériau métallique permet d'éviter les problèmes des amortissements en matériau synthétiques, tels que l'absorption d'humidité ou la libération de gaz. De plus, un matériau métallique est plus qualitatif et plus noble dans une pièce d'horlogerie de gamme supérieure, et il est généralement beaucoup plus résistant.

[0013] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le matériau métallique a une résistance à la traction supérieure à 100MPa, de préférence supérieure à 400MPa, voire à 600MPa.

[0014] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le matériau est à choisir dans la liste suivante: un alliage de manganèse à au moins 80%, et de cuivre, un alliage de cuivre à au moins 80%, de préférence à 82%, d'aluminium et de nickel, de préférence à 12% et 5%, un alliage de fer à au moins 80%, de préférence à 85%, de chrome et d'aluminium, de préférence à 12% et 3%, un alliage de fer à au moins 60%, de préférence à 65%, et de cobalt, de préférence à 35%, un alliage de fer à au moins 90%, de préférence à 95%, d'aluminium et de carbone, de préférence à 6% et 0.2%, un alliage de manganèse à au moins 70%, de préférence à 73%,de cuivre, de nickel et de fer, de préférence à 20%, 5% et 2%, l'alliage ayant un indice de dureté de Vickers d'au moins 130, et un alliage de type nitinol comprenant du nickel à au moins 50%, de préférence à 55% et du titane, de préférence à 45%.

[0015] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le roulement comprend une première pièce d'amortissement destinée à être positionnée entre l'une desdites cages et un pont du système de remontage automatique du mouvement, la première pièce d'amortissement formant la partie du roulement réalisée dans un matériau métallique élastique à haut pourvoir d'amortissement.

[0016] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le roulement comprend une deuxième pièce d'amortissement destinée à être positionnée entre l'une desdites cages et des moyens de maintien du roulement sur le mouvement, tel un écrou ou une vis, la deuxième pièce d'amortissement formant la partie du roulement réalisée dans un matériau métallique élastique à haut pourvoir d'amortissement.

[0017] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la première et/ou la deuxième pièce sont des rondelles.

[0018] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la première et/ou la deuxième pièce sont des tubes.

[0019] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la cage externe est réalisée dans le matériau d'amortissement.

[0020] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la cage interne est réalisée dans le matériau d'amortissement.

[0021] Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, lesdits mobiles sont des billes réalisées dans un matériau métallique à fort pouvoir d'amortissement.

[0022] L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant au moins un tel roulement.

Description sommaire des dessins

[0023] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés, où: la figure 1représente de façon schématisée, une vue en coupe d'une partie d'un mouvement mécanique à remontage automatique, le mouvement étant muni d'un roulement à billes selon un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 2représente de façon schématisée, une vue en coupe d'une partie d'un mouvement mécanique à remontage automatique, le mouvement étant muni d'un roulement à billes selon une variante du premier mode de réalisation de l'invention, la figure 3représente de façon schématisée une pièce d'amortissement en forme de rondelle et une pièce d'amortissement en forme de tube, la figure 4est un graphique représentant le facteur d'amortissement de certains matériaux et alliages en fonction de la résistance à la traction des matériaux, ce graphique ayant été publié dans l'article „Development and application of high damping alloys for noise and vibration control“ (ICSV 14, 9-12july, 2007, Cairns AU) par F.Yin.

Description détaillée des modes de réalisation préférés

[0024] L'invention concerne un roulement mécanique 1de remontage automatique pour un mouvement d'horlogerie 10, par exemple tel que représenté sur les figures 1et 2.

[0025] Sur les figures 1et 2, le mouvement 10comprend un axe 2pour un système d'affichage à aiguilles, un pont 3de système de remontage automatique sur lequel sont assemblés différents rouages et éléments du mouvement 10, ainsi qu'un roulement à billes 1fixé sur le pont 3du système de remontage automatique par des moyens de maintien, telle une vis 7pour la figure 1ou un écrou 9pour la figure 2.

[0026] Ce roulement 1comporte, classiquement, coaxiales autour d'un axe de rotation commun D, au moins une cage interne 4, 14et au moins une cage externe 5, 15. L'axe 2du système d'affichage à aiguilles et l'axe D sont colinéaires, l'axe 2du système d'affichage étant assemblé de l'autre côté du pont par rapport au roulement1.

