EP2893404A2 - Organe régulateur d'horlogerie - Google Patents

Organe régulateur d'horlogerie

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Publication number
EP2893404A2
EP2893404A2 EP13756164.3A EP13756164A EP2893404A2 EP 2893404 A2 EP2893404 A2 EP 2893404A2 EP 13756164 A EP13756164 A EP 13756164A EP 2893404 A2 EP2893404 A2 EP 2893404A2
Authority
EP
European Patent Office
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wire
torsion
torsion wire
plate
balance
Prior art date
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Granted
Application number
EP13756164.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP2893404B1 (fr
Inventor
Samuel Cordier
Edmond Capt
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Blancpain SA
Original Assignee
Blancpain SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Blancpain SA filed Critical Blancpain SA
Priority to EP13756164.3A priority Critical patent/EP2893404B1/fr
Publication of EP2893404A2 publication Critical patent/EP2893404A2/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2893404B1 publication Critical patent/EP2893404B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • G04B18/02—Regulator or adjustment devices; Indexing devices, e.g. raquettes
    • 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
    • G04B17/10—Oscillators with torsion strips or springs acting in the same manner as torsion strips, e.g. weight oscillating in a horizontal plane

Definitions

  • the invention relates to a timepiece control member, comprising at least one balance oscillating about an oscillation axis and subjected to a restoring torque exerted by torsion return means.
  • the invention also relates to a clockwork movement comprising at least one such regulator member, oscillating between a plate and a bridge.
  • the invention also relates to a timepiece comprising at least one such watch movement.
  • the invention relates to the field of watch clock mechanisms.
  • the losses of a regulating organ directly influence the quality of the running of a watch, as well as its power reserve.
  • the regulating organ is traditionally sensitive to the different vertical or horizontal positions of the watch, and the differences between the flat / hung positions are often important.
  • CLEMEN JORGENSEN describes a static application of a pendulum less sensitive to shocks, and can be moved without hindrance.
  • the return member of the regulating member is constituted by a torsion wire anchored at both ends and carrying a rocker in the middle, the wire being in the vertical of the place.
  • the thread tension is effected by the elasticity of its end supports.
  • the useful length of the wire is limited to one of its ends by a fork adjustable in position, whose point of contact with the wire determines this useful length.
  • the support of the fork can be a bimetallic, to achieve temperature compensation.
  • No. 5,772,803 to PEKER ATAKAN discloses a spring made of an amorphous metal alloy, such as a helical spring, torsion bar, torsion tube, not particularly intended for a watch application.
  • ROLEX SA describes a method for shaping a barrel spring formed of a monolithic ribbon of metal glass, according to which the shape is calculated theoretical free to give this monolithic ribbon of metal glass so that each segment, once the spring loaded in the barrel, is subjected to the maximum bending moment, we put this ribbon in shape giving it curvatures, characteristics of this theoretical elm free, to account for a decrease in curvatures once the ribbon released, the ribbon is relaxed to fix its shape by heating, and cooled ribbon.
  • This ROLEX document focuses on the case of a barrel spring with a thickness greater than 50 micrometers.
  • the other document WO201 1/069273 A1 ROLEX SA describes a method for manufacturing a spring for a timepiece, of similar size, comprising at least one monolithic metal glass ribbon comprising at least one curvature, this method comprising a step shaping plastically deformed said monolithic ribbon to obtain at least a portion of said curvature.
  • the document EP 2 154 581 A1 ROLEX SA describes a monolithic metal glass barrel spring with a thickness greater than 40 microns.
  • the invention seeks to improve the efficiency of the regulator, by reducing losses, in all positions of a watch. In particular it is a question of limiting the friction, which should not be greater in a horizontal position of the watch, than in a vertical position.
  • the invention proposes to eliminate the main source of friction constituted by the pivots, which can be estimated to be responsible for at least 90% of the friction in an oscillator.
  • the invention proposes, further, to reduce as much as possible the number of components in an oscillator.
  • the invention relates to a watchmaking member, comprising at least one balance oscillating about an axis of oscillation and subjected to a restoring torque exerted by torsion return means, characterized in that said at least one rocker comprises fastening means making it integral in oscillation with a torsion wire which constitutes said torsion-return means of said at least one rocker, in that the largest dimension of the cross-section of the useful part said torsion wire which is torsionally biased is less than 100 micrometers, in that the smallest dimension of the cross-section of said useful portion is less than 50 micrometers, the total length of said torsion wire is less than 6 millimeters, and in that said regulating member comprises tensioning means of said at least one torsion wire.
  • said balance wheel comprises, on either side of said fixing means along said oscillation axis, first and second second means for limiting the radial clearance between said torsion wire and said beam.
  • said torsion wire comprises, to avoid any harmful bending mode, at least one intermediate plate of greater cross-section than the useful strands of said torsion wire working in torsion, said intermediate plate being fixed at the level of said at least one balance.
  • said torsion wire is at least partially amorphous alloy composed solely of zirconium, titanium, copper, nickel and beryllium, and comprising between 41 and 44% by weight of zirconium, between 1 and 1 and 14% by weight of titanium, between 9 and 13% by weight of copper, between 10 and 1 1% by weight of nickel, and between 22 and 25% by weight of beryllium.
  • the invention also relates to a watch movement comprising at least one such regulating member, oscillating between a plate and a bridge, characterized in that it comprises, for the embedding of said twist wire, means for anchoring said member regulator constituted by first anchoring means to said bridge and by second anchoring means to said plate, and which together define said axis of oscillation of said regulating member.
  • said motion comprises voltage adjusting means of said torsion wire by a distance adjustment between said bridge and said plate.
  • the invention also relates to a timepiece comprising at least one such watch movement, characterized in that it is a watch, and in that said regulating member oscillates at a frequency greater than or equal to 5 Hz.
  • Figure 1 shows, schematically, in section in a plane passing through the axis of oscillation of the balance, a torsion wire regulator member according to the invention
  • FIG 2 is a schematic similar to Figure 1, a detail of a timepiece, in a movement comprising a regulating member according to a first embodiment of the invention
  • 3 illustrates, schematically, a monobloc variant of the invention, with a frame frame now stretched a torsion wire carrying a beam made in the form of a beam;
  • Figure 4 is a variant of Figure 3, comprising means for adjusting the tension of the torsion wire;
  • Figure 5 is a plan view of a particular embodiment of the twist wire, which comprises an intermediate plate, and which is made from a blank shown in Figure 6;
  • FIG. 7 is a diagrammatic perspective view of a rocker shaft mounted on the intermediate plate of the twist wire of FIG. 5, and FIG. 7A is a section along a plane perpendicular to the axis of oscillation, passing through this intermediate plate and a pendulum shaft;
  • FIG. 8 represents, in a manner similar to FIG. 2, a detail of a movement comprising a regulating member according to a second embodiment of the invention; this regulator member is shown with a part of a removable tool for setting up an equipped module comprising the torsion wire carrying a balance in the middle part, and anchoring means at both ends thereof;
  • FIG. 9 represents, in plan view, the mechanism of FIG. 8, in a particular embodiment comprising means for angular adjustment at the marker; this regulating member is represented with the same tooling for setting up the same equipped module, and with another removable tool constituted by a temporary holding screw for the initial assembly;
  • Figure 9A is a similar view, partial, without representation of the hidden parts;
  • FIG. 10 is a diagrammatic perspective view of a central portion of means for anchoring the torsion wire, constituted by a clamp, in which are represented, in broken lines, an end plate which comprises a torsion wire.
  • FIG. 11 shows schematically and in a manner similar to FIG. 9 a detail of the anchoring means of the torsion wire, which comprise the clip of FIG. 10, held in a concentric bush, this bushing comprising angular indexing notches with which cooperating beaks of an orientation and holding blade;
  • FIG. 12 schematically shows in perspective a control lever, also visible in FIG. 8, making it possible to apply a micrometric displacement to the clamp of FIG. 10 by reducing a displacement printed by a screw to a end of this adjustment lever; this adjustment lever comprises, in the immediate vicinity of a fixed attachment point on a bridge, a reduced section area giving this adjustment lever sufficient elasticity;
  • FIG. 13 represents, in the form of a block diagram, a watch comprising a movement that itself comprises a regulator member according to the invention.
  • the invention proposes to improve the performance of the regulating member of a watch.
  • the losses of a regulating organ directly influence the quality of the running of a watch, as well as its power reserve.
  • the losses are of three types: dry friction (pivots), linear (air on balance) and quadratic; a large part of these losses is linked to the existence of pivots;
  • the regulating organ is traditionally sensitive to the different vertical or horizontal positions of the watch, and the differences between the flat / hung positions are often important.
  • the invention proposes in particular:
  • torsion return means in particular of a torsion thread.
  • a torsion wire is disposed in the direction of the strongest accelerations in presence, including the gravity of gravity in the case of a pendulum.
  • This axial arrangement of the wire relative to the vertical of the place is a constant timepieces devolved to the time display.
  • Known mechanisms are not suitable in case of a watch, whose orientation in space and in relation to the movements of the user is any.
  • the prior art torsion wire clocks uses metal twist son, which are sufficient for the applications concerned, and contains no suggestion for the use of other materials.
  • miniaturization imposed by the application specific to regulating bodies of watches does not allow the use of wire or metal plates, because the available length is incompatible with the exercise of a sufficient pair of booster, It is then necessary to put at the point a torsion wire with one or more useful parts (biased to exert an elastic return torque) of very short lengths, compatible with the thickness of a watch movement.
  • the total length LT of the twisting wire to be used is a few millimeters, preferably less than 6 millimeters, and less than 5 millimeters in the embodiment described here, and the useful length LL of the torsion wire is even smaller, this useful length LL may result from the accumulation of several primary useful lengths of sections of the torsion wire, as will be seen later.
  • the useful length of each section working in torsion then necessarily greatly reduced, typically between 2 and 4 millimeters, and the cross sections will be of the order of a few microns, typically between 20 and 40 microns.
  • the problem of the invention consists, not only in defining a material capable of producing such a twist wire, but also in developing a shape that is achievable by reliable and reproducible industrial manufacturing processes, which is particularly delicate in a field of micro-technology, and with not particularly designed materials for watches.
  • the invention thus relates to a clock control member 1, comprising at least one rocker 2, which rocker 2 oscillates about an oscillation axis D and is subjected to a restoring torque exerted by torsion return means 4 alternatively in both directions of oscillation.
  • this regulator member 1 is designed for a watch, in particular a wristwatch, which imposes particular constraints of size and resistance to acceleration.
  • This balance 2 can be achieved without limitation in different forms: disc, annular, provided with weights, or reduced to a simple beam.
  • the invention proposes to eliminate the pivots, responsible for at least 90% of the friction in an oscillator.
  • the friction torque of a pivot is proportional to the radius of this pivot. A large radius causes great losses in vertical. Also it is necessary to reduce, if using a conventional pivot radius below a very small value close to 0.050 mm.
  • this at least one rocker 2 comprises fastening means 10 making it integral in oscillation with at least one torsion wire 5.
  • This torsion wire 5 constitutes said torsion return means 4 specific to this at least a rocker arm 2. the use of such a torsion wire 5 makes unnecessary a balancer shaft, and thus eliminates the pivots.
  • the exemplary embodiments illustrated comprise only a single pendulum. In case of juxtaposition of several rockers, they can be connected rigidly, or by an intermediate section of the same twist wire, this intermediate section may or may not be useful in torsion.
  • this twist yarn 5 has, preferably, a modulus of elasticity greater than 100 GPa, and preferably greater than 120 GPa, and a yield strength greater than 2000 MPa.
  • modulus of elasticity greater than 100 GPa, and yield strength greater than 2000 MPa result from a long experiment, delicate because of the difficulties of elaboration and the very micron dimensioning of the torsion wire 5, and constitute a particular characteristic of a wire used in a particular regulator member.
