EP2018601B1 - Spiralfeder-spiralrollegesamtheit für ein uhrwerk - Google Patents

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EP2018601B1
EP2018601B1 EP07734401.8A EP07734401A EP2018601B1 EP 2018601 B1 EP2018601 B1 EP 2018601B1 EP 07734401 A EP07734401 A EP 07734401A EP 2018601 B1 EP2018601 B1 EP 2018601B1
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EP
European Patent Office
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collet
balance spring
abutments
shaft
inner turn
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EP07734401.8A
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English (en)
French (fr)
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Jean-Pierre Musy
Frédéric Maier
Stéphane von Gunten
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Patek Philippe SA Geneve
Original Assignee
Patek Philippe SA Geneve
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Publication date
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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
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/32—Component parts or constructional details, e.g. collet, stud, virole or piton
    • G04B17/34—Component parts or constructional details, e.g. collet, stud, virole or piton for fastening the hairspring onto the balance
    • G04B17/345—Details of the spiral roll
    • 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
    • G04B43/00—Protecting clockworks by shields or other means against external influences, e.g. magnetic fields
    • G04B43/002—Component shock protection arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a spiral-ferrule assembly for a watch movement, more specifically a spiral whose inner end is attached to a ferrule, ferrule which can be driven on the axis of a balance to form the movement control device .
  • the patent CH 500 523 discloses a ferrule having on its periphery three stops against which the inner coil of the spiral can come to bear in case of radial impact to limit the deformation of the spiral. These three stops are equidistant from the center of the balance shaft. One of these stops is necessarily closer to the inner coil than the other two. This arrangement can cause problems in that the nearest stop may be touched by the inner turn during normal operation of the movement, which can disrupt said operation, especially if the amplitude of oscillations of the pendulum is large, and / or that the farthest abutment may be too far away to, in the event of an impact, serve as a support for the inner coil before its elastic limit is exceeded.
  • the patent application EP 1984794 which belongs to the state of the art under Article 54 (3) EPC, discloses a spiral-ferrule assembly which is made in one piece of metal or alloy or an amorphous or crystalline material such as silicon , quartz or glass.
  • the ferrule has a circular central hole for mounting on a balance shaft and an asymmetric contour that follows at least place in place at a substantially constant distance the contour of the inner coil.
  • the present invention aims to remedy the aforementioned drawbacks of the shell according to CH 500 523 and proposes for this purpose a spiral-ferrule assembly according to one of claims 1, 2, 3, 6, 9 and 10 appended.
  • the present invention also proposes a clockwork movement comprising this spiral-ferrule assembly.
  • a spiral-ferrule assembly for a watch movement comprises a ferrule 1 intended to be mounted on a balance shaft 2 and a spiral 3 attached by its inner end to the ferrule 1.
  • the spiral 3 is partially shown, only its inner coil being visible.
  • the ferrule 1 comprises three elastic arms 4 arranged in a triangle.
  • the elastic arms 4 define an equilateral triangular central opening 5 whose diameter of the inscribed circle is slightly smaller than the diameter of a cylindrical or slightly conical bearing surface 6 of the axis 2, so that the axis 2 can be driven into the ferrule 1, hunting which elastically deforms the arms 4 to the outside. Due to its triangular shape, the outline of the opening 5 defines three discrete contact points 7 with the axis 2.
  • the width L of each arm 4 is variable, in the manner of the elastic arms of the shell according to the document EP 1 637 940 , to make more homogeneous the distribution of the stresses exerted in this arm 4 by the axis 2.
  • the point 8 joining the hairspring 3 and the collar 1 is defined by one, 9c, of the three zones 9a, 9b and 9c of junction between the arms 4.
  • the inner end of the spiral 3 is integral with the axis 2 and thus follows the oscillating movements of the balance.
  • the outer end of the hairspring 3, not shown, is fixed by a pin to a fixed part of the movement, typically the rooster, in a known manner.
  • the ferrule 1 is preferably formed integrally with the spiral 3.
  • the spiral-ferrule assembly 1, 3 is typically made of a brittle material, that is to say in a material that can not deform plastically , such as a material based on silicon, glass, quartz or diamond.