[0027] Assemblées, ces cages internes 4, 14et externes 5, 15forment une piste de circulation 20, dans laquelle une pluralité de mobiles 12, 13, ici des billes, glissent ou roulent lors d'un mouvement relatif entre la cage interne 4, 14et la cage externe 5, 15. La piste de circulation 20est un conduit interne du roulement, qui retient les mobiles 12, 13tout en leur permettant de se déplacer dans le conduit.

[0028] L'invention est illustrée sur les figures dans le cas simplifié d'une cage interne 4, 14unique et d'une cage externe 5, 15unique, l'homme du métier peut l'extrapoler à un roulement comportant plusieurs étages, dont chacun comporte une piste de circulation 20de mobiles 12, 13entre une cage interne 4, 14et une cage externe 5, 15. La cage externe 5, 15est constituée par une bague externe unique. Bien sûr la cage externe 5, 15peut aussi être composée de plusieurs bagues externes juxtaposées.

[0029] Le roulement 1est assemblé sur le pont 3. Sur les figures 1ou 2, le roulement mécanique 1comprend un passage central axial 16pour le passage de la vis 7ou de l'écrou 9. La vis 7est vissée dans un plot 8retenu par une collerette 18sous le pont 3du système de remontage, tandis que l'écrou 9est vissé autour du plot 8. La vis 7ou l'écrou 9, ainsi que le plot 8sont disposés selon l'axe D du roulement 1. Le plot 8inséré dans le passage 16sous le roulement à billes 1, tandis que la vis 7ou l'écrou 9est inséré dans le passage 16par le dessus du roulement 1.

[0030] Au niveau d'un tel étage comportant une piste de circulation 20, au moins la cage interne 4, 14, ou la cage externe 5, 15, est une cage dynamique, c'est-à-dire qu'elle est mobile pendant le fonctionnement normal du roulement par rapport à un composant statique d'un mouvement d'horlogerie, tel que platine, pont 3, ou similaire. Dans une variante particulière non illustrée, la cage interne 4, 14est une cage dynamique et la cage externe 5,15est une cage dynamique. Dans une autre variante illustrée par la figure 2, la cage interne 4, 14est une cage statique, et la cage externe 5, 15est une cage dynamique. Dans une autre variante encore, non illustrée, la cage interne est une cage dynamique, et la cage externe 5, 15est une cage statique.

[0031] De tels roulements 1sont conçus pour des applications horlogères, et ont de ce fait des dimensions très réduites: diamètre compris entre 1.6mm et 20.2mm, bornes comprises; diamètre des billes quand les mobiles sont des billes, compris entre 0.2mm et 0.6mm, bornes comprises; épaisseur de la cage interne 4, 14selon la direction de l'axe de rotation comprise entre 0.4mm et 1.5mm, bornes comprises, et inférieure ou égale à 1.0mm quand les mobiles sont des billes de diamètre compris entre 0.2m et 0.6mm, bornes comprises; épaisseur de la cage externe 5, 15selon la direction de l'axe de rotation comprise entre 0.4mm et 1.5mm, bornes comprises, et inférieure ou égale à 1.0mm quand les mobiles sont des billes de diamètre compris entre 0.2m et 0.6mm, bornes comprises.

[0032] Plus particulièrement, les plus petits roulements possèdent des billes de diamètre 0.2mm, pour un diamètre de 1.6mm, leurs épaisseurs sont comprises entre 0.4et 1mm.

[0033] Et les plus grands roulements possèdent des billes avec un diamètre jusqu'à 0.6mm, pour un diamètre de 5.7à 20.2mm, leurs épaisseurs vont jusqu'à 1.5mm.

[0034] Le roulement 1illustré aux figures 1ou 2est un roulement à billes selon l'invention, avec un diamètre de 5.7mm, un diamètre de billes de 0.5mm, une épaisseur de la cage interne de 1.0mm, et une épaisseur de la cage externe de 1.0mm.

[0035] Dans le premier mode de réalisation des figures 1et 2, le roulement 1comprend une première pièce d'amortissement 6positionnée entre la cage interne 4, 14et le pont 3du système de remontage automatique. La première pièce 6est agencée sur un plateau 19du pont du système de remontage automatique. Le roulement 1comprend en outre une deuxième pièce d'amortissement 17positionnée entre la cage interne 4, 14et les moyens de maintien du roulement 1sur le mouvement 10, c'est-à-dire la vis 7ou l'écrou 9. La deuxième pièce 17est agencée dans un logement 21creusé dans la face supérieure de la cage interne 4, 14. Les pièces d'amortissement sont des rondelles, ou disques plats, munies d'une ouverture centrale permettant le passage de la vis, de l'écrou ou du plot selon sa disposition. La deuxième pièce est plus petite que la première, car la vis ou l'écrou est moins large. Les pièces d'amortissement sont concentriques autour de l'axe du roulement.

