EP4202566A1 - Compensation de la variation de marche dans une montre - Google Patents

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EP4202566A1
EP4202566A1 EP21216225.9A EP21216225A EP4202566A1 EP 4202566 A1 EP4202566 A1 EP 4202566A1 EP 21216225 A EP21216225 A EP 21216225A EP 4202566 A1 EP4202566 A1 EP 4202566A1
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EP
European Patent Office
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watch
gas
temperature
oscillator
factory
Prior art date
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Pending
Application number
EP21216225.9A
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German (de)
English (en)
Inventor
Léonard TESTORI
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Omega SA
Original Assignee
Omega SA
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Filing date
Publication date
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Priority to JP2022197713A priority patent/JP2023092489A/ja
Priority to US18/080,100 priority patent/US20230195040A1/en
Priority to CN202211646700.9A priority patent/CN116300367A/zh
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Pending legal-status Critical Current

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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
    • G04B17/20—Compensation of mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/22—Compensation of mechanisms for stabilising frequency for the effect of variations of temperature
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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
    • G04B37/00—Cases
    • G04B37/02—Evacuated cases; Cases filled with gas or liquids; Cases containing substances for absorbing or binding moisture or dust
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    • G04D—APPARATUS OR TOOLS SPECIALLY DESIGNED FOR MAKING OR MAINTAINING CLOCKS OR WATCHES
    • G04D7/00—Measuring, counting, calibrating, testing or regulating apparatus
    • G04D7/006—Testing apparatus for complete clockworks with regard to external influences or general good working
    • G04D7/007—Testing apparatus for complete clockworks with regard to external influences or general good working with regard to the sealing of the case

Definitions

  • the invention relates to a method for compensating the rate as a function of the temperature of a waterproof watch, the waterproof case of which contains a movement itself comprising an oscillator, said case containing, on leaving the factory after the initial adjustment of walking, an internal volume V occupied by n moles of a gas of constant R substantially following the law of ideal gases.
  • the invention also relates to a watch suitable for implementing this method, in particular during after-sales operations.
  • the invention relates to the field of adjusting the rate of mechanical or electro-mechanical watches.
  • the rate of a watch is subject to numerous parameters, such as, without limitation, the position of the watch in space, lubrication, wear, winding of the springs constituting the energy sources, friction, and of course the physical parameters of the environment in which the watch is placed.
  • the rate variation as a function of temperature is a constant concern for watch manufacturers.
  • the elastic return means of the oscillator are particularly sensitive to temperature variations.
  • these elastic return means comprise a hairspring or several hairsprings
  • the thermal coefficient Ct of each hairspring causes the rate of the movement to vary as a function of the temperature. It can be considered, by way of example and to simplify the calculations, that the operation varies substantially linearly as a function of the thermal coefficient Ct.
  • the thermal coefficient is targeted at 0 seconds per day by Kelvin. With such parameters, temperature variations should have no influence on the rate of the movement.
  • the typical distribution of the thermal coefficient for a production of identical movements is a symmetrical curve, closer to a triangular peak than to a bell.
  • the invention relates to the compensation of the rate variation of a watch, based on the temperature and the pressure.
  • the invention relates to a method for compensating the rate as a function of the temperature of a waterproof watch, according to claim 1.
  • the invention also relates to a watch suitable for implementing this method, in particular during after-sales operations.
  • the invention relates to the compensation of the rate variation of a watch, based on the temperature and the pressure.
  • the experiment carried out in a tank under pressure shows a relatively good linearity of the rate variations for a pressure varying from atmospheric pressure (970 hPa) up to a pressure of 200 hPa, the rate variation in seconds per day on the ordinate , as a function of the pressure in hectopascals on the abscissa, the measurement being carried out in a pressure vessel.
  • There figure 1 presents the results of measurements carried out on various well-proven classic mechanical movements.
  • the volume of air available is considered given and finite (assuming that the leaks are zero). We will also assume that the pressure difference between the pressure inside the watch and outside the watch is not enough to deform the watch; the volume available in the watch does not vary and therefore remains constant.
  • the invention proposes to deal mainly with compensation with regard to variations in temperature and pressure.
  • a combination of the two effects aims to oppose them so that their effects cancel each other out (or are minimized).
  • the main advantage for the user is better accuracy of the watch when worn.
  • the invention thus relates to a method for compensating the rate as a function of the temperature of a waterproof watch 1, the waterproof case 2 of which contains a movement 3 itself comprising an oscillator 4.
  • This case 2 contains, at the output of factory after the initial running setting, a internal volume V occupied by n moles of a gas of constant R substantially following the ideal gas law.
  • the constant R or Avogadro's number
  • R is known. It depends on the gas that is in the watch (in our case generally air).
  • the number of moles n will depend on the closing conditions of the watch (atmospheric pressure, temperature or closing and blocking of the back, for example).
  • the available volume V depends on the geometry of the box. It is possibly possible to modify the construction of the skin to influence this point.
  • this pressure coefficient Cp of movement 3 is determined in the factory by measurement and/or calculation, defining the relatively linear variation of the rate of movement 3 as a function of the pressure P of the gas (or of the gas mixture the optionally).
  • the pressure coefficient of motion Cp can be measured experimentally or calculated theoretically. It depends on every move.
