EP1826634A1 - Pièce de micro-mécanique avec ouverture de forme pour assemblage sur un axe - Google Patents

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EP1826634A1
EP1826634A1 EP06004074A EP06004074A EP1826634A1 EP 1826634 A1 EP1826634 A1 EP 1826634A1 EP 06004074 A EP06004074 A EP 06004074A EP 06004074 A EP06004074 A EP 06004074A EP 1826634 A1 EP1826634 A1 EP 1826634A1
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EP
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opening
micro
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part according
zones
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Inventor
Frédéric Vaucher
Raymond Gabus
Marco Verardo
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Nivarox Far SA
Nivarox SA
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Nivarox Far SA
Nivarox SA
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • 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
    • G04B13/00—Gearwork
    • G04B13/02—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots
    • G04B13/021—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots elastic fitting with a spindle, axis or shaft
    • G04B13/022—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots elastic fitting with a spindle, axis or shaft with parts made of hard material, e.g. silicon, diamond, sapphire, quartz and the like
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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    • Y10T29/49462—Gear making
    • Y10T29/49465—Gear mounting

Definitions

  • the present invention relates to a micro-mechanical part comprising a shaped opening intended to facilitate assembly on an axis for a moving part, or on a stud for a fixed part, and to limit or eliminate the risk of breaking the part during the driving on the axis or the stud, especially when said part is made of a brittle material.
  • the driving technique is very widely used, for example for securing a wheel on a shaft.
  • material constituting the part has a plastic domain, which is the case of metals and alloys, it is known to calculate the tolerances necessary for the shaft and the bore so as to have a tight fit without risk of breaking the part, or of to deform it.
  • plastic field which is the case of glass, quartz or silicon, there is a great risk of breaking the workpiece during assembly.
  • the present invention therefore aims to overcome the disadvantages of the aforementioned prior art by providing a micromechanical part, in particular watchmaker, made of a brittle material which can be assembled by driving on an axis or a stud without risk of rupture.
  • the invention relates to a micro-mechanical part made from a plate of a brittle material having an opening for driving an axis or a stud.
  • brittle material is meant a material having no plastic deformation domain, such as glass, quartz or silicon.
  • the invention is characterized in that the opening is a "shape opening", that is to say an opening that does not have a perfectly circular contour, said opening alternately comprising zones of stiffening and positioning and zones with elastic deformation ensuring the tightening of the axis.
  • the zones with elastic deformation consist of plate portions having on both sides a recess joining the opening and the end of which penetrates into said opening. These plate portions may have the shape of a tongue coming to support tangentially on the axis during the driving.
  • the opening and the axis may furthermore have a contour providing an anti-rotation effect. , for example a contour of oblong or triangular shape.
  • FIG. 1 is a perspective view of a plate portion 1 to be secured to a support block 11 by means of a cylindrical stud 3 passing through an opening 2 formed in said plate 1.
  • the plate 1 consists of a brittle material, ie a material that does not have a plastic domain in normal temperatures of use, such as glass, quartz or silicon.
  • the plate 1 may simply be a construction element, for example a plate, a bridge or a dial of a timepiece. It can also have a functional role by supporting a printed circuit or a MEMs to be secured to the block 11.
  • the opening 2 is a shaped opening shown in plan view on a larger scale in Figure 2.
  • FIG. 2 shows, by way of example, a silicon escapement wheel mounted on a cylindrical shaft intended to be pivoted between two bearings.
  • the contour of the opening 2 does not follow the circular contour of the shaft 5 by alternately presenting stiffening and positioning zones 8 and zones 10 with elastic deformation.
  • the areas with elastic deformation 10 are obtained by producing in the wafer 1 recesses 13, 15 opening into the central opening and delimiting in this example a tongue 12 whose end 14 extends beyond the theoretical contour of the shaft 5 and thus ensures a clamping function when the shaft 5 in place by driving.
  • Figure 3 corresponds to a second embodiment showing a timer star having in its center a shape of opening 4 providing an anti-rotation effect.
  • the end 7 of the shaft 5 is machined with a non-circular contour in the shape of a triangle with rounded corners.
  • the shape opening 4 follows this contour, but having, as in the first embodiment, a succession of zones 8 for stiffening and positioning and zones 10 for elastic deformation.
  • FIG. 4 corresponds to a third embodiment in which the part, for example made of silicon, is a toothed wheel having at its center a shaped opening 6 having as before an "anti-rotation" function.
  • the shape opening 7 is oblong.

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Abstract

La pièce est réalisée à partir d'une plaque (1) en un matériau cassant, tel que le verre, le quartz ou le silicium et comporte au moins une ouverture (2,4,6) pour le chassage d'un axe (3,5). Cette ouverture comporte alternativement des zones (8) de rigidification et de positionnement et des zones (10) à déformation élastique. Application à la fixation d'un axe sur des mobiles d'un mouvement horloger.

