EP3729201A1 - Balancier pour piece d'horlogerie et procede de fabrication d'un tel balancier - Google Patents

Balancier pour piece d'horlogerie et procede de fabrication d'un tel balancier

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Publication number
EP3729201A1
EP3729201A1 EP18808035.2A EP18808035A EP3729201A1 EP 3729201 A1 EP3729201 A1 EP 3729201A1 EP 18808035 A EP18808035 A EP 18808035A EP 3729201 A1 EP3729201 A1 EP 3729201A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
metal alloy
amorphous metal
partially amorphous
balance
pendulum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP18808035.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Alexandre Haemmerli
François Gueissaz
Jean-Claude Martin
Lionel Paratte
Yves Winkler
Gianni Di Domenico
Pascal Winkler
Jean-Luc Helfer
Lionel TOMBEZ
Baptiste Hinaux
Donald William Corson
Michel Willemin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Swatch Group Research and Development SA
Original Assignee
Swatch Group Research and Development SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Swatch Group Research and Development SA filed Critical Swatch Group Research and Development SA
Publication of EP3729201A1 publication Critical patent/EP3729201A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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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
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/20—Compensation of mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/22—Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of variations of temperature
    • G04B17/227—Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of variations of temperature composition and manufacture of the material used
    • 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
    • G04B17/20—Compensation of mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/22—Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of variations of temperature
    • G04B17/222—Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of variations of temperature with balances

Definitions

  • the invention relates to a balance for a timepiece comprising a serge, a hub and at least one arm connecting the hub to said serge, at least a portion of the balance being made of a partially or totally amorphous metal alloy.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing such a balance and a resonator comprising such a balance.
  • Such a pendent amorphous metal alloy is described for example in the published application EP 2 466 396.
  • the balance is associated with a steel hairspring and is used for the pendulum an amorphous metal alloy based on iron, for its ferromagnetic properties.
  • the problem that the invention object of the application EP 2 466 396 seeks to solve therefore concerns the protection of the hairspring against external disturbing magnetic fields which are likely to affect the frequency stability of the resonator.
  • the present invention relates to another parameter that may affect the frequency stability of the resonator, and not addressed in EP 2 466 396, namely the thermal variations.
  • thermal variations vary the stiffness of the hairspring, as well as the geometries of the hairspring and the balance, which modifies the spring constant and the inertia, and therefore the frequency of oscillation.
  • Watchmakers have worked hard to have temperature-stable oscillators and many tracks have been explored / exploited, including one that earned Charles-Edouard Council a Nobel Prize for the development of the Elinvar alloy whose modulus of elasticity increases with temperature and offsets the increase in inertia of the pendulum.
  • the monocrystalline quartz spiral allows a thermal compensation of the change of inertia of the balance.
  • the quartz is limited to materials having a coefficient of thermal expansion of the order of 10 ppm / ° C, which corresponds for example titanium and platinum.
  • the main problem of these materials is the machinability and control of fine structure and / or a perfect finish (mirror polish for example).
  • titanium its relatively low density limits its use for large pendulums and in the case of platinum its high price limits its use to prestige and luxury products.
  • the object of the present invention is to overcome these drawbacks by proposing a rocker made of new materials making it possible to couple said balance to a hairspring, preferably of monocrystalline quartz, but also of silicon.
  • Another object of the present invention is to provide a rocker made of new materials allowing a simpler and more precise manufacture, so as to reduce for example the dispersion of inertia and / or unbalance within the same batch of production.
  • the invention relates firstly to a balance for a timepiece comprising a serge, a hub and at least one arm connecting the hub to said serge, at least a portion of the balance being made of an alloy at least partially amorphous metal.
  • said at least partially amorphous metal alloy is based on a member selected from the group consisting of platinum, zirconium and titanium, and has a coefficient of thermal expansion of between 7 ppm / ° C and 12 ppm / ° C.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing a balance wheel for which the serge, the hub and the arms are made of said at least partially amorphous metal alloy based on a member selected from the group consisting of platinum, zirconium and titanium as defined above, comprising the following steps:
  • step d) release the balance obtained in step c) of its mold.
  • the present invention also relates to a resonator comprising a balance as defined above and a monocrystalline quartz spiral.
  • Such an at least partially amorphous metal alloy based on platinum, titanium or zirconium makes it possible to produce a balance that can be paired with a monocrystalline quartz spiral.
  • an at least partially amorphous metal alloy balance made of platinum, zirconium or titanium can be realized using a simplified manufacturing process. such as a casting process or a hot forming method.
  • the at least partially amorphous metal alloy based on platinum, zirconium or titanium has the property of having a much larger elastic range than its crystalline equivalent, thanks to the absence of dislocation. This property makes it possible to overmould or integrate the balance wheel elements to improve the centering and to adjust the inertia and / or unbalance.
  • FIG. 1 is a perspective view of a beam according to the invention.
  • FIG. 2 is a partial top view of an alternative embodiment of a beam according to the invention.
  • FIG. 3 is a partial top view of another embodiment of a pendulum according to the invention.
  • FIG. 4 is a sectional view along the axis A-A of Figure 3.
  • FIG. 5 to 10 are partial top views of other embodiments of a beam according to the invention.
  • a pendulum 1 for a timepiece Such a rocker 1 comprises in a traditional way a serge 2, continuous or not, defining the outer diameter of the rocker 1, a hub 4, forming its central portion and provided with a hole 6 for receiving a shaft (not shown) defining the pivot axis of the balance 1.
  • the hub 4 is integrally connected to the serge 2 by arms 8.
  • the arms 8 are here four in number and are arranged at 90 °. We find also usually balances with two or three arms, arranged respectively at 180 ° or 120 °.
  • At least a portion of the rocker 1 is made of a partially or totally amorphous metal alloy. It will be understood by at least partially amorphous material that the material is able to be deformed plastically when it is heated to a temperature between its glass transition temperature and its crystallization temperature and capable of solidifying in the at least partially amorphous phase.
  • said at least partially amorphous metal alloy is based on a member selected from the group consisting of platinum, zirconium and titanium, and has a coefficient of thermal expansion of between 7 ppm / ° C and 12 ppm / ° C.
  • element-based means that said metal alloy contains at least 50% by weight of said element.
  • Said at least partially amorphous metal alloy used in the present invention may be platinum-based and has a coefficient of thermal expansion of between 8 ppm / ° C and 12 ppm / ° C.
  • Such an at least partially amorphous metal alloy based on platinum can consist, in values in atomic%, of
  • the at least partially amorphous metal alloy used in the present invention can also be based on zirconium and has a coefficient of thermal expansion of between 8 ppm / ° C and 11 ppm / ° C.
  • Such an at least partially amorphous metal alloy based on zirconium may consist, in values in atomic%, of
  • the at least partially amorphous metal alloy used in the present invention can also be titanium-based and has a coefficient of thermal expansion of between 8 ppm / ° C and 11 ppm / ° C.
  • Such an at least partially amorphous metal alloy based on titanium may consist, in values in atomic%, of
  • the alloys used in the invention contain no impurities. However, they may include traces of impurities that can result, often unavoidably, the development of said alloys.
  • platinum, titanium and zirconium alloys used in the present invention have the advantage of having a coefficient of thermal expansion of less than 12 ppm / ° C and greater than 7 ppm / ° C. They can therefore be used to achieve at least a portion of a pendulum which will be paired with a monocrystalline quartz spiral. More preferentially, said at least partially amorphous metal alloy used in the present invention based on platinum is constituted, in values in atomic%, of:
  • Such an alloy has a coefficient of thermal expansion of between 11 and 12 ppm / ° C.