  • micrometer sizing sizing of a thread whose largest dimension of the cross section of the working portion (as will be called hereinafter the portion of the wire which is subject to torsion) is a few microns or a few tens of micrometers, and in any case less than 100 micrometers, and whose smallest dimension of the cross section of the useful part is a few micrometers or a few tens of micrometers, and in any case less than 50 micrometers.
  • the choice of a large elastic modulus ensures a good rigidity of the torsion wire, and conditions its quality of support in suspension of the pendulum.
  • the geometry of such a torsion wire ensures, in addition, the axiality of the balance. Proper tensioning of the torsion wire ensures equal tension on both sides of the balance.
  • a metal glass is here quite appropriate, it allows, again, to obtain a sufficient angular amplitude for the balance, or about 100 °, distributed between about: 50 ° for cooperation with the wheel of exhaust, and 50 ° for the inputs / outputs of the maintenance system.
  • the modulus of elasticity must be greater than 60 GPa, and the yield strength greater than 1000
  • the ratio between the modulus of elasticity and the upper elastic limit is advantageously between 40 and 80, and preferably close to 60.
  • the ratio between the free length LL of the torsion wire 5, that is to say the length on which it is not impeded and can twist and vibrate freely, and the LG greatest dimension of the cross section of its useful portion is preferably between 80 and 150, and preferably close to 1 15.
  • the regulating member 1 comprises tensioning means 400 of the torsion wire 5.
  • the regulating member 1 further comprises means voltage adjusting means 20 of the tension of the torsion wire 5, which are arranged to act on these tensioning means 400.
  • the balance 2 comprises a serge 29 making a flywheel, which is integral in oscillation with a shaft of This shaft 3 is tubular, so as to allow the torsion wire 5 to pass therethrough, and has a first bore 31 and a second bore 32, separated by a narrowed sectional area, for example at a shoulder 33 As can be seen in FIG. 2.
  • the first bore 31 and the second bore 32 are of different diameters and the shoulder 33 is constituted simply by the surface which joins one to the other.
  • the fastening means 10 may consist, in a non-limiting manner, of connecting element 6 fixed to the torsion wire 5, by crimping, pinching, driving, gluing, brazing, welding, or other suitable process ensuring sufficient strength to withstand the torque maximum service and high acceleration, typically of the order of 5000g, occurring when shocks on the timepiece allowing the regulator member 1.
  • the connecting element 6 has a passage 61 for the torsion wire 5, and at which the latter is immobilized, and it further comprises a support 63 arranged to cooperate in abutment abutment on the shoulder 33.
  • the connecting element 6 is not pre-crimped on the torsion wire 5, it is only after threading the wire 5 in the bore of the shaft 3 and proper positioning.
  • the balance 2 advantageously comprises, on either side, means of rotation. fixation 10 along the axis of oscillation D, first 15 and second means for limiting the radial clearance between the torsion wire 5 and the balance 2.
  • means of limitation of frolicking can equip a movement 100, at the level of a plate 7 and a bridge 8, between which oscillates the balance 2, in place of these first 15 and the second ones16. means for limiting the radial clearance between the torsion wire 5 and the balance 2, or in addition to these.
  • the first 15 and the second limiting means are constituted by stones comprising a passage corresponding to the diameter of the largest radial dimension of the torsion wire 5.
  • these stones each comprise a bore of very large diameter slightly greater than the diagonal of the cross section of the twisting wire, of a value which is preferably within a range diagonally of the cross section of the twisting wire, and, in a particular embodiment, greater than or equal to 10 micrometers.
  • the torsion wire 5 is made of metal glass, or else at least partially amorphous alloy composed solely of zirconium, titanium, copper, nickel and beryllium, and comprising between 41 and 44% by weight of zirconium, between 11 and 14% by weight of titanium, between 9 and 13% by weight of copper, between 10 and 11% by weight of nickel, and between 22 and 25% by weight of beryllium.
  • the torsion wire 5 is in "LM1b" of "Liquidmetal", a material which has a Young's modulus of 98 GPa and a yield strength of 1700 MPa.
  • This metal glass has the advantage of combining high values of modulus of elasticity and yield strength.
  • the twist wire 5 is made of "Liquidmetal” ⁇ "LM10" metal glass.
  • the torsion wire 5 is made of metal glass, or else at least partially amorphous alloy comprising 75.44% by weight of nickel, 13% of chromium, 4.2% of iron, 4.5% by weight silicon, 0.06% carbon, 2.8% boron.
  • the torsion wire 5 is made of "Metglas®” metal glass of reference “MBF20".
  • the Young's modulus of "MBF20” is close to 140 GPa and its elastic limit is about 2500 MPa.
  • a torsion wire 5 with a total effective length LL of 4.2 mm, with a cross section of the useful part of 37 ⁇ 20 microns gives good isochronism results for a 5 Hz oscillator, with a balance of an inertia of 12 mg.cm2.
  • the torsion wire 5 is made of silicon and / or silicon oxide.
  • the torsion wire 5 is made of monocrystalline diamond or polycrystalline diamond.
  • the embodiments with torsion wire made of micro-machinable material also make it possible to produce, as can be seen in FIG. 3, a one-piece cage made of silicon or the like, with adjustment of the tension at an anchoring of the torsion wire 5.
  • the complete frame 40 can be made, preferably integrally, of silicon or the like.
  • This frame 40 comprises a rigid frame 41, in which is stretched the torsion wire 5, the rocker 2 is here made in the form of a beam.
  • FIG 4 shows a variant comprising voltage setting means 20 of the torsion wire 5, made for example in the form of an eccentric 43 or a wedge 42 inserted into a slot, or the like.
  • the movement 100 may comprise a plurality of voltage adjusting means 20, in particular two, distributed substantially symmetrically with respect to the oscillation axis D, so as to move the bridge 8 parallel to the plate 7; failing this, guidance on columns can make it possible to guarantee this parallelism with a single voltage adjusting screw 22.
  • the torsion wire 5 is, at least in its useful part, rectangular or square cross section. A square cross section, more particularly, ensures the same behavior of the regulating member in all positions of the timepiece that incorporates it.
  • the useful, active portion of the twist wire 5 may have a square cross-section of 30 microns in metal glass, or 27 microns in silicon.
  • the material of the torsion wire 5 is chosen, such that this torsion wire 5 has a modulus of elasticity, in particular transverse in a direction perpendicular to this oscillation axis D, greater than 100 GPa, and preferably greater at 120 GPa.
  • This condition is achieved with an elaboration in an at least partially amorphous alloy described above, or "Liquidmetal ⁇ " metal glass of reference “LM1 b", or “Metglas ⁇ " metal glass of reference "MBF20".
  • the regulator member 1 preferably includes, for the installation of the torsion wire 5, and to constitute the tensioning means 400 of the torsion wire 5, the anchoring means 30 of the regulating member 1.
  • These anchoring means 30 comprise: at a first end of the torsion wire 5 first anchoring means 301, or / and, at a second end of the torsion wire 5 opposite the first, second anchoring means 302 .
  • these first anchoring means 301 and the second anchoring means 302 together define the pivot axis D of the regulating member 1.
  • the invention also relates to a clockwork movement 100 comprising at least one such regulator member 1, oscillating between a plate 7 and a bridge 8.
  • this movement 100 comprises, for the embedding of the torsion wire 5, and to constitute the tensioning means 400 of the torsion wire 5, such anchoring means 30 of the regulating member 1.
  • the first anchoring means 301 are fixed to the bridge 8, and the second anchoring means 302 are fixed to the plate 7.
  • the first anchoring means 301 of the torsion wire 5 to the bridge 8 comprise a first clamp 11, in particular a split clamp comprising a slot 14. for the passage of the torsion wire 5.
  • This first clamp 1 1 comprises a bearing face 1 1 1, facing the balance 2, and which is arranged to bear on a complementary bearing face 91 that includes the bridge 8, or, as shown in FIG. 2, an orientable support 9 attached to this bridge 8.
  • This orientable support 9 is preferably, but not exclusively, driven onto deck 8 with sufficient friction to hold it in position. It is steerable like a bolt carrier, allowing fine adjustment of the alignment of the pins of the plate pin, the fork, and the exhaust line. This orientable support can, still, be maintained in its angularly adjusted position by holding means, not shown in the figure.
  • FIG. 2 represents the orientable support 9 provided with a shoulder 93 cooperating in abutment with an upper surface 89 of the bridge 8.
  • the first clamp 1 1 further comprises a male cone 1 13, which cooperates with a female cone 123, open towards the balance 2, and comprises a first sleeve 12.
  • This first sleeve 12 comprises a thread 122. which cooperates with a thread 92 of the orientable support 9.
  • the second anchoring means 302 of the torsion wire 5 to the plate 7 comprise a second clamp 13, in particular, a split gripper comprising a slot 134 for the passage of the torsion wire 5.
  • This second gripper 13 comprises a bearing face 131, turned towards the rocker 2, and which is arranged to bear on a complementary bearing surface 71 which comprises, on this side, directly the plate 7.
  • the second clamp 13 further comprises a male cone 133, which cooperates with a female cone 143, open towards the balance 2, and that comprises a second sleeve 14.
  • This second sleeve 14 has a thread 142, which cooperates with a tapping 72 of the plate 7.
  • the second clamp 13 encloses the torsion wire 5 and immobilizes its end, along with the bearing face 131 the second clamp 13 bears on the complementary bearing face 71.
  • material is melted around the wire 5 so as to form an outgrowth, which is stopped when pulling the wire at its opposite end, at a conical crucible or a spherical bowl, or the like, blocking this outgrowth.
  • the anchoring of the torsion wire 5 is performed by crimping.
  • the torsion wire 5, provided with fixing means 10 fixed in position, is introduced into the shaft 3 of the balance 2, which is provided with its serge 29, its trays and dowels.
  • the wire 5 is pulled in abutment abutment between the bearing surface 63 and the shoulder 33.
  • a second end of the torsion wire 5, on the side of the plate 7, is introduced into the second clamp 13, and tightened in position, thanks to the second sleeve 14.
  • a first end of the wire 5, the side of the bridge 8 is introduced into the first clamp 1 1, and pre-clamped in position, thanks to the first sleeve 12.
  • the action on the first bushing 12 and the second bushing 14 makes it possible to adjust the lug, on the side of the plate 7, of the rocker 2 relative to this plate 7 and to the components that it carries, as well as to ensure a pretraction of the wire 5.
  • the regulator member 1 further comprises anti-shock means 34 limiting the radial clearance of the shaft 3.
  • shock-absorbing means 34 constitute a safety device. Incabloc type and can be multiple, arranged at different levels of the shaft 3 in the direction D, and be made in the form of a stone, or magnetic or / and electrostatic repulsion means of an antagonistic surface 35 3.
  • Such means 34 may advantageously be located at the level of the first 15 and second means for limiting the radial clearance of the torsion wire 5.
  • the watch movement 100 then comprises means 20 for adjusting the tension of the torsion thread 5 by adjusting the distance between the bridge 8 and another component, namely the plate 7, or a blade in flexion (especially at the level of at least one of the anchors 301). or 302) to perform this adjustment, or the like.
  • the voltage adjustment is performed by at least one spring.
  • these voltage adjustment means 20 comprise a threaded bush 23 which cooperates in a complementary manner with a tapping 74 of the plate 7.
  • At least one screw 22 co-operating with a nut 5 integral with the plate 7 is arranged to push the bridge 8 to the plate 7, bearing on the sleeve 23 in its adjustment position.
  • This screw 22 cooperates, by a thread 221 that it comprises, with a tapping 251 of a nut 25, which is driven into a housing 77 of the plate 7, or which is an integral part thereof.
