EP2410387B1 - Balancier à réglage d'inertie sans insert - Google Patents

Balancier à réglage d'inertie sans insert Download PDF

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EP2410387B1
EP2410387B1 EP10170007.8A EP10170007A EP2410387B1 EP 2410387 B1 EP2410387 B1 EP 2410387B1 EP 10170007 A EP10170007 A EP 10170007A EP 2410387 B1 EP2410387 B1 EP 2410387B1
Authority
EP
European Patent Office
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balance
coupling means
felloe
resilient arm
inertia
Prior art date
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EP10170007.8A
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German (de)
English (en)
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EP2410387A1 (fr
EP2410387A9 (fr
Inventor
Daniel Mallet
Frédéric Tolle
Philippe Barthoulot
Daniel Vicente
Emmanuel Graf
Philomène Berger
Pierre Cusin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nivarox Far SA
Nivarox SA
Original Assignee
Nivarox Far SA
Nivarox SA
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Publication date
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Priority to JP2011154457A priority patent/JP5689036B2/ja
Priority to TW100124967A priority patent/TW201234147A/zh
Priority to US13/184,903 priority patent/US8414184B2/en
Priority to RU2011129773/28A priority patent/RU2562396C2/ru
Priority to CN201110200097.7A priority patent/CN102339009B/zh
Publication of EP2410387A1 publication Critical patent/EP2410387A1/fr
Publication of EP2410387A9 publication Critical patent/EP2410387A9/fr
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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
    • G04B18/00—Mechanisms for setting frequency
    • G04B18/006—Mechanisms for setting frequency by adjusting the devices fixed on the balance
    • 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
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • G04B17/063—Balance construction

Definitions

  • the invention relates to a balance for a timepiece, with inertia adjustment to adjust its inertia and / or its balance or / and its oscillation frequency, comprising a hub arranged to cooperate with a shaft pivoting about an axis. a pendulum perpendicular to a balance plane, and a continuous or discontinuous peripheral serge, connected to said hub by at least one joining surface.
  • the invention further relates to a sprung balance incorporating such a balance.
  • the invention also relates to a timepiece incorporating such a sprung balance or such a balance.
  • the invention relates to the field of regulating organs for timepieces, and particularly the balance or the balance spring.
  • the accuracy of the calibres depends on the quality of their regulating organ, and the obtaining of very high oscillation frequencies, for example of 10 Hz, to be compared to the usual frequencies of 2.5 to 4 Hz, can only be obtained with the design of suitable regulating members, particularly with regard to the pendulum.
  • the energy to be provided, in the form of elastic torque of the spiral, for the maintenance of the oscillation is proportional to the product, on the one hand of the inertia of the balance around its axis of rotation, by the square of the frequency on the other hand.
  • the passage of a frequency from 4 Hz to 10 Hz results in about the division by 6 of the inertia.
  • a pendulum inertia of 12 mg.cm 2 is considered good, such a balance typically having a diameter of 9 to 10 mm.
  • a balance for use at 10 Hz must have a low value inertia, especially less than 2 mg.cm 2 .
  • a rocker for use at 10 Hz must still, for optimal operation, be of minimum mass, especially less than 30 mg, so as to reduce friction in the bearings, so as to avoid disturbances of isochronism in the different positions of use.
  • the document FR 998 791 A in the name of JAEGER ETS describes an adjustable inertia beam, with flexible serge arms that can be fixed by screws in a particular position.
  • the document EP 2 104 008 A1 in the name of NIVAROX SA describes a monoblock balance-spring spiral assembly made of silicon.
  • the document CH 471 410 A in the name of LANGENDORF WATCH CO also exhibits a flexible adjustable shank balance with screws.
  • micro-machinable materials such as silicon, quartz, which are in principle made in finite dimensions, with very precise tolerances, as part of their production process, are not easily machinable a posteriori.
  • the inventive step consisted in creating the conditions of a balance structure, including the hub, the serge, and the connections between these two components, as light as possible, moving as far as possible from the hub of the masses of density if possible higher than that of this structure, and to incorporate in this structure adjustment means for making adjustments and adjustments by avoiding rework machining.
  • the invention relates to a balance for a timepiece, with inertia adjustment to adjust its inertia and / or its balance or / and its oscillation frequency, comprising a hub arranged to cooperate with a pivoting shaft around a pendulum axis perpendicular to a balance plane, and a continuous or discontinuous peripheral serge, connected to said hub by at least one joining surface, said serge being made integrally with said joining surface and said hub in a micro material machinable selected from silicon, or quartz, or one of their compounds, or an alloy derived from MEMS technology, or an alloy as obtained by the "LIGA" process, characterized in that said serge comprises at least a first resilient arm comprising hooking means arranged to cooperate directly, in different attachment positions, with complementary hooking means that includes said serge to form, in the attachment position, a closed loop of which inertia with respect to said balance shaft is variable according to said attachment positions, and in that said balance is in one piece with said attachment means and said complementary attachment means.