  • a suitable manufacturing method for the spiral-ferrule assembly 1, 3 is the deep reactive ion etching (DRIE) ionic etching method.
  • DRIE deep reactive ion etching
  • the spiral-ferrule assembly 1, 3 may however, alternatively, be made of a ductile material, such as a metal material.
  • discrete portions 10a, 10b and 10c of the outer contour of the ferrule 1 constitute abutments against which the inner coil of the spiral 3 can come to bear during an impact suffered by the movement.
  • These stops 10a, 10b and 10c are defined by the zones 9a, 9b and 9c of junction between the elastic arms 4 and are thus arranged in a substantially regular angular distribution.
  • These abutments 10a, 10b and 10c are located, respectively, at distances Ra, Rb and Rc from the center O of the axis 2 in the plane of the ferrule 1, and more precisely have an arcuate shape with a center O and of Ra, Rb and Rc respectively.
  • the distances or radii Ra, Rb and Rc are chosen sufficiently small so that the hairspring 3 is not obstructed by the abutments 10a, 10b and 10c during normal oscillations of the pendulum and sufficiently large to, in the event of impact suffered by the movement, allow the inner coil of the spiral 3 to come to bear against one or more stops 10a, 10b and 10c before the elastic limit of this inner turn, at any point of this turn, including at the junction point 8, is exceeded ( figure 2 ).
  • each of the other turns may come to bear against the turn which precedes it.
  • the risk of damage to the hairspring 3 by breaking, in cases where the hairspring 3 is made of a brittle material, or by permanent deformation, in cases where the hairspring 3 is made of a ductile material, are thus reduced.
  • the distances or radii Ra, Rb and Rc grow in the winding direction of the spiral 3 going from the inside to the outside from the junction point 8 of the spiral 3 to the ferrule 1, this to take account because the radius of the inner turn of the spiral 3, like that of all the other turns, increases in this direction D.
  • the stop 10a closest to the junction point 8 in the direction D is at a distance Ra from center O which is smaller than the distance Rb separating the next stop 10b from the center O, which is smaller than the distance Rc separating the next stop 10c from the center O.
  • the distance R8 separating the point 8 of junction between the hairspring 3 and the ferrule 1 of the center O is it typically greater than or equal to the distance Ra and less than the distances Rb and Rc.
  • the distances Ra, Rb and Rc are determined by defining a certain number of radial forces F oriented towards the center O, by calculating, for example by the finite element method, the maximum elastic deformation that the inner turn can undergo under the effect of each of the radial forces F, and choosing distances Ra, Rb and Rc sufficiently large so that this maximum elastic deformation can not be reached, or at least not exceeded, and sufficiently small so that the spiral 3 does not touch the stops 10a, 10b and 10c during normal operation.
  • the deformation of the inner turn of the hairspring 3 at each of the points 3a, 3b and 3c situated opposite the stops 10a, 10b and 10c respectively, in a configuration where this point bears against the corresponding stop 10a, 10b or 10c under the effect of a radial force F applied at this point, is thus a percentage, less than or equal to 100%, of the maximum elastic deformation that can undergo the inner turn at this point, which confers a safety factor (ratio between the maximum elastic deformation and the elastic deformation when the inner coil bears against an abutment 10a, 10b or 10c) greater than or equal to 1.
  • the above percentage is preferably substantially the same for all stops 10a, 10b and 10c.
  • this percentage is about 50% (safety factor of about 2), while the percentage of deformation of the inner coil in normal operation of the hairspring relative to the maximum elastic deformation this inner turn is about 25%, this for a spiral pitch 3 of about 93 microns and a thickness or width of spiral turns 3 of about 30 microns.
  • the distances Ra, Rb and Rc are equal to the same percentage, respectively, of the rays r, rb and corresponding rc of the inner turn at rest, that is to say distances between the points 3a, 3b, 3c and the center O.
  • This percentage is for example equal to about 90%, for a step of the spiral 3 of about 93 microns and a thickness or width of the coils of the spiral 3 of about 30 microns.
  • the safety factors for the abutments 10a, 10b and 10c may be the same or may less be close to each other.