  • This screw 22 is concentric with a threaded bush 23, a thread 24 cooperates complementary to a tapping 74 of the plate 7.
  • the sleeve 23 tends to move away from the plate 7 under the action of a biasing means elastic 21, such as conical spring, Belleville washer, Schnorr washer, or the like, bearing both on a bearing face 76 of the plate 7 and on a bearing face 232 of the sleeve 23, which has a flange 233 arranged to exert a thrust on a support surface 1 of the bridge 8.
  • a biasing means elastic 21 such as conical spring, Belleville washer, Schnorr washer, or the like
  • a lower surface 225 of the head of the screw 22 bears on a bearing face upper 82 of the bridge 8, a lower bearing surface 81 of the bridge 8 cooperates in abutment with an upper bearing surface 231 of the sleeve 23.
  • the position of the bridge 8 determines the tension of the wire 5.
  • the adjustment limit is given by an upper surface 78 of the plate 7 and a lower surface 88 of the bridge 8.
  • the tension in the torsion wire is greater than 0, 1 N. It is indeed necessary to guarantee the voltage with less than 5 micrometers of displacement in vertical.
  • the adjustments are made so that the maximum bending supportable vertical position is less than or equal to 5 micrometers.
  • the torsion return means 4 work in torsion, but are also subjected to bending, under the effect of the couples printed by the pendulum, or by the movement and transmitted by the pendulum. It is preferable to minimize the bending deformations, and to ensure that these return means torsionally 4, especially when they are constituted by a torsion wire 5, do not include vibration antinode at the attachment of the pendulum 2
  • the torsion wire 5 comprises, in an advantageous embodiment visible in FIGS. 5, 7, 8, 10, and 1 1, at least one intermediate plate 53. This intermediate plate 53 is of superior cross-section to the useful strands 51, 52, torsion wire 5 working in torsion, described below.
  • This intermediate plate 53 is located at the attachment of the balance 2 preferably in the middle of the torsion wire 5, or at each balance 2 if there are several. This removes the value of the eigenmodes in bending (natural frequency of the order of 600 Hz, compared to 5 to 10 Hz of the oscillator). This intermediate plate 53 allows, again, a reinforced attachment of the balance 2.
  • FIG. 5 illustrates such a torsion wire 5, in an advantageous embodiment where the torsion wire comprises such an intermediate plate 53 between two strands 51 and 52. These strands 51 and 52 each constitute a part that is free in torsion.
  • the torsion wire 5 comprises, at the ends of these strands 51 and 52 opposite to the intermediate plate 53, end plates 54 and 56, in particular provided with bores or lights 55 and 57, for anchoring. torsion wire 5 and maintaining it in tension. It is understood that the useful part of the wire of 5 is then formed by the strand 51 and the strand 52.
  • the intermediate plates 53 and end 54 and 56 are intended to be embedded in holding clips, or to be secured by any means (welding, gluing, or other ) with fixing elements to the various components of the regulator body 1 concerned.
  • the total useful length LL is here the sum of the useful lengths LU1 and LU2 of the strands 51 and 52.
  • FIG. 7 represents a rocker shaft 3 mounted on the intermediate plate 53 of the torsion wire 5 of FIG. 5.
  • This shaft 3 may advantageously be in several concentric parts: a central part comprising at least one housing 36 for receiving the intermediate plate 53, this central portion may include a pin housing for the axial positioning of the balance relative to the wire, if the intermediate portion 53 also comprises a housing for such a pin; this central part may be constituted as a clamp, thanks to at least one elastic slot, and be gripped by a bushing constituting a peripheral portion of this shaft 3 and immobilizing the clamp with clamping, and thus immobilizing the intermediate portion 53 of the wire
  • the housing 36 may take the form of a groove with parallel faces, or, as shown in FIGS. 7 and 7A, a female square profile implantation, or similar, and preferably this housing. 36 includes at less a slot or the like, not shown in the figures, giving it an elasticity to maintain the torsion wire 5 without hurting it.
  • the intermediate plate 53 is driven into a square or rectangular cross-section housing of the shaft 3, and held by gluing or the like.
  • Figures 8 to 12 illustrate a second embodiment, of little complex implementation and allowing a pre-assembly module.
  • This second embodiment incorporates the torsion wire characteristics set forth above.
  • the regulating member 1 according to this second mode comprises at least one adjusting lever 75, 85 for the adjustment in traction of at least one of the end anchors 301, 302, of the torsion thread 5 constituting the adjustment means voltage 20.
  • FIG. 8 shows first anchoring means 301 for clamping an end plate 54 of the torsion wire 5 of Figure 5, and tension adjusting means.
  • the first anchoring means 301 comprise a clamp 1 1 clamped by a bushing 1 10.
  • FIG. 10 shows this clamp 1 1 in which are represented, in broken lines, an end plate 54 that comprises a torsion wire 5 according to Figure 5 inserted in a first slot January 15 parallel to the axis, and a peg 1 17 passing through a bore 55 of the end plate 54 and mounted on a support We Th Su 1 16 to outlet of a second slot 1 13 parallel to the axis D and orthogonal to the first slot 1 15.
  • the clamp 1 1 comprises an axial passage 1 14 for threading the torsion wire 5.
  • the first anchoring means 301 further comprise a bushing 1 10 concentric to the clamp 1 1, visible in Figures 8 and 1 1, and enclosing the clamp 1 1.
  • This bushing 1 10 comprises angular indexing notches January 12, with which cooperate nozzles 830 of an orientation and holding blade 83, visible in Figures 8, 9 and 1 1, and fixed to the bridge 8 by a screw 801.
  • the second anchoring means 302 comprise a clamp 13 clamped in a sleeve 130, held angularly by the spouts 730 of a blade 73 fixed to the plate 7 by a screw 701.
  • Figure 8 shows the tension adjusting means 20 of the torsion yarn tension 5 of this second embodiment.
  • These means 20 comprise at least one adjustment lever 85 on the bridge side, and / or a control lever 75 on the platinum side, each acting in support on the sleeve 1 1, 13, respectively, to change its position.
  • FIG. 12 illustrates such an adjustment lever 85, which makes it possible to apply a micrometric displacement to the clamp 1 1 by reducing a displacement printed by a screw 45, passing through the bridge 8, at a tapping 850, that comprises the adjustment lever 85, along an axis D2 at one end of this adjustment lever 85.
  • the end 453 of this screw 45 bears on a candle 44 fixed to the plate 7.
  • This adjustment lever 85 comprises at least , in the immediate vicinity of fixed fixing points by screws 851 passing through bores 852 along axes D1 and engaged with the bridge 8, a reduced section area 854, such as a groove, giving this adjustment lever 85 sufficient elasticity.
  • an arm 853, or both arms 853 presses on the sleeve 1 1 and allows a fine adjustment of the traction of the torsion wire 5.
  • the adjustment lever 75 comprises at least in the immediate vicinity of fixed points fixing by screws 751 passing through bores 752 along axes D3 and engaged with plate 7, a reduced section area 754.
  • the reduction ratio of the lever 85 on the bridge side is equal to A2 / A1, A2 being the distance between the axes D1 and D2, and A1 the distance between the axes D1 and D.
  • the reduction ratio of the lever 75 platinum side is equal to A4 / A3, A4 is the distance between the axes D3 and D4, and A3 the distance between the axes D3 and D.
  • the tensile force applied to the wire 5 is about 0.5N per side.
  • the platen-side lever 75 provides prestressing, and the bridge-side lever 85 allows for fine adjustment (and frequency adjustment).
  • the reduction ratios are different from the bridge side and the platinum side.
  • the materials chosen for the lever 85 on the bridge side, and for the lever 75 on the platinum side have different coefficients of thermal expansion.
  • FIG. 8 shows another means for temperature compensation, realized by the interposition of a candle 44 between firstly the plate 7, respectively, the bridge 8, and secondly the adjustment lever 85 opposite respectively 75, the expansion of this candle 44 thus, changing the position of the lever 85 or 75 concerned, and, therefore, correct the support on the sleeve 1 1, 13, corresponding, and the tension of the thread 5,
  • this candle 44 is embedded in the plate 7 at a countersink 452.
  • This candle 44 is the one on which bears the end 453 of the screw 45 for adjusting the lever 85.
  • the lower surface 451 of the head of this screw 45 is distant from a counterbore 8A of the bridge 8, with a clearance J.
  • the choice of the material of the candle 44 makes it possible to compensate for the thermal effect, the expansion of this candle 44 modifying the bearing position of the end 453, and thus the position of the adjusting lever 85 and the abutment on the clamp 1 1.
  • the invention allows the realization of an independent module equipped 300, comprising the torsion wire 5 carrying at least one balance 2 in the middle part, and anchoring means 301 and 302 at both ends.
  • the first anchor means 301 serve as an underrun end of a first strand 51 of the useful torsion wire 5
  • the second anchoring means 302 serve as an underrun end of a second strand useful 52 of the torsion wire 5, the first useful strand 51 and the second useful strand 52 being on either side of the at least one rocker 2.
  • FIG. 8 represents a portion of a removable tool 401 for placing such an equipped module 300.
  • the bushing 1 10 comprises a groove 1 1 1 with which a lip 87 of this tool 401 cooperates.
  • a lip 77 of the tool 401 can cooperate with a groove 131 of the sleeve 130 enclosing the clamp 13 of the second anchoring means 302.
  • the plate 7 and the bridge 8 are each configured with a lateral opening to allow lateral insertion of such a module equipped, the range of the sockets 1 10 and 130 being made on a half-cylinder in this particular variant.
  • the beaks 87 and 77 serve as a fork to allow this insertion and positioning, then simply perform the traction adjustment by the adjusting levers 85 and 75, and performing angular indexing by the blades 83 and 73.
  • Figure 9 shows another removable tool 402 consisting of two temporary holding screws in theoretical angular position for the initial assembly.
  • Each screw makes it possible to spread the nozzles 830, 730, of the blade 83, 73, concerned, during the insertion of the module, the disassembly of each screw releases the corresponding nozzles and allows the angular indexing.
  • Figure 9 further illustrates, in particular, a variant with angular indexing to the mark.
  • the arm 83 is held by the screw 801, not at a bore, but a light 831, and the screw 801 limits the angular displacement of the blade 83 at the angle a. This allows the fine adjustment of the alignment of the pins of the plate pin, the fork, and the exhaust line.
  • the regulator member 1 comprises at least one component, here a candle 44, embedded in a housing 452 of the plate 7, which elongates at the same time as the return means twist 4, in particular the torsion wire 5.
  • the invention also relates to a timepiece 200 comprising at least one such movement 100 clock.
  • this piece 200 is a watch.
  • a watch 200 is provided with such a regulating member 1, which oscillates at a frequency greater than or equal to 5 Hz, and makes the best use of the advantages of the regulating member 1 with a torsion wire 5 according to the invention .
  • the torsion pendulum has, in theory, a perfect isochronism, and the solution implemented by the invention provides a satisfactory response to the regularity of the operation of the watch, and this in all positions.

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Abstract

Organe régulateur (1) d'horlogerie, comportant un balancier (2) oscillant autour d'un axe (D) et soumis à un couple exercé par des moyens de rappel en torsion (4). Le balancier (2) comporte des moyens de fixation (10) le rendant solidaire en oscillation d'un fil de torsion (5) constituant lesdits moyens de rappel en torsion (4) propres audit balancier (2), la plus grande dimension de la section transversale de la partie utile (51; 52) dudit fil de torsion (5) qui est sollicitée en torsion est inférieure à 100 micromètres, la plus petite dimension de la section transversale de ladite partie utile (51; 52) est inférieure à 50 micromètres, la longueur totale (LT) dudit fil de torsion (5) est inférieure à 6 millimètres, et ledit organe régulateur (1) comporte des moyens de tension (400) dudit fil de torsion (5).