  • said at least partially amorphous metal alloy used in the present invention based on zirconium is constituted, in values in atomic%, of:
  • Such an alloy has a coefficient of thermal expansion of between 10.5 and 11 ppm / ° C.
  • said at least partially amorphous metal alloy used in the present invention based on titanium is constituted, in values in atomic%, of:
  • Such an alloy has a coefficient of thermal expansion of between 8 and 11 ppm / ° C.
  • the serge 2, the hub 4 and the arms 8 are made of the same at least partially amorphous metal alloy based on platinum, zirconium or titanium as defined above.
  • the rocker 1 is monobloc, that is to say, made in one piece.
  • the rocker 1 may for example be made entirely of the platinum-based alloy as defined above. Platinum having a high density (21000 kg / m 3 ), the at least partially amorphous platinum-based alloy used in the invention also has a high density (15.5 g / cm 3 ), so the adding elements dense material to increase the inertia of the pendulum will not necessarily be necessary.
  • the balance 1 can also be made entirely in the at least partially amorphous zirconium or titanium alloy as defined above.
  • Zirconium or titanium having a lower density the at least partially amorphous zirconium or titanium-based alloy used in the invention also has a lower density (6.5 g / cm 3 for zirconium and 5.5 g / cm 3 for titanium), so that the addition of elements of denser material to increase the inertia of the balance is recommended, especially if one wishes to achieve a small balance for small movements. These elements make it possible to increase the inertia of the balance while keeping an aesthetic serge geometry and with good aerodynamic properties.
  • the serge 2 may comprise overmolded first inertia adjusting elements 10, said first inertia adjusting elements being made of a material having a density greater than the density of said at least partially amorphous metal alloy.
  • These first adjustment elements of the inertia 10 may for example be tungsten or tungsten carbide, and are obtained by overmolding.
  • the serge 2 may comprise housings 12 intended to receive second elements for adjusting the inertia and / or unbalance 14, 15.
  • These housings 12 may advantageously be provided during manufacture balance 1 by molding, as will be seen below.
  • the second adjustment elements of the inertia and / or unbalance 14, 15 may be for example flyweights, slit weights, pins 14, cotter pins, or pins with unbalance 15, which act as flyweights. These elements are driven out or clipped into the corresponding housing 12.
  • FIG. 3 are shown a pin 14 inserted in its housing 12, and a pin with unbalance 15 inserted into its housing 12.
  • Figure 4 shows a sectional view along the line AA of Figure 3 showing the pin with unbalance 15 inserted into the housing 12 provided in the serge 2.
  • the housings 12 shown in FIG. 3 may also constitute housings intended to receive decorative and / or luminescent elements, such as tritium tubes (not shown).
  • the hub 4 may comprise integrated flexible centering elements, which allow a self-centering of the swing when it is mounted on an axis by virtue of the elastic deformation of said flexible centering elements.
  • said integrated flexible centering elements 16 are elastic blades provided on the inner periphery of the hub 4 so as to be positioned in the hole 6.
  • said integrated flexible centering elements 17 are provided on the 4 and the flexible centering elements 16 and 17 may advantageously be put in place during the manufacture of the balance 1 by molding, as will be seen hereinafter.
  • At least one of the arms 8 carries third integrated flexible inertia adjustment elements.
  • the end of the arm 8 on the side of the serge 2 ends in two branches 8a, 8b forming between them a housing 18 in which is integrated a third element of adjustment of the inertia 19 flexible bistable "V For setting the frequency.
  • a third flexible buckling inertia adjustment element 20 is provided in the housing 18 for adjusting the frequency.
  • the third adjustment element of the inertia 20 is made of a material having different expansion properties of the at least partially amorphous metal alloy based on platinum, zirconium or titanium of the balance of the invention. , such as silicon or silicon oxide.
  • the end of the arm 8 on the side of the serge 2 terminates in three branches 8a, 8b, 8c forming between them two housings 18a, 18b in which third inertia adjustment elements 22a are integrated, 22b flexible multi-stable ratchet for frequency adjustment.
  • These third flexible inertia adjusting elements 19, 20, 22a, 22b for the adjustment of the frequency can be used as well when the assembly of the balance is made of at least partially amorphous metal alloy based on zirconium, titanium or platinum according to the invention that when the arms are at least partially amorphous metal alloy based on zirconium, titanium or platinum according to the invention, the balance of the balance, and in particular the serge, being in another material.
  • one of the arm 8, the serge 2 and the hub 4 has a structured surface state. Only one of the elements may have a structured surface condition or all the elements of the pendulum may have a structured surface state, this structured surface state may be the same or different.
  • FIG. 10 represents a balance of the invention for which the serge 2 has a structured surface state different from the structured surface state presented by the arm 8. This structured surface state can be a polished, satin, sandblasted state, beaded, sunny, etc. It is also possible to provide in the mold for the manufacture of the balance microstructures forming a photonic network in order to replicate these microstructures on the surface of the balance.
  • microstructures can make it possible to create a photonic crystal giving the piece a certain color, a hologram, or a diffraction grating that can constitute an anti-counterfeiting element.
  • the structures are directly introduced into the mold, and are replicated during the manufacture of the balances by hot forming, which no longer requires termination operations.
  • the arms and the hub of the balance are made in the at least partially amorphous metal alloy based on zirconium, titanium or platinum defined above, the serge being made in a material having a density greater than the density of said at least partially amorphous metal alloy used for the arms and the hub.
  • This material may itself be the at least partially amorphous metal alloy based on platinum as defined above or another material.
  • the arms and the hub of the balance are made of at least partially amorphous metal alloy based on zirconium or titanium as defined above to allow the pendulum to be paired with a monocrystalline quartz spiral
  • the serge is made of another material having a density greater than the density of the at least partially amorphous metal alloy based on zirconium or titanium used for the arms and the hub in order to improve the inertia of the balance.
  • the serge may comprise the same first inertial adjustment elements or the same housing for receiving the second adjustment elements of the inertia and / or unbalance or decorative and / or luminescent elements as described above for the first embodiment of the invention.
  • the hub may comprise the same flexible centering elements integrated as those described above for the first embodiment of the invention.
  • the arm may comprise the same integrated third flexible inertia adjusting elements as those described above for the first embodiment of the invention.
  • the balance members may have structured surface states as described above for the first embodiment of the invention.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing a balance 1 for which the serge 2, the hub 4 and the arms 8 are made of said partially or totally amorphous metal alloy based on platinum, zirconium or titanium as defined above, comprising the steps of:
  • step c) cooling said metal alloy at a chosen cooling rate to obtain a balance in said partially or totally amorphous metal alloy based on a member selected from the group consisting of platinum, zirconium and titanium d) release the balance obtained in step c) of its mold.
  • the use of such a material also makes it possible to reproduce fine geometries very precisely because the viscosity of the alloy decreases sharply as a function of the temperature in the temperature range [Tg-Tx] and the alloy thus allies the details of the negative.
  • the shaping is done around 300 ° C for a viscosity up to 10 3 Pa.s for a stress of 1 MPa, instead of a viscosity of 10 12 Pa.s at temperature Tg.
  • the use of dies has the advantage of creating parts in three dimensions of high precision, which cutting or stamping do not achieve.
  • One method used is the hot forming of an amorphous preform.
  • This preform is obtained by melting the metal elements intended to form the partially or totally amorphous metal alloy based on platinum, zirconium or titanium in an oven. This fusion is made under a controlled atmosphere with the aim of obtaining as low a contamination of the oxygen alloy as possible. Once these elements melted, they are cast as a semi-finished product, then cooled rapidly to maintain the partially or totally amorphous state.