  • the shell 1 can therefore reliably protect the hairspring 3 in the event of a radial impact, whatever the direction of said impact, without disturbing the normal operation of the balance-spring balance device, even if the amplitude of the oscillations of the balance is big.
  • the figure 3 shows another embodiment of the invention, wherein the ferrule 1 comprises, in addition to the abutments 10a, 10b, 10c defined by the zones 9a, 9b, 9c of junction between the arms 4, stops 10d, 10e, 10f defined by elements 11 projecting radially from the outer side of the arms 4 in the central zone of the arms 4 in contact with the axis 2.
  • the abutments 10d, 10e, 10f are in a circular arc of center the center O of the axis 2.
  • the opening 5 of the shell 1 in which the axis 2 is driven out may have a shape other than triangular, such as another polygonal shape, regular or not, defined by a number of elastic arms greater than three.
  • the ferrule could be in the form of a split ring having radial projections defining the stops.
  • the abutments could be contiguous rather than discrete, and more particularly a large continuous portion of the outer contour of the ferrule could serve as a stop.
  • the outer contour would then have a shape similar to that of the inner coil, that is to say a radius increasing in the direction D of winding of the spiral going from the inside to the outside from the point of junction between the spiral and the ferrule.
  • the outer contour could in this case be defined by a frame surrounding elastic arms, or could be the outline of a ferrule "full", without lights of elasticity.

Landscapes

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Claims (17)

  1. Spiralfeder-Spiralrolle-Baugruppe für ein Uhrwerk, die eine Spiralrolle (1) und eine Spiralfeder (3) umfasst, die über ihr inneres Ende an der Spiralrolle (1) befestigt ist, wobei die Spiralrolle (1) geeignet ist, auf einer Achse (2) montiert zu werden, wobei der äußere Umriss der Spiralrolle (1) Anschläge (10a, 10b, 10c) definiert, gegen die die Innenwindung der Spiralfeder (3) bei einem Stoß aufliegen kann, bevor die Elastizitätsgrenze der Innenwindung überschritten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (10a, 10b, 10c) sich in entsprechenden Abständen (Ra, Rb, Rc) von der Mitte (O) der Achse (2) befinden, die in der Richtung (D) der Spiralfeder (3) von innen nach außen ab dem Punkt (8) der Verbindung der Spiralfeder (3) mit der Spiralrolle (1) zunehmen, und dadurch, dass die Spiralfeder-Spiralrolle-Baugruppe aus einem Material ausgeführt ist, das sich nicht plastisch verformen kann, wobei dieses Material auf Diamantbasis ist.
  2. Spiralfeder-Spiralrolle-Baugruppe für ein Uhrwerk, die eine Spiralrolle (1) und eine Spiralfeder (3) umfasst, die über ihr inneres Ende an der Spiralrolle (1) befestigt ist, wobei die Spiralrolle (1) geeignet ist, auf einer Achse (2) montiert zu werden, wobei der äußere Umriss der Spiralrolle (1) Anschläge (10a, 10b, 10c) definiert, gegen die die Innenwindung der Spiralfeder (3) bei einem Stoß aufliegen kann, bevor die Elastizitätsgrenze der Innenwindung überschritten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (10a, 10b, 10c) sich in entsprechenden Abständen (Ra, Rb, Rc) von der Mitte (O) der Achse (2) befinden, die in der Richtung (D) der Spiralfeder (3) von innen nach außen ab dem Punkt (8) der Verbindung der Spiralfeder (3) mit der Spiralrolle (1) zunehmen, und dadurch, dass jeder von den Abständen (Ra, Rb, Rc) gewählt ist, damit in einer Ausgestaltung, in der ein Punkt (3a, 3b, 3c) der Innenwindung der Spiralfeder (3) unter der Wirkung einer Radialkraft (F), die in Richtung der Mitte (O) der Achse (2) ausgerichtet ist und an diesem Punkt (3a, 3b, 3c) angewandt wird, gegen den entsprechenden Anschlag (10a, 10b, 10c) aufliegt, die Verformung der Innenwindung der Spiralfeder (3) an diesem Punkt (3a, 3b, 3c) ein gewisser Prozentsatz der maximalen elastischen Verformung ist, die die Innenwindung an diesem Punkt (3a, 3b, 3c) erfahren kann, wobei dieser Prozentsatz für alle von den Abständen (Ra, Rb, Rc) im Wesentlichen gleich ist.