Description

Organe régulateur d'horlogerie
Domaine de l'invention
L'invention concerne un organe régulateur d'horlogerie, comportant au moins un balancier oscillant autour d'un axe d'oscillation et soumis à un couple de rappel exercé par des moyens de rappel en torsion.
L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant au moins un tel organe régulateur, oscillant entre une platine et un pont.
L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie comportant au moins un tel mouvement d'horlogerie.
L'invention concerne le domaine des mécanismes régulateurs d'horlogerie.
Arrière-plan de l'invention
Les pertes d'un organe régulateur influencent directement la qualité de la marche d'une montre, ainsi que sa réserve de marche.
L'organe régulateur est traditionnellement sensible aux différentes positions verticales ou horizontales de la montre, et les différences entre les positions plat/pendu sont souvent importantes.
Différentes tentatives ont été effectuées dans le passé pour éliminer le ressort-spiral, la plupart du temps dans des applications statiques telles qu'horloges ou compteurs de consommation de fluides.
Le document GB 616 969 A CLEMEN JORGENSEN décrit une application statique d'une pendule moins sensible aux chocs, et pouvant être déplacée sans encombre. A cet effet l'élément de rappel de l'organe régulateur est constitué par un fil de torsion ancré à ses deux extrémités et portant un balancier en son milieu, le fil étant selon la verticale du lieu. La tension du fil est réalisée par l'élasticité de ses supports d'extrémité. La longueur utile du fil est limitée à une de ses extrémités par une fourche réglable en position, dont le point de contact avec le fil détermine cette longueur utile. Le support de la fourche peut être un bilame, pour réaliser une compensation de température.
Deux documents: US 3 635 013 A BERTSCH HANNS, et DE 251 558 C BRUNO KRAUSZE, décrivent aussi des régulateurs à tube de torsion, ou à fils de torsion montés en parallèle, ou à fil de torsion unique.
Le document US 5 772 803 A PEKER ATAKAN décrit un ressort réalisé dans un alliage métallique amorphe, tel que ressort hélicoïdal, barre de torsion, tube de torsion, non particulièrement destiné à une application horlogère.
Des documents décrivent des ressorts en verre métallique comportant une courbure : EP 2 133 756 A2 ROLEX SA, décrit un procédé pour la mise en forme d'un ressort de barillet formé d'un ruban monolithique en verre métallique, selon lequel on calcule la forme théorique libre à donner à ce ruban monolithique en verre métallique pour que chaque segment, une fois le ressort armé dans le barillet, soit soumis au moment de flexion maximum, on met ce ruban en forme en lui donnant des courbures, caractéristiques de cette orme théorique libre, pour tenir compte d'une diminution des courbures une fois le ruban libéré, on effectue la relaxation du ruban pour fixer sa forme en le chauffant, et on refroidit ce ruban. Ce document ROLEX se concentre sur le cas d'un ressort de barillet, d'épaisseur supérieure à 50 micromètres. L'autre document WO201 1/069273 A1 ROLEX SA décrit un procédé de fabrication d'un ressort pour pièce d'horlogerie, de dimension analogue, comportant au moins un ruban monolithique en verre métallique comprenant au moins une courbure, ce procédé comprenant une étape de mise en forme par déformation plastique dudit ruban monolithique afin d'obtenir au moins une partie de ladite courbure. Le document EP 2 154 581 A1 ROLEX SA décrit un ressort de barillet en verre métallique monolithique, d'épaisseur supérieure à 40 micromètres.
Résumé de l'invention
L'invention s'attache à améliorer le rendement du régulateur, en diminuant les pertes, dans toutes les positions d'une montre. En particulier il s'agit de limiter les frottements, qui ne doivent pas être plus importants dans une position horizontale de la montre, que dans une position verticale.
Et, tout particulièrement, dans le cas d'une montre-bracelet à haute fréquence, c'est-à-dire avec une fréquence d'oscillateur supérieure ou égale à 5 Hz.
Aussi, l'invention se propose d'éliminer la source principale de frottements constituée par les pivots, dont on peut estimer qu'ils sont responsables d'au moins 90% des frottements dans un oscillateur.
L'invention se propose, encore, de réduire autant que possible le nombre de composants dans un oscillateur.
A cet effet, l'invention concerne un organe régulateur d'horlogerie, comportant au moins un balancier oscillant autour d'un axe d'oscillation et soumis à un couple de rappel exercé par des moyens de rappel en torsion, caractérisé en ce que ledit au moins un balancier comporte des moyens de fixation le rendant solidaire en oscillation d'un fil de torsion qui constitue lesdits moyens de rappel en torsion propres audit au moins un balancier, en ce que la plus grande dimension de la section transversale de la partie utile dudit fil de torsion qui est sollicitée en torsion est inférieure à 100 micromètres, en ce que la plus petite dimension de la section transversale de ladite partie utile est inférieure à 50 micromètres, la longueur totale dudit fil de torsion est inférieure à 6 millimètres, et en ce que ledit organe régulateur comporte des moyens de tension dudit au moins un fil de torsion.
L'emploi d'un fil de torsion approprié offre l'avantage de remplir une double fonction :
la génération du couple de rappel du balancier, en remplacement du spiral classique ;
la suspension du balancier.
Selon une caractéristique de l'invention, ledit balancier comporte, de part et d'autre desdits moyens de fixation selon ledit axe d'oscillation, des premiers et des deuxièmes moyens de limitation de l'ébat radial entre ledit fil de torsion et ledit balancier.
Selon une caractéristique de l'invention, ledit fil de torsion comporte, pour éloigner tout mode de flexion nuisible, au moins une plaque intermédiaire de section transversale supérieure aux brins utiles dudit fil de torsion travaillant en torsion, ladite plaque intermédiaire étant fixée au niveau dudit au moins un balancier.
Selon une caractéristique de l'invention, ledit fil de torsion est en alliage au moins partiellement amorphe composé uniquement de zirconium, de titane, de cuivre, de nickel et de béryllium, et comportant entre 41 et 44% en masse de zirconium, entre 1 1 et 14% en masse de titane, entre 9 et 13 % en masse de cuivre, entre 10 et 1 1 % en masse de nickel, entre 22 et 25 % en masse de béryllium.
L'invention concerne encore un mouvement d'horlogerie comportant au moins un tel organe régulateur, oscillant entre une platine et un pont, caractérisé en ce qu'il comporte, pour l'encastrement dudit fil de torsion, des moyens d'ancrage dudit organe régulateur constitués par des premiers moyens d'ancrage audit pont et par des deuxièmes moyens d'ancrage à ladite platine, et qui définissent ensemble ledit axe d'oscillation dudit organe régulateur.
Selon une caractéristique de l'invention, ledit mouvement comporte des moyens de réglage de tension dudit fil de torsion par un réglage de l'éloignement entre ledit pont et ladite platine.
L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie comportant au moins un tel mouvement d'horlogerie, caractérisée en ce qu'elle est une montre, et en ce que ledit organe régulateur oscille à une fréquence supérieure ou égale à 5 Hz.
Description sommaire des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés, où : la figure 1 représente, de façon schématisée, en coupe dans un plan passant par l'axe d'oscillation du balancier, un organe régulateur à fil de torsion selon l'invention ;
la figure 2 représente, de façon schématisée et similaire à la figure 1 , un détail d'une pièce d'horlogerie, au niveau d'un mouvement comportant un organe régulateur selon un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 3 illustre, de façon schématisée, une variante monobloc de l'invention, avec un bâti formant cadre maintenant tendu un fil de torsion portant un balancier réalisé sous forme d'une poutre ;
la figure 4 est une variante de la figure 3, comportant des moyens de réglage de tension du fil de torsion ;
la figure 5 est une vue en plan d'une variante particulière de réalisation du fil de torsion, qui comporte une plaque intermédiaire, et qui est réalisée à partir d'une ébauche représentée à la figure 6 ;
la figure 7 représente, de façon schématisée et en perspective, un arbre de balancier monté sur la plaque intermédiaire du fil de torsion de la figure 5, et la figure 7 A est une coupe selon un plan perpendiculaire à l'axe d'oscillation, passant par cette plaque intermédiaire et par un arbre de balancier ;
la figure 8 représente, de façon similaire à la figure 2, un détail d'un mouvement comportant un organe régulateur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; cet organe régulateur est représenté avec une partie d'un outillage amovible de mise en place d'un module équipé comportant le fil de torsion porteur d'un balancier en partie médiane, et de moyens d'ancrage à ses deux extrémités ;
la figure 9 représente, en vue de dessus, le mécanisme de la figure 8, dans un mode particulier de réalisation comportant des moyens de réglage angulaire au repère ; cet organe régulateur est représenté avec le même outillage de mise en place du même module équipé, et avec un autre outillage amovible constitué par une vis de maintien provisoire pour l'assemblage initial ; la figure 9 A est une vue similaire, partielle, sans représentation des parties cachées ; la figure 10 représente, de façon schématisée et en perspective, une partie centrale de moyens d'ancrage du fil de torsion, constituée par une pince, dans laquelle sont représentées, en trait interrompu, une plaque d'extrémité que comporte un fil de torsion selon la figure 5 insérée dans une première fente parallèle à l'axe, ainsi qu'une goupille traversant un alésage de cette plaque d'extrémité et montée en appui sur un vé au débouché d'une deuxième fente parallèle à l'axe et orthogonale à la première fente ;
la figure 1 1 représente, de façon schématisée et de façon similaire à la figure 9, un détail des moyens d'ancrage du fil de torsion, qui comportent la pince de la figure 10, maintenue enserrée dans une douille concentrique, cette douille comportant des encoches d'indexage angulaire avec lesquelles coopèrent des becs d'une lame d'orientation et de maintien ; la figure 12 représente, de façon schématisée et en perspective, un levier de réglage, également visible sur la figure 8, permettant d'appliquer un déplacement micrométrique à la pince de la figure 10 par réduction d'un déplacement imprimé par une vis à une extrémité de ce levier de réglage ; ce levier de réglage comporte, au voisinage immédiat d'un point fixe de fixation sur un pont, une zone de section réduite conférant à ce levier de réglage une élasticité suffisante ;
la figure 13 représente, sous forme d'un schéma-blocs, une montre comportant un mouvement comportant lui-même un organe régulateur selon l'invention.
Description détaillée des modes de réalisation préférés
L'invention se propose d'améliorer les performances de l'organe régulateur d'une montre.
Le problème que se propose de résoudre l'invention est lié à plusieurs constats:
- les pertes d'un organe régulateur influencent directement la qualité de la marche d'une montre, ainsi que sa réserve de marche . Les pertes sont de trois types : frottement sec (pivots), linéaire (air sur balancier) et quadratique ; une part importante de ces pertes est liée à l'existence des pivots ;
l'organe régulateur est traditionnellement sensible aux différentes positions verticales ou horizontales de la montre, et les différences entre les positions plat/pendu sont souvent importantes.
L'invention se propose notamment :
d'améliorer le rendement du régulateur, en diminuant les pertes par frottement sec, dans toutes les positions d'une montre ;
et, tout particulièrement, dans le cas d'une montre-bracelet à haute fréquence, c'est-à-dire avec une fréquence d'oscillateur supérieure ou égale à 5 Hz.
Deux voies peuvent être explorées :
l'amélioration d'un oscillateur classique par l'utilisation d'un spiral en verre métallique ; cette voie fait l'objet de nombreuses recherches par ailleurs, et n'est pas retenue ici ;
- l'utilisation de moyens de rappel en torsion, notamment d'un fil de torsion.