  • the invention also comprises a balance spring incorporating at least one such balance.
  • the invention also relates to a timepiece incorporating at least one such sprung balance or at least one such balance.
  • the preferred use of silicon makes it possible to obtain a beam structure that is both very light and very rigid, which can be dimpled in the junction zone between the hub and the serge.
  • the postponement periphery of inserts which can be equipped with screws, is favorable to obtaining a properly sized inertia despite the very low total mass of the balance.
  • the adjustment and balancing functions are ensured and facilitated.
  • Such a balance is perfectly suitable for good operation at the frequency of 10 Hz, and at frequencies above 10 Hz.
  • the invention relates to the field of regulating organs for timepieces, and particularly the balance or the balance spring.
  • the invention is particularly directed to the production of pendulums for high oscillation frequencies, 10 Hz or more.
  • Non-limiting embodiments are shown in the figures.
  • the invention relates to the production of a rocker 1 for timepiece with inertia adjustment to adjust its inertia and / or its balance or / and its frequency of oscillation.
  • This rocker 1 comprises a hub 2 arranged to cooperate with a pivoting shaft about a balance shaft 3 perpendicular to a balance plane 4, and a peripheral serge 5 continuous or discontinuous.
  • This serge 5 can indeed be discontinuous in the context of a search for relief.
  • a serge 5 continues, as visible on the figure 3 , offers the advantage of good rigidity and good aerodynamics, and limits localized flexion by preventing any warping of the balance 1.
  • This serge 5 is connected to the hub 2 by at least one junction surface 6, which may be constituted by a continuous surface such as a perforated disc or not, or by one or more arms 20.
  • the preparation of a junction surface 6 openwork in particular with cutouts, crossing or not, between longitudinal members ensuring a good triangulation, makes it possible to further reduce the weight of the balance.
  • the serge 5 is produced. integrally with the junction surface 6 and the hub 2 in a micro-machinable material, or silicon, or quartz, or one of their compounds, or an alloy derived from the MEMS technology, or an alloy as obtained by the LIGA process.
  • the serge 5 comprises at least one first elastic arm 40.
  • This elastic arm 40 comprises attachment means 41, which are arranged to cooperate, in different attachment positions, with complementary attachment means 42 that comprises the serge 5, to constitute, in the attachment position, a closed loop whose inertia relative to the balance shaft 3 is variable depending on these attachment positions.
  • the attachment means 41 and the complementary attachment means 42 can be made with all types of complementary profiles with each other, and having a periodic pitch, so as to allow the hooking of each with respect to the other in a plurality of different positions.
  • An important advantage of the invention is that this variation of inertia is reproducible, and very easily memorized, insofar as the attachment means 41 and the complementary attachment means 42 occupy discrete positions, which can very easily be memorized to recreate a particular setting.
  • the periphery of the serge 5 comprises, as visible on the Figures 1 and 2 , Several such elastic arms 40. Their peripheral arrangement, substantially tangential to the serge 5, allows them to assign a significant length, which results in a consequent deviation, for a minimal angle of deformation.
  • the first elastic arm 40 comprises at least at one end 44 an elastic connection with the serge 5.
  • This elastic connection can be achieved by the presence of a slot 60 in the serge, as on the figures 1 and 3 , or more simply, as on the figure 2 , by a reduced section of the serge 5, using the elastic properties of the material of the serge 5, in particular silicon.
  • the first elastic arm 40 preferably has a second end 45 opposite the first end 44, the attachment means 41.
  • This embodiment of the first elastic arm 40 is not exclusive, as visible on the figure 4 , where such an elastic arm 40 is movable by deformation between two slots 60 and 60A that includes the serge 5.
  • the elastic arm 40 carries a first projection 61 carrying attachment means 41, which cooperate in different positions hooking, with additional hooking means 42 of the serge 5. It still carries a second protruding 61 A carrying hooking means 41 A, which cooperate, in different hooking positions, with hooking means Supplementary item 42A of serge 5.
  • these complementary attachment means 42 are arranged on a second elastic arm 43 that comprises the serge 5.
  • the second elastic arm 43 comprises at least at a first end 46 an elastic connection with the serge 5. This elastic connection can be achieved by the presence of a slot 62 in the serge, as on the figures 1 and 3 , or more simply, as on the figure 2 , by a reduced section of the serge 5, using the elastic properties of the material of the serge 5, in particular silicon.
  • the second elastic arm 43 preferably comprises at a second end 47 opposite the first end 46, the complementary attachment means 42.
  • this second elastic arm 43 further comprises at a third end 48, distant from the first end 46 and the second end 47, at least one elastic connection with the serge 5.
  • the second elastic arm 43 further comprises at a fourth end, 49 distant from the first end 46 and the second end 47, at least one elastic connection with the serge 5.