  • the thermal coefficient and the pressure coefficient are constant and cause the operation to vary linearly as a function of the temperature. It is possible to build a similar model if these parameters follow a nonlinear law as a function of temperature.
  • the method can be implemented in different ways, depending on whether it is a question of carrying out initial adjustments in the factory, or of after-sales operations.
  • after-sales it is difficult or even impossible to have controlled atmosphere chambers, but the after-sales technician must be allowed to make adjustments, with special tools which the final user.
  • the latitude is greater with regard to the factory settings, since it is possible to combine there means of placing under controlled atmosphere and controlled temperature, and also these means specifically designed for after-sales.
  • the pressure P and/or the number of moles n is adjusted by modifying the pressure P and/or by varying the temperature T of the watch 1 before the case 2 is closed.
  • a first embodiment consists in working on the thermal coefficient of oscillator 4.
  • this oscillator 4 is a hairspring balance
  • the thermal coefficient Ct of the balance-spring assembly can be adjusted in particular as a function of the thickness of the oxide layer which covers this balance-spring.
  • the elastic return means of the oscillator 4 are made of silicon and/or silicon oxide, and, during the preparation in the factory, the thermal coefficient of these elastic return means is modified by modifying the thickness silicon oxide layer.
  • the elastic return means of the oscillator 4 are produced in the form of thin elastic strips by a "LIGA" process, and, during the preparation in the factory, the thermal coefficient of these elastic return means is modified, which the oscillator 4 by application of a coating and/or by local ablation.
  • the elastic return means of the oscillator 4 are produced in the form of thin elastic strips by a drawing or rolling process, and, during the preparation in the factory, the thermal coefficient of these elastic return means is modified. that comprises the oscillator 4 by application of a coating and/or by local ablation.
  • Temperature and pressure are related to each other by the ideal gas law, so make sure that both parameters are monitored in order to avoid errors related to the variation of atmospheric pressure, altitude or temperature variation.
  • Modifying the pressure before casing is relatively complicated; especially in after-sales when a shop does not have the appropriate equipment. Modifying the temperature of the watch before casing seems relatively easy to implement; for example by placing the open watch on a hot or cooling plate.
  • the main problem with this implementation is that the Ct and the Cp can only cancel if they are of opposite sign. Moreover, if the Ct presents a variation of 5%, this represents approximately 20°C. It is therefore to be expected that the temperatures necessary to compensate for the Ct will be potentially difficult to achieve.
  • the number of moles of gas in the watch 1 is modified, either by closing the case 2 with a pressure defined by calculation to make the rate of the watch insensitive to the temperature, or well by closing case 2 with a temperature defined by calculation to make the running of the watch insensitive to temperature, and by slowly cooling case 2 after it has been closed.
  • a third embodiment consists in modifying the composition of the gas in the watch.
  • the nature of the gas contained in the watch is modified, by total or partial exchange of the gas with a new gas or mixture of gases having another value of said constant R, adapted for the adequate adjustment the thermal coefficient Ct to make the operation of the watch insensitive to temperature.
  • the box 2 is sealed after this gas exchange, to prevent any action by the user in the absence of a special tool.
  • the volume of air in the watch should be corrected so that it is 1.24 (3.3*0.015/0.04) times greater than that currently available. As the value of Ct varies from movement to movement, this means that the dressing should be adapted to each movement.
  • One solution consists in modifying the internal volume of the box by a stroke imparted to a movable member such as a piston or the like.
  • the compensation means 10 comprise a sealed volumetric device 5 enabling an after-sales technician to modify the internal volume of the box 2, and/or at at least one leaktight duct 6 for injecting or extracting gas, and/or a thermal device 7 allowing the controlled and momentary increase of its internal temperature.
  • this volumetric device 5 comprises at least one piston that can move in the box 2 and under the action of an external micrometric control that can be screwed and locked in position by a special tool that is not supplied to the user.
  • the internal volume of the box 2 is modified by adjusting the stroke of at least one piston, under the action of a micrometric control screwable and lockable in position by a special tool not supplied to the user.
  • this leaktight gas injection or extraction conduit 6 can be locked in position by a special tool not supplied to the user.
  • this thermal device 7 comprises light energy conversion means and/or energy storage means.
  • the gas or the gas mixture contained in box 2 is dried to reduce the humidity H.
  • a desiccant is inserted into the box, in order to fix the residual humidity H therein.
  • the invention also relates to a watch 1 suitable for the implementation of this method, in particular in after-sales service.
  • This waterproof watch 1 comprises a waterproof case 2, which contains a movement 3 itself comprising an oscillator 4.
  • This watch 1 comprises compensation means 10, each of which can be locked in position by a special tool not supplied to the user, which comprise a sealed volumetric device 5 allowing an after-sales technician to modify the internal volume of the box 2, and/or at least one sealed duct 6 for gas injection or extraction, and/or a thermal device 7 allowing the controlled and momentary increase of its internal temperature.