Dans l'art antérieur des mécanismes d'horlogerie à fil de torsion, généralement restreint aux pendules, aux compteurs de relevés de fluides, et aux fusées d'artillerie, un fil de torsion est disposé selon la direction de la plus forte des accélérations en présence, notamment la gravité de la pesanteur dans le cas d'une pendule. Cette disposition axiale du fil par rapport à la verticale du lieu est une constante des pièces d'horlogerie dévolues à l'affichage de l'heure. Les mécanismes connus ne conviennent pas au cas d'une montre, dont l'orientation dans l'espace et par rapport aux mouvements de l'utilisateur est quelconque.
Pour l'adaptation d'un mécanisme régulateur à fil de torsion à une montre, il faut donc résoudre à la fois ces différents problèmes : pertes influençant la qualité de la marche, sensibilité aux différentes positions, amélioration du rendement.
L'art antérieur des pendules à fil de torsion utilise des fils de torsion métalliques, qui sont suffisants pour les applications concernées, et ne contient aucune suggestion pour l'emploi d'autres matériaux. Toutefois la miniaturisation imposée par l'application propre à des organes régulateurs de montres ne permet pas l'emploi de fils ou plats métalliques, car la longueur disponible est incompatible avec l'exercice d'un couple de rappel suffisant, Il convient alors de mettre au point un fil de torsion avec une ou plusieurs parties utiles (sollicitées en torsion pour exercer un couple de rappel élastique) de très faibles longueurs, compatibles avec l'épaisseur d'un mouvement de montre. La longueur totale LT du fil de torsion à utiliser est de quelques millimètres, de préférence inférieure à 6 millimètres, et inférieure à 5 millimètres dans l'exemple de réalisation décrit ici, et la longueur utile LL du fil de torsion est encore plus faible, cette longueur utile LL pouvant résulter du cumul de plusieurs longueurs utiles primaires de tronçons du fil de torsion, comme on le verra plus loin. La longueur utile de chaque tronçon travaillant en torsion en alors nécessairement très réduite, typiquement entre 2 et 4 millimètres environ, et les sections transversales vont être de l'ordre de quelques micromètres, typiquement entre 20 et 40 micromètres. Et le problème de l'invention consiste, non seulement à définir un matériau apte à la réalisation d'un tel fil de torsion, mais encore à mettre au point une forme qui soit réalisable par des procédés industriels de fabrication fiables et reproductibles, ce qui est particulièrement délicat dans un domaine de micro-technologies, et avec des matériaux pas particulièrement conçus pour l'horlogerie.
Seule une longue expérimentation, à rencontre des préjugés, permet de définir des seuils de module d'élasticité et de limite élastique, et la mise au point d'un fil de torsion :
micrométrique ;
- dont le matériau a un module d'élasticité supérieur à 100 GPa, et une limite élastique supérieure à 2000 MPa.
Si des nouveaux matériaux issus des technologies « MEMS », « LIGA », et les matériaux amorphes, ont été testés à ce jour pour l'amélioration de composants sur des architectures traditionnelles à ressort-spiral, ils n'ont pas été testés sur des architectures moins répandues en horlogerie, telles que le cas d'espèce. L'invention concerne ainsi un organe régulateur 1 d'horlogerie, comportant au moins un balancier 2, lequel balancier 2 oscille autour d'un axe d'oscillation D et est soumis à un couple de rappel exercé par des moyens de rappel en torsion 4, de façon alternative dans les deux sens d'oscillation.
De façon préféré, cet organe régulateur 1 est conçu pour une montre, notamment une montre-bracelet, ce qui impose des contraintes particulières d'encombrement et de résistance aux accélérations.
Ce balancier 2 peut être réalisé non limitativement selon différentes formes : disque, annulaire, muni de masselottes, voire réduit à une simple poutre.
L'invention se propose d'éliminer les pivots, responsables d'au moins 90% des frottements dans un oscillateur. Le couple de frottement d'un pivot est proportionnel au rayon de ce pivot. Un grand rayon engendre de grandes pertes en vertical. Aussi il est nécessaire de réduire, en cas d'utilisation d'un pivot classique, le rayon en-dessous d'une très petite valeur, voisine de 0.050 mm.
Selon l'invention, ce au moins un balancier 2 comporte des moyens de fixation 10 le rendant solidaire en oscillation d'au moins un fil de torsion 5. Ce fil de torsion 5 constitue lesdits moyens de rappel en torsion 4 propres à ce au moins un balancier 2. L'emploi d'un tel fil de torsion 5 rend inutile un arbre de balancier, et supprime donc les pivots.
La présente description n'expose que des exemples de réalisation comportant un fil de torsion 5 unique. Naturellement, il est possible, sans s'écarter de l'invention, de combiner plusieurs fils de torsion, ou en série les uns avec les autres, ou/et en parallèle les uns des autres.
De la même façon, les exemples de réalisation illustrés ne comportent qu'un balancier unique. En cas de juxtaposition de plusieurs balanciers, ceux-ci peuvent être reliée de façon rigide, ou par une section intermédiaire du même fil de torsion, cette section intermédiaire pouvant être, ou non, utile en torsion.
Et ce fil de torsion 5 a, de préférence, un module d'élasticité supérieur à 100 GPa, et de préférence supérieur à 120 GPa , et une limite élastique supérieure à 2000 MPa. Ces caractéristiques propres au fil de torsion (module d'élasticité supérieur à 100 GPa , et limite élastique supérieure à 2000 MPa) résultent d'une longue expérimentation, délicate en raison des difficultés d'élaboration et du très faible dimensionnement micrométrique du fil de torsion 5, et constituent une caractéristique particulière d'un fil utilisé dans un organe régulateur particulier. On entend ici par « dimensionnement micrométrique » le dimensionnement d'un fil dont la plus grande dimension de la section transversale de la partie utile (comme on dénommera ci-après la partie du fil qui est sollicitée en torsion) est de quelques micromètres ou de quelques dizaines de micromètres, et de toute façon inférieure à 100 micromètres, et dont la plus petite dimension de la section transversale de la partie utile est de quelques micromètres ou de quelques dizaines de micromètres, et de toute façon inférieure à 50 micromètres .
L'emploi d'un tel fil de torsion est une bonne alternative au pivot usuel, ses dimensions peuvent être très réduites, notamment la plus grande dimension de sa section transversale de la partie utile est de préférence inférieure à 0,040 mm, soit une valeur au rayon inférieure à 0,020 mm.
Le choix d'un grand module élastique assure une bonne rigidité du fil de torsion, et conditionne sa qualité de support en suspension du balancier. La géométrie d'un tel fil de torsion garantit, de surcroît, l'axialité du balancier. La mise sous tension correcte du fil de torsion assure l'égalité de la tension des deux côtés du balancier.
Les choix de plages de haut module élastique et de haute limite élastique restreignent inévitablement le choix des matériaux employables.
L'emploi d'un verre métallique est ici tout à fait approprié, il permet, encore, d'obtenir une amplitude angulaire suffisante pour le balancier, soit environ 100°, répartis entre environ: 50° pour la coopération avec la roue d'échappement, et 50° pour les entrées/sorties du système d'entretien.
On peut, encore, employer un fil de torsion 5 avec des caractéristiques plus basses que celles, préférées, citées plus haut. En tout état de cause, le module d'élasticité doit être supérieur à 60 GPa, et la limite élastique supérieure à 1000
MPa.
Le rapport entre le module d'élasticité et la limite élastique supérieure est avantageusement compris entre 40 et 80, et de préférence voisin de 60.
Le rapport entre la longueur libre LL du fil de torsion 5, c'est-à-dire la longueur sur laquelle il n'est pas entravé et peut se vriller et vibrer librement, et la plus grande dimension LG de la section transversale de sa partie utile est avantageusement compris entre 80 et 150, et de préférence voisin de 1 15.
Pour une bonne efficacité de fonctionnement du fil de torsion 5, l'organe régulateur 1 comporte des moyens de tension 400 du fil de torsion 5. Dans des réalisations préférées, telles qu'exposées plus loin, l'organe régulateur 1 comporte encore des moyens de réglage de tension 20 de la tension du fil de torsion 5, qui sont agencés pour agir sur ces moyens de tension 400.
Dans une réalisation particulière, et non limitative, visible à la figure 2, d'un premier mode de réalisation de l'invention, le balancier 2 comporte une serge 29 faisant volant d'inertie, qui est solidaire en oscillation d'un arbre de balancier 3. Cet arbre 3 est tubulaire, de façon à permettre la traversée du fil de torsion 5, et comporte un premier alésage 31 et un second alésage 32, séparés par une zone de section rétrécie, par exemple au niveau d'un épaulement 33, tel que visible sur la figure 2. Dans une variante de réalisation économique, le premier alésage 31 et le second alésage 32 sont de diamètres différents et l'épaulement 33 est constitué simplement par la surface qui joint l'un à l'autre. Les moyens de fixation 10 peuvent consister, de façon non limitative, en élément de liaison 6 fixé au fil de torsion 5, par sertissage, pincement, chassage, collage, brasage, soudage, ou autre procédé adéquat assurant une tenue suffisante pour résister au couple maximal en service et aux fortes accélérations, typiquement de l'ordre de 5000g, survenant lors de chocs éventuels sur la pièce d'horlogerie accueillant l'organe régulateur 1 . Par exemple, l'élément de liaison 6 comporte un passage 61 pour le fil de torsion 5, et au niveau duquel ce dernier est immobilisé, et il comporte encore un appui 63 agencé pour coopérer en appui de butée sur l'épaulement 33.
Dans une autre variante, l'élément de liaison 6 n'est pas pré-serti sur le fil de torsion 5, il ne l'est qu'après enfilage du fil 5 dans l'alésage de l'arbre 3 et positionnement adéquat.
Pour limiter l'ébat relatif entre ce balancier 2 et le fil de torsion 5 qui lui est associé, en particulier lors d'une flexion latérale du fil de torsion 5, le balancier 2 comporte avantageusement, de part et d'autre des moyens de fixation 10 selon l'axe d'oscillation D, des premiers 15 et des deuxièmes16 moyens de limitation de l'ébat radial entre le fil de torsion 5 et le balancier 2. Dans une variante non illustrée, des moyens de limitation d'ébat peuvent équiper un mouvement 100, au niveau d'une platine 7 et d'un pont 8, entre lesquels oscille le balancier 2, à la place de ces premiers 15 et des deuxièmes16 moyens de limitation de l'ébat radial entre le fil de torsion 5 et le balancier 2, ou bien en complément de ces derniers.
Dans ce même exemple du premier mode de réalisation de la figure 2, les premiers 15 et les deuxièmes16 moyens de limitation sont constitués par des pierres comportant un passage correspondant au diamètre de la plus grande dimension radiale du fil de torsion 5. Ainsi, dans un cas avantageux, où le fil de torsion 5 est, du moins dans sa partie utile, de section transversale rectangulaire (ou de section transversale carrée ce qui est un cas particulier de la section transversale rectangulaire), ces pierres comportent chacune un alésage de diamètre très légèrement supérieur à la diagonale de la section transversale du fil de torsion, d'une valeur qui est de préférence comprise dans une fourchette à la diagonale de la section transversale du fil de torsion, et, dans une réalisation particulière, supérieure ou égale à 10 micromètres.
Pour obtenir un haut module d'élasticité, notamment transversale, et, ainsi, autoriser un meilleur rendement du régulateur, il faut choisir un matériau qui permette, pour un couple de torsion donné, d'avoir une amplitude de déformation élastique plus grande que celle qui pourrait être obtenue avec un fil classique en matériau cristallin, et, de ce fait, qui permette d'augmenter l'amplitude du balancier 2, et le facteur qualité du régulateur 1.