  • the second elastic arm 43 further comprises at a fifth end 50 distant the first end 46 and the second end 47 at least one elastic connection with the serge 5.
  • the second resilient arm 43 further comprises at a sixth end 51 other complementary attachment means 52 arranged to cooperate with means of attachment 41 A that comprises another first elastic arm 40A, different from that with which cooperate the complementary attachment means 42.
  • a suspended mass 63 is produced, which is movable inside the serge 5, in this particular and non-limiting case between four elastic lips.
  • the attachment means 41 and the complementary fastening means 42 are enclosed in the serge 5.
  • This suspended mass 63 carries the complementary fastening means 42 and the complementary fastening means 52, which respectively cooperate the means attachment 41 of an elastic arm 40, and with the attachment means 41 A of another first elastic arm 40A.
  • This embodiment provides a simple adjustment, like a push button integrated in the serge 5. This solution is also particularly rigid.
  • the fourth variant of the figure 4 represents a neighboring version of complete integration in the serge 5 of the attachment means 41 and complementary attachment means 42, but without mobility of the latter.
  • the attachment means 41 and the complementary attachment means 42 are movable relative to each other in a radial direction relative to the balance shaft 3.
  • the radial mobility of these attachment means one against the other results in a radial offset of the center of inertia of the serge portion 5 which incorporates them.
  • the attachment means 41 and the complementary attachment means 42 are movable relative to each other in a direction tangential to the serge 5.
  • Two different attachment positions are shown on this figure 2 one in full line, the other in broken lines.
  • the tangential mobility of these two elastic arms relative to each other is translated by a radial offset of the center of inertia of these two arms.
  • the attachment means 41 and the complementary attachment means 42 are constituted by antagonistic tooth sectors.
  • these toothed sectors each have teeth that are inclined so as to remain intermeshed with each other in the absence of a disengagement action.
  • attachment means 41 and the complementary attachment means 42 can be made with all types of complementary profiles with each other, and having a periodic pitch, so as to allow the hooking of some compared to others in a plurality of different positions.
  • these profiles may still consist of notches or the like.
  • the invention offers the possibility of using a rocker 1 monoblock without any insert, which reduces the number of components.
  • An adapted dimensioning of the serge 5 makes it possible to obtain sufficient inertia.
  • additional masses of known inertia preferably imposed, of heavy metals or gold or the like.
  • additional masses may be fixed, in the form of a rivet or the like, at the level of the suspended mass 63 of the figure 3 or zones with a large section of the serge 5, for example at the junction with the junction surface 6 or with the arms 20.
  • the invention thus makes it possible to constitute a rocker 1 able to oscillate at high frequency, in particular greater than or equal to 10 Hz, and to allow adjustment or fine-tuning operations, which are moreover reversible and reproducible.
  • the invention also relates to a sprung balance incorporating at least one such rocker 1, according to any one of the embodiments and any of the variants presented above.
  • the invention also relates to a timepiece incorporating at least one such sprung balance, or at least one such rocker 1.
  • the use of silicon allows dimensioning in diameter substantially greater than one would, at similar inertia, with a balance of traditional invoice.
  • the good elasticity of the silicon is particularly advantageous for producing the elastic arms of the invention.
  • the design of the monobloc balance according to the invention allows a very precise adjustment of the oscillation frequency of the sprung balance in which it is integrated.
  • the adjustment and adjustment of the balance are very precise, and allow the balance to be used in a high frequency oscillator, 10 Hz or more.

Description

    Domaine de l'invention
  • L'invention concerne un balancier pour pièce d'horlogerie, à réglage d'inertie pour ajuster son inertie ou/et son équilibrage ou/et sa fréquence d'oscillation, comportant un moyeu agencé pour coopérer avec un arbre pivotant autour d'un axe de balancier perpendiculaire à un plan de balancier, et une serge périphérique continue ou discontinue, reliée audit moyeu par au moins une surface de jonction.
  • L'invention concerne encore un balancier-spiral incorporant un tel balancier.
  • L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie incorporant un tel balancier-spiral ou un tel balancier.
  • L'invention concerne le domaine des organes réglants pour pièces d'horlogerie, et tout particulièrement le balancier ou le balancier-spiral.
    • Arrière plan de l'invention
  • La précision des calibres dépend de la qualité de leur organe réglant, et l'obtention de fréquences d'oscillation très élevées, par exemple de 10 Hz, à comparer aux fréquences usuelles de 2,5 à 4 Hz, ne peut être obtenue qu'avec la conception d'organes réglants adaptés, en particulier en ce qui concerne le balancier.