[0036] Sur la figure 3, est représenté une pièce d'amortissement 6, 7du premier mode de réalisation, qui est en forme de rondelle. Une pièce d'amortissement 22en forme de tube est également représentée. Les tubes sont des pièces allongées creuses et agencés de manière semblable aux rondelles. Des tubes peuvent en effet être utilisés pour absorber les vibrations selon un autre mode de réalisation.

[0037] Les pièces d'amortissement 6, 17, 22sont réalisées dans un matériau métallique élastique à haut pourvoir d'amortissement, dont la facteur d'amortissement est supérieur à 10%, de préférence supérieur à 30%. Un tel facteur d'amortissement apporte un confort suffisant pour le porteur de la pièce d'horlogerie. Ainsi, ces pièces d'amortissement absorbent les vibrations engendrées par le roulement 1à billes.

[0038] En analyse mécanique dynamique, un corps est soumis à une contrainte ou à une déformation oscillatoire. Le facteur d'amortissement δ, aussi appelé facteur de perte, caractérise la capacité d'amortissement d'un matériau selon l'équation suivante: où Ediss est l'énergie dissipée par le matériau pendant un cycle d'oscillation, et Emax est l'énergie maximale de déformation emmagasinée par le matériau pendant un cycle d'oscillation.

[0039] Le matériau métallique est de préférence à choisir dans la liste suivante: un alliage de manganèse à au moins 80%, et de cuivre, un alliage de cuivre à au moins 80%, de préférence à 82%, d'aluminium et de nickel, de préférence à 12% et 5%, un alliage de fer à au moins 80%, de préférence à 85%, de chrome et d'aluminium, de préférence à 12% et 3%, tel que l'alliage commercial „Silentalloy“, un alliage de fer à au moins 60%, de préférence à 65%, et de cobalt, de préférence à 35%, tel que l'alliage commercial „Gentalloy“, un alliage de fer à au moins 90%, de préférence à 95%, d'aluminium et de carbone, de préférence à 6% et 0.2%, un alliage de manganèse à au moins 70%, de préférence à 73%,de cuivre, de nickel et de fer, de préférence à 20%, 5% et 2%, tel que l'alliage commercial „M2052“, l'alliage ayant un indice de dureté de Vickers d'au moins 130, et un alliage de type nitinol comprenant du nickel à au moins 50%, de préférence à 55% et du titane, de préférence à 45%.

[0040] Cependant, d'autres matériaux métalliques sont également possibles, notamment des alliages ayant les mêmes propriétés physiques, notamment concernant le facteur d'amortissement.

[0041] Les matériaux de type M2052ou de type nitinol conviennent particulièrement bien pour les pièces d'amortissement, tels que les rondelles ou tubes décrits ci-dessus. Le nitinol a notamment des qualités de mémoire de forme et de super élasticité.

[0042] En outre, le matériau métallique a une résistance à la traction supérieure à 100MPa, de préférence supérieure à 400MPa, voire à 600MPa. Ainsi, la partie du roulement est plus résistante, et s'use moins vite qu'avec d'autres matériaux. Les matériaux d'amortissement en polymère, tels que décrit dans la demande EP3418595, ont un module d'élasticité beaucoup plus faible, de sorte qu'un jeu peut se produire entre le roulement à billes et le pont. Un tel jeu peut engendrer des contacts entre le roulement et le pont, ou d'autres composants du mouvement.

[0043] La figure 4montre un graphique 30dans lequel des exemples de valeurs de facteur d'amortissement en fonction de la résistance à la traction de matériaux métalliques sont représentés. Les alliages mentionnés ci-dessus ont à la fois un facteur d'amortissement important, supérieur à 10%, voire à 30%, et une résistance à la traction élevée, supérieure à 100, voire à 600MPa.

[0044] Les modes de réalisation représentés portent sur des pièces d'amortissement. Cependant il est possible d'obtenir un amortissement avec d'autres pièces du roulement.

[0045] Plus généralement, selon l'invention, au moins une partie du roulement est réalisée dans un matériau métallique élastique à haut pourvoir d'amortissement, dont la facteur d'amortissement est supérieur à 10%, de préférence supérieur à 30%.