Abstract

Un aspect de l'invention concerne un procédé de compensation de la marche en fonction de la température d'une montre (1) dont la boîte (2) étanche contient un mouvement (3) avec un oscillateur (4), dans un volume interne V occupé par n moles d'un gaz de constante R, où on détermine le coefficient de pression Cp et le coefficient d'humidité Ch du mouvement (3), on calcule une valeur optimale Cto du coefficient thermique Ct dudit oscillateur (4) définissant la variation relativement linéaire de sa marche en fonction de la température T, compensant les écarts de pression et d'humidité, et,pour l'après-vente on équipe la montre (1) de moyens de compensation (10) pour faire varier, dans la boîte (2), la pression P et/ou la constante R et/ou la quantité de gaz et/ou la température T,ou, en usine, on modifie le coefficient thermique des moyens de rappel élastique dudit oscillateur (4) par modification d'une couche d'oxyde et/ou application ou ablation d'un revêtement, et/ou la quantité et/ou la nature du gaz dans la montre, et/ou on modifie le volume interne de la boîte (2).

Description

    Domaine technique de l'invention
  • L'invention concerne un procédé de compensation de la marche en fonction de la température d'une montre étanche, dont la boîte étanche contient un mouvement comportant lui-même un oscillateur, ladite boîte contenant, en sortie d'usine après le réglage initial de marche, un volume interne V occupé par n moles d'un gaz de constante R suivant sensiblement la loi des gaz parfaits.
  • L'invention concerne encore une montre convenant à la mise en œuvre de ce procédé, notamment lors d'opérations d'après-vente.
  • L'invention concerne le domaine de l'ajustement de marche des montres mécaniques ou électro-mécaniques.
    • Arrière-plan technologique
  • La marche d'une montre est soumise à de nombreux paramètres, tels que, non limitativement la position de la montre dans l'espace, la lubrification, l'usure, l'armage des ressorts constituant les sources d'énergie, les frottements, et bien sûr les paramètres physiques de l'environnement dans lequel est placée la montre.
  • La variation de marche en fonction de la température est une préoccupation constante des constructeurs horlogers. Les moyens de rappel élastique de l'oscillateur sont particulièrement sensibles aux variations de température. Dans le cas particulier et non limitatif où ces moyens de rappel élastique comportent un spiral ou plusieurs spiraux, le coefficient thermique Ct de chaque spiral fait varier la marche du mouvement en fonction de la température. On peut considérer, à titre d'exemple et pour simplifier les calculs, que la marche varie sensiblement linéairement en fonction du coefficient thermique Ct.
  • Pour avoir une meilleure précision du mouvement, le coefficient thermique est ciblé à 0 seconde par jour par Kelvin. Avec de tels paramètres, les variations de températures ne devraient pas avoir d'influence sur la marche du mouvement. La répartition typique du coefficient thermique pour une production de mouvements identiques est une courbe symétrique, plus proche d'un pic triangulaire que d'une cloche.
  • Il est connu en horlogerie que la marche d'un mouvement varie selon la pression du milieu dans lequel il se trouve. Plusieurs explications peuvent être avancées comme par exemple la variation de l'inertie de l'oscillateur (inertie du balancier et de l'air embarqué) car la densité d'air embarqué varie et donc son inertie également. Le cas du balancier et celui de l'air sont des cas particuliers, plus généralement on parlera de masse inertielle, et de gaz ou mélange de gaz. Les diverses expériences réalisées montrent que si la pression baisse, la marche augmente.
  • Il s'agit donc de compenser la marche de la montre en fonction de la variation des paramètres physiques: température du milieu, température corporelle de l'utilisateur, dilatation ou contraction de la boîte de montre en fonction de la température, pression du lieu, altitude, hygrométrie. Or il n'existe pas de mise au point simple pour traiter en particulier les problèmes inhérents aux variations de température et de pression.
    • Résumé de l'invention
  • L'invention concerne la compensation de la variation de marche d'une montre, basée sur la température et la pression.
  • A cet effet, l'invention concerne un procédé de compensation de la marche en fonction de la température d'une montre étanche, selon la revendication 1.
  • L'invention concerne encore une montre convenant à la mise en œuvre de ce procédé, notamment lors d'opérations d'après-vente.
    • Brève description des figures
  • Les buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés, où :
    • la figure 1 superpose trois graphes illustrant en ordonnée la marche, en seconde par jour, en fonction de la pression en abscisse, en hectopascal, pour trois mouvements mécaniques différents ;
    • la figure 2 superpose , pour un même mouvement d'horlogerie, deux graphes illustrant en ordonnée la pression en hectopascal, en fonction du temps en abscisse, en jours, l'un en trait plein calculée avec la loi des gaz parfaits, l'autre mesurée ;
    • la figure 3 représente, de façon schématisée, une montre dont la boîte étanche contient un mouvement comportant lui-même un oscillateur, équipée de moyens de compensation qui comportent un dispositif volumétrique étanche pour modifier le volume interne de la boîte, un conduit étanche d'injection ou d'extraction de gaz, et un dispositif thermique permettant l'augmentation contrôlée et momentanée de sa température interne.
    Description détaillée de l'invention
  • L'invention concerne la compensation de la variation de marche d'une montre, basée sur la température et la pression.