Ainsi, dans une première variante, le fil de torsion 5 est en verre métallique, ou bien en un alliage au moins partiellement amorphe composé uniquement de zirconium, de titane, de cuivre, de nickel et de béryllium, et comportant entre 41 et 44% en masse de zirconium, entre 1 1 et 14% en masse de titane, entre 9 et 13 % en masse de cuivre, entre 10 et 1 1 % en masse de nickel, entre 22 et 25 % en masse de béryllium.
Dans une application particulière de cette première variante, le fil de torsion 5 est en « LM1 b » de « Liquidmetal », matériau qui possède un module d'Young de 98 GPa et une limite élastique de 1700 MPa. Ce verre métallique a l'avantage de combiner des valeurs élevées de module d'élasticité et de limite élastique. Dans une autre application particulière de cette première variante, le fil de torsion 5 est en verre métallique « Liquidmetal » © « LM10 ».
Dans une deuxième variante, le fil de torsion 5 est en verre métallique, ou bien en un alliage au moins partiellement amorphe comportant en masse 75,44% de nickel, 13% de chrome, 4,2% de fer, 4,5% de silicium, 0,06% de carbone, 2.8% de bore.
Dans une application particulière de cette deuxième variante, le fil de torsion 5 est en verre métallique « Metglas® » de référence « MBF20 ». Le module d'Young du « MBF20 » est voisin de 140 GPa et sa limite élastique est de 2500 MPa environ.
Dans ces première et deuxième variantes, un fil de torsion 5 d'une longueur utile totale LL de 4,2 mm, avec une section transversale de la partie utile de 37x20 micromètres donne de bons résultats d'isochronisme pour un oscillateur à 5 Hz, avec un balancier d'une inertie de 12 mg.cm2.
Dans une autre variante encore, le fil de torsion 5 est réalisé en silicium ou/et en oxyde de silicium.
Dans une autre variante encore, le fil de torsion 5 est réalisé en diamant monocristallin ou en diamant polycristallin.
Les réalisations avec fil de torsion réalisé en matériau micro-usinable permettent aussi de réaliser, tel que visible sur la figure 3, une cage monobloc en silicium ou similaire, avec réglage de la tension au niveau d'un ancrage du fil de torsion 5. Le bâti 40 complet peut être réalisé, de préférence de façon monobloc, en silicium ou similaire. Ce bâti 40 comporte un cadre 41 rigide, dans lequel est tendu le fil de torsion 5, le balancier 2 est ici réalisé sous forme d'une poutre . La figure 4 montre une variante comportant des moyens de réglage de tension 20 du fil de torsion 5, réalisés par exemple sous la forme d'un excentrique 43 ou d'une cale inséré dans une fente 42, ou similaire.
Le mouvement 100 peut comporter une pluralité de moyens de réglage de tension 20, notamment deux, répartis sensiblement symétriquement par rapport à l'axe d'oscillation D, de façon à déplacer le pont 8 parallèlement à la platine 7; à défaut, un guidage sur colonnes peut permettre de garantir ce parallélisme avec une vis de réglage de tension 22 unique. Dans une réalisation particulière de l'invention, le fil de torsion 5 est, au moins dans sa partie utile, de section transversale rectangulaire ou carrée. Une section transversale carrée, plus particulièrement, assure un même comportement de l'organe régulateur dans toutes les positions de la pièce d'horlogerie qui l'incorpore. Par exemple, la partie utile, active, du fil de torsion 5 peut avoir une section transversale carrée de 30 micromètres de côté en verre métallique, ou de 27micromètres de côté en silicium.
Naturellement, si ce choix de forme de section transversale est dicté par les contraintes de réalisation (la mise en forme des matériaux sélectionnés ci-dessus étant particulièrement délicate dans ces petites dimensions), et par l'obtention de bonnes performances, d'autres profils peuvent être mis en œuvre : triangle, hexagone, polygone, cercle, ellipse, ou autre. Mais la difficulté de réalisation d'un fil de torsion micrométrique, tel que défini ci-dessus, est telle que l'élaboration fiable et répétitive du fil de torsion est un problème en soi, et le choix de profils de section transversale de réalisation complexe ne fait que rendre le problème de réalisation répétitive plus difficile à résoudre.
De préférence, on choisit le matériau du fil de torsion 5, tel que ce fil de torsion 5 a un module d'élasticité, notamment transversal dans une direction perpendiculaire à cet axe d'oscillation D, supérieur à 100 GPa, et de préférence supérieur à 120 GPa. Cette condition est réalisée avec une élaboration dans un alliage au moins partiellement amorphe décrit ci-dessus, ou en verre métallique « Liquidmetal © » de référence « LM1 b », ou en verre métallique « Metglas© » de référence « MBF20 ».
L'organe régulateur 1 comporte de préférence, pour l'encastrement du fil de torsion 5, et pour constituer les moyens de tension 400 du fil de torsion 5, des moyens d'ancrage 30 de l'organe régulateur 1 . Ces moyens d'ancrage 30 comportent : à une première extrémité du fil de torsion 5 des premiers moyens d'ancrage 301 , ou/et, à une deuxième extrémité du fil de torsion 5 opposée à la première, des deuxièmes moyens d'ancrage 302. Ces premiers moyens d'ancrage 301 et ces deuxièmes moyens d'ancrage 302 définissent ensemble l'axe d'oscillation D de l'organe régulateur 1 .
L'invention concerne encore un mouvement 100 d'horlogerie comportant au moins un tel organe régulateur 1 , oscillant entre une platine 7 et un pont 8. De préférence, ce mouvement 100 comporte, pour l'encastrement du fil de torsion 5, et pour constituer les moyens de tension 400 du fil de torsion 5, de tels moyens d'ancrage 30 de l'organe régulateur 1 . Les premiers moyens d'ancrage 301 sont fixés au pont 8, et les deuxièmes moyens d'ancrage 302 sont fixés à la platine 7.
Dans un exemple de réalisation, non limitatif, du premier mode de réalisation de la figure 2, les premiers moyens d'ancrage 301 du fil de torsion 5 au pont 8 comportent une première pince 1 1 , notamment une pince fendue comportant une fente 1 14 pour le passage du fil de torsion 5. Cette première pince 1 1 comporte une face d'appui 1 1 1 , tournée vers le balancier 2, et qui est agencée pour venir en appui sur une face d'appui complémentaire 91 que comporte le pont 8, ou, comme représenté sur la figure 2, un support orientable 9 rapporté sur ce pont 8.
Ce support orientable 9 est, de préférence mais non limitativement, chassé sur le pont 8 avec une friction suffisante pour son maintien en position. Il est orientable à la façon d'un porte-piton, ce qui permet le réglage fin de l'alignement des repères de la cheville de plateau, de la fourchette, et de la ligne d'échappement. Ce support orientable peut, encore, être maintenu dans sa position réglée angulairement par des moyens de maintien, non représentés sur la figure. La figure 2 représente le support orientable 9 muni d'un épaulement 93 coopérant en butée avec une surface supérieure 89 du pont 8. Naturellement, il est possible, dans une variante d'exécution, de donner au support 9 une course longitudinale selon l'axe D, de façon à constituer en même temps les moyens de réglage de tension 20, dans une réalisation avec un canon par exemple. La première pince 1 1 comporte encore un cône mâle 1 13, qui coopère avec un cône femelle 123, ouvert vers le balancier 2, et que comporte une première douille 12. Cette première douille 12 comporte un filetage 122. qui coopère avec un taraudage 92 du support orientable 9. Lors du vissage de la première douille 12, la première pince 1 1 enserre le fil de torsion 5 et immobilise son extrémité, en même temps que la face d'appui 1 1 1 de la première pince 1 1 est en appui sur la face d'appui complémentaire 91.
De façon similaire et sensiblement symétrique, les deuxièmes moyens d'ancrage 302 du fil de torsion 5 à la platine 7 comportent une deuxième pince 13, notamment une pince fendue comportant une fente 134 pour le passage du fil de torsion 5. Cette deuxième pince 13 comporte une face d'appui 131 , tournée vers le balancier 2, et qui est agencée pour venir en appui sur une face d'appui complémentaire 71 que comporte, de ce côté, directement la platine 7. La deuxième pince 13 comporte encore un cône mâle 133, qui coopère avec un cône femelle 143, ouvert vers le balancier 2, et que comporte une deuxième douille 14. Cette deuxième douille 14 comporte un filetage 142, qui coopère avec un taraudage 72 de la platine 7. Lors du vissage de la deuxième douille 14, la deuxième pince 13 enserre le fil de torsion 5 et immobilise son extrémité, en même temps que la face d'appui 131 de la deuxième pince 13 est en appui sur la face d'appui complémentaire 71.
Dans une autre variante, à une extrémité du fil 5, de la matière est fondue autour du fil 5 de façon à former une excroissance, qui est arrêtée lors de la traction du fil à son extrémité opposée, au niveau d'un creuset conique ou d'une cuvette sphérique, ou similaire, bloquant cette excroissance.
Dans une autre variante encore, l'ancrage du fil de torsion 5 est exécuté par sertissage.
Ces variantes d'ancrage du fil de torsion ne sont pas limitatives.
Ainsi, le fil de torsion 5, muni des moyens de fixation 10 fixés en position, est introduit dans l'arbre 3 du balancier 2, lequel est muni de sa serge 29, de ses plateaux et chevilles. Le fil 5 est tiré en butée d'appui entre la surface d'appui 63 et l'épaulement 33. Une deuxième extrémité du fil de torsion 5, du côté de la platine 7, est introduite dans la deuxième pince 13, et pré-serrée en position, grâce à la deuxième douille 14. Une première extrémité du fil 5, du côté du pont 8, est introduite dans la première pince 1 1 , et pré-serrée en position, grâce à la première douille 12. L'action sur la première douille 12 et la deuxième douille 14 permet d'effectuer un réglage de l'ébat, du côté de la platine 7, du balancier 2 par rapport à cette platine 7 et aux composants qu'elle porte, ainsi que d'assurer une prétraction du fil 5.
Dans une variante particulière, tel que visible sur la figure 2, l'organe régulateur 1 comporte encore des moyens anti-choc 34 limitant le débattement radial de l'arbre 3. Ces moyens anti-choc 34 constituent une sécurité genre « Incabloc » et peuvent être multiples, disposés à différents niveaux de l'arbre 3 selon la direction D, et être réalisés sous forme d'une pierre, ou encore de moyens de répulsion magnétique ou/et électrostatique d'une surface antagoniste 35 que comporte l'arbre 3. De tels moyens 34 peuvent avantageusement être situés au niveau des premiers 15 et deuxièmes16 moyens de limitation de l'ébat radial du fil de torsion 5.
La mise en traction du fil de torsion 5, et le réglage de l'ébat du balancier 2 par rapport au pont 7 et aux composants que porte ce dernier, sont avantageusement effectués grâce à un dispositif annexe : le mouvement 100 d'horlogerie comporte alors des moyens de réglage de tension 20 du fil de torsion 5 par un réglage de l'éloignement entre le pont 8 et un autre composant, soit la platine 7, soit une lame en flexion (notamment au niveau d'au moins un des ancrages 301 ou 302) pour effectuer ce réglage, ou similaire.
Dans une variante non illustrée, le réglage de tension est effectué grâce à au moins un ressort.