  • En effet, l'énergie à fournir, sous forme de couple élastique du spiral, pour l'entretien de l'oscillation est proportionnelle au produit, d'une part de l'inertie du balancier autour de son axe de pivotement, par le carré de la fréquence d'autre part. Ainsi, par exemple, à énergie égale, le passage d'une fréquence de 4 Hz à 10 Hz entraîne environ la division par 6 de l'inertie. Pour une fréquence de 4 Hz, une inertie du balancier de 12 mg.cm2 est considérée comme bonne, un tel balancier ayant classiquement un diamètre de 9 à 10 mm. Ainsi, un balancier pour une utilisation à 10 Hz doit avoir une inertie de faible valeur, notamment inférieure à 2 mg.cm2.
  • Un balancier pour une utilisation à 10 Hz doit encore, pour un fonctionnement optimal, être de masse minimale, notamment inférieure à 30 mg, de façon à réduire les frottements dans les paliers, de façon à éviter les perturbations de l'isochronisme dans les différentes positions d'utilisation.
  • Tout en étant de masse et d'inertie faible, le balancier d'un oscillateur à haute fréquence doit, encore, permettre le réglage du balourd et un parfait équilibrage, statique comme dynamique, et sa construction doit autoriser des opérations de réglage ou/et d'ajustement. Il n'est donc pas possible d'utiliser les technologies classiques, ni même des solutions de balanciers allégés tels que des balanciers avec serge à rayons telle que décrite par le brevet FR 1275 357 au nom de Straumann, ou par le brevet FR 1 301 938 au nom de LIP. En effet, leur masse, même réduite, interdit d'obtenir une inertie aussi basse que souhaitée. De même, un balancier en titane selon le brevet EP 1 562 087 au nom de MONTRES BREGUET SA, conçu avec une serge et des bras en titane et des sections réduites, reste d'une masse et d'une inertie qui sont supérieures à ce qui est souhaité pour un fonctionnement optimal.
  • Le document FR 998 791 A au nom de JAEGER ETS décrit un balancier d'inertie réglable, comportant des bras de serge flexibles qui peuvent être fixés par vis dans une position particulière. Le document EP 2 104 008 A1 au nom de NIVAROX SA décrit un ensemble balancier-spiral monobloc en silicium. Le document CH 471 410 A au nom de LANGENDORF WATCH CO expose aussi un balancier à serge flexible réglable par vis.
  • Il est également recherché un facteur de qualité de l'ordre de 500, donc nettement supérieur à ceux des oscillateurs traditionnels où il est voisin de 220 à 280 pour des montres de bonne qualité. Un tel facteur de qualité ne peut s'obtenir que par la conjugaison d'un spiral silicium ou analogue et d'un balancier remplissant les conditions ci-dessus. L'obtention d'un facteur de qualité élevé, conjuguée à des possibilités de réglage et d'ajustement, doivent, encore, permettre l'élimination de la raquetterie.
  • De plus, la masse de l'ensemble étant limitée, le nombre de composants le plus réduit possible est à privilégier.
  • Toutefois, les matériaux micro-usinables, tels que le silicium, le quartz, qui sont réalisés en principe en cotes finies, avec des tolérances très précises, dans le cadre de leur procédé d'élaboration, ne sont pas aisément usinables a posteriori.
  • Il est donc nécessaire, pour des organes réglants réalisés avec de tels matériaux ou incorporant au moins un composant dans un tel matériau, de disposer de possibilités d'ajustement en fréquence, ou/et en inertie, en évitant l'usinage, et en privilégiant les possibilités de réglage.
    • Résumé de l'invention
  • La démarche inventive a consisté à créer les conditions d'une structure de balancier, incluant le moyeu, la serge, et les liaisons entre ces deux composants, la plus légère possible, en éloignant au maximum du moyeu des masses de densité si possible supérieure à celle de cette structure, et à incorporer à cette structure des moyens de réglage permettant d'effectuer des réglages et ajustements en évitant des reprises d'usinage.
  • A cet effet l'invention concerne un balancier pour pièce d'horlogerie, à réglage d'inertie pour ajuster son inertie ou/et son équilibrage ou/et sa fréquence d'oscillation, comportant un moyeu agencé pour coopérer avec un arbre pivotant autour d'un axe de balancier perpendiculaire à un plan de balancier, et une serge périphérique continue ou discontinue, reliée audit moyeu par au moins une surface de jonction, ladite serge étant réalisée de façon monobloc avec ladite surface de jonction et ledit moyeu dans un matériau micro-usinable choisi parmi le silicium, ou le quartz, ou un de leurs composés, ou un alliage issu de la technologie des MEMS, ou un alliage tel qu'obtenu par le procédé « LIGA », caractérisé en ce que ladite serge comporte au moins un premier bras élastique comportant des moyens d'accrochage agencés pour coopérer directement, dans différentes positions d'accrochage, avec des moyens d'accrochage complémentaire que comporte ladite serge pour constituer, en position d'accrochage, une boucle fermée dont l'inertie par rapport audit axe de balancier est variable en fonction desdites positions d'accrochage, et en ce que ledit balancier est monobloc avec lesdits moyens d'accrochage et lesdits moyens d'accrochage complémentaire.