  • the hot forming is performed in order to obtain a final piece. This hot forming is carried out by pressing in a temperature range between the glass transition temperature Tg and the crystallization temperature Tx of the metal alloy for a predetermined time to maintain an at least partially amorphous structure. This is done in order to maintain the characteristic elastic properties of the amorphous metals.
  • the pressing time should not exceed about 120 seconds.
  • hot forming makes it possible to maintain the at least partially initial amorphous state of the preform.
  • the balance can be made by casting or injection.
  • This process consists of casting or injecting the heated metal alloy at a temperature between its transition temperature vitreous and its crystallization temperature to be at least partially amorphous in a mold having the shape of the final piece. Once the mold is filled, it is rapidly cooled to a temperature below T g in order to avoid crystallization of the alloy and thus obtain an at least partially amorphous metal balance as defined above.
  • the mold can be reused or dissolved to free the parts.
  • the molding process has the advantage of perfectly replicating the geometry of the balance, including any decorations or surface patterning. Less dispersion of inertia and better centering on a rocker production batch are obtained.
  • the molding process provides a balance with aesthetic geometry, with sharp interior angles, a serge profile and / or curved arm, and a perfect finish. It is also possible to provide a non-continuous serge.
  • the mold will be made of silicon by a DRIE process. It is obvious that the mold can also be produced by machining by milling, laser, spark erosion or any other type of machining.
  • the characteristic elastic properties of the at least partially amorphous metals are used to overmold or integrate functional and / or decorative elements in the serge and / or at the arms and / or at the hub for example by means of corresponding inserts placed in the mold before the introduction of the metal alloy heated between its glass transition temperature and its crystallization temperature to be at least partially amorphous.
  • the method of the invention may comprise a step of overmoulding the first inertia adjusting elements 10 in the serge 2, by means of inserts placed in the mold before the introduction of the heated metal alloy between its glass transition temperature and its crystallization temperature to be at least partially amorphous and overmolded.
  • the method of the invention may also comprise a step of overmolding the flexible centering elements 16, 17 on the hub 4, on its inner periphery or on its surface.
  • the method of the invention may also comprise a step of overmoulding the third flexible inertia adjusting elements 19, 20, 22a, 22b in the arm 8.
  • the molding method also makes it possible to provide a mold which has microstructures forming a decor or a photonic network so as to obtain the structured surface states on the arms and / or the hub and / or the serge as described above. It is also possible to add a logo to the mold.
  • the present invention also relates to a method of manufacturing a rocker arm for which the hub and at least one arm are made of at least partially amorphous metal alloy based on zirconium, titanium or platinum defined above, the serge being made of a material having a density greater than the density of said at least partially amorphous metal alloy used for the arms and the hub, said method comprising the steps of: a) producing a mold having the negative shape of the balance a ') inserting into the mold a serge or serge elements made of a material having a density greater than the density of the at least partially amorphous metal alloy based on platinum, zirconium or titanium used for the arms and the hub b) introducing into the mold said at least partially amorphous metal alloy based on an element chosen from group consisting of platinum, zirconium and titanium, this metal alloy being heated to a temperature between its glass transition temperature and its crystallization temperature to be formed hot in the pendulum mold c) cooling said metal alloy at a selected cooling rate to obtain an
  • step d) release the balance obtained in step c) of its mold.
  • the present invention also relates to a resonator comprising a balance as defined above and a monocrystalline quartz spiral.
  • the pendulum according to the invention is made of a material allowing to use a simple manufacturing process while having a coefficient of thermal expansion to match a spiral quartz monocrystalline.
  • the balance according to the invention also makes it possible to have at least arms having a coefficient of thermal expansion making it possible to match it to a monocrystalline quartz spiral, while having great inertia while keeping a compact and aesthetic serge geometry, of small volume, using a suitable serge, either comprising elements made of a material of greater density, or being itself made of a material of greater density.

Abstract

L'invention concerne un balancier (1) pour pièce d'horlogerie comprenant une serge (2), un moyeu (4) et au moins un bras (8) reliant le moyeu (4) à ladite serge (2), au moins une partie du balancier (1) étant réalisée dans un alliage métallique au moins partiellement amorphe, caractérisé en ce que ledit alliage métallique au moins partiellement amorphe est à base d'un élément choisi parmi le groupe constitué du platine, du zirconium et du titane, et présente un coefficient de dilatation thermique compris entre 7 ppm/°C et 12 ppm/°C. La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel balancier par moulage ainsi qu'un résonateur comprenant un tel balancier et un spiral en quartz monocristallin.

Description

BALANCIER POUR PIECE D’HORLOGERIE ET PROCEDE DE
FABRICATION D’UN TEL BALANCIER Domaine de l’invention
L’invention concerne un balancier pour pièce d’horlogerie comprenant une serge, un moyeu et au moins un bras reliant le moyeu à ladite serge, au moins une partie du balancier étant réalisée dans un alliage métallique partiellement ou totalement amorphe. La présente invention concerne également un procédé de fabrication d’un tel balancier ainsi qu’un résonateur comprenant un tel balancier.
Arrière-plan de l’invention
Un tel balancier en alliage métallique amorphe est décrit par exemple dans la demande publiée EP 2 466 396. Dans cette demande, le balancier est associé à un spiral en acier et on utilise pour le balancier un alliage métallique amorphe à base de fer, pour ses propriétés ferromagnétiques. Le problème que cherche à résoudre l’invention objet de la demande EP 2 466 396 concerne donc la protection du spiral contre des champs magnétiques perturbateurs extérieurs qui sont susceptibles d’affecter la stabilité de fréquence du résonateur.
La présente invention concerne un autre paramètre susceptible d’affecter la stabilité de fréquence du résonateur, et non abordé dans la demande EP 2 466 396, à savoir les variations thermiques. De telles variations thermiques font varier la rigidité du spiral, ainsi que les géométries du spiral et du balancier, ce qui modifie la constante de ressort et l’inertie, et donc la fréquence d’oscillation. Les horlogers ont beaucoup travaillé pour avoir des oscillateurs stables en température et plusieurs voies ont été explorées/exploitées dont une qui a valu un Prix Nobel à Charles-Edouard Guillaume pour le développement de l’alliage Elinvar dont le module d’élasticité augmente avec la température et compense l’augmentation d’inertie du balancier. Par la suite, le développement du silicium oxydé, donc compensé thermiquement, a surpassé les performances de l’Elinvar et a pour avantage d’être moins sensible aux champs magnétiques. De même le spiral en quartz monocristallin permet une compensation thermique du changement d’inertie du balancier. Mais contrairement au silicium oxydé dont l’épaisseur d’oxyde peut être variée suivant le matériau de balancier utilisé, le quartz est limité aux matériaux ayant un coefficient de dilatation thermique de l’ordre de 10 ppm/°C, ce qui correspond par exemple au titane et au platine. Le problème principal de ces matériaux est l’usinabilité et la maîtrise de structure fine et/ou d’une finition parfaite (poli miroir par exemple). Dans le cas du titane, sa relativement faible densité limite son utilisation pour des grands balanciers et dans le cas du platine son prix élevé limite son utilisation à des produits de prestige et de luxe.
Résumé de l’invention
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un balancier réalisé dans de nouveaux matériaux permettant d’appairer ledit balancier à un spiral de préférence en quartz monocristallin, mais également en silicium.
Un autre but de la présente invention est de proposer un balancier réalisé dans de nouveaux matériaux permettant une fabrication plus simple et plus précise, de manière à réduire par exemple la dispersion d’inertie et/ou de balourd au sein d’un même lot de production.