Description

    Domaine technique
  • La présente invention concerne une pièce de micro-mécanique comportant une ouverture de forme destinée à faciliter l'assemblage sur un axe pour une pièce mobile, ou sur un plot pour une pièce fixe, et limiter voire éliminer le risque de briser la pièce lors du chassage sur l'axe ou le plot, notamment lorsque ladite pièce est réalisée en un matériau cassant.
    • Arrière plan technologique
  • Dans le domaine de la micro-mécanique, qui sera par la suite plus particulièrement illustré par le domaine horloger, la technique de chassage est très largement utilisée, par exemple pour assujettir une roue sur un arbre. Lorsque matériau constituant la pièce possède un domaine plastique, ce qui est le cas des métaux et alliages, on sait calculer les tolérances nécessaires pour l'arbre et l'alésage de façon à avoir un ajustement serré sans risque de briser la pièce, ou de la déformer. Lorsque le matériau ne possède pas, ou très peu, de domaine plastique, ce qui est le cas du verre, du quartz ou du silicium, le risque est grand de briser la pièce au montage.
  • Or ces matériaux sont de plus en plus utilisés en horlogerie en raison notamment de leur insensibilité aux champs magnétiques, de leur très faible coefficient d'expansion thermique, et de leur densité bien inférieure à celle des métaux ou alliages. De plus les technologies modernes d'usinage permettent de réaliser des formes complexes avec une grande précision.
  • Si on effectue un ajustement gras pour éviter des contraintes dans le matériau cassant, on a alors un risque de déchassage ou de non entraînement d'un organe mobile par l'arbre. Pour pallier à cet inconvénient on pourrait utiliser la technique de collage longtemps utilisée pour fixer un spiral sur une virole, comme décrit par exemple dans le brevet FR 1 447 142 . Le brevet US 3 906 714 décrit un mode de réalisation dans lequel le point de colle permet à la fois de fixer le spiral à une bague formant virole et ladite bague à l'axe de balancier.
  • L'usage d'une colle a toutefois l'inconvénient de nécessiter des étapes supplémentaires d'usinage pour prévoir des logements pour la colle, et des tâches supplémentaires au moment de l'assemblage. En outre les phénomènes de vieillissement peuvent entraîner un certain jeu avec le temps.
    • Résumé de l'invention
  • La présente invention vise donc à pallier les inconvénients de l'art antérieur précité en procurant une pièce de micromécanique, en particulier horlogère, réalisée en un matériau cassant qui peut être assemblée par chassage sur un axe ou un plot sans risque de rupture.
  • A cet effet l'invention a pour objet une pièce de micro-mécanique réalisée à partir d'une plaque en un matériau cassant comportant une ouverture destinée au chassage d'un axe ou d'un plot. Par matériau "cassant" on entend un matériau n'ayant pas de domaine de déformation plastique, tel que le verre, le quartz ou le silicium.
  • L'invention est caractérisée en ce que l'ouverture est une "ouverture de forme", c'est à dire une ouverture n'ayant pas un contour parfaitement circulaire, ladite ouverture comportant alternativement des zones de rigidification et de positionnement et des zones à déformation élastique assurant le serrage de l'axe. Les zones à déformation élastique sont constituées des portions de plaque ayant de part et d'autre un évidemment rejoignant l'ouverture et dont l'extrémité pénètre dans ladite ouverture. Ces portions de plaque peuvent avoir la forme d'une languette venant appuyer tangentiellement sur l'axe lors du chassage.
  • Selon un autre aspect de l'invention, lorsque la pièce de micro-mécanique est un mobile, par exemple une roue dentée d'un mouvement horloger, l'ouverture et l'axe peuvent en outre avoir un contour procurant un effet anti-rotation, par exemple un contour de forme oblongue ou triangulaire.
    • Brève description des dessins
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description suivante de divers modes de réalisation, donnés à titre illustratif et non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels:
    • la figure 1 est une représentation en perspective d'un premier mode de réalisation d'un assemblage selon l'invention;
    • la figure 2 est une vue de dessus du premier mode de réalisation appliqué à une roue d'échappement;
    • la figure 3 est une vue de dessus, d'un deuxième mode de réalisation appliqué à une étoile, et
    • la figure 4 est une vue de dessus d'un troisième mode de réalisation appliqué à une roue dentée.
    Description détaillées de l'invention
  • On se réfère aux figures 1 et 2 pour décrire un premier mode de réalisation. La figure 1 représente en perspective une portion de plaque 1 devant être assujettie à un bloc support 11 au moyen d'un plot cylindrique 3 traversant une ouverture 2 formée dans ladite plaque 1.
  • La plaque 1 est constituée par un matériau cassant, c'est à dire un matériau n'ayant pas de domaine plastique dans les températures normales d'utilisation, tel que le verre, le quartz ou le silicium. La plaque 1 peut constituer simplement un élément de construction, par exemple une platine, un pont ou un cadran d'une pièce d'horlogerie. Elle peut également avoir un rôle fonctionnel en supportant un circuit imprimé ou un MEMs devant être assujetti au bloc 11. Pour éviter de casser la pièce lors de l'assemblage par chassage, l'ouverture 2 est une ouverture de forme représentée en vue de dessus à plus grande échelle à la figure 2.
  • La figure 2 représente à titre d'exemple une roue d'échappement en silicium montée sur un arbre 5 cylindrique destiné à être pivoté entre deux paliers. Comme on peut le voir, le contour de l'ouverture 2 ne suit pas le contour circulaire de l'arbre 5 en présentant en alternance des zones 8 de rigidification et de positionnement et des zones 10 à déformation élastique. Pour montrer que les zones de rigidification 8 n'exercent aucune fonction de serrage sur l'arbre 5, l'espace 9 entre lesdites zones 8 et l'arbre 5 à fortement été exagéré. Les zones à déformation élastique 10 sont obtenues en réalisant dans la plaquette 1 des évidements 13, 15 débouchant dans l'ouverture centrale et délimitant dans cet exemple une languette 12 dont l'extrémité 14 s'étend au-delà du contour théorique de l'arbre 5 et permet d'assurer ainsi une fonction de serrage lorsqu'on met l'arbre 5 en place par chassage.
  • La figure 3 correspond à un deuxième mode de réalisation représentant une étoile de minuterie comportant en son centre une ouverture de forme 4 procurant un effet anti-rotation. En effet, l'extrémité 7 de l'arbre 5 est usinée avec un contour non circulaire en forme de triangle à angles arrondis. L'ouverture de forme 4 suit ce contour, mais en ayant, comme dans le premier mode de réalisation, une succession de zones 8 de rigidification et de positionnement et des zones 10 à déformation élastique.
  • La figure 4 correspond à un troisième mode de réalisation dans laquelle la pièce, par exemple en silicium, est une roue dentée ayant en son centre une ouverture de forme 6 ayant comme précédemment une fonction "anti-rotation". Dans cet exemple l'ouverture de forme 7 est oblongue.
  • Il est bien évidemment possible d'imaginer n'importe quel autre contour non circulaire permettant de procurer un effet anti-rotation, sans sortir du cadre de la présente invention.
  • Il est en outre possible, dans l'un quelconque des modes de réalisation qui vient d'être décrit de pourvoir les extrémités 14 des zones de déformation élastique 10 et l'arbre 5 de rugosités, par exemple de cannelures, pour réduire encore le risque de rotation de la pièce sur l'arbre.
  • Les exemples donnés dans la description qui précède concernent des pièces en rotation continue, mais il est bien évident que l'homme de métier peut adapter le même principe à des pièces ayant un mouvement alternatif, telles qu'un levier, une bascule, une virole, une ancre ou une roue d'échappement.