  • L'invention comporte encore un balancier-spiral incorporant au moins un tel balancier.
  • L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie incorporant au moins un tel balancier-spiral ou au moins un tel balancier.
  • L'emploi préféré du silicium permet d'obtenir une structure de balancier à la fois très légère et très rigide, qui peut être alvéolée dans la zone de jonction entre le moyeu et la serge. Le report en périphérie d'inserts, qui peuvent être équipés de vis, est favorable à l'obtention d'une inertie correctement dimensionnée malgré la très faible masse totale du balancier. Les fonctionnalités de réglage et d'équilibrage sont assurées et facilitées.
  • Un tel balancier est parfaitement approprié pour un bon fonctionnement à la fréquence de 10 Hz, et à des fréquences supérieures à 10 Hz.
    • Description sommaire des dessins
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux figures annexées où :
    • la figure 1 représente, de façon schématisée, et en section perpendiculaire à l'axe de balancier et parallèle au plan de balancier, une première variante de balancier selon l'invention ;
    • la figure 2 représente, de façon schématisée, et en section perpendiculaire à l'axe de balancier et parallèle au plan de balancier, une deuxième variante de l'invention ;
    • la figure 3 représente, de façon partielle, schématisée, et en section perpendiculaire à l'axe de balancier et parallèle au plan de balancier, une troisième variante de l'invention,
    • la figure 4 représente, de façon partielle, schématisée, et en section perpendiculaire à l'axe de balancier et parallèle au plan de balancier, une quatrième variante de l'invention.
    Description détaillée des modes de réalisation préférés
  • L'invention concerne le domaine des organes réglants pour pièces d'horlogerie, et tout particulièrement le balancier ou le balancier-spiral.
  • L'invention est tout particulièrement orientée vers la production de balanciers pour de hautes fréquences d'oscillation, 10 Hz ou davantage.
  • Des variantes de réalisation, nullement limitatives, sont représentées sur les figures.
  • L'invention concerne la réalisation d'un balancier 1 pour pièce d'horlogerie à réglage d'inertie pour ajuster son inertie ou/et son équilibrage ou/et sa fréquence d'oscillation.
  • Ce balancier 1 comporte un moyeu 2 agencé pour coopérer avec un arbre pivotant autour d'un axe de balancier 3 perpendiculaire à un plan de balancier 4, et une serge périphérique 5 continue ou discontinue. Cette serge 5 peut en effet être discontinue dans le cadre d'une recherche d'allégement. Une serge 5 continue, tel que visible sur la figure 3, offre l'avantage d'une bonne rigidité et d'un bon aérodynamisme, et limite les flexions localisées en prévenant tout gauchissement du balancier 1.
  • Cette serge 5 est reliée au moyeu 2 par au moins une surface de jonction 6, qui peut être constituée par une surface continue tel un disque ajouré ou non, ou par un ou plusieurs bras 20. La confection d'une surface de jonction 6 ajourée, notamment avec des découpes, traversantes ou non, entre des longerons assurant une bonne triangulation, permet de réduire encore la masse du balancier.
  • De façon préférée selon l'invention, dans toutes les variantes de tous les modes de réalisation décrits ci-après, pour obtenir un balancier avec de bonnes performances, à une fréquence d'oscillation de 10 Hz ou davantage, on réalise la serge 5 de façon monobloc avec la surface de jonction 6 et le moyeu 2 dans un matériau micro-usinable, ou silicium, ou quartz, ou un de leurs composés, ou un alliage issu de la technologie des MEMS, ou un alliage tel qu'obtenu par le procédé « LIGA ».
  • Le choix du silicium donne des résultats particulièrement bons et est la solution préférée.
  • Selon l'invention, la serge 5 comporte au moins un premier bras élastique 40. Ce bras élastique 40 comporte des moyens d'accrochage 41, qui sont agencés pour coopérer, dans différentes positions d'accrochage, avec des moyens d'accrochage complémentaire 42 que comporte la serge 5, pour constituer, en position d'accrochage, une boucle fermée dont l'inertie par rapport à l'axe de balancier 3 est variable en fonction de ces positions d'accrochage.
  • Les moyens d'accrochage 41 et les moyens d'accrochage complémentaire 42 peuvent être réalisés avec tous types de profils complémentaires l'un avec l'autre, et comportant un pas périodique, de façon à autoriser l'accrochage des uns par rapport aux autres dans une pluralité de positions différentes.
  • On comprend que la déformation de la géométrie de la serge 5 induit une variation d'inertie du balancier 1.
  • Un avantage important de l'invention est que cette variation d'inertie est reproductible, et très facilement mémorisable, dans la mesure où les moyens d'accrochage 41 et les moyens d'accrochage complémentaire 42 occupent des positions discrètes, qui peuvent très facilement être mémorisées pour recréer un réglage particulier.
