EP2908183B1 - Spiralfeder einer Uhr - Google Patents

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EP2908183B1
EP2908183B1 EP14155196.0A EP14155196A EP2908183B1 EP 2908183 B1 EP2908183 B1 EP 2908183B1 EP 14155196 A EP14155196 A EP 14155196A EP 2908183 B1 EP2908183 B1 EP 2908183B1
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EP
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balance spring
angle
point
comprised
centre
Prior art date
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Andrés Cabezas Jurin
Kaspar Trümpy
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Original Assignee
ETA SA Manufacture Horlogere Suisse
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    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • G04B17/063—Balance construction
    • 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
    • G04B1/00—Driving mechanisms
    • G04B1/10—Driving mechanisms with mainspring
    • G04B1/14—Mainsprings; Bridles therefor
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • G04B17/066—Manufacture of the spiral spring

Definitions

  • the invention relates to an improved horological spiral.
  • the invention relates to a clockwork movement comprising a control rod defining an oriented direction, a platen carrying a pin and means for guiding at least one balance-sprung regulator mechanism pivoting about an axis and which sprung balance comprises at least one such spiral.
  • the invention relates to the field of mechanical mechanisms for watches, wristwatches and pocket watches, and more particularly the sprung balance regulating mechanisms.
  • the design according to the invention must be applicable to a manufacturing type "MEMS” or "LIGA”, so as to exploit the advantages of silicon, quartz, diamond, or similar materials. Also, the invention sets out to define a spiral geometry with a completely flat execution, without twisting, and without concavity change so as to ensure a better service life.
  • the invention relates to a horological spiral as defined in independent claim 1.
  • said hairspring further comprises a seventh segment between said sixth point and a seventh point, at a seventh angle at the center, of section greater than or equal to that of the sixth curvilinear section at said sixth point, deviating from the preceding curvilinear sections , and making with the tangent of the sixth curvilinear section at said sixth point an angle of deviation.
  • the invention relates to a watch comprising at least one balance-sprung regulator mechanism pivoting about an axis and said sprung balance comprising at least one such spiral, and / or said watch comprising at least one such movement.
  • the invention relates to an improved watch spiral 1.
  • this improved clockwork spring 1 comprises successively and forming a continuous ribbon, from an internal end upstream, an internal curvilinear section degressive section developing on less than one turn, followed by a succession of sections curvilinear each of section always greater than or equal to that of the curvilinear section directly upstream, and of which at least one is of increasing section.
  • the second curvilinear section is constituted in a regular spiral, on several turns.
  • this spring 1 further comprises a seventh segment between said sixth point P6 and a seventh point P7, according to a seventh angle at the center ⁇ 7, with a section greater than or equal to that of the sixth curvilinear section at the sixth point P6, deviating from the curvilinear sections preceding, and making with the tangent of the sixth curvilinear section at the sixth point P6 a deflection angle e.
  • the third ratio R3 is between 1.15 and 1.30. More particularly, it is close to 1.22.
  • the sixth ratio R6 is between 1.25 and 1.40. More particularly, it is close to 1.33.
  • the first center angle a1 is between 340 ° and 350 °. More particularly it is close to 344 °.
  • the second central angle ⁇ 2 has the value of an integer number of turns of a regular spiral to which is added an angle of between 285 ° and 295 °.
  • the integer number of turns is thirteen, and more particularly the added angle is close to 292 °.
  • the third angle at the center a3 is between 3 ° and 7 °. More particularly, it is close to 5 °.
  • the fourth angle at the center a4 is between 115 ° and 130 °. More particularly, it is close to 122 °.
  • the fifth angle in the center a5 is between 3 ° and 7 °. More particularly, it is close to 5 °.
  • the sixth center angle a6 is between 30 ° and 50 °. More particularly, it is close to 40 °.
  • the seventh segment extends in a zone swept by a seventh angle at the center ⁇ 7 between 20 ° and 25 °, and the deflection angle e between 45 ° and 65 °. More particularly, the seventh angle at the center ⁇ 7 is close to 22 °. More particularly, the angle of deviation e is close to 55 °.
  • the hairspring 1 is of constant height in an axial direction A, this height being between 0.14 mm and 0.16 mm.
  • the inner radius of the hairspring 1 at the first internal curvilinear portion is between 0.45 and 0.55 mm, and its outer radius at the sixth external curvilinear portion is between 2 , 70 and 2.80 mm.
  • the hairspring 1 is locally breakable and comprises for this purpose, at its distal outer end 11 of its outer curvilinear section 12, breaking primers 15 provided to reduce its length, for the adjustment of its attachment to a peak 5.
  • the hairspring 1 is monobloc, made of monocrystalline silicon of Young's modulus E between 140000 N / mm 2 and 150000 N / mm 2 and density p between 2.30 g / cm 3 and 2, 40 g / cm 3 .
  • the spiral 1 is monobloc, silicon oxide or monocrystalline quartz or polycrystalline quartz or monocrystalline diamond or polycrystalline diamond.
  • the invention also relates to a watch movement 100 comprising a control rod 3 defining a direction oriented D, a plate 4 carrying a stud 5 and guide means of at least one balance-spiral regulator mechanism pivoting around of an axis A.
  • This regulating mechanism comprises at least one such spiral 1.
  • this hairspring 1 is attached to the peg 5 at a distal outer end 11 of its outer curvilinear portion 12, at a point forming with the oriented direction D an aperture angle AP.
  • the hairspring 1 is fixed to a rocker shell 19 by an internal attachment point 13 at the end of its inner curvilinear section 14, this internal fastening point 13 forming with the direction D an angle of attachment AA in the equilibrium position of the pendulum.
  • the angle of attachment AA is between 180 ° and 200 °
  • the AP pitting angle is between 95 and 115 °.
  • the hairspring 1 is fixed to the peg 5 by a separate element 6 joined to said hairspring 1.
  • this separate element 6 joined to the hairspring 1 is made of the same material as the hairspring 1, with the same Young's modulus E and the same density p, and is of greater rigidity than the hairspring 1 in all point of the outer curvilinear portion 12 of the hairspring 1.
  • the invention also relates to a watch 200 comprising at least one balance-sprung regulator mechanism pivoting about an axis A comprising at least one such spiral 1, and / or this watch 200 comprises at least one such movement 100.