  • L'expérience réalisée dans une cuve en sous-pression montre une relativement bonne linéarité des variations de marche pour une pression variant de la pression atmosphérique (970 hPa) jusqu'à une pression de 200hPa, la variation de marche en secondes par jour en ordonnée, en fonction de la pression en hectopascal en abscisse, la mesure étant effectuée dans une cuve en sous-pression. La figure 1 présente les résultats de mesures réalisées sur différents mouvements mécaniques classiques très éprouvés. On constate l'allure générale très linéaire de la marche journalière en fonction de la pression, toutes choses égales par ailleurs, avec des pentes respectives de (-0,0206) pour la courbe supérieure, de (-0,0161) pour la courbe médiane, de (- 0,0145) pour la courbe basse.
  • Une expérience sur des montres équipées d'un autre calibre que ceux de la figure 1 met en évidence une variation de marche de l'ordre de 1.95 seconde par jour, pour une différence d'altitude d'environ 570m. En se basant sur la formule d'altitude suivante :
    • p(h)=1013.25*(1-(0.0065*h/288.15)^5.255, on peut trouver que la variation de marche en fonction de l'altitude pour ce calibre est de l'ordre de 0.03 seconde par jour par hPa. Nous appellerons cette valeur le coefficient de pression: Cp.
  • En ce qui concerne la variation de la pression en fonction de la température, nous ferons l'hypothèse que la loi des gaz parfaits (P*V=n*R*T) est suffisante pour définir la situation.
  • Dans une montre fermée, le volume d'air à disposition est considéré comme donné et fini (en faisant l'hypothèse que les fuites sont nulles). Nous ferons également l'hypothèse que la différence de pression entre la pression à l'intérieur de la montre et à l'extérieur de la montre n'est pas suffisante pour déformer la montre; le volume à disposition dans la montre ne varie pas et reste donc constant.
  • L'expérience nous montre que ces approximations sont relativement correctes. Sur la figure 2, la pression mesurée est comparée à une pression théorique basée sur la loi des gaz parfaits : P=(n*R/V)*T. On constate que les mesures et l'approximation théorique sont relativement comparables. De plus, l'expérience nous a montré que les fuites sont relativement faibles pour une montre étanche même avec une grande différence de pression entre l'intérieur de la montre et le milieu dans lequel elle se trouve. Nous ferons donc l'hypothèse que la montre est parfaitement étanche.
  • Les hypothèses initiales ont montré que les fuites de la montre sont considérées comme nulles, la boîte de la montre est indéformable et le gaz enfermé reste le même. Il est donc possible de conclure que les paramètres n, R et V sont des constantes; la pression varie donc linéairement en fonction de la température.
  • L'invention se propose de traiter principalement la compensation à l'égard des variations de température et de pression. Une combinaison des deux effets a pour but de les opposer afin que leurs effets s'annulent (ou soient minimisés). Le principal avantage pour l'utilisateur est une meilleure précision de la montre au porter.
  • L'influence de l'humidité est plus faible que celles de la température et de la pression. Dans l'hypothèse de travail, le taux d'humidité change peu en fonction de la température ou de la pression, dans les domaines usuels de porter d'une montre. Un calcul approché consiste à négliger cette variation.
  • Les hypothèses suivantes sont faites pour simplifier les calculs :
    • la pression dans la montre varie sensiblement linéairement en fonction de la température : P = [(n*R)/V] * T;
    • la marche du mouvement varie sensiblement linéairement selon le coefficient thermique Ct de l'oscillateur, notamment du balancier spiral : m(T)= Ct * T ;
    • la marche du mouvement varie linéairement selon la pression des gaz : m(P) = Cp * P.
  • L'invention concerne ainsi un procédé de compensation de la marche en fonction de la température d'une montre 1 étanche, dont la boîte 2 étanche contient un mouvement 3 comportant lui-même un oscillateur 4. Cette boîte 2 contient, en sortie d'usine après le réglage initial de marche, un volume interne V occupé par n moles d'un gaz de constante R suivant sensiblement la loi des gaz parfaits. La constante R (ou nombre d'Avogadro) est connue. Elle dépend du gaz qui est dans la montre (dans notre cas en général de l'air). Le nombre de moles n va dépendre des conditions de la fermeture de la montre (pression atmosphérique, température ou fermeture et blocage du fond par exemple).
  • Le volume à disposition V dépend de la géométrie de la boîte. Il est éventuellement possible de modifier la construction de l'habillage pour influencer ce point.
  • Selon l'invention, on détermine en usine par mesure et/ou calcul ce coefficient de pression Cp du mouvement 3, définissant la variation relativement linéaire de la marche du mouvement 3 en fonction de la pression P du gaz (ou du mélange de gaz le cas échéant). Le coefficient de pression du mouvement Cp peut être mesuré expérimentalement ou calculé théoriquement. Il dépend de chaque mouvement.
  • De la même façon, on détermine en usine après mesure et/ou calcul une valeur du coefficient d'humidité Ch du mouvement 3, définissant la variation relativement linéaire maximale de la marche du mouvement 3 en fonction de l'humidité H dans le mouvement 3 : m(H) = Ch * H. A défaut de variation linéaire on considère la valeur maximale de pente de la plus haute tangente au graphe marche/humidité.
  • On calcule une valeur optimale Cto du coefficient thermique Ct de l'oscillateur 4, définissant la variation relativement linéaire de la marche de l'oscillateur 4 en fonction de la température T, cette valeur optimale Cto étant destinée à compenser les écarts de pression et d'humidité selon la formule:
    • Cto = − Cp * n * R / V − Ch * H / T .