  • De préférence, la périphérie de la serge 5 comporte, tel que visible sur les figures 1 et 2, plusieurs tels bras élastiques 40. Leur disposition périphérique, sensiblement tangentielle par rapport à la serge 5, permet de leur attribuer une longueur importante, qui se traduit par une déviation conséquente, pour un angle de déformation minime.
  • Dans une réalisation préférée, tel que visible sur les figures 1 à 3, le premier bras élastique 40 comporte au moins à une première extrémité 44 une liaison élastique avec la serge 5. Cette liaison élastique peut être réalisée par la présence d'une fente 60 dans la serge, comme sur les figures 1 et 3, ou plus simplement, comme sur la figure 2, par une section réduite de la serge 5, en utilisant les propriétés élastiques du matériau de la serge 5, notamment du silicium. Le premier bras élastique 40 comporte de préférence à une deuxième extrémité 45 opposée à la première extrémité 44, les moyens d'accrochage 41.
  • Ce mode de réalisation du premier bras élastique 40 n'est pas exclusif, tel que visible sur la figure 4, où un tel bras élastique 40 est mobile par déformation entre deux fentes 60 et 60A que comporte la serge 5. Dans cette quatrième variante le bras élastique 40 porte un premier saillant 61 porteur de moyens d'accrochage 41, qui coopèrent, dans différentes positions d'accrochage, avec des moyens d'accrochage complémentaire 42 de la serge 5. Il porte encore un deuxième saillant 61 A porteur de moyens d'accrochage 41 A, qui coopèrent, dans différentes positions d'accrochage, avec des moyens d'accrochage complémentaire 42A de la serge 5.
  • Dans un mode de réalisation préféré, tel que visible sur les figures 1 à 3, ces moyens d'accrochage complémentaire 42 sont agencés sur un deuxième bras élastique 43 que comporte la serge 5. Dans une réalisation préférée, tel que visible sur les figures 1 à 3, le deuxième bras élastique 43 comporte au moins à une première extrémité 46 une liaison élastique avec la serge 5. Cette liaison élastique peut être réalisée par la présence d'une fente 62 dans la serge, comme sur les figures 1 et 3, ou plus simplement, comme sur la figure 2, par une section réduite de la serge 5, en utilisant les propriétés élastiques du matériau de la serge 5, notamment du silicium. Le deuxième bras élastique 43 comporte de préférence à une deuxième extrémité 47 opposée à la première extrémité 46, les moyens d'accrochage complémentaire 42.
  • Dans une réalisation particulière, tel que visible sur la figure 3, ce deuxième bras élastique 43 comporte encore à une troisième extrémité 48, distante de la première extrémité 46 et de la deuxième extrémité 47, au moins une liaison élastique avec la serge 5.
  • De préférence, dans cette troisième variante de la figure 3, le deuxième bras élastique 43 comporte encore à une quatrième extrémité, 49 distante de la première extrémité 46 et de la deuxième extrémité 47, au moins une liaison élastique avec la serge 5. Le deuxième bras élastique 43 comporte encore à une cinquième extrémité 50 distante de la première extrémité 46 et de la deuxième extrémité 47 au moins une liaison élastique avec la serge 5. Le deuxième bras élastique 43 comporte encore à une sixième extrémité 51 d'autres moyens d'accrochage complémentaire 52 agencés pour coopérer avec des moyens d'accrochage 41 A que comporte un autre premier bras élastique 40A, différent de celui avec lequel coopèrent les moyens d'accrochage complémentaire 42.
  • En somme, dans cette troisième variante de la figure 3, on réalise une masse suspendue 63, qui est mobile à l'intérieur de la serge 5, dans ce cas particulier et non limitatif entre quatre lèvres élastiques. Les moyens d'accrochage 41 et les moyens d'accrochage complémentaire 42 sont enfermés dans la serge 5. Cette masse suspendue 63 porte les moyens d'accrochage complémentaire 42 et les moyens d'accrochage complémentaire 52, qui coopèrent respectivement les moyens d'accrochage 41 d'un bras élastique 40, et avec les moyens d'accrochage 41 A d'un autre premier bras élastique 40A. Cette réalisation procure un réglage simple, à la façon d'un bouton-poussoir intégré à la serge 5. Cette solution est, aussi, particulièrement rigide.
  • La quatrième variante de la figure 4, décrite plus haut, représente une version voisine d'intégration complète dans la serge 5 des moyens d'accrochage 41 et moyens d'accrochage complémentaire 42, mais sans mobilité de ces derniers.
  • Dans un mode de réalisation, tel que visible sur les figures 1, 3 et 4, les moyens d'accrochage 41 et les moyens d'accrochage complémentaire 42 sont mobiles l'un par rapport à l'autre selon une direction radiale par rapport à l'axe de balancier 3. La mobilité radiale de ces moyens d'accrochage les uns par rapport aux autres se traduit par un déport radial du centre d'inertie de la portion de serge 5 qui les incorpore.