[0046] Dans un second mode de réalisation, non représenté sur les figures, la partie en matériau métallique est l'une des cages du roulement à billes. Dans une variante, les deux cages sont formées de ce matériau d'amortissement métallique. La géométrie du roulement doit être adaptée pour éviter les contraintes et les pressions de contact.

[0047] Dans un troisième mode de réalisation, non représenté sur les figures, lesdits mobiles sont des billes réalisées dans un matériau métallique à fort pouvoir d'amortissement. Les matériaux de type nitinol conviennent particulièrement bien pour réaliser de telles billes.

[0048] L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie 10comportant au moins un roulement 1tel que décrit précédemment.

Claims (11)

1. Roulement mécanique (1) d'horlogerie destiné à être agencé sur un mouvement mécanique (10) de pièce d'horlogerie, le roulement (1) comportant, coaxiales autour d'un axe de rotation commun (D), au moins une cage interne (4, 14) et au moins une cage externe (5, 15) formant une piste de circulation (20), ainsi qu'une pluralité de mobiles (12, 13) glissant ou roulant dans la piste de circulation (20), lors d'un mouvement relatif entre ladite cage interne (4, 14) et ladite cage externe (5, 15) qui les guident et dont l'une au moins desdites cage interne (4, 14) et cage externe (5, 15) est une cage dynamique, caractérisé en ce qu'au moins une partie du roulement (1) est réalisée dans un matériau métallique élastique à haut pourvoir d'amortissement, dont la facteur d'amortissement est supérieur à 10%, de préférence supérieur à 30%.

2. Roulement mécanique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau métallique a une résistance à la traction supérieure à 100MPa, de préférence supérieure à 400MPa, voire à 600MPa.

3. Roulement mécanique (1) selon la revendication 1ou 2, caractérisé en ce que le matériau est à choisir dans la liste suivante: -un alliage de manganèse à au moins 80%, et de cuivre, -un alliage de cuivre à au moins 80%, de préférence à 82%, d'aluminium et de nickel, de préférence à 12% et 5%, -un alliage de fer à au moins 80%, de préférence à 85%, de chrome et d'aluminium, de préférence à 12% et 3%, -un alliage de fer à au moins 60%, de préférence à 65%, et de cobalt, de préférence à 35%, -un alliage de fer à au moins 90%, de préférence à 95%, d'aluminium et de carbone, de préférence à 6% et 0.2%, -un alliage de manganèse à au moins 70%, de préférence à 73%,de cuivre, de nickel et de fer, de préférence à 20%, 5% et 2%, et - un alliage de type nitinol comprenant du nickel à au moins 50%, de préférence à 55% et du titane, de préférence à 45%.

4. Roulement mécanique (1) selon l'une, quelconque, des revendications précédentes, caractérisé en ce que le roulement comprend une première pièce d'amortissement (6) destinée à être positionnée entre l'une desdites cages (4, 5, 14, 15) et un pont (3) du système de remontage automatique du mouvement (10), la première pièce d'amortissement (17) formant la partie du roulement réalisée dans un matériau métallique élastique à haut pourvoir d'amortissement.

5. Roulement mécanique (1) selon l'une, quelconque, des revendications précédentes, caractérisé en ce que le roulement (1) comprend une deuxième pièce d'amortissement (17) destinée à être positionnée entre l'une desdites cages (4, 5, 14, 15) et des moyens de maintien du roulement sur le mouvement (10), tel un écrou (9) ou une vis (7), la deuxième pièce d'amortissement (17) formant la partie du roulement (1) réalisée dans un matériau métallique élastique à haut pourvoir d'amortissement.

6. Roulement mécanique (1) selon la revendication 4ou 5, caractérisé en ce que la première (6) et/ou la deuxième pièce (17) sont des rondelles.

7. Roulement mécanique (1) selon la revendication 4ou 5, caractérisé en ce que la première et/ou la deuxième pièce sont des tubes (22).

8. Roulement mécanique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cage externe (5, 15) est réalisée dans le matériau d'amortissement.

9. Roulement mécanique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cage interne (4, 14) est réalisée dans le matériau d'amortissement.

10. Roulement mécanique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits mobiles (12, 13) sont des billes réalisées dans un matériau métallique à fort pouvoir d'amortissement.

11. Mouvement d'horlogerie (10) comportant au moins un roulement (1) selon l'une, quelconque, des revendications précédentes.