      Figure imgb0001
  • En effet, afin d'améliorer la précision de la montre (et non du mouvement), nous pouvons établir la relation: m(T) + m(P) + m(H) = 0, d'où est tirée la valeur Cto ci-dessus. En effet le Cto est la valeur optimale, pour laquelle la somme des écarts de marche imputables à la pression, à la température, et l'humidité, est nulle ; à défaut Cto est la valeur pour laquelle ce total des écarts de marche a la valeur la plus basse possible. Cto = − Cp * n * R / V − Ch * H / T
    Figure imgb0002
  • Dans le présent exemple, il a été considéré que le coefficient thermique et le coefficient de pression sont constants et font varier la marche linéairement en fonction de la température. Il est possible de construire un modèle similaire si ces paramètres suivent une loi non linéaire en fonction de la température.
  • Étant donné que l'humidité relative va varier en fonction de la température et que la marche de la montre va varier selon les variations d'humidité (via le Ch), ce modèle théorique intègre le paramètre humidité. Toutefois, ce paramètre peut, en régions tempérées, être négligé car l'influence de l'humidité sur la marche est très inférieure à celle de la température. Dans un calcul simplifié, on détermine à la valeur zéro le coefficient d'humidité Ch du mouvement 3. Afin d'améliorer la précision de la montre (et non du mouvement), on peut alors établir la relation simplifiée: m(T)+m(P)=0, d'où on calcule la valeur optimale Cto du coefficient thermique Ct de l'oscillateur 4 selon la formule: Cto = - [Cp * (n * R) / V], en application de la loi des gaz parfaits.
  • Le procédé peut être mis en œuvre de façon différente, selon qu'il s'agit de réaliser des réglages initiaux en usine, ou des opérations d'après-vente. Dans le cas de l'après-vente, il est difficile voire impossible de disposer de chambres à atmosphère contrôlée, mais il faut permettre au technicien d'après-vente de procéder à des réglages, avec un outillage spécial dont ne peut disposer l'utilisateur final. La latitude est plus grande en ce qui concerne les réglages en usine, puisqu'on peut y combiner des moyens de mise sous atmosphère contrôlée et température contrôlée, et aussi ces moyens spécifiquement conçus pour l'après-vente.
  • Ainsi, selon l'invention :
    • ou bien pour une application d'après-vente ou lors de l'emboîtage en usine, on équipe la montre 1 de moyens de compensation 10 qui sont agencés pour faire varier, à l'intérieur de ladite boîte 2, la pression P et/ou la nature du gaz et sa constante R et/ou la quantité de gaz et son nombre de moles n et/ou la température T,
    • ou bien pour une préparation en usine, on modifie le coefficient thermique des moyens de rappel élastique que comporte l'oscillateur 4 par modification d'une épaisseur de couche d'oxyde et/ou application d'un revêtement et/ou par ablation locale, et/ou on modifie le nombre de moles de gaz dans la montre et/ou la nature du gaz dans la montre, et/ou on modifie le volume interne de la boîte 2.
  • Plus particulièrement, on ajuste la pression P et/ou le nombre de moles n en modifiant la pression P et/ou en variant la température T de la montre 1 avant la fermeture de la boîte 2.
  • L'équation Ct = - [Cp * (n * R) / V] met en évidence que le coefficient thermique Ct de l'oscillateur 4 est lié au coefficient de pression Cp par l'environnement dans la boîte 2 de la montre 1 (le gaz en présence de constante R, le volume à l'intérieur de la montre V et la quantité de moles dans la montre n). Afin de rendre la montre insensible (ou de diminuer la sensibilité) de la montre à la température, il est possible de travailler sur les paramètres suivants de manière indépendante ou combinée :
    • le coefficient thermique Ct de l'oscillateur 4 ;
    • a constante R liée à la nature du gaz, ou du mélange de gaz, en présence;
    • le volume V à disposition dans la boîte 2 de la montre 1 ;
    • la quantité n de gaz en présence .
  • Un premier mode de réalisation consiste à travailler sur le coefficient thermique de l'oscillateur 4. Dans le cas particulier et non limitatif où cet oscillateur 4 est un balancier spiral, lors de la réalisation d'un spiral en silicium et/ou oxyde de silicium, le coefficient thermique Ct de l'ensemble balancier-spiral peut être ajusté notamment en fonction de l'épaisseur de la couche d'oxyde qui recouvre ce spiral.
  • Considérons que la variation de marche d'un mouvement en fonction de la pression varie comme suit : Cp = -0.015 seconde par jour par hectopascal. En considérant un habillage de montre avec un emboîtage générique, nous obtenons expérimentalement que la constante (n*R)/V vaut environ 3.3 hPa/K. Elle a été calculée sur la base des mesures de la pression et la température dans la tête de montre en utilisant la loi des gaz parfaits.
  • Afin que la montre soit le moins sensible aux variations de température, il conviendrait de cibler un coefficient thermique de l'oscillateur à 0.05 seconde par jour par Kelvin. Cette valeur est calculée sur la base de l'équation Ct = - [Cp * (n * R) / V] : (0.015*3.3=0.05).