  • Dans un autre mode de réalisation, tel que visible sur la figure 2, les moyens d'accrochage 41 et les moyens d'accrochage complémentaire 42 sont mobiles l'un par rapport à l'autre selon une direction tangentielle par rapport à la serge 5. Deux positions d'accrochage différentes sont représentées sur cette figure 2, l'une en trait plein, l'autre en trait interrompu. On voit bien la différence de forme, et donc d'inertie, de la boucle constituée par la liaison du premier bras élastique 40 avec le deuxième bras élastique 43. La mobilité tangentielle de ces deux bras élastiques l'un par rapport à l'autre se traduit par un déport radial du centre d'inertie de ces deux bras. L'adoption d'une exécution symétrique des bras, par rapport à l'axe de balancier 3, permet, en effectuant les mêmes réglages d'inertie symétriquement par rapport à cet axe, de modifier l'inertie totale du balancier 1, sans modifier son axe principal d'inertie, qui doit être confondu avec l'axe de balancier 3. Bien sûr, un réglage différentiel reste possible, mais n'a d'intérêt que si des masses additionnelles sont rapportées sur ce balancier 1.
  • De préférence, tel que visible sur les figures 1 à 4, les moyens d'accrochage 41 et les moyens d'accrochage complémentaire 42 sont constitués par des secteurs dentés antagonistes.
  • Dans une réalisation préférée, ces secteurs dentés comportent chacun une denture inclinée de façon à rester engrenés l'un avec l'autre en l'absence d'une action de dégrènement.
  • Naturellement, les moyens d'accrochage 41 et les moyens d'accrochage complémentaire 42 peuvent être réalisés avec tous types de profils complémentaires l'un avec l'autre, et comportant un pas périodique, de façon à autoriser l'accrochage des uns par rapport aux autres dans une pluralité de positions différentes. Par exemple ces profils peuvent encore être constitués de crans droits ou similaires.
  • Telle que présentée dans ces différentes variantes, l'invention offre la possibilité d'utiliser un balancier 1 monobloc sans aucun insert, ce qui réduit le nombre de composants. Un dimensionnement adapté de la serge 5 permet d'obtenir une inertie suffisante. Dans le cas de besoin d'une inertie encore supérieure, il est encore possible, sans sortir de l'invention, de fixer à demeure, de façon non démontable, en périphérie de la serge 5, dans des positions précises, des masses additionnelles d'inertie connue, de préférence imposée, en métaux lourds ou or ou similaire. Par exemple de telles masses additionnelles peuvent être fixées, sous forme de rivet ou similaire, au niveau de la masse suspendue 63 de la figure 3, ou encore de zones à forte section de la serge 5, par exemple à la jonction avec la surface de jonction 6 ou avec les bras 20.
  • La géométrie d'apparence complexe des différentes variantes de balanciers présentées ci-dessus n'est possible que par la réalisation de ces balanciers en matériaux micro-usinables ou de préférence en silicium, car les procédés mis en oeuvre permettent très facilement la réalisation de tels contours, avec une très haute précision dimensionnelle, et la possibilité de réaliser des lames élastiques, et donc d'utiliser les propriétés élastiques du matériau, notamment du silicium.
  • L'invention permet ainsi de constituer un balancier 1 apte à osciller à haute fréquence, notamment supérieure ou égale à 10 Hz, et à autoriser des opérations d'ajustement ou de réglage fin, qui sont de surcroît réversibles et reproductibles.
  • L'invention concerne encore un balancier-spiral incorporant au moins un tel balancier 1, selon l'un quelconque des modes de réalisation et l'une quelconque des variantes présentées ci-dessus.
  • L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie incorporant au moins un tel balancier-spiral, ou au moins un tel balancier 1.
  • L'emploi du silicium permet un dimensionnement en diamètre sensiblement supérieur à ce que l'on aurait, à inertie semblable, avec un balancier de facture traditionnelle. La bonne élasticité du silicium est particulièrement avantageuse pour la réalisation des bras élastiques de l'invention.
  • Le choix du silicium, en particulier, autorise la réalisation, dans la serge, de moyens de maintien élastique, notamment sous forme de lèvre élastique. De la même façon, des moyens d'arrêt sous forme de cliquets peuvent être combinés à de telles lames ou à des ressorts réalisés dans la serge en silicium.
  • Ce choix du silicium ou d'un alliage issu de la technologie des MEMS, ou alliage tel qu'obtenu par le procédé « LIGA », permet, par l'excellente résolution lors du façonnage, d'assurer une géométrie très précise de la serge 5, et ainsi d'éviter tous les jeux générateurs de vibrations et préjudiciables au bon fonctionnement de l'oscillateur.