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Claims (24)

  1. Uhrenspiralfeder (1), die aufeinanderfolgend und ein durchgehendes Band bildend, ausgehend von einem inneren vorgelagerten Ende auf Höhe eines Befestigungspunkts (13) an einer Spiralrolle umfasst: ein erstes, inneres gekrümmtes Teilstück mit einem zwischen einer ersten Dicke auf Höhe des Befestigungspunkts (13) und einer zweiten Dicke auf Höhe der Verbindung mit nachfolgenden gekrümmten Teilstücken der Spiralfeder (1) abnehmenden Querschnitt, wobei sich das erste gekrümmte Teilstück (1) über weniger als einen Umlauf ausbreitet, gefolgt von einer Aufeinanderfolge gekrümmter Teilstücke, wovon ein zweites gekrümmtes Teilstück, das zu dem ersten, inneren gekrümmten Teilstück benachbart ist, eine Dicke aufweist, die gleich der zweiten Dicke des ersten, inneren gekrümmten Teilstücks ist und wovon die folgenden gekrümmten Teilstücke jeweils einen Querschnitt aufweisen, der stets größer oder gleich jenem des direkt vorhergehenden gekrümmten Teilstücks ist, und wovon mindestens eines einen zunehmenden Querschnitt aufweist, wobei die Spiralfeder (1) aufeinanderfolgend ausgehend von einem inneren Ende (P0) und mit Zentrumswinkeln in Bezug auf eine axiale Referenz (A), zueinander tangential und jeweils mit einer der axialen Referenz (A) zugewendeten Konkavität und ein durchgehendes Band bildend, umfasst:
    - das innere erste gekrümmte Teilstück bis zu einem ersten Punkt (P1) mit einem ersten Zentrumswinkel (a1) und mit einem in einem ersten Verhältnis (R1) abnehmenden Querschnitt;
    - das zweite gekrümmte Teilstück bis zu einem zweiten Punkt (P2) mit einem zweiten Zentrumswinkel (a2) und mit konstantem Querschnitt;
    - ein drittes gekrümmtes Teilstück bis zu einem dritten Punkt (P3) mit einem dritten Zentrumswinkel (a3) und mit einem in einem dritten Verhältnis (R3) zunehmenden Querschnitt;
    - ein viertes gekrümmtes Teilstück bis zu einem vierten Punkt (P4) mit einem vierten Zentrumswinkel (a4) und mit konstantem Querschnitt;
    - ein fünftes gekrümmtes Teilstück bis zu einem fünften Punkt (P5) mit einem fünften Zentrumswinkel (α5) und mit einem in einem fünften Verhältnis (R5) zunehmenden Querschnitt;
    - ein äußeres sechstes gekrümmtes Teilstück bis zu einem sechsten Punkt (P6) mit einem sechsten Zentrumswinkel (α6) und mit einem in einem sechsten Verhältnis (R6) zunehmenden Querschnitt.
  2. Spiralfeder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder (1) ferner ein siebtes Segment zwischen dem sechsten Punkt (P6) und einem siebten Punkt (P7) mit einem siebten Zentrumswinkel (α7) mit einem Querschnitt, der größer oder gleich jenem des sechsten gekrümmten Teilstücks an dem sechsten Punkt (P6) ist, aufweist, das sich von den vorhergehenden gekrümmten Teilstücken entfernt und mit der Tangente des sechsten gekrümmten Teilstücks an dem sechsten Punkt (P6) einen Ablenkwinkel (θ) bildet.
  3. Spiralfeder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder (1) ferner ein siebtes Segment zwischen dem sechsten Punkt (P6) und einem siebten Punkt (P7) an ihrem distalen äußeren Ende (11) ihres äußeren gekrümmten Teilstücks (12) mit einem siebten Zentrumswinkel (α7) aufweist und dass die Spiralfeder (1) teilbar ist und hierzu an dem distalen äußeren Ende (11) Sollbruchstellen (15) aufweist, die vorgesehen sind, um ihre Länge zu verringern.
  4. Spiralfeder (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das siebte Segment mit einem siebten Zentrumswinkel (α7), der im Bereich von 20° bis 25° liegt, ausbreitet und einen Querschnitt aufweist, der größer oder gleich jenem des sechsten gekrümmten Teilstücks an dem sechsten Punkt (P6) ist und mit der Tangente des gekrümmten sechsten Teilstücks an dem sechsten Punkt (P6) einen Ablenkwinkel (θ) im Bereich von 45° bis 65° bildet.
  5. Spiralfeder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verhältnis (R1) im Bereich von 0,90 bis 0,95 liegt.
  6. Spiralfeder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Verhältnis (R3) im Bereich von 1,15 bis 1,30 liegt.
  7. Spiralfeder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Verhältnis (R5) im Bereich von 1,50 bis 1,75 liegt.
