EP1605323A2 - Spiral spring for mechanical clockwork - Google Patents
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- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
- G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
- G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
- G04B17/066—Manufacture of the spiral spring
Definitions
- the present invention aims to eliminate or at least greatly reduce the disadvantages of non-concentric displacements of the flat hairspring at its extensions or contractions.
- This invention relates to the movements mechanical timepieces and more particularly those used in wristwatches.
- the precision of the mechanical clockwork movement depends on the balance-spring assembly which constitutes the regulatory body.
- This set is a mechanical resonator that oscillates at a frequency of for example 4 Hz.
- FIGS. 1, 2 and 3 represent as an example a set Spiral balance of a traditional clockwork movement partially represented.
- Figure 1 is a perspective view from above, Figure 2 a section and Figure 3 a view of the whole sprung balance.
- a curve 10 usually called the Breguet curve above the general plane of the hairspring and for the case where he does not have enough height he is satisfied with a flat hairspring without particular curve and therefore applies the theories of the point of attachment.
- These theories partially correct the defects induced during oscillations of the flat hairspring; however, to achieve a correct result it is necessary to implement complex and costly pairing operations between the balance and the hairspring, in order to place the point of attachment of the latter in a specific place.
- This section different straight is obtained especially by folding the blade on itself in the direction of its length, in order to obtain, at the place of the folded part, a rigidity greater than that of the rest of the hairspring.
- the document proposes two folded parts, one located near the ferrule to force the inner half of the turns to develop concentrically and the other being located near the peak to force this time the outer half of the turns to also develop concentrically.
- the proposals of this patent are interesting and go in the right direction, but it will be understood that problems with folding makes this unworkable solution in the framework of a traditional production of spirals metal strapped and heat-treated together.
- the present invention relates to a hairspring for mechanical watch movement characterized in that it is provided with a peripheral outer curve located in the same plane and that the rigidity of this curve is such that the central part of the whole thus constituted develops concentrically during its oscillations.
- Figure 9 shows schematically this set in plan. It consists of a curve outside 10 going from point 15 to the peak 8 which envelops the central portion 14 on an angle ⁇ more or less equal to 270 °.
- This curve 10 has 3 elbows 16, 17 and 18 which are similar to those existing on the traditional Breguet spiral curve designated at the Figure 7 in 11, 12 and 13. These elbows are useful to the specialist who can once all balance-spiral placed in the movement to modify them and thus obtain the best centering possible turns of the central part of the whole.
- the thickness of this curve is reinforced in the zones 19, 20 and 21.
- FIG. 10 shows, according to the above, an embodiment for which the curve is made separately from the central part, both elements being fixed to each other in point 15 by gluing or any other means likely to achieve this fixation.
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Abstract
Description
La présente invention a pour but de supprimer ou pour le moins de fortement réduire les
inconvénients liés aux déplacements non concentrique du spiral plat lors de ses
extensions ou de ses contractions. Cette invention concerne dans les mouvements
d'horlogerie mécanique et plus particulièrement ceux utilisés dans les montres-bracelet.
La précision du mouvement d'horlogerie mécanique dépend de l'ensemble balancier-spiral qui
constitue l'organe régulateur. Cet ensemble est un résonateur mécanique qui oscille à une
fréquence de par exemple 4 Hz. Les figures 1, 2 et 3 représentent à titre d'exemple un ensemble
balancier-spiral d'un mouvement d'horlogerie traditionnel représenté partiellement. La figure 1
est une vue en perspective de dessus, la figure 2 une coupe et la figure 3 une vue de l'ensemble
balancier-spiral. Ces différentes figures nous permettent de voir le balancier 1 chassé et rivé sur
son axe 2, le spiral 3 lié à la virole 4 elle-même chassée sur l'axe 2, le pont de balancier 5 qui
contient le palier antichoc supérieur 6 de l'axe 2. Nous savons que plusieurs phénomènes sont
susceptibles d'influencer la précision du mouvement d'horlogerie et que parmi eux, ceux liés à la
gravitation sont particulièrement importants. En effet, ces phénomènes ont une incidence sur la
précision du mouvement d'horlogerie mécanique en fonction, d'une part des positions variables
dans lesquelles se trouve notamment la montre-bracelet placée au poignet de son utilisateur et,
d'autre part des positions successives des défauts d'équilibre ou balourds issus des écarts
dimensionnels dus à la production et de ceux induits lors de des oscillations de l'ensemble
balancier-spiral. Ce dernier point est particulièrement important pour les mouvements
d'horlogerie munis d'un spiral usuellement appelé spiral plat et donc dépourvu de courbe
terminale dite de type Breguet. Nous citerons pour référence la Théorie de la construction
horlogère pour ingénieur, Volume : Mécanique, chapitre 5 page 67 à 142; édité par L'Ecole
d'ingénieurs de L'Arc jurassien CH 2400 le Locle.The present invention aims to eliminate or at least greatly reduce the
disadvantages of non-concentric displacements of the flat hairspring at its
extensions or contractions. This invention relates to the movements
mechanical timepieces and more particularly those used in wristwatches.