Claims (10)

  1. Pièce de micro-mécanique réalisée à partir d'une plaque (1) en un matériau cassant comportant au moins une ouverture destinée au chassage d'un axe (3,5), caractérisée en ce que l'ouverture est une ouverture de forme (2, 4, 6) comportant alternativement des zones (8) de rigidification et de positionnement et des zones (10) à déformation élastique assurant le serrage de l'axe (3, 5).
  2. Pièce de micro-mécanique selon la revendication 1 caractérisée en ce que les zones à déformation élastique (10) sont constituées par des portions (12) de plaque (1) ayant de part et d'autre un évidemment (13, 15) rejoignant l'ouverture et dont l'extrémité (14) pénètre dans ladite ouverture.
  3. Pièce de micro-mécanique selon la revendication 2 caractérisée en ce que les portions (12) de plaque (1) permettant une déformation élastique ont la forme d'une languette dont l'extrémité (14) débouche tangentiellement dans l'ouverture.
  4. Pièce de micro-mécanique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est immobilisée par chassage sur un bloc support (11) comportant un plot (3) de positionnement.
  5. Pièce de micro-mécanique selon la revendication1, caractérisée en ce qu'elle constitue une pièce mobile en rotation, continue ou alternative, en étant fixée par chassage sur un arbre (5).
  6. Pièce de micro-mécanique selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle constitue une pièce d'un mouvement horloger choisie parmi une roue d'échappement, une étoile, une roue dentée, une virole, un levier et une ancre.
  7. Pièce de micro-mécanique selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'axe et l'ouverture ont en outre des contours procurant un effet anti-rotation.
  8. Pièce de micro-mécanique selon la revendication 7, caractérisée en ce que le contour de l'axe et de l'ouverture est de forme oblongue ou triangulaire.
  9. Pièce de micro-mécanique selon la revendication 7, caractérisée en ce que les zones en contact de l'axe et de l'ouverture sont pourvues de rugosité ou de cannelures.
  10. pièce de micro-mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le matériau cassant est choisi parmi le verre, le quartz et le silicium.
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