  8. Spiralfeder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sechste Verhältnis (R6) im Bereich von 1,25 bis 1,40 liegt.
  9. Spiralfeder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zentrumswinkel (α1) im Bereich von 340° bis 350° liegt.
  10. Spiralfeder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zentrumswinkel (α2) den Wert einer ganzen Anzahl von Umläufen einer regelmäßigen Spiralfeder hat, zu dem ein Winkel im Bereich von 285° bis 295° hinzukommt.
  11. Spiralfeder (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die ganze Anzahl von Umläufen dreizehn ist.
  12. Spiralfeder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Zentrumswinkel (α3) im Bereich von 3° bis 7° liegt.
  13. Spiralfeder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Zentrumswinkel (α4) im Bereich von 115° bis 130° liegt.
  14. Spiralfeder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der fünfte Zentrumswinkel (α5) im Bereich von 3° bis 7° liegt.
  15. Spiralfeder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der sechste Zentrumswinkel (α6) im Bereich von 30° bis 50° liegt.
  16. Spiralfeder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder (1) längs einer axialen Richtung (A) eine konstante Höhe besitzt, wobei die Höhe im Bereich von 0,14 mm bis 0,16 mm liegt.
  17. Spiralfeder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im freien Zustand ihr innerer Radius auf Höhe des ersten gekrümmten Teilstücks im Bereich von 0,45 bis 0,55 mm liegt und dass ihr äußerer Radius auf Höhe des sechsten gekrümmten Teilstücks im Bereich von 2,70 bis 2,80 mm liegt.
  18. Spiralfeder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder (1) einteilig aus monokristallinem Silicium mit einem Young-Modul (E) im Bereich von 140000 N/mm2 bis 150000 N/mm2 und mit einer Dichte (p) im Bereich von 2,30 g/cm3 bis 2,40 g/cm3 ausgebildet ist.
  19. Spiralfeder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder (1) einteilig aus Siliciumoxid oder monokristallinem Quarz oder polykristallinem Quarz oder monokristallinem Diamant oder polykristallinem Diamant ausgebildet ist.
  20. Uhrwerk (100), umfassend einen Steuerstift (3), der eine gerichtete Richtung (D) definiert und eine Platine (4), die ein Spiralklötzchen (5) und Mittel zum Führen mindestens eines Unruh-Spiralfeder-Regulierungsmechanismus trägt, der sich um eine Achse (A) dreht, wobei die Unruh-Spiralfeder mindestens eine Spiralfeder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
  21. Werk (100) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder an dem Spiralklötzchen (5) auf Höhe eines distalen äußeren Endes (11) ihres äußeren gekrümmten Teilstücks (12) an einem Punkt befestigt ist, der mit der gerichteten Richtung (D) einen Verstiftungswinkel (AP) bildet, wobei die Spiralfeder (1) an einer Unruh-Spiralrolle durch einen inneren Befestigungspunkt (13) am Ende ihres inneren gekrümmten Teilstücks (14) befestigt ist und der innere Befestigungspunkt (13) in der Gleichgewichtposition der Unruh mit der gerichteten Richtung (D) einen Befestigungswinkel (AA) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungswinkel (AA) im Bereich von 180° bis 200° liegt und dass der Verstiftungswinkel (AP) im Bereich von 95° bis 115° liegt.
  22. Werk (100) nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder (1) an dem Spiralklötzchen (5) durch ein getrenntes Element (6) befestigt ist, das an die Spiralfeder (1) angefügt ist.
  23. Werk (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das an die Spiralfeder (1) angefügte getrennte Element (6) aus demselben Material wie die Spiralfeder (1) hergestellt ist und denselben Young-Modul (E) und dieselbe Dichte (p) besitzt und eine Starrheit besitzt, die größer als jene der Spiralfeder (1) an jedem Punkt des äußeren gekrümmten Teilstücks (12) der Spiralfeder (1) ist.
  24. Uhr (200), umfassend mindestens einen Unruh-Spiralfeder-Regulierungsmechanismus, der sich um eine Achse (A) dreht und dessen Unruh-Spiralfeder mindestens eine Spiralfeder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 umfasst, und/oder wobei die Uhr (200) mindestens ein Werk (100) nach einem der Ansprüche 20 bis 23 umfasst.
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