  3. Spiralfeder-Spiralrolle-Baugruppe für ein Uhrwerk, die eine Spiralrolle (1) und eine Spiralfeder (3) umfasst, die über ihr inneres Ende an der Spiralrolle (1) befestigt ist, wobei die Spiralrolle (1) geeignet ist, auf einer Achse (2) montiert zu werden, wobei der äußere Umriss der Spiralrolle (1) Anschläge (10a, 10b, 10c) definiert, gegen die die Innenwindung der Spiralfeder (3) bei einem Stoß aufliegen kann, bevor die Elastizitätsgrenze der Innenwindung überschritten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (10a, 10b, 10c) sich in entsprechenden Abständen (Ra, Rb, Rc) von der Mitte (O) der Achse (2) befinden, die in der Richtung (D) der Spiralfeder (3) von innen nach außen ab dem Punkt (8) der Verbindung der Spiralfeder (3) mit der Spiralrolle (1) zunehmen, und dadurch, dass jeder von den Abständen (Ra, Rb, Rc) ein Prozentsatz des Radius (ra, rb, rc) der Innenwindung der Spiralfeder (3) in der Ruhestellung an einem Punkt (3a, 3b, 3c) dieser Innenwindung ist, der sich dem entsprechenden Anschlag (10a, 10b, 10c) gegenüberliegend befindet, wobei dieser Prozentsatz für alle von den Abständen (Ra, Rb, Rc) im Wesentlichen gleich ist.
  4. Spiralfeder-Spiralrolle-Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (10a, 10b, 10c) durch diskrete Abschnitte des äußeren Umrisses der Spiralrolle (1) gebildet sind.
  5. Spiralfeder-Spiralrolle-Baugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Anschläge (10a, 10b, 10c) mindestens drei beträgt.
  6. Spiralfeder-Spiralrolle-Baugruppe für ein Uhrwerk, die eine Spiralrolle (1) und eine Spiralfeder (3) umfasst, die über ihr inneres Ende an der Spiralrolle (1) befestigt ist, wobei die Spiralrolle (1) geeignet ist, auf einer Achse (2) montiert zu werden, wobei der äußere Umriss der Spiralrolle (1) Anschläge (10a, 10b, 10c) definiert, gegen die die Innenwindung der Spiralfeder (3) bei einem Stoß aufliegen kann, bevor die Elastizitätsgrenze der Innenwindung überschritten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (10a, 10b, 10c) sich in entsprechenden Abständen (Ra, Rb, Rc) von der Mitte (O) der Achse (2) befinden, die in der Richtung (D) der Spiralfeder (3) von innen nach außen ab dem Punkt (8) der Verbindung der Spiralfeder (3) mit der Spiralrolle (1) zunehmen, und dadurch, dass die Anschläge (10a, 10b, 10c) durch diskrete Abschnitte des äußeren Umrisses der Spiralrolle (1) gebildet sind und ihre Anzahl drei beträgt.
  7. Spiralfeder-Spiralrolle-Baugruppe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralrolle (1) elastische Arme (4) umfasst, die als Vieleck angeordnet sind und zwischen denen die Achse (2) eingepresst werden kann, und mindestens einer der Anschläge (10a, 10b, 10c) sich im Bereich einer Verbindungszone (9a, 9b, 9c) zwischen zwei von den elastischen Armen (4) befindet.
  8. Spiralfeder-Spiralrolle-Baugruppe nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralrolle (1) elastische Arme (4) umfasst, die als Vieleck angeordnet sind und zwischen denen die Achse (2) eingepresst werden kann, und mindestens einer der Anschläge (10d, 10e, 10f) durch ein Element (11) definiert ist, das von der Außenseite von einem der elastischen Arme (4) hervorsteht.