A cet effet, l’invention se rapporte tout d’abord à un balancier pour pièce d’horlogerie comprenant une serge, un moyeu et au moins un bras reliant le moyeu à ladite serge, au moins une partie du balancier étant réalisée dans un alliage métallique au moins partiellement amorphe. Selon l’invention, ledit alliage métallique au moins partiellement amorphe est à base d’un élément choisi parmi le groupe constitué du platine, du zirconium et du titane, et présente un coefficient de dilatation thermique compris entre 7 ppm/°C et 12 ppm/°C.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication d’un balancier pour lequel la serge, le moyeu et les bras sont réalisés dans ledit alliage métallique au moins partiellement amorphe à base d’un élément choisi parmi le groupe constitué du platine, du zirconium et du titane tel que défini ci-dessus, comprenant les étapes suivantes:
a) réaliser un moule ayant la forme négative du balancier b) introduire dans le moule ledit alliage métallique au moins partiellement amorphe à base d’un élément choisi parmi le groupe constitué du platine, du zirconium et du titane, ledit alliage métallique étant chauffé à une température comprise entre sa température de transition vitreuse et sa température de cristallisation pour être formé à chaud
c) refroidir ledit alliage métallique à une vitesse de refroidissement choisie pour obtenir un balancier dans ledit alliage métallique au moins partiellement amorphe à base d’un élément choisi parmi le groupe constitué du platine, du zirconium et du titane,
d) libérer le balancier obtenu à l’étape c) de son moule.
La présente invention concerne également un résonateur comprenant un balancier tel que défini ci-dessus et un spiral en quartz monocristallin.
Un tel alliage métallique au moins partiellement amorphe à base de platine, de titane ou de zirconium permet de réaliser un balancier pouvant être appairé à un spiral en quartz monocristallin.
Grâce aux propriétés des métaux amorphes, un balancier en alliage métallique au moins partiellement amorphe à base de platine, de zirconium ou de titane peut être réalisé en utilisant un procédé de fabrication simplifié tel qu’un procédé de coulée ou un procédé de formage à chaud. En outre, l’alliage métallique au moins partiellement amorphe à base de platine, de zirconium ou de titane a pour propriété d’avoir une plage élastique bien plus grande que son équivalent cristallin, grâce à l’absence de dislocation. Cette propriété permet de surmouler ou d’intégrer au balancier des éléments permettant d’améliorer le centrage ainsi que de régler l’inertie et/ou le balourd.
Description sommaire des dessins
D’autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d’un balancier selon l’invention ;
- la figure 2 est une vue de dessus partielle d’une variante de réalisation d’un balancier selon l’invention ;
- la figure 3 est une vue de dessus partielle d’une autre variante de réalisation d’un balancier selon l’invention ;
- la figure 4 est une vue en coupe selon l’axe A-A de la figure 3 ; et
- les figures 5 à 10 sont des vues de dessus partielles d’autres variantes de réalisation d’un balancier selon l’invention.
Description détaillée des modes de réalisation préférés
En référence à la figure 1 , il est représenté un balancier 1 pour pièce d’horlogerie. Un tel balancier 1 comprend d’une manière traditionnelle une serge 2, continue ou non, définissant le diamètre extérieur du balancier 1 , un moyeu 4, formant sa partie centrale et muni d'un trou 6 destiné à recevoir un arbre (non représenté) définissant l’axe de pivotement du balancier 1. Le moyeu 4 est relié solidairement à la serge 2 par des bras 8. Les bras 8 sont ici au nombre de quatre et sont disposés à 90°. On trouve aussi usuellement des balanciers avec deux ou trois bras, disposés respectivement à 180° ou 120°.
Au moins une partie du balancier 1 est réalisée dans un alliage métallique partiellement ou totalement amorphe. On comprendra par matériau au moins partiellement amorphe que le matériau est apte à être déformé plastiquement lorsqu’il est chauffé à une température comprise entre sa température de transition vitreuse et sa température de cristallisation et apte à se solidifier en phase au moins partiellement amorphe.
Selon l’invention, ledit alliage métallique au moins partiellement amorphe est à base d’un élément choisi parmi le groupe constitué du platine, du zirconium et du titane, et présente un coefficient de dilatation thermique compris entre 7 ppm/°C et 12 ppm/°C.
Dans la présente description, l’expression «à base d’un élément » signifie que ledit alliage métallique contient au moins 50% en poids dudit élément.
Ledit alliage métallique au moins partiellement amorphe utilisé dans la présente invention peut être à base de platine et présente un coefficient de dilatation thermique compris entre 8 ppm/°C et 12 ppm/°C.
Un tel alliage métallique au moins partiellement amorphe à base de platine peut être constitué, en valeurs en % atomique, de
- une base de platine dont la teneur constitue la balance,
- 13 à 17% de cuivre
- 3 à 7% de nickel
- 20 à 25% de phosphore.
L’alliage métallique au moins partiellement amorphe utilisé dans la présente invention peut aussi être à base de zirconium et présente un coefficient de dilatation thermique compris entre 8 ppm/°C et 11 ppm/°C. Un tel alliage métallique au moins partiellement amorphe à base de zirconium peut être constitué, en valeurs en % atomique, de
- une base de zirconium dont la teneur constitue la balance,
- 14 à 20% de cuivre
- 12 à 13% de nickel
- 9 à 11 % d’aluminium
- 2 à 4 % de niobium.
L’alliage métallique au moins partiellement amorphe utilisé dans la présente invention peut aussi être à base de titane et présente un coefficient de dilatation thermique compris entre 8 ppm/°C et 11 ppm/°C.
Un tel alliage métallique au moins partiellement amorphe à base de titane peut être constitué, en valeurs en % atomique, de
- une base de titane, dont la teneur constitue la balance,
- 5 à 45% de Cu
- 2 à 25% de Ni
- 2 à 30% de Zr
- 2 à 15% de Sn
- 0 à 5% de Si
- 0 à 5% de Hf.
Idéalement, les alliages utilisés dans l’invention ne contiennent aucune impureté. Toutefois, ils peuvent comprendre des traces d’impuretés qui peuvent résulter, de manière souvent inévitable, de l’élaboration desdits alliages.
Ces alliages à base de platine, de titane et de zirconium utilisés dans la présente invention présentent l’avantage d’avoir un coefficient de dilatation thermique inférieur à 12 ppm/°C et supérieur à 7 ppm/°C. Ils peuvent donc être utilisés pour réaliser au moins une partie d’un balancier qui sera appairé à un spiral en quartz monocristallin. Plus préférentiellement, ledit alliage métallique au moins partiellement amorphe utilisé dans la présente invention à base de platine est constitué, en valeurs en % atomique, de :
57.5% Pt, 14.7% Cu, 5.3% Ni, 22.5% P
Un tel alliage présente un coefficient de dilatation thermique compris entre 11 et 12 ppm/°C.
Plus préférentiellement, ledit alliage métallique au moins partiellement amorphe utilisé dans la présente invention à base de zirconium est constitué, en valeurs en % atomique, de :
58.5% Zr, 15.6% Cu, 12.8% Ni, 10.3% Al, 2.8% Nb
Un tel alliage présente un coefficient de dilatation thermique compris entre 10.5 et 11 ppm/°C.
Plus préférentiellement, ledit alliage métallique au moins partiellement amorphe utilisé dans la présente invention à base de titane est constitué, en valeurs en % atomique, de :
42.5 % Ti, 7.5% Zr, 40% Cu, 5% Ni, 5% Sn
Un tel alliage présente un coefficient de dilatation thermique compris entre 8 et 11 ppm/°C.