Tel que visible sur la figure 2, dans un exemple de réalisation nullement limitatif, ces moyens de réglage de tension 20 comportent une douille filetée 23 laquelle coopère de façon complémentaire avec un taraudage 74 de la platine 7. Au moins une vis 22 coopérant avec un écrou 5 solidaire de la platine 7 est agencée pour pousser le pont 8 vers la platine 7, en appui sur la douille 23 dans sa position de réglage. Cette vis 22 coopère, par un filetage 221 qu'elle comporte, avec un taraudage 251 d'un écrou 25, qui est chassé dans un logement 77 de la platine 7, ou qui est une partie intégrante de celle-ci. Cette vis 22 est concentrique avec une douille filetée 23, dont un filetage 24 coopère de façon complémentaire avec un taraudage 74 de la platine 7. La douille 23 tend à s'écarter de la platine 7 sous l'action d'un moyen de rappel élastique 21 , tel que ressort conique, rondelle Belleville, rondelle Schnorr, ou similaire, en appui à la fois sur une face d'appui 76 de la platine 7 et sur une face d'appui 232 de la douille 23, laquelle possède une collerette 233 agencée pour exercer une poussée sur une face d'appui 1 du pont 8. Après un réglage d'altitude de la douille 23, pont 8 enlevé, par l'opérateur effectuant le réglage de tension du fil de torsion 5, cet opérateur met en place le pont, et insère la vis 22. Lors du vissage de la vis 22 dans l'écrou 5, une surface inférieure 225 de la tête de la vis 22 vient en appui sur une face d'appui supérieure 82 du pont 8, une face d'appui inférieur 81 du pont 8 coopère en appui avec une surface d'appui supérieure 231 de la douille 23. La position du pont 8 détermine la tension du fil 5. La limite de réglage est donnée par une surface supérieure 78 de la platine 7 et une surface inférieure 88 du pont 8.
De préférence, la tension dans le fil de torsion est supérieure à 0, 1 N. il faut en effet garantir la tension avec moins de 5 micromètres de déplacement en vertical.
De préférence, les réglages sont réalisés de façon à ce que la flexion maximale supportable en position verticale soit inférieure ou égale à 5 micromètres.
Les moyens de rappel en torsion 4 travaillent en torsion, mais sont également soumis à la flexion, sous l'effet des couples imprimés par le balancier, ou par le mouvement et transmis par le balancier. Il est préférable de minimiser les déformations en flexion, et d'assurer que ces moyens de rappel en torsion 4, surtout quand ils sont constitués par un fil de torsion 5, ne comportent pas de ventre de vibration au niveau de la fixation du balancier 2. Aussi, pour éloigner tout mode de flexion nuisible, le fil de torsion 5 comporte, dans une réalisation avantageuse visible sur les figures 5, 7, 8, 10, et 1 1 , au moins une plaque intermédiaire 53. Cette plaque intermédiaire 53 est de section transversale supérieure aux brins utiles 51 , 52, du fil de torsion 5 travaillant en torsion, décrites ci-dessous. Cette plaque intermédiaire 53 est située au niveau de la fixation du balancier 2 de préférence en partie médiane du fil de torsion 5, ou au niveau de chaque balancier 2 s'il y en a plusieurs. On éloigne ainsi la valeur des modes propres en flexion (fréquence propre de l'ordre de 600 Hz, à comparer aux 5 à 10 Hz de l'oscillateur). Cette plaque intermédiaire 53 permet, encore, une fixation renforcée du balancier 2.
La figure 5 illustre un tel fil de torsion 5, dans une réalisation avantageuse où le fil de torsion comporte une telle plaque intermédiaire 53 entre deux brins 51 et 52. Ces brins 51 et 52 constituent chacun une partie libre en torsion. De préférence, le fil de torsion 5 comporte, aux extrémités de ces brins 51 et 52 opposées à la plaque intermédiaire 53, des plaques d'extrémité 54 et 56, notamment munies d'alésages ou de lumières 55 et 57, pour l'ancrage du fil de torsion 5 et son maintien en traction. On comprend que la partie utile du fil de torsion 5 est alors constituée par le brin 51 et le brin 52. Les plaques intermédiaire 53 et d'extrémité 54 et 56 sont destinées à être encastrées dans des pinces de maintien, ou à être solidarisées par tout moyen (soudure, collage, ou autre) avec des éléments de fixation aux différents composants de l'organe régulateur 1 concernés. La longueur utile totale LL est ici la somme des longueurs utiles LU1 et LU2 des brins 51 et 52.
Les grosses difficultés de mise en œuvre de l'invention consistent en la réalisation du fil de torsion micrométrique 5, extrêmement délicate dans les matériaux cités ci-dessus, notamment le verre métallique qui donne de très bons résultats fonctionnels, et en son montage dans l'organe régulateur 1 sans l'endommager. Une bonne solution est visible à la figure 6, et réside dans l'utilisation d'une ébauche 50, constituée de façon plus rigide que le fil de torsion 5 terminé, de façon à permettre sa manipulation par un opérateur ou par un manipulateur robotisé, et son insertion dans l'oscillateur. Cette ébauche comporte des raidisseurs sécables 58, éventuellement délimités par des zones fragiles 59. Ces raidisseurs sécables 58 sont cassés après assemblage et ôtés du mécanisme. Dans la variante particulière et non limitative illustrée par la figure 6, ces raidisseurs 58 sont parallèles aux brins 51 et 52 du fil de torsion 5, et de part et d'autre de ceux-ci.
La figure 7 représente un arbre 3 de balancier monté sur la plaque intermédiaire 53 du fil de torsion 5 de la figure 5. Cet arbre 3 peut être avantageusement en plusieurs parties concentriques : une partie centrale comportant au moins un logement 36 pour la réception de la plaque intermédiaire 53, cette partie centrale pouvant comporter un logement de goupille pour le positionnement axial du balancier par rapport au fil, si la partie intermédiaire 53 comporte également un logement pour une telle goupille ; cette partie centrale peut être constituée comme une pince, grâce à au moins une fente d'élasticité, et être enserrée par une douille constituant une partie périphérique de cet arbre 3 et immobilisant la pince avec serrage, et donc immobilisant la partie intermédiaire 53 du fil de torsion 5. Le logement 36 peut prendre le forme d'une rainure à faces parallèles, ou encore, tel que visible sur les figures 7 et 7A, d'une implantation de profil en carré femelle, ou similaire, et de préférence ce logement 36 comporte au moins une fente ou similaire, non représentée sur les figures, lui conférant une élasticité permettant le maintien du fil de torsion 5 sans blesser celui-ci.
Dans une variante, la plaque intermédiaire 53 est chassée dans un logement de section transversale carrée ou rectangulaire de l'arbre 3, et maintenue par collage ou similaire.
Les figures 8 à 12 illustrent un deuxième mode de réalisation, de réalisation peu complexe et autorisant un pré-montage en module. Ce deuxième mode de réalisation reprend les caractéristiques de fil de torsion exposées ci-dessus. L'organe régulateur 1 selon ce deuxième mode comporte au moins un levier de réglage 75, 85, pour le réglage en traction d'au moins un des ancrages d'extrémité 301 , 302, du fil de torsion 5, constituant les moyens de réglage de tension 20.
La figure 8 montre des premiers moyens d'ancrage 301 destinés à pincer une plaque d'extrémité 54 du fil de torsion 5 de la figure 5, et des moyens de réglage en tension. Les premiers moyens d'ancrage 301 comportent une pince 1 1 serrée par une douille 1 10. La figure 10 montre cette pince 1 1 dans laquelle sont représentées, en trait interrompu, une plaque d'extrémité 54 que comporte un fil de torsion 5 selon la figure 5 insérée dans une première fente 1 15 parallèle à l'axe, ainsi qu'une goupille 1 17 traversant un alésage 55 de cette plaque d'extrémité 54 et montée en appui sur un vé 1 16 au débouché d'une deuxième fente 1 13 parallèle à l'axe D et orthogonale à la première fente 1 15. La pince 1 1 comporte un passage axial 1 14 permettant l'enfilage du fil de torsion 5. Les premiers moyens d'ancrage 301 comportent encore une douille 1 10 concentrique à la pince 1 1 , visible sur les figures 8 et 1 1 , et enserrant la pince 1 1 . Cette douille 1 10 comporte des encoches d'indexage angulaire 1 12, avec lesquelles coopèrent des becs 830 d'une lame d'orientation et de maintien 83, visible sur les figures 8, 9 et 1 1 , et fixée au pont 8 par une vis 801 .
De façon analogue, les deuxièmes moyens d'ancrage 302 comportent une pince 13 enserrée dans une douille 130, maintenue angulairement par les becs 730 d'une lame 73 fixée à la platine 7 par une vis 701 .
La figure 8 montre les moyens de réglage de tension 20 de la tension du fil de torsion 5 de ce deuxième mode de réalisation. Ces moyens 20 comportent au moins un levier de réglage 85 côté pont, ou/et un levier de réglage 75 côté platine, agissant à chaque fois en appui sur la douille 1 1 , 13, respective, pour modifier sa position.
La figure 12 illustre un tel levier de réglage 85, qui permet d'appliquer un déplacement micrométrique à la pince 1 1 par réduction d'un déplacement imprimé par une vis 45, traversant le pont 8, au niveau d'un taraudage 850, que comporte le levier de réglage 85, selon un axe D2 à une extrémité de ce levier de réglage 85. L'extrémité 453 de cette vis 45 vient en appui sur une chandelle 44 fixée à la platine 7. Ce levier de réglage 85 comporte au moins, au voisinage immédiat de points fixes de fixation par des vis 851 passant par des alésages 852 selon des axes D1 et en prise avec le pont 8, une zone de section réduite 854, telle qu'une gorge, conférant à ce levier de réglage 85 une élasticité suffisante. Sous l'action de la vis de réglage au niveau du taraudage 850, un bras 853, ou les deux bras 853 selon la configuration illustrée ici, appuie sur la douille 1 1 et permet un réglage fin de la traction du fil de torsion 5.
Un mécanisme similaire existe du côté de la platine 7, avec un levier de réglage 75 comportant un taraudage 750 selon un axe D4 coopérant avec une vis 702 traversant la platine 7. Le levier de réglage 75 comporte au moins, au voisinage immédiat de points fixes de fixation par des vis 751 passant par des alésages 752 selon des axes D3 et en prise avec la platine 7, une zone de section réduite 754.
Le rapport de réduction du levier 85 côté pont est égal à A2/A1 , A2 étant la distance entre les axes D1 et D2, et A1 la distance entre les axes D1 et D.
Le rapport de réduction du levier 75 côté platine est égal à A4/A3, A4 étant la distance entre les axes D3 et D4, et A3 la distance entre les axes D3 et D.
L'effort de traction appliqué au fil 5 est d'environ 0.5N par côté. De préférence, le levier 75 côté platine permet d'effectuer une précontrainte, et le levier 85 côté pont permet d'effectuer le réglage fin (et l'ajustement de la fréquence).
Dans une réalisation particulière, telle qu'illustrée par les figures, les rapports de réduction sont différents du côté pont et du côté platine. Dans une réalisation particulière, aux voisinage des deux extrémités du fil de torsion 5, les matériaux choisis pour le levier 85 côté pont, et pour le levier 75 côté platine, ont des coefficients de dilation thermique différents.
Par ailleurs la figure 8 montre un autre moyen de compensation thermique, réalisé par l'interposition d'une chandelle 44 entre d'une part la platine 7, respectivement le pont 8, et d'autre part le levier de réglage opposé 85, respectivement 75, la dilatation de cette chandelle 44 venant, ainsi, modifier la position du levier 85 ou 75 concerné, et, par conséquent, corriger l'appui sur la douille 1 1 , 13, correspondante, et la tension du fil 5, Dans la variante illustrée par les figures, cette chandelle 44 est encastrée dans la platine 7 au niveau d'un lamage 452. Cette chandelle 44 est celle sur laquelle vient en appui l'extrémité 453 de la vis 45 de réglage du levier 85. La surface inférieure 451 de la tête de cette vis 45 est distante d'un lamage 8A du pont 8, avec un jeu J. Le choix du matériau de la chandelle 44 permet d'effectuer une compensation de l'effet thermique, la dilatation de cette chandelle 44 modifiant la position d'appui de l'extrémité 453, et, ainsi, la position du levier de réglage 85 et l'appui sur la pince 1 1 .