The precision of the mechanical clockwork movement depends on the balance-spring assembly which
constitutes the regulatory body. This set is a mechanical resonator that oscillates at a
frequency of for example 4 Hz. FIGS. 1, 2 and 3 represent as an example a set
Spiral balance of a traditional clockwork movement partially represented. Figure 1
is a perspective view from above, Figure 2 a section and Figure 3 a view of the whole
sprung balance. These different figures allow us to see the
Le lecteur comprendra que pour décrire l'objet de l'invention nous considérons dans l'exposé suivant le spiral dit Breguet à courbe terminale réalisée au-dessus de son plan principal et le spiral dépourvu de cette courbe dénommé usuellement spiral plat. Les figure 4,5 et 6 représentent un spiral plat dans 3 positions différentes. La figure 4 représente un spiral 3 au repos fixé au centre à la virole 4 et à l'extérieur au piton 8, à l'extrémité de la courbe 7. Dans cette position, les spires du spiral sont approximativement concentriques. La figure 5 représente un spiral en contraction, pour lequel les spires se trouvent contractées et notamment resserrées dans la partie opposée à la courbe 7. La figure 6 représente un spiral en extension, pour lequel les spires se trouvent dilatées, et notamment espacées dans la partie opposée à la courbe 7. Les balourds ainsi engendrés induisent des défauts d'isochronisme qui font que l'emploi du spiral plat n'est pas satisfaisant pour les montres qui ont pour ambition de représenter l'horlogerie mécanique de haute qualité. Pour faciliter la compréhension de la suite, nous analyserons les trois principes relatifs à l'isochronisme des ensembles balanciers-spiraux énoncés en 1861 par Edouard Philips, soit :
- Le centre de gravité du spiral au repos doit se trouver au centre du spiral, c'est-à-dire sur l'axe de balancier
- le centre de gravité du spiral en mouvement doit rester sur l'axe de balancier
- le spiral ne doit exercer aucune pression sur les pivots de l'axe de balancier.
- The center of gravity of the hairspring at rest must be in the center of the hairspring, that is to say on the balance shaft
- the center of gravity of the moving spiral must remain on the balance shaft
- the hairspring must not exert any pressure on the pivots of the balance shaft.