  • Le choix du silicium permet de surcroît d'insérer au balancier des gravures, des décors, et d'effectuer une structuration de surface.
  • Les possibilités de réglage et d'ajustement propres à ce nouveau balancier selon l'invention permettent l'élimination de toute raquetterie.
  • La conception du balancier monobloc selon l'invention autorise un ajustement très précis de la fréquence d'oscillation du balancier-spiral dans lequel il est intégré. Le réglage et l'ajustement du balancier sont très précis, et permettent au balancier d'être utilisé dans un oscillateur à haute fréquence, 10 Hz ou davantage.
  • Les buts que se proposait d'atteindre l'invention sont ainsi parfaitement atteints.

Claims (15)

  1. Balancier (1) pour pièce d'horlogerie, à réglage d'inertie pour ajuster son inertie ou/et son équilibrage ou/et sa fréquence d'oscillation, comportant un moyeu (2) agencé pour coopérer avec un arbre pivotant autour d'un axe de balancier (3) perpendiculaire à un plan de balancier (4), et une serge (5) périphérique continue ou discontinue, reliée audit moyeu (2) par au moins une surface de jonction (6), la dite serge (5) étant réalisée de façon monobloc avec ladite surface de jonction (6) et ledit moyeu (2) dans un matériau micro-usinable choisi parmi le silicium, ou le quartz, ou un de leurs composés, ou un alliage issu de la technologie des MEMS, ou un alliage tel qu'obtenu par le procédé « LIGA », caractérisé en ce que ladite serge (5) comporte au moins un premier bras élastique (40) comportant des moyens d'accrochage (41) agencés pour coopérer directement, dans différentes positions d'accrochage, avec des moyens d'accrochage complémentaire (42) que comporte ladite serge (5) pour constituer, en position d'accrochage, une boucle fermée dont l'inertie par rapport audit axe de balancier (3) est variable en fonction desdites positions d'accrochage, et en ce que ledit balancier (1) est monobloc avec lesdits moyens d'accrochage (41) et lesdits moyens d'accrochage complémentaire (42).
  2. Balancier (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit premier bras élastique (40) comporte au moins à une première extrémité (44) une liaison élastique avec ladite serge (5), et à une deuxième extrémité (45) opposée à ladite première extrémité (44), lesdits moyens d'accrochage (41).
  3. Balancier (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'accrochage complémentaire (42) sont agencés sur un deuxième bras élastique (43) que comporte ladite serge (5).
  4. Balancier (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit deuxième bras élastique (43) comporte au moins à une première extrémité (46) une liaison élastique avec ladite serge (5), et à une deuxième extrémité (47) opposée à ladite première extrémité (46), lesdits moyens d'accrochage complémentaire (42).
  5. Balancier (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit deuxième bras élastique (43) comporte encore à une troisième extrémité (48) distante de ladite première extrémité (46) et de ladite deuxième extrémité (47) au moins une liaison élastique avec ladite serge (5).
  6. Balancier (1) selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit deuxième bras élastique (43) comporte encore à une quatrième extrémité (49) distante de ladite première extrémité (46) et de ladite deuxième extrémité (47) au moins une liaison élastique avec ladite serge (5).
  7. Balancier (1) selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que ledit deuxième bras élastique (43) comporte encore à une cinquième extrémité (50) distante de ladite première extrémité (46) et de ladite deuxième extrémité (47) au moins une liaison élastique avec ladite serge (5).
  8. Balancier (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit deuxième bras élastique (43) comporte encore à une sixième extrémité (51) d'autres moyens d'accrochage complémentaire (52) agencés pour coopérer avec des moyens d'accrochage (41 A) que comporte un autre premier bras élastique (40A) différent de celui avec lequel coopèrent lesdits moyens d'accrochage complémentaire (42).
  9. Balancier (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'accrochage (41) et lesdits moyens d'accrochage complémentaire (42) sont mobiles l'un par rapport à l'autre selon une direction radiale par rapport audit axe de balancier (3).
  10. Balancier (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens d'accrochage (41) et lesdits moyens d'accrochage complémentaire (42) sont mobiles l'un par rapport à l'autre selon une direction tangentielle par rapport à ladite serge (5).
  11. Balancier (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'accrochage (41) et lesdits moyens d'accrochage complémentaire (42) sont enfermés dans ladite serge (5).
  12. Balancier (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'accrochage (41) et lesdits moyens d'accrochage complémentaire (42) sont constitués par des secteurs dentés antagonistes.
  13. Balancier (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdits secteurs dentés comportent chacun une denture inclinée de façon à rester engrenés l'un avec l'autre en l'absence d'une action de dégrènement.
  14. Balancier-spiral incorporant au moins un balancier (1) selon l'une des revendications 1 à 13.
  15. Pièce d'horlogerie incorporant au moins un balancier-spiral selon la revendication précédente, ou au moins un balancier (1) selon l'une des revendications 1 à 13.
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