  • En ciblant le coefficient thermique du balancier spiral à une valeur différente de 0 seconde par jour par Kelvin, les mesures chronométriques en mouvement seront perturbées. Par exemple, lors d'un passage d'une certification en tant que chronomètre avec des phases à 8°C et 38°C, il y aurait une différence de marche de l'ordre de 1.5 seconde par jour générée par le coefficient thermique du mouvement entre les phases chaudes et froides. Cependant, si on emboîte ce mouvement dans la montre de l'exemple précédent (Cp=-0.015, (n*R)/V=3.3), la marche devient pratiquement insensible à la variation de température.
  • Plus particulièrement, on réalise les moyens de rappel élastique de l'oscillateur 4 en silicium et/ou oxyde de silicium, et, lors de la préparation en usine, on modifie le coefficient thermique de ces moyens de rappel élastique par modification de l'épaisseur de couche d'oxyde de silicium.
  • Plus particulièrement, on réalise les moyens de rappel élastique de l'oscillateur 4 sous forme de lames minces élastiques par un procédé «LIGA», et, lors de la préparation en usine, on modifie le coefficient thermique de ces moyens de rappel élastique que comporte l'oscillateur 4 par application d'un revêtement et/ou par ablation locale.
  • Plus particulièrement, on réalise les moyens de rappel élastique de l'oscillateur 4 sous forme de lames minces élastiques par un procédé de tréfilage ou de laminage, et, lors de la préparation en usine, on modifie le coefficient thermique de ces moyens de rappel élastique que comporte l'oscillateur 4 par application d'un revêtement et/ou par ablation locale.
  • Un deuxième mode de réalisation consiste à modifier la quantité de gaz dans la montre. En effet, si on change le nombre de moles de gaz dans la montre, on peut compenser le Ct et le Cp. Le lien entre les deux constantes précédentes est exprimé dans l'équation Ct = - [Cp * (n * R) / V]. Par exemple, si Ct=0.055 seconde par jour par Kelvin, Cp=-0.015 seconde par jour par hectopascal et (n*R)/V=3.3 hectopascal par Kelvin, il faudrait que le nombre de molécules d'air dans la montre soit multiplié par 1.1 (0.055/(0.015*3.3)=1.1).
  • Afin de changer le nombre de molécules dans la montre, il y a deux solutions:
    • fermer la montre dans un environnement avec une pression définie: si la pression atmosphérique est à 970hPa, il faudrait qu'elle soit à 1067hPa (970*1.1) lors de l'emboîtage pour que la marche de la montre soit insensible à la température ;
    • ou fermer la montre avec une température de montre donnée: si la température de l'environnement est de 23°C (∼296K), il faudrait chauffer la montre à environ 53°C (∼329K=296*1.1).
  • La température et la pression sont liées entre elles par la loi des gaz parfaits, il faut donc s'assurer que les deux paramètres sont monitorés afin d'éviter des erreurs liées à la variation de pression atmosphérique, à l'altitude ou la variation de température.
  • Modifier la pression avant emboîtage est relativement compliqué; surtout en après-vente lorsqu'une boutique ne dispose pas de l'équipement adapté. Modifier la température de la montre avant emboîtage semble relativement facile à mettre en œuvre; par exemple en déposant la montre ouverte sur une plaque chauffante ou refroidissante. Le principal problème de cette mise en œuvre est que le Ct et le Cp peuvent s'annuler uniquement s'ils sont de signe opposés. Par ailleurs, si le Ct présente une variation de 5%, cela représente environ 20°C. Il faut donc s'attendre à ce que les températures nécessaires à compenser le Ct soient potentiellement difficiles à atteindre.
  • Plus particulièrement, lors de la préparation en usine, on modifie le nombre de moles de gaz dans la montre 1, ou bien par fermeture de la boîte 2 avec une pression définie par calcul pour rendre la marche de la montre insensible à la température, ou bien par fermeture de la boîte 2 avec une température définie par calcul pour rendre la marche de la montre insensible à la température, et par refroidissement lent de la boîte 2 après sa fermeture.
  • Un troisième mode de réalisation consiste à modifier la composition du gaz dans la montre. En modifiant la composition du gaz dans la montre1, par exemple en fermant la montre 1 dans un milieu saturé avec un autre gaz, la constante R de l'équation Ct = - [Cp * (n * R) / V] serait ainsi modifiée. Par exemple si Ct=0.02 seconde par jour par Kelvin, Cp=-0.015 seconde par jour par hectopascal et la constante (n*R)/V=3.3 hectopascal par Kelvin, l'air (R=287J/kg/K) dans la montre pourrait, par exemple, être remplacé par du dioxyde de soufre (R=130J/kg/K). Dans ce cas la correction serait faite à 90% (0.015*3.3*130/287=0.0224). De manière générale, en choisissant le bon gaz ou mélange de gaz (modification de R et sans impact sur les matériaux en contact), il est théoriquement possible de minimiser l'effet de la température en montre. On fait l'hypothèse que l'influence de la modification du gaz sur Cp est négligeable. De plus, en considérant que le Ct a une certaine variabilité cela signifie qu'il faudrait un mélange de gaz spécifique pour chaque montre. Un autre inconvénient réside dans le fait que lors de chaque fermeture du fond, il faudrait le faire sous atmosphère contrôlée. Finalement, cette solution est théoriquement réaliste uniquement lorsque Ct et Cp sont de signe opposés.