Selon un premier mode de réalisation de l’invention, la serge 2, le moyeu 4 et les bras 8 sont réalisés dans le même alliage métallique au moins partiellement amorphe à base de platine, de zirconium ou de titane tel que défini ci-dessus. D’une manière avantageuse, le balancier 1 est monobloc, c’est-à-dire réalisé d’une seule pièce.
Le balancier 1 peut par exemple être réalisé entièrement dans l’alliage à base de platine tel que défini ci-dessus. Le platine présentant une grande masse volumique (21000 kg/m3), l’alliage à base de platine au moins partiellement amorphe utilisé dans l’invention présente également une masse volumique élevée (15.5 g/cm3), de sorte que l’ajout d’éléments en matériau dense pour augmenter l’inertie du balancier ne sera pas forcément nécessaire.
Le balancier 1 peut également être réalisé entièrement dans l’alliage à base de zirconium ou de titane au moins partiellement amorphe tel que défini ci-dessus. Le zirconium ou le titane présentant une masse volumique plus faible, l’alliage à base de zirconium ou de titane au moins partiellement amorphe utilisé dans l’invention présente également une masse volumique plus faible (6.5 g/cm3 pour le zirconium et 5.5 g/cm3 pour le titane), de sorte que l’ajout d’éléments en matériau plus dense pour augmenter l’inertie du balancier est recommandé, notamment si l’on souhaite réaliser un balancier de petite taille pour de petits mouvements. Ces éléments permettent d’augmenter l’inertie du balancier tout en gardant une géométrie de serge esthétique et avec de bonnes propriétés aérodynamiques.
Ainsi, selon une première variante représentée sur la figure 2, la serge 2 peut comprendre des premiers éléments de réglage de l’inertie 10 surmoulés, lesdits premiers éléments de réglage de l’inertie 10 étant réalisés dans un matériau présentant une masse volumique supérieure à la masse volumique dudit alliage métallique au moins partiellement amorphe. Ces premiers éléments de réglage de l’inertie 10 peuvent par exemple être en tungstène ou carbure de tungstène, et sont obtenus par surmoulage.
Selon une deuxième variante représentée sur la figure 3, la serge 2 peut comprendre des logements 12 destinés à recevoir des deuxièmes éléments de réglage de l’inertie et/ou de balourd 14, 15. Ces logements 12 peuvent avantageusement être prévus lors de la fabrication du balancier 1 par moulage, comme on le verra ci-après. Les deuxièmes éléments de réglage de l’inertie et/ou de balourd 14, 15 peuvent être par exemple des masselottes, des masselottes fendues, des goupilles 14, des goupilles fendues, ou des goupilles avec balourd 15, qui font office de masselottes. Ces éléments sont chassés ou clippés dans les logements correspondants 12. Sur la figure 3 sont représentées une goupille 14 insérée dans son logement 12, ainsi qu’une goupille avec balourd 15 insérée dans son logement 12. La figure 4 montre une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 3 représentant la goupille avec balourd 15 insérée dans le logement 12 prévu dans la serge 2.
Il est bien évident que ces éléments pour augmenter l’inertie du balancier sont utilisés préférentiellement avec une serge à base de zirconium ou de titane au moins partiellement amorphe mais peuvent être aussi utilisés avec une serge dans un autre matériau dans un balancier selon l’invention.
Pour augmenter l’inertie du balancier, il est également possible de prévoir une serge plus épaisse ou plus large, notamment dans le cas de balanciers plus grands.
Les logements 12 représentés sur la figure 3 peuvent également constituer des logements destinés à recevoir des éléments décoratifs et/ ou luminescents, tels que des tubes de tritium (non représentés).
Selon une autre variante de l’invention, le moyeu 4 peut comprendre des éléments de centrage flexibles intégrés, qui permettent un auto- centrage du balancer lors de son montage sur un axe grâce à la déformation élastique desdits éléments de centrage flexibles.
Selon la figure 5, lesdits éléments de centrage flexibles intégrés 16 sont des lames élastiques prévues sur le pourtour intérieur du moyeu 4 de manière à être positionnées dans le trou 6. Selon la figure 6, lesdits éléments de centrage flexibles intégrés 17 sont prévus sur la surface du moyeu 4 et sont répartis autour du trou 6. Les éléments de centrage flexibles 16 et 17 peuvent avantageusement être mis en place lors de la fabrication du balancier 1 par moulage, comme on le verra ci-après.
Selon une autre variante de l’invention, au moins l’un des bras 8 porte des troisièmes éléments de réglage de l’inertie flexibles intégrés. Selon la figure 7, l’extrémité du bras 8 du côté de la serge 2 se termine en deux branches 8a, 8b formant entre elles un logement 18 dans lequel est intégré un troisième élément de réglage de l’inertie 19 flexible bistable en « V » pour le réglage de la fréquence.
Selon la figure 8, il est prévu dans le logement 18 un troisième élément de réglage de l’inertie 20 flexible en flambage pour le réglage de la fréquence. A cet effet, le troisième élément de réglage de l’inertie 20 est réalisé dans un matériau présentant des propriétés de dilatation différentes de l’alliage métallique au moins partiellement amorphe à base de platine, de zirconium ou de titane du balancier de l’invention, tel que le silicium ou l’oxyde de silicium.
Selon la figure 9, l’extrémité du bras 8 du côté de la serge 2 se termine en trois branches 8a, 8b, 8c formant entre elles deux logements 18a, 18b dans lesquels sont intégrés des troisièmes éléments de réglage de l’inertie 22a, 22b flexibles multi-stables à cliquet pour le réglage de la fréquence.
Ces troisièmes éléments de réglage de l’inertie flexibles 19, 20, 22a, 22b pour le réglage de la fréquence peuvent avantageusement être mis en place lors de la fabrication du balancier 1 par moulage, comme on le verra ci-après.
Ces troisièmes éléments de réglage de l’inertie flexibles 19, 20, 22a, 22b pour le réglage de la fréquence peuvent être aussi bien utilisés lorsque l’ensemble du balancier est en alliage métallique au moins partiellement amorphe à base de zirconium, de titane ou de platine selon l’invention que lorsque les bras sont en alliage métallique au moins partiellement amorphe à base de zirconium, de titane ou de platine selon l’invention, le reste du balancier, et notamment la serge, étant dans un autre matériau.
Selon une autre variante de l’invention, l’un du bras 8, de la serge 2 et du moyeu 4 présente un état de surface structuré. Seul l’un des éléments peut présenter un état de surface structuré ou tous les éléments du balancier peuvent présenter un état de surface structuré, cet état de surface structuré pouvant être identique ou différent. La figure 10 représente un balancier de l’invention pour lequel la serge 2 présente un état de surface structuré différent de l’état de surface structuré présenté par le bras 8. Cet état de surface structuré peut être un état poli, satiné, sablé, perlé, ensoleillé, etc. Il est possible de prévoir également dans le moule pour la fabrication du balancier des microstructures formant un réseau photonique afin de répliquer ces microstructures à la surface du balancier. Ces microstructures peuvent permettre de créer un cristal photonique donnant à la pièce une certaine couleur, un hologramme, ou un réseau de diffraction pouvant constituer un élément anti-contrefaçon. Les structures sont directement introduites dans le moule, et sont répliquées lors de la fabrication des balanciers par formage à chaud, ce qui ne nécessite plus d’opérations de terminaison.