L'homme de l'art se satisfait de ces règles et réalise pour les satisfaire quand il dispose de
suffisamment de place en hauteur, comme le montrent les figures 7 et 8, une courbe 10
généralement appelée courbe Breguet située au-dessus du plan général du spiral et pour le
cas où il ne dispose pas de suffisamment de hauteur il se contente d'un spiral plat sans
courbe particulière et applique dès lors les théories du point d'attache. Ces théories
permettent de corriger partiellement les défauts induits lors des oscillations du spiral plat ;
cependant, pour parvenir à un résultat correcte il est nécessaire de mettre en oeuvre de
complexes et coûteuses opérations d'appairage entre le balancier et le spiral, ceci afin de
placer le point d'attache de ce dernier à un endroit précis.Those skilled in the art are satisfied with these rules and realize to satisfy them when he has
enough space in height, as shown in FIGS. 7 and 8, a
A propos des trois conditions de Philips nous pouvons lire dans le Tome II de la théorie
générale d'horlogerie de Léopold Defossez, 1952 (page 340): "Ces trois conditions ne
sont pas incompatibles; dès que l'une d'elles est remplie, les deux autres le sont aussi ou à
peu près. Il suffit donc de chercher à munir le spiral de courbes qui ramène son centre de
gravité au repos sur l'axe de balancier", et, dans les conclusions à propos des courbes
Breguet page 350, "ainsi les courbes terminales qui remplissent les conditions 1 et 2
ramènent le centre de gravité du spiral au repos sur l'axe de balancier et l'y maintiennent
pendant la déformation; elles obligent le spiral à se développer concentriquement, c'est-à-dire
sans exercer de pressions sur les pivots du balancier".About the three conditions of Philips we can read in Volume II of the theory
General of Watchmaking by Léopold Defossez, 1952 (page 340): "These three conditions
are not incompatible; as soon as one of them is filled, the other two are also filled or
roughly. So just look to bring the spiral curves that brings his center of
gravity resting on the pendulum axis ", and, in the conclusions about the curves
Breguet page 350, "thus the terminal curves that fulfill the
Nous considérons pour notre part qu'il est insuffisant, voire erroné de s'intéresser au
centre de masse ou centre de gravité du spiral de cette manière simplifiée, ceci sachant
que le spiral est encastré au piton 8 et que la masse de la partie extérieure du spiral
n'intervient que progressivement. Le spiral est en fait supporté par cet encastrement et
l'on peut dès lors affirmer que maintenir le spiral concentrique pendant ses oscillation est
l'objectif essentiel à atteindre pour minimiser les défauts d'isochronismes.For our part, we consider it insufficient or even wrong to be interested in
center of mass or center of gravity of the spiral in this simplified way, this knowing
that the hairspring is recessed at
Observons un spiral Breguet et comparons son fonctionnement avec ce que fit Frodsham
qui fut le premier à proposer une solution permettant d'obliger le spiral à se développer
concentriquement. Frodsham a imaginé d'attacher l'extrémité extérieure du spiral à un
ressort très flexible de telle sorte que ce ressort suive plus ou moins le mouvement de la
spire extérieure du spiral au point de leur liaison. En fait la courbe extérieure du spiral
Breguet se comporte de cette manière, son extrémité 11 se déplace simultanément
tangentiellement et radialement, elle accompagne le reste du spiral dans son
développement concentrique. Sachant que l'influence de la masse de la partie extérieure
du spiral est minimisée par son encastrement, nous pouvons admettre que la courbe 10 du
spiral Breguet n'a pas de rapport avec la position de son propre centre de masse, mais que
sa forme et que sa longueur permettent en fait d'augmenter la rigidité de la partie
terminale extérieure du spiral et de satisfaire ainsi au besoin de développement
concentrique de sa partie centrale. La pratique a démontré que pour réaliser cette
condition ladite courbe devait être construite sur environ les 270° précédants son
encastrement au piton et que la rigidité de cette courbe devait être environ 1,5 fois
supérieure à celle d'une spire qui prolongerait le spiral du même point de départ 11 et sur
le même secteur d'environ 270°.Let's look at a Breguet hairspring and compare how it works with what Frodsham did
who was the first to propose a solution to force the hairspring to develop
concentrically. Frodsham imagined attaching the outer end of the hairspring to a
very flexible spring so that this spring follows more or less the movement of the
outer turn of the spiral at the point of their connection. In fact the outer curve of the spiral
Breguet behaves in this way, its