  • Plus particulièrement, lors de la préparation en usine, on modifie la nature du gaz contenu dans la montre, par échange total ou partiel dugaz par un nouveau gaz ou mélange de gaz présentant une autre valeur de ladite constante R, adaptée pour l'ajustement adéquat du coefficient thermique Ct pour rendre la marche de la montre insensible à la température.
  • Plus particulièrement, on scelle la boîte 2 après cet échange de gaz, pour empêcher toute action de l'utilisateur en l'absence d'un outil spécial.
  • Un quatrième mode de réalisation consiste à travailler sur la géométrie de l'intérieur de la montre. En effet, l'équation Ct = - [Cp * (n * R) / V] peut s'exprimer sous la forme V/(n*R)= - Cp/Ct. Considérons que Cp=-0.015 seconde par jour par hectopascal et Ct=0.04 seconde par jour par Kelvin. Pour un cas pratique donné, nous avons identifié que (n*R)/V=3.3 hPa/K. Afin de minimiser les effets sur la marche de la montre, le volume d'air dans la montre devrait être corrigé de manière à ce qu'il soit 1.24 (3.3*0.015/0.04) fois plus grand que celui actuellement disponible. Comme la valeur de Ct varie d'un mouvement à l'autre, cela signifie que l'habillage devrait être adapté à chaque mouvement. De plus, comme les volumes sont déjà bien optimisés, il semble difficile d'appliquer cette méthode sans avoir une influence sur le design de la montre. Une solution consiste à modifier le volume intérieur de la boîte par une course imprimée à un organe mobile tel qu'un piston ou similaire.
  • Ainsi, dans une variante conçue notamment pour une application d'après-vente, les moyens de compensation 10 comportent un dispositif volumétrique 5 étanche permettant à un technicien d'après-vente de modifier le volume interne de la boîte 2, et/ou au moins un conduit 6 étanche d'injection ou d'extraction de gaz, et/ou un dispositif thermique 7 permettant l'augmentation contrôlée et momentanée de sa température interne.
  • Plus particulièrement, ce dispositif volumétrique 5 comporte au moins un piston mobile dans la boîte 2 et sous l'action d'une commande micrométrique externe vissable et verrouillable en position par un outil spécial non fourni à l'utilisateur.
  • Plus particulièrement, lors de la préparation en usine, on modifie le volume interne de la boîte 2 en réglant la course d'au moins un piston, sous l'action d'une commande micrométrique vissable et verrouillable en position par un outil spécial non fourni à l'utilisateur.
  • Plus particulièrement, ce conduit 6 étanche d'injection ou d'extraction de gaz est verrouillable en position par un outil spécial non fourni à l'utilisateur.
  • Plus particulièrement, ce dispositif thermique 7 comporte des moyens de conversion d'énergie lumineuse et/ou des moyens de stockage d'énergie.
  • Plus particulièrement, lors de la préparation en usine, on dessèche le gaz ou le mélange de gaz contenu dans la boîte 2, pour réduire l'humidité H.
  • Plus particulièrement, lors de la préparation en usine, on insère un dessicateur dans la boîte, pour y fixer l'humidité H résiduelle.
  • Finalement, il est également possible de combiner plusieurs effets simultanément (variation du Ct, du Cp, des conditions d'emboîtage ou du volume dans la montre) afin d'atteindre l'objectif souhaité.
  • D'un point de vue général, il ressort que la dispersion du Ct doit être minimisée afin de minimiser l'effet de la température sur une montre.
  • L'invention concerne encore une montre 1 convenant à la mise en œuvre de ce procédé, notamment en service après-vente. Cette montre 1 étanche comporte une boîte 2 étanche, qui contient un mouvement 3 comportant lui-même un oscillateur 4. Cette montre 1 comporte des moyens de compensation 10, chacun verrouillable en position par un outil spécial non fourni à l'utilisateur, qui comportent un dispositif volumétrique 5 étanche permettant à un technicien d'après-vente de modifier le volume interne de la boîte 2, et/ou au moins un conduit 6 étanche d'injection ou d'extraction de gaz, et/ou un dispositif thermique 7 permettant l'augmentation contrôlée et momentanée de sa température interne.

Claims (18)

  1. Procédé de compensation de la marche en fonction de la température d'une montre (1) étanche, dont la boîte (2) étanche contient un mouvement (3) comportant lui-même un oscillateur (4), ladite boîte (2) contenant, en sortie d'usine après le réglage initial de marche, un volume interne V occupé par n moles d'un gaz de constante R suivant sensiblement la loi des gaz parfaits, caractérisé en ce qu'on détermine en usine par mesure et/ou calcul le coefficient de pression Cp dudit mouvement (3), définissant la variation relativement linéaire de la marche dudit mouvement (3) en fonction de la pression P dudit gaz, en ce qu'on détermine en usine après mesure et/ou calcul une valeur du coefficient d'humidité Ch dudit mouvement (3), définissant la variation relativement linéaire maximale de la marche dudit mouvement (3) en fonction de l'humidité H dans ledit mouvement (3), en ce qu'on calcule une valeur optimale Cto du coefficient thermique Ct dudit oscillateur (4) définissant la variation relativement linéaire de la marche dudit oscillateur (4) en fonction de la température T, ladite valeur optimale Cto étant destinée à compenser les écarts de pression et d'humidité selon la formule :
    - Cto = − Cp * n * R / V − Ch * H / T ,
    Figure imgb0003
    et en ce que,
    - ou bien pour une application d'après-vente ou lors de l'emboîtage en usine, on équipe ladite montre (1) de moyens de compensation (10) agencés pour faire varier, à l'intérieur de ladite boîte (2), la pression P et/ou la nature du gaz et sa constante R et/ou la quantité de gaz et son nombre de moles n et/ou la température T,
    - ou bien pour une préparation en usine, on modifie le coefficient thermique des moyens de rappel élastique que comporte ledit oscillateur (4) par modification d'une épaisseur de couche d'oxyde et/ou application d'un revêtement et/ou par ablation locale, et/ou on modifie le nombre de moles de gaz dans ladite montre et/ou la nature du gaz dans la montre, et/ou on modifie le volume interne de ladite boîte (2).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ajuste la pression P et/ou le nombre de moles n en modifiant la pression P et/ou en variant la température T de ladite montre (1) avant la fermeture de ladite boîte (2).