Selon un second mode de réalisation de l’invention, les bras et le moyeu du balancier sont réalisés dans l’alliage métallique au moins partiellement amorphe à base de zirconium, de titane ou de platine défini ci- dessus, la serge étant réalisée dans un matériau présentant une masse volumique supérieure à la masse volumique dudit alliage métallique au moins partiellement amorphe utilisé pour les bras et le moyeu. Ce matériau peut être lui-même l’alliage métallique au moins partiellement amorphe à base de platine tel que défini ci-dessus ou un autre matériau. Par exemple, les bras et le moyeu du balancier sont réalisés dans l’alliage métallique au moins partiellement amorphe à base de zirconium ou de titane tel que défini ci-dessus pour permettre d’appairer le balancier avec un spiral en quartz monocristallin, et la serge est réalisée dans un autre matériau présentant une masse volumique supérieure à la masse volumique de l’alliage métallique au moins partiellement amorphe à base de zirconium ou de titane utilisé pour les bras et le moyeu afin d’améliorer l’inertie du balancier. Il est bien évident que dans ce second mode de réalisation de l’invention, la serge peut comprendre les mêmes premiers éléments de réglage de l’inertie ou les mêmes logements pour recevoir les deuxièmes éléments de réglage de l’inertie et/ou du balourd ou des éléments décoratifs et/ou luminescents que ceux décrits ci-dessus pour le premier mode de réalisation de l’invention. De même, le moyeu peut comprendre les mêmes éléments de centrage flexibles intégrés ceux décrits ci-dessus pour le premier mode de réalisation de l’invention. De même, le bras peut comprendre les mêmes troisièmes éléments de réglage de l’inertie flexibles intégrés que ceux décrits ci-dessus pour le premier mode de réalisation de l’invention. De même, les éléments du balancier peuvent présenter des états de surface structurés comme décrits ci-dessus pour le premier mode de réalisation de l’invention.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication d’un balancier 1 pour lequel la serge 2, le moyeu 4 et les bras 8 sont réalisés dans ledit alliage métallique partiellement ou totalement amorphe à base de platine, de zirconium ou de titane tel que défini ci-dessus, comprenant les étapes suivantes:
a) réaliser un moule ayant la forme négative du balancier, en prévoyant éventuellement les microstructures formant un décor ou un réseau photonique de surface
b) introduire dans le moule ledit alliage métallique au moins partiellement amorphe à base d’un élément choisi parmi le groupe constitué du platine, du zirconium et du titane, l’alliage métallique étant chauffé à une température comprise entre sa température de transition vitreuse et sa température de cristallisation pour être formé à chaud dans le moule de balancier
c) refroidir ledit alliage métallique à une vitesse de refroidissement choisie pour obtenir un balancier dans ledit alliage métallique partiellement ou totalement amorphe à base d’un élément choisi parmi le groupe constitué du platine, du zirconium et du titane d) libérer le balancier obtenu à l’étape c) de son moule.
Pour réaliser un balancier en alliage métallique partiellement ou totalement amorphe à base de platine, de zirconium ou de titane, il est avantageux d’utiliser les propriétés du métal se trouvant dans un état au moins partiellement amorphe pour le mettre en forme.
En effet, le métal au moins partiellement amorphe permet une grande facilité dans la mise en forme permettant la fabrication de pièces aux formes compliquées avec une plus grande précision. Cela est dû aux caractéristiques particulières du métal amorphe qui peut se ramollir tout en restant au moins partiellement amorphe durant un certain temps dans un intervalle de température [Tg - Tx] donné propre à chaque alliage (par exemple pour l’alliage à base de Zr : Tg=440°C et Tx=520°C). Il est ainsi possible de le mettre en forme sous une contrainte relativement faible et à une température peu élevée permettant alors l’utilisation d’un procédé simplifié tel que le formage à chaud. L’utilisation d’un tel matériau permet en outre de reproduire très précisément des géométries fines car la viscosité de l’alliage diminue fortement en fonction de la température dans l’intervalle de température [Tg - Tx] et l’alliage épouse ainsi tous les détails du négatif. Par exemple, pour un matériau à base de platine tel que défini ci-dessus, la mise en forme se fait aux alentours de 300°C pour une viscosité atteignant 103 Pa.s pour une contrainte de 1 MPa, au lieu d’une viscosité de 1012 Pa.s à la température Tg. L’utilisation de matrices a pour avantage la création de pièces en trois dimensions de grande précision, ce que le découpage ou l’étampage ne permettent pas d’obtenir.
Un procédé utilisé est le formage à chaud d’une préforme amorphe. Cette préforme est obtenue par fusion des éléments métalliques destinés à constituer l’alliage métallique partiellement ou totalement amorphe à base de platine, de zirconium ou de titane dans un four. Cette fusion est faite sous atmosphère contrôlée avec pour but d'obtenir une contamination de l'alliage en oxygène aussi faible que possible. Une fois ces éléments fondus, ils sont coulés sous forme de produit semi-fini, puis refroidis rapidement afin de conserver l’état partiellement ou totalement amorphe. Une fois la préforme réalisée, le formage à chaud est effectué dans le but d’obtenir une pièce définitive. Ce formage à chaud est réalisé par pressage dans une gamme de température comprise entre la température de transition vitreuse Tg et la température de cristallisation Tx de l’alliage métallique durant un temps déterminé pour conserver une structure au moins partiellement amorphe. Ceci est fait dans le but de conserver les propriétés élastiques caractéristiques des métaux amorphes.
Typiquement pour l’alliage à base de Zr et pour une température de 440°C, le temps de pressage ne devra pas dépasser 120 secondes environ. Ainsi, le formage à chaud permet de conserver l’état au moins partiellement amorphe initial de la préforme. Les différentes étapes de mise en forme définitive du balancier monobloc selon l’invention sont alors :
1 ) chauffage des matrices ayant la forme négative du balancier jusqu’à une température choisie
2) introduction de la préforme en métal au moins partiellement amorphe entre les matrices chaudes,
3) application d’une force de fermeture sur les matrices afin de répliquer la géométrie de ces dernières sur la préforme en métal au moins partiellement amorphe,
4) attente durant un temps maximal choisi,
5) ouverture des matrices,
6) refroidissement rapide du balancier en dessous de Tg de sorte que le matériau garde son état au moins partiellement amorphe, et
7) sortie du balancier des matrices.
Bien entendu, le balancier peut être réalisé par coulée ou par injection. Ce procédé consiste à couler ou injecter l’alliage métallique chauffé à une température comprise entre sa température de transition vitreuse et sa température de cristallisation pour être au moins partiellement amorphe dans un moule possédant la forme de la pièce définitive. Une fois le moule rempli, celui-ci est refroidi rapidement jusqu’à une température inférieure à Tg afin d’éviter la cristallisation de l’alliage et ainsi obtenir un balancier en métal au moins partiellement amorphe tel que défini ci-dessus.
Le moule peut être réutilisé ou dissout pour libérer les pièces. Le procédé par moulage présente l’avantage de répliquer parfaitement la géométrie du balancier, y compris d’éventuels décors ou structuration de surface. On obtient une moins grande dispersion d’inertie et un meilleur centrage sur un lot de production de balanciers. Le procédé par moulage permet d’obtenir un balancier à la géométrie esthétique, avec des angles intérieurs vifs, un profil de serge et/ou de bras bombé, et une finition parfaite. Il est également possible de prévoir une serge non continue. Pour une qualité maximale, le moule sera réalisé dans du silicium par un procédé DRIE. Il est bien évident que le moule peut également être réalisé par usinage par fraisage, laser, électroérosion ou tout autre type d’usinage.