Pour obtenir le même résultat pour un spiral plat, il est nécessaire de placer la courbe terminale à l'extérieur du spiral dans sa périphérie. Dans ce cas, au contraire du spiral Breguet la courbe ne peut pas être plus courte, elle sera en fait plus longue de l'ordre de 50 %. Elle sera donc d'une rigidité insuffisante et elle ne pourra pas être raisonnablement réalisée en utilisant la partie finale d'un spiral métallique traditionnel laminé. A ce sujet, nous citerons le brevet CH-A-327796, qui revendique: "Un spiral plat dont au moins une partie de la lame présente une section droite différente de celle du reste de la lame, en vue d'obtenir, lors du fonctionnement, un développement concentrique du spiral. Cette section droite différente est obtenue notamment par pliage de la lame sur elle-même dans le sens de sa longueur, dans le but d'obtenir, à l'endroit de la partie pliée, une rigidité supérieure à celle du reste du spiral". Le document propose deux parties pliées, l'une se situant près de la virole pour obliger la moitié intérieure des spires à se développer concentriquement et l'autre se situant près du piton pour obliger cette fois-ci la moitié extérieure des spires à se développer également concentriquement. Les propositions de ce brevet sont intéressantes et vont dans le bon sens, mais l'on comprendra que les problèmes liés aux pliages rend cette solution inexploitable dans le cadre d'une production traditionnelle de spiraux métalliques estrapadés et traités thermiquement ensemble.To obtain the same result for a flat hairspring, it is necessary to place the curve terminal outside the spiral in its periphery. In this case, unlike the hairspring Breguet the curve can not be shorter, it will actually be longer in the order of 50%. It will therefore be of insufficient rigidity and it can not be reasonably made using the final part of a traditional rolled metal spiral. On this subject, we will mention the patent CH-A-327796, which claims: "A flat spiral of which at least one part of the blade has a cross section different from that of the rest of the blade, in view to obtain, during operation, a concentric development of the spiral. This section different straight is obtained especially by folding the blade on itself in the direction of its length, in order to obtain, at the place of the folded part, a rigidity greater than that of the rest of the hairspring. "The document proposes two folded parts, one located near the ferrule to force the inner half of the turns to develop concentrically and the other being located near the peak to force this time the outer half of the turns to also develop concentrically. The proposals of this patent are interesting and go in the right direction, but it will be understood that problems with folding makes this unworkable solution in the framework of a traditional production of spirals metal strapped and heat-treated together.
Pour obtenir une courbe extérieure d'une rigidité suffisante, il suffit en fait de faire varier l'épaisseur de celle-ci. En employant des techniques telles que par exemple, le découpage, l'usinage au fil, la découpe au laser ou chimique et le laminage impliquant des variations d'épaisseur ; nous pouvons envisager, de produire séparée de la partie centrale du spiral ou non, une courbe adéquate.To obtain an external curve of sufficient rigidity, it suffices to vary the thickness of it. By employing techniques such as, for example, cutting, wire machining, laser or chemical cutting and rolling involving variations thick; we can consider, produce separate from the central part of the spiral or not, a proper curve.
La présente invention a pour objet un spiral pour mouvement d'horlogerie mécanique caractérisé par le fait qu'il est muni d'une courbe extérieur périphérique située dans le même plan et que la rigidité de cette courbe est telle que la partie centrale de l'ensemble ainsi constitué se développe concentriquement lors de ses oscillations.The present invention relates to a hairspring for mechanical watch movement characterized in that it is provided with a peripheral outer curve located in the same plane and that the rigidity of this curve is such that the central part of the whole thus constituted develops concentrically during its oscillations.
La figure 9 présente schématisé cet ensemble en plan. Il est constitué d'une courbe
extérieur 10 allant du point 15 au piton 8 qui enveloppe la partie centrale 14 sur un angle
β plus ou moins égal à 270°. Cette courbe 10 présente 3 coudes 16, 17 et 18 qui sont
comparables à ceux existants sur la courbe traditionnelle du spiral Breguet désignés à la
figure 7 en 11, 12 et 13. Ces coudes sont utiles au spécialiste qui peut une fois l'ensemble
balancier-spiral placé dans le mouvement les modifier et obtenir ainsi le meilleur centrage
possible des spires de la partie centrale de l'ensemble. Afin de répondre à la nécessité de
renforcer la rigidité de la courbe 10, l'épaisseur de celle-ci est renforcée dans les zones
19, 20 et 21.Figure 9 shows schematically this set in plan. It consists of a curve
outside 10 going from
La figure 10 présente, selon ce qui précède, une exécution pour laquelle la courbe
extérieure est fabriquée séparément de la partie centrale, les deux éléments étant fixés
l'un à l'autre au point 15 par collage ou tout autres moyens susceptibles de réaliser cette
fixation.FIG. 10 shows, according to the above, an embodiment for which the curve
is made separately from the central part, both elements being fixed
to each other in
Claims (6)
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