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on détermine à la valeur zéro le coefficient d'humidité Ch dudit mouvement (3), et en ce qu'on calcule ladite valeur optimale Cto du coefficient thermique Ct dudit oscillateur (4) selon la formule:
    - Cto = − Cp * n * R / V .
    Figure imgb0004
  4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, pour une application d'après-vente lesdits moyens de compensation (10) comportent un dispositif volumétrique (5) étanche permettant à un technicien d'après-vente de modifier le volume interne de ladite boîte (2), et/ou au moins un conduit (6) étanche d'injection ou d'extraction de gaz, et/ou un dispositif thermique (7) permettant l'augmentation contrôlée et momentanée de sa température interne.
  5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit dispositif volumétrique (5) comporte au moins un piston mobile dans ladite boîte (2) et sous l'action d'une commande micrométrique externe vissable et verrouillable en position par un outil spécial non fourni à l'utilisateur.
  6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit conduit (6) étanche d'injection ou d'extraction de gaz est verrouillable en position par un outil spécial non fourni à l'utilisateur.
  7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit dispositif thermique (7) comporte des moyens de conversion d'énergie lumineuse et/ou des moyens de stockage d'énergie.
  8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on réalise lesdits moyens de rappel élastique dudit oscillateur (4) en silicium et/ou oxyde de silicium, et en ce que, lors de la préparation en usine, on modifie le coefficient thermique desdits moyens de rappel élastique par modification de l'épaisseur de couche d'oxyde de silicium.
  9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on réalise lesdits moyens de rappel élastique dudit oscillateur (4) sous forme de lames minces élastiques par un procédé « LIGA », et en ce que lors de la préparation en usine, on modifie le coefficient thermique desdits moyens de rappel élastique que comporte ledit oscillateur (4) par application d'un revêtement et/ou par ablation locale.
  10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on réalise lesdits moyens de rappel élastique dudit oscillateur (4) sous forme de lames minces élastiques par un procédé de tréfilage ou de laminage, et en ce que lors de la préparation en usine, on modifie le coefficient thermique desdits moyens de rappel élastique que comporte ledit oscillateur (4) par application d'un revêtement et/ou par ablation locale.
  11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que lors de la préparation en usine, on modifie le nombre de moles de gaz dans ladite montre, ou bien par fermeture de ladite boîte (2) avec une pression définie par calcul pour rendre la marche de la montre insensible à la température, ou bien par fermeture de ladite boîte (2) avec une température définie par calcul pour rendre la marche de la montre insensible à la température, et par refroidissement lent de ladite boîte (2) après sa fermeture.
  12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que lors de la préparation en usine, on modifie la nature du gaz contenu dans la montre, par échange total ou partiel dudit gaz par un nouveau gaz ou mélange de gaz présentant une autre valeur de ladite constante
  13. R, adaptée pour l'ajustement adéquat dudit coefficient thermique Ct pour rendre la marche de la montre insensible à la température.
  14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'on scelle ladite boîte (2) après ledit échange de gaz, pour empêcher toute action de l'utilisateur en l'absence d'un outil spécial.
  15. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que lors de la préparation en usine, on modifie le volume interne de ladite boîte (2) en réglant la course d'au moins un piston, sous l'action d'une commande micrométrique vissable et verrouillable en position par un outil spécial non fourni à l'utilisateur.
  16. Procédé selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que lors de la préparation en usine, on dessèche le gaz ou le mélange de gaz contenu dans ladite boîte (2), pour réduire l'humidité H.
  17. Procédé selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que lors de la préparation en usine, on insère un dessicateur dans ladite boîte, pour y fixer l'humidité H résiduelle.
  18. Montre (1) étanche, dont la boîte (2) étanche contient un mouvement (3) comportant lui-même un oscillateur (4), caractérisée en ce que ladite montre (1) comporte des moyens de compensation (10), chacun verrouillable en position par un outil spécial non fourni à l'utilisateur, qui comportent un dispositif volumétrique (5) étanche permettant à un technicien d'après-vente de modifier le volume interne de ladite boîte (2), et/ou au moins un conduit (6) étanche d'injection ou d'extraction de gaz, et/ou un dispositif thermique (7) permettant l'augmentation contrôlée et momentanée de sa température interne.
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