Les propriétés élastiques caractéristiques des métaux au moins partiellement amorphes sont utilisées pour surmouler ou intégrer des éléments fonctionnels et/ou décoratifs dans la serge et/ou au niveau des bras et/ou au niveau du moyeu par exemple au moyen d’inserts correspondants placés dans le moule avant l’introduction de l’alliage métallique chauffé entre sa température de transition vitreuse et sa température de cristallisation pour être au moins partiellement amorphe.
Plus particulièrement, le procédé de l’invention peut comprendre une étape de surmoulage des premiers éléments de réglage de l’inertie 10 dans la serge 2, au moyen d’inserts placés dans le moule avant l’introduction de l’alliage métallique chauffé entre sa température de transition vitreuse et sa température de cristallisation pour être au moins partiellement amorphe et surmoulés. Le procédé de l’invention peut également comprendre une étape de surmoulage des éléments de centrage flexibles 16, 17 sur le moyeu 4, sur son pourtour intérieur ou à sa surface.
Le procédé de l’invention peut également comprendre une étape de surmoulage des troisièmes éléments de réglage de l’inertie flexibles 19, 20, 22a, 22b dans le bras 8.
Le procédé de moulage permet aussi de prévoir un moule qui présente des microstructures formant un décor ou un réseau photonique de manière à obtenir les états de surface structurés sur les bras et/ou le moyeu et/ou la serge tels que décrits ci-dessus. Il est également possible d’ajouter un logo au moule.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication d’un balancier pour lequel le moyeu et au moins un bras sont réalisés dans l’alliage métallique au moins partiellement amorphe à base de zirconium, de titane ou de platine défini ci-dessus, la serge étant réalisée dans un matériau présentant une masse volumique supérieure à la masse volumique dudit alliage métallique au moins partiellement amorphe utilisé pour les bras et le moyeu, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : a) réaliser un moule ayant la forme négative du balancier a’) insérer dans le moule une serge ou des éléments de serge réalisés dans un matériau présentant une masse volumique supérieure à la masse volumique de l’alliage métallique au moins partiellement amorphe à base de platine, de zirconium ou de titane utilisé pour les bras et le moyeu b) introduire dans le moule ledit alliage métallique au moins partiellement amorphe à base d’un élément choisi parmi le groupe constitué du platine, du zirconium et du titane, cet alliage métallique étant chauffé à une température comprise entre sa température de transition vitreuse et sa température de cristallisation pour être formé à chaud dans le moule de balancier c) refroidir ledit alliage métallique à une vitesse de refroidissement choisie pour obtenir un balancier en alliage métallique au moins partiellement amorphe à base d’un élément choisi parmi le groupe constitué du platine, du zirconium et du titane
d) libérer le balancier obtenu à l’étape c) de son moule.
La présente invention concerne également un résonateur comprenant un balancier tel que défini ci-dessus et un spiral en quartz monocristallin.
Ainsi, le balancier selon l’invention est réalisé dans un matériau permettant d’utiliser un procédé de fabrication simple tout en présentant un coefficient de dilatation thermique permettant de l’appairer à un spiral en quartz monocristallin. Le balancier selon l’invention permet également d’avoir au moins des bras présentant un coefficient de dilatation thermique permettant de l’appairer à un spiral en quartz monocristallin, tout en ayant une grande inertie en gardant une géométrie de serge compacte et esthétique, de petit volume, à l’aide d’une serge adéquate, soit comprenant des éléments réalisés dans un matériau de plus grande densité, soit étant elle-même réalisée dans un matériau de plus grande densité.
Il est aussi possible de réaliser un traitement thermique permettant d’ajuster le coefficient de dilatation du matériau partiellement amorphe dans sa forme finale par relaxation de la structure amorphe (sans cristallisation).
On peut également prévoir de faire un ajustement du coefficient de dilatation par cristallisation partielle et contrôlée du matériau partiellement amorphe dans sa forme finale.

Claims

REVENDICATIONS
1. Balancier (1 ) pour pièce d’horlogerie comprenant une serge (2), un moyeu (4) et au moins un bras (8) reliant le moyeu (4) à ladite serge (2), au moins une partie du balancier (1 ) étant réalisée dans un alliage métallique au moins partiellement amorphe, caractérisé en ce que ledit alliage métallique au moins partiellement amorphe est à base d’un élément choisi parmi le groupe constitué du platine, du zirconium et du titane, et présente un coefficient de dilatation thermique compris entre 7 ppm/°C et 12 ppm/°C.
2. Balancier (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le moyeu (4) et le bras (8) sont réalisés dans ledit alliage métallique au moins partiellement amorphe, la serge (2) étant réalisée dans un premier matériau présentant une masse volumique supérieure à la masse volumique dudit alliage métallique au moins partiellement amorphe dans lequel le moyeu (4) et le bras (8) sont réalisés.
3. Balancier (1 ) selon l’une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la serge (2), le moyeu (4) et le bras (8) sont réalisés dans ledit alliage métallique au moins partiellement amorphe.
4. Balancier (1 ) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la serge (2) comprend des premiers éléments de réglage de l’inertie (10) surmoulés, lesdits premiers éléments de réglage de l’inertie (10) étant réalisés dans un second matériau présentant une masse volumique supérieure à la masse volumique dudit alliage métallique au moins partiellement amorphe.
5. Balancier (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la serge (2) comprend des logements (12) destinés à recevoir des deuxièmes éléments de réglage de l’inertie et/ou de balourd (14, 15).
6. Balancier (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la serge (2) comprend des logements (12) destinés à recevoir des éléments décoratifs et/ou luminescents.
7. Balancier (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyeu (4) comprend des éléments de centrage flexibles (16, 17) intégrés.
8. Balancier (1 ) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdits éléments de centrage flexibles (16) intégrés sont prévus sur le pourtour intérieur du moyeu (4).
9. Balancier (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bras (8) porte des troisièmes éléments de réglage de l’inertie flexibles (19, 20, 22a, 22b) intégrés.
10. Balancier (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’un du bras (8), de la serge (2) et du moyeu (4) présente un état de surface structuré.
11. Balancier (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit alliage métallique au moins partiellement amorphe est à base de platine et présente un coefficient de dilatation thermique compris entre 8 ppm/°C et 12 ppm/°C.
12. Balancier (1 ) selon la revendication 11 , caractérisé en ce que l’alliage métallique au moins partiellement amorphe à base de platine est constitué, en valeurs en % atomique, de
une base de platine dont la teneur constitue la balance,
13 à 17% de cuivre
3 à 7% de nickel
20 à 25% de phosphore.
13. Balancier (1 ) selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit alliage métallique au moins partiellement amorphe est à base de zirconium et présente un coefficient de dilatation thermique compris entre 8 ppm/°C et 11 ppm/°C.
14. Balancier (1 ) selon la revendication 13, caractérisé en ce que l’alliage métallique au moins partiellement amorphe à base de zirconium est constitué, en valeurs en % atomique, de
une base de zirconium dont la teneur constitue la balance,
14 à 20% de cuivre
12 à 13% de nickel
9 à 11 % d’aluminium
- 2 à 4 % de niobium.
15. Balancier (1 ) selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit alliage métallique au moins partiellement amorphe est à base de titane et présente un coefficient de dilatation thermique compris entre 8 ppm/°C et 11 ppm/°C.
16. Balancier (1 ) selon la revendication 15, caractérisé en ce que l’alliage métallique au moins partiellement amorphe à base de titane est constitué, en valeurs en % atomique, de
une base de titane dont la teneur constitue la balance,
5 à 45% de Cu
- 2 à 25% de Ni
- 2 à 30% de Zr
2 à 15% de Sn
0 à 5% de Si
- 0 à 5% de Hf.