  9. Spiralfeder-Spiralrolle-Baugruppe für ein Uhrwerk, die eine Spiralrolle (1) und eine Spiralfeder (3) umfasst, die über ihr inneres Ende an der Spiralrolle (1) befestigt ist, wobei die Spiralrolle (1) geeignet ist, auf einer Achse (2) montiert zu werden, wobei der äußere Umriss der Spiralrolle (1) Anschläge (10a, 10b, 10c) definiert, gegen die die Innenwindung der Spiralfeder (3) bei einem Stoß aufliegen kann, bevor die Elastizitätsgrenze der Innenwindung überschritten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (10a, 10b, 10c) sich in entsprechenden Abständen (Ra, Rb, Rc) von der Mitte (O) der Achse (2) befinden, die in der Richtung (D) der Spiralfeder (3) von innen nach außen ab dem Punkt (8) der Verbindung der Spiralfeder (3) mit der Spiralrolle (1) zunehmen, dadurch, dass die Anschläge (10a, 10b, 10c) durch diskrete Abschnitte des äußeren Umrisses der Spiralrolle (1) gebildet sind, dadurch, dass die Spiralrolle (1) elastische Arme (4) umfasst, die als Vieleck angeordnet sind und zwischen denen die Achse (2) eingepresst werden kann, und dadurch, dass mindestens einer der Anschläge (10a, 10b, 10c) sich im Bereich einer Verbindungszone (9a, 9b, 9c) zwischen zwei von den elastischen Armen (4) befindet.
  10. Spiralfeder-Spiralrolle-Baugruppe für ein Uhrwerk, die eine Spiralrolle (1) und eine Spiralfeder (3) umfasst, die über ihr inneres Ende an der Spiralrolle (1) befestigt ist, wobei die Spiralrolle (1) geeignet ist, auf einer Achse (2) montiert zu werden, wobei der äußere Umriss der Spiralrolle (1) Anschläge (10a, 10b, 10c) definiert, gegen die die Innenwindung der Spiralfeder (3) bei einem Stoß aufliegen kann, bevor die Elastizitätsgrenze der Innenwindung überschritten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (10a, 10b, 10c) sich in entsprechenden Abständen (Ra, Rb, Rc) von der Mitte (O) der Achse (2) befinden, die in der Richtung (D) der Spiralfeder (3) von innen nach außen ab dem Punkt (8) der Verbindung der Spiralfeder (3) mit der Spiralrolle (1) zunehmen, dadurch, dass die Anschläge (10a, 10b, 10c) durch diskrete Abschnitte des äußeren Umrisses der Spiralrolle (1) gebildet sind, dadurch, dass die Spiralrolle (1) elastische Arme (4) umfasst, die als Vieleck angeordnet sind und zwischen denen die Achse (2) eingepresst werden kann, und dadurch, dass mindestens einer der Anschläge (10d, 10e, 10f) durch ein Element (11) definiert ist, das von der Außenseite von einem der elastischen Arme (4) hervorsteht.
  11. Spiralfeder-Spiralrolle-Baugruppe nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (10a, 10b, 10c) gemäß einer im Wesentlichen gleichmäßigen Winkelverteilung angeordnet sind.
  12. Spiralfeder-Spiralrolle-Baugruppe nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (10a, 10b, 10c) vom Mittelpunkt (O) der Achse (2) im Wesentlichen kreisbogenförmig sind.
  13. Spiralfeder-Spiralrolle-Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (10a, 10b, 10c) ausreichend von der Spiralfeder (3) beabstandet sind, damit sie nicht durch die Spiralfeder (3) während deren normalen Funktion berührt werden.
  14. Spiralfeder-Spiralrolle-Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Stück ausgeführt ist.
  15. Spiralfeder-Spiralrolle-Baugruppe nach einem der Ansprüche 2 bis 14, falls nicht abhängig von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Material ausgeführt ist, das sich nicht plastisch verformen kann.
  16. Spiralfeder-Spiralrolle-Baugruppe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Material auf Silizium-, Glas-, Quarz- oder Diamantbasis ausgeführt ist.
  17. Uhrwerk, das eine Spiralfeder-Spiralrolle-Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 16 umfasst.
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