L'invention permet la réalisation d'un module équipé 300 indépendant, comportant le fil de torsion 5 porteur d'au moins un balancier 2 en partie médiane, et de moyens d'ancrage 301 et 302 à ses deux extrémités. Les premiers moyens d'ancrage 301 servent d'encastrement à l'extrémité d'un premier brin utile 51 du fil de torsion 5, et les deuxièmes moyens d'ancrage 302 servent d'encastrement à l'extrémité d'un deuxième brin utile 52 du fil de torsion 5, le premier brin utile 51 et le deuxième brin utile 52 étant de part et d'autre du au moins un balancier 2.
La figure 8 représente encore une partie d'un outillage amovible 401 de mise en place d'un tel module équipé 300. La douille 1 10 comporte une gorge 1 1 1 avec laquelle coopère une lèvre 87 de cet outillage 401 . De la même façon, une lèvre 77 de l'outillage 401 peut coopérer avec une gorge 131 de la douille 130 enserrant la pince 13 des deuxièmes moyens d'ancrage 302. Dans une configuration particulière illustrée par les figures 8 et 9, la platine 7 et le pont 8 sont configurés avec chacun une ouverture latérale pour autoriser l'insertion latérale d'un tel module équipé, la portée des douilles 1 10 et 130 se faisant sur un demi- cylindre dans cette variante particulière. Les becs 87 et 77 font office de fourchette pour permettre cette insertion et la mise en position, il suffit, ensuite, d'effectuer le réglage en traction par les leviers de réglage 85 et 75, et d'effectuer l'indexage angulaire par les lames 83 et 73.
La figure 9 montre un autre outillage amovible 402 constitué par deux vis de maintien provisoire en position angulaire théorique pour l'assemblage initial. Chaque vis permet d'écarter les becs 830, 730, de la lame 83, 73, concernée, pendant l'insertion du module, le démontage de chaque vis libère les becs correspondants et autorise l'indexage angulaire.
La figure 9 illustre encore, tout particulièrement, une variante avec indexage angulaire au repère. Le bras 83 est maintenu par la vis 801 , non au niveau d'un alésage, mais d'une lumière 831 , et la vis 801 limite le débattement angulaire de la lame 83 selon l'angle a. Ceci permet le réglage fin de l'alignement des repères de la cheville de plateau, de la fourchette, et de la ligne d'échappement.
Dans une variante avantageuse visible sur la figure 8, l'organe régulateur 1 comporte au moins un composant, ici une chandelle 44, encastrée dans un logement 452 de la platine 7, et qui s'allonge en même temps que les moyens de rappel en torsion 4, notamment le fil de torsion 5.
L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie 200 comportant au moins un tel mouvement 100 d'horlogerie. De préférence, cette pièce 200 est une montre. Et tout particulièrement une telle montre 200 est munie d'un tel organe régulateur 1 , qui oscille à une fréquence supérieure ou égale à 5 Hz, et exploite au mieux les avantages de l'organe régulateur 1 à fil de torsion 5 selon l'invention.
En somme, l'emploi d'un fil de torsion approprié offre l'avantage de remplir une double fonction :
- la génération du couple de rappel du balancier, en remplacement du spiral classique ;
la suspension du balancier,
tout en permettant de s'affranchir des pivots.
Le pendule de torsion a, en théorie, un isochronisme parfait, et la solution mise en oeuvre par l'invention apporte une réponse satisfaisante à la régularité de la marche de la montre, et ceci dans toutes les positions.

Claims

REVE N D I CAT I O N S
1. Organe régulateur (1 ) d'horlogerie, comportant au moins un balancier (2) oscillant autour d'un axe d'oscillation (D) et soumis à un couple de rappel exercé par des moyens de rappel en torsion (4), caractérisé en ce que ledit au moins un balancier (2) comporte des moyens de fixation (10) le rendant solidaire en oscillation d'au moins un fil de torsion (5) qui constitue lesdits moyens de rappel en torsion (4) propres audit au moins un balancier (2), et en ce que la plus grande dimension de la section transversale de la partie utile (51 ; 52) dudit fil de torsion (5) qui est sollicitée en torsion est inférieure à 100 micromètres, en ce que la plus petite dimension de la section transversale de ladite partie utile (51 ; 52) est inférieure à 50 micromètres, en ce que la longueur totale (LT) dudit fil de torsion (5) est inférieure à 6 millimètres, et en ce que ledit organe régulateur (1 ) comporte des moyens de tension (400) dudit au moins un fil de torsion (5).
2. Organe régulateur (1 ) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que en ce que ledit fil de torsion (5) a un module d'élasticité supérieur à 100 GPa , et une limite élastique supérieure à 2000 MPa,
3. Organe régulateur (1 ) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit balancier (2) comporte, de part et d'autre desdits moyens de fixation (10) selon ledit axe d'oscillation (D), des premiers (15) et des deuxièmes(16) moyens de limitation de l'ébat radial entre ledit fil de torsion (5) et ledit balancier (2).
4. Organe régulateur (1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit fil de torsion (5) est de section transversale rectangulaire ou carrée.
5. Organe régulateur (1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit fil de torsion (5) comporte, pour éloigner tout mode de flexion nuisible, au moins une plaque intermédiaire (53) de section transversale supérieure aux brins utiles (51 ; 52) dudit fil de torsion (5) travaillant en torsion, ladite plaque intermédiaire (53) étant fixée au niveau dudit au moins un balancier (2).
6. Organe régulateur (1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit fil de torsion (5) comporte, pour sa manœuvre par lesdits moyens de tension (400), à au moins une de ses extrémités, au moins une plaque d'extrémité (54; 56) de section transversale supérieure aux brins utiles (51 ; 52) dudit fil de torsion (5) travaillant en torsion, ladite plaque intermédiaire (53) étant fixée au niveau dudit au moins un balancier (2).
7. Organe régulateur (1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il forme un module équipé (300) indépendant, comportant ledit fil de torsion (5) porteur dudit au moins un balancier (2) en partie médiane, et de premiers moyens d'ancrage (301 ) et de deuxièmes moyens d'ancrage (302) à ses deux extrémités, lesdits premiers moyens d'ancrage (301 ) servant d'encastrement à l'extrémité d'un premier brin utile (51 ) dudit fil de torsion (5), et lesdits deuxièmes moyens d'ancrage (302) servant d'encastrement à l'extrémité d'un deuxième brin utile (52) dudit fil de torsion (5), ledit premier brin utile (51 ) et ledit deuxième brin utile (52) étant de part et d'autre dudit au moins un balancier (2).
8. Organe régulateur (1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de tension (400) comportent, agencés pour l'encastrement dudit au moins un fil de torsion (5), des moyens d'ancrage (30) qui comportent, à une première extrémité dudit fil de torsion (5) des premiers moyens d'ancrage (301 ), ou/et, à une deuxième extrémité dudit fil de torsion (5) opposée à la première, des deuxièmes moyens d'ancrage (302).
9. Organe régulateur (1 ) selon les revendications 6 et 8, caractérisé en ce que lesdits premiers ou deuxièmes moyens d'ancrage (301 ; 302) comportent une pince (1 1 ; 13) agencée pour la réception de ladite plaque d'extrémité (54; 56) et son pincement sous l'action d'une douille (1 10 ; 130) concentrique à ladite pince
(1 1 ; 13).
10. Organe régulateur (1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de réglage de tension (20) agencés pour agir sur lesdits moyens de tension (400) pour régler la tension dudit fil de torsion (5).
11. Organe régulateur (1 ) selon les revendications 9 et 10, caractérisé en ce que lesdits moyens de réglage de tension (20) sont agencés pour exercer un effort sur ladite pince (1 1 ; 13) pour régler sa position.
12. Organe régulateur (1 ) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdits moyens de réglage de tension (20) comportent au moins un levier de réglage (85 ; 75) agencé pour agir en appui sur ladite douille (1 1 ; 13) pour modifier sa position, ledit levier de réglage (85 ; 75) comportant au moins une zone de section réduite (854 ; 754) conférant audit levier de réglage (85 ; 75) une élasticité suffisante.
13. Organe régulateur (1 ) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de compensation thermique, réalisé par l'interposition d'une chandelle (44) entre d'une part une platine (7), respectivement un pont (8), entre lesquels platine (7) et pont (8) est tendu ledit fil de torsion (5), et d'autre part ledit levier de réglage opposé (85 ; 75), la dilatation de ladite chandelle (44) modifiant la position dudit levier de réglage concerné, et, par conséquent, corrigeant l'appui sur ladite douille (1 1 ; 13) et la tension dudit fil de torsion (5),
14. Organe régulateur (1 ) selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce qu'il comporte, à chacune desdites deux extrémités dudit fil de torsion (5), un dit levier de réglage (85 ; 75), qui ont des rapports de réduction qui sont différents, pour réaliser une compensation thermique permettant un ajustement automatique de la tension dudit fil de torsion (5) en fonction de la température.
15. Organe régulateur (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il est un bâti (40) monobloc qui comporte ledit fil de torsion (5), ledit balancier (2), et un cadre (41 ) rigide, dans lequel est tendu ledit fil de torsion (5).
16. Organe régulateur (1 ) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit balancier (2) est réalisé sous forme d'une poutre.
17. Organe régulateur (1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit fil de torsion (5) est en alliage au moins partiellement amorphe composé uniquement de zirconium, de titane, de cuivre, de nickel et de béryllium, et comportant entre 41 et 44% en masse de zirconium, entre 1 1 et 14% en masse de titane, entre 9 et 13 % en masse de cuivre, entre 10 et 1 1 % en masse de nickel, entre 22 et 25 % en masse de béryllium.
18. Organe régulateur (1 ) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit fil de torsion (5) est en verre métallique « Liquidmetal © » de référence «
LM1 b ».
19. Organe régulateur (1 ) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que est en verre métallique, ou bien en un alliage au moins partiellement amorphe comportant en masse 75.44% de nickel, 13% de chrome, 4.2% de fer, 4,5% de silicium, 0,06% de carbone, 2,8% de bore.
20. Organe régulateur (1 ) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit fil de torsion (5) est en verre métallique « Metglas® » de référence « MBF20 ».
21. Mouvement (100) d'horlogerie comportant au moins un dit organe régulateur (1 ) selon l'une des revendications précédentes, oscillant entre une platine (7) et un pont (8), caractérisé en ce qu'il comporte, pour l'encastrement dudit fil de torsion (5), des moyens d'ancrage (30) dudit organe régulateur (1 ) constitués par des premiers moyens d'ancrage (301 ) audit pont (8) et par des deuxièmes moyens d'ancrage (302) à ladite platine (7), et qui définissent ensemble ledit axe d'oscillation (D) dudit organe régulateur (1 ).
22. Mouvement (100) d'horlogerie selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de réglage de tension (20) dudit fil de torsion (5) par un réglage de l'éloignement entre ledit pont (8) et ladite platine (7).
23. Mouvement (100) d'horlogerie selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdits moyens de réglage de tension (20) comportent une douille filetée (23) laquelle coopère de façon complémentaire avec un taraudage (74) de ladite platine (7), et en ce que au moins une vis (22) coopérant avec un écrou (5) solidaire de ladite platine (7) est agencée pour pousser ledit pont (8) vers ladite platine (7), en appui sur ladite douille (23) dans sa position de réglage.
24. Pièce d'horlogerie (200) comportant au moins un mouvement (100) d'horlogerie selon l'une des revendications 21 à 23, caractérisée en ce qu'elle est une montre, et en ce que ledit organe régulateur (1 ) oscille à une fréquence supérieure ou égale à 5 Hz.
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