17. Procédé de fabrication d’un balancier (1 ) comprenant une serge
(2), un moyeu (4) et au moins un bras (8) réalisés dans un alliage métallique au moins partiellement amorphe à base d’un élément choisi parmi le groupe constitué du platine, du zirconium et du titane selon les revendications 3 à 16, comprenant les étapes suivantes:
a) réaliser un moule ayant la forme négative du balancier (1 ) b) introduire dans le moule ledit alliage métallique au moins partiellement amorphe à base d’un élément choisi parmi le groupe constitué du platine, du zirconium et du titane, ledit alliage métallique étant chauffé à une température comprise entre sa température de transition vitreuse et sa température de cristallisation pour être formé à chaud
c) refroidir ledit alliage métallique à une vitesse de refroidissement choisie pour obtenir un balancier (1 ) dans ledit alliage métallique au moins partiellement amorphe à base d’un élément choisi parmi le groupe constitué du platine, du zirconium et du titane d) libérer le balancier (1 ) obtenu à l’étape c) de son moule.
18. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de surmoulage de premiers éléments de réglage de l’inertie (10) dans la serge (2).
19. Procédé de fabrication d’un balancier comprenant un moyeu et au moins un bras réalisés dans un alliage métallique au moins partiellement amorphe à base d’un élément choisi parmi le groupe constitué du platine, du zirconium et du titane selon la revendication 2, comprenant les étapes suivantes:
a) réaliser un moule ayant la forme négative du balancier a’) insérer dans le moule une serge ou des éléments de serge réalisés dans un matériau présentant une masse volumique supérieure à la masse volumique dudit alliage métallique au moins partiellement amorphe à base d’un élément choisi parmi le groupe constitué du platine, du zirconium et du titane
b) introduire dans le moule ledit alliage métallique au moins partiellement amorphe à base d’un élément choisi parmi le groupe constitué du platine, du zirconium et du titane, ledit alliage métallique étant chauffé à une température comprise entre sa température de transition vitreuse et sa température de cristallisation pour être formé à chaud
c) refroidir ledit alliage métallique à une vitesse de refroidissement choisie pour obtenir un balancier dans ledit alliage métallique au moins partiellement amorphe à base d’un élément choisi parmi le groupe constitué du platine, du zirconium et du titane
d) libérer le balancier obtenu à l’étape c) de son moule
20. Procédé selon l’une des revendications 17 à 19, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de surmoulage d’éléments de centrage flexibles (16, 17) sur le moyeu (4).
21. Procédé selon l’une des revendications 17 à 20, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de surmoulage de troisièmes éléments de réglage de l’inertie (19, 20, 22a, 22b) flexibles dans le bras (8).
22. Procédé selon l’une des revendications 17 à 21 , caractérisé en ce que le moule présente des microstructures formant un décor ou un réseau photonique.
23. Résonateur comprenant un balancier selon l’une des revendications 1 à 16 et un spiral en quartz monocristallin.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US208238A (en) * 1878-04-02 1878-09-24 Improvement in self-adjusting balances for chronometers
US455787A (en) * 1890-05-24 1891-07-14 Balance-wheel for time-pieces
US492184A (en) * 1892-06-01 1893-02-21 bliss
US798993A (en) * 1904-11-25 1905-09-05 Carl Culman Compensation watch-balance.
GB520481A (en) 1938-10-15 1940-04-25 Bibby & Sons Ltd J Improvements in apparatus for separating suspended matter from liquids by means of electrostatic precipitation
GB839448A (en) * 1958-02-03 1960-06-29 Jean Widmer Balance-wheel for timepieces
CH1751771A4 (fr) * 1971-12-02 1975-02-14
EP0886195B1 (fr) * 1997-06-20 2002-02-13 Montres Rolex Sa Spiral autocompensateur pour oscillateur mécanique balancier-spiral de mouvement d'horlogerie et procédé de fabrication de ce spiral
EP1351103B1 (fr) * 2002-03-21 2008-07-30 Chopard Manufacture SA Balancier muni d'un dispositif de réglage
GB2416408B (en) * 2003-10-20 2006-06-07 Gideon Levingston Balance wheel, balance spring and other components and assemblies for a mechanical oscillator system and method of manufacture
GB0324439D0 (en) 2003-10-20 2003-11-19 Levingston Gideon R Minimal thermal variation and temperature compensating non-magnetic balance wheels and methods of production of these and their associated balance springs
EP1562087B1 (fr) * 2004-02-05 2008-05-21 Montres Breguet S.A. Balancier pour mouvement d'horlogerie
EP1826634A1 (fr) * 2006-02-28 2007-08-29 Nivarox-FAR S.A. Pièce de micro-mécanique avec ouverture de forme pour assemblage sur un axe
US8100579B2 (en) * 2006-09-08 2012-01-24 Gideon Levingston Thermally compensating balance wheel
CN101589347A (zh) * 2006-12-21 2009-11-25 康普利计时股份有限公司 用于钟表的机械振荡器
EP2102717B1 (fr) * 2006-12-21 2013-06-26 CompliTime S.A. Oscillateur mecanique pour une piece d'horlogerie
US8210232B2 (en) * 2007-09-20 2012-07-03 GM Global Technology Operations LLC Lightweight brake rotor and components with composite materials
EP2104008A1 (fr) 2008-03-20 2009-09-23 Nivarox-FAR S.A. Organe régulateur monobloc et son procédé de fabrication
EP2104005A1 (fr) * 2008-03-20 2009-09-23 Nivarox-FAR S.A. Balancier composite et son procédé de fabrication
EP2180385A1 (fr) * 2008-10-21 2010-04-28 The Swatch Group Research and Development Ltd. Procédé de fabrication d'une platine de montre
EP2677369B1 (fr) * 2010-06-11 2015-01-14 Montres Breguet SA Balancier haute fréquence pour pièce d'horlogerie
EP2410387B1 (fr) * 2010-07-19 2016-07-06 Nivarox-FAR S.A. Balancier à réglage d'inertie sans insert
EP2466396A1 (fr) 2010-12-15 2012-06-20 The Swatch Group Research and Development Ltd. Blindage magnétique pour spiral de pièce d'horlogerie
USD650303S1 (en) * 2010-12-20 2011-12-13 Complitime Sa Watch movement balance part
CH706000B1 (fr) * 2012-01-13 2023-09-15 Christian Dior Couture Sa Masse de remontage.
EP2703909A1 (fr) * 2012-09-04 2014-03-05 The Swatch Group Research and Development Ltd. Résonateur balancier - spiral appairé
EP2979138B1 (fr) * 2013-03-28 2017-06-28 ETA SA Manufacture Horlogère Suisse Procédé de fabrication d'une masse oscillante en matériaux composites
KR102093391B1 (ko) * 2013-07-12 2020-03-26 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법
EP2990882B1 (fr) * 2014-08-26 2020-01-15 Nivarox-FAR S.A. Balancier à réglage d'inertie
CN206178347U (zh) * 2015-11-13 2017-05-17 尼瓦洛克斯-法尔股份有限公司 带有惯量调节的摆轮、钟表机芯和钟表件
EP3182211A1 (fr) * 2015-12-17 2017-06-21 Nivarox-FAR S.A. Pièce composite avec moyens élastiques sous contrainte
EP3217229B1 (fr) * 2016-03-07 2020-01-01 Montres Breguet S.A. Système de compensation thermique auxiliaire réglable
EP3252545B1 (fr) 2016-06-03 2019-10-16 The Swatch Group Research and Development Ltd. Mécanisme d'horlogerie à réglage d'inertie de balancier

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