EP4399575A1 - Élément inertiel pour mouvement horloger - Google Patents

Élément inertiel pour mouvement horloger

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Publication number
EP4399575A1
EP4399575A1 EP22776957.7A EP22776957A EP4399575A1 EP 4399575 A1 EP4399575 A1 EP 4399575A1 EP 22776957 A EP22776957 A EP 22776957A EP 4399575 A1 EP4399575 A1 EP 4399575A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inertial element
paramagnetic
pqxcm
oscillator
timepiece
Prior art date
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Pending
Application number
EP22776957.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Raoul Behrend
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.)
Rolex SA
Original Assignee
Rolex 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 Rolex SA filed Critical Rolex SA
Publication of EP4399575A1 publication Critical patent/EP4399575A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/32—Component parts or constructional details, e.g. collet, stud, virole or piton
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • 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
    • G04B15/00—Escapements
    • G04B15/14—Component parts or constructional details, e.g. construction of the lever or the escape wheel
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • G04B17/063—Balance construction
    • 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
    • G04B43/00—Protecting clockworks by shields or other means against external influences, e.g. magnetic fields
    • 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
    • G04B43/00—Protecting clockworks by shields or other means against external influences, e.g. magnetic fields
    • G04B43/007—Antimagnetic alloys

Definitions

  • the invention relates to an inertial element, in particular a balance wheel, for a watch movement.
  • the invention also relates to an oscillator comprising such an inertial element.
  • the invention also relates to a regulating system comprising such an oscillator or such an inertial element.
  • the invention also relates to a watch movement comprising such an oscillator or such an inertial element or such a regulating system.
  • the invention finally relates to a timepiece comprising such a horological movement or such an oscillator or such an inertial element or such a regulating system.
  • Document CH716862 describes a watch movement and mentions stops at magnetic field values greater than 3,000 G, or even 4,000 G, by the combination of an “amagnetic” hairspring and “amagnetic” metal axes. of the regulating organ.
  • the document EP2979139 proposes a specific conformation of a balance shaft (a magnetically inhomogeneous one-piece shaft presenting non-uniform intrinsic magnetic properties in its volume) allowing watches having a non-magnetic balance spring, lever body and escapement wheel to resist, without stopping, magnetic fields of the order of 1 T (10,000 G), and without the mechanical performance (chronometry and aging of the mobiles) being affected.
  • the document EP3258325 relates to axes made of ceramic material which offer the advantage of being non-magnetic, and of not influencing the rate of the timepiece when it is subjected to a magnetic field, in particular a magnetic field greater than 32 kA/m (400G).
  • the object of the invention is to provide an inertial element making it possible to improve the watchmaking devices known from the prior art and to solve the problems mentioned.
  • the invention proposes an inertial element allowing a watch movement to operate without stopping under an intense magnetic field, in particular a magnetic field with an intensity of 8,000 G, even 15,000 G, even 20 ' 000 G, or even 30,000 G, while ensuring a residual rate of less than 1 s/d after such exposure.
  • an inertial element is defined by claim 1.
  • Embodiments of the inertial element are defined by claims 2 to 10.
  • an oscillator is defined by claim 11.
  • a regulating system is defined by claim 12 or 13.
  • a watch movement is defined by claim 15 or 16.
  • a timepiece is defined by claim 17 or 18.
  • Figure 1 is a perspective view of one embodiment of a timepiece.
  • Figure 2 is a side view of the embodiment of the regulating system of the timepiece of Figure 1.
  • the timepiece 300 is by example a watch, in particular a wristwatch.
  • the timepiece 300 comprises a timepiece movement 200, intended to be mounted in a case or a timepiece box in order to protect it from the external environment.
  • the watch movement 200 can be a mechanical movement, in particular an automatic movement, or even a hybrid movement.
  • the watch movement 200 comprises a regulating system 100.
  • the regulating system 100 consists of an oscillator 2 and an exhaust system 3.
  • Oscillator 2 includes an inertial element 1.
  • the oscillator also comprises a hairspring 21 and the inertial element 1 is a balance wheel 1 pivoted on a frame of the watch movement.
  • the inertial element comprises a rim 11 made of a first material or comprising a first material.
  • the first material :
  • - has an electrical resistivity greater than 15 pQxcm, preferably greater than 20 pQxcm.
  • the first material is a metallic material and has an electrical resistivity of less than 100 pQxcm or less than 200 pQxcm or less than 1000 pQxcm. Also advantageously, the first material has an electrical resistivity of between 100 pQxcm and 10 3 pQxcm or between 10 3 pQxcm and 10 13 pQxcm or greater than 10 13 pQxcm.
  • the inertial element 1 comprises:
  • One or more of these elements preferably comprises the first material or is preferably made of the first material.
  • the serge, the hub and the arms are made in one piece or made in one piece and are therefore made of the same first material.
  • the hub 12 preferably comprises a bore to receive an inertial element axis 23 making it possible to pivot the inertial element 1 on the frame of the watch movement.
  • the arms 13 make it possible to mechanically link the hub 12 to the serge 11.
  • the arms preferably have an elongated shape.
  • the arms extend radially or substantially radially relative to the axis 23.
  • the arms can be replaced by any other element making it possible to mechanically link or fix the hub 12 to the rim 11 such as, for example, a support.
  • a support can be solid, ie it cannot be crossed in an axial direction parallel to that of the axis 23, ie it does not include any openings crossing it.
  • a support can be perforated, ie it comprises perforations which pass through it.
  • the support may in particular have the shape of a disk.
  • the support can act as a hub and thus be confused with the hub.
  • the serge can act as a support or be combined with the support, thus forming a solid or perforated disc.
  • the support, the hub and/or the rim can be made of the first material or comprise the first material.
  • the hub, the support and the serge can be made in one piece.
  • the inertial element may comprise a disk with:
  • the first material is:
  • the serge 1 1 has a continuous shape (that is to say that it is possible to make a complete turn of the axis 23 while remaining in the material forming the serge), in particular a continuous annular shape like illustrated in Figures 1 and 2.
  • the serge of continuous shape in particular of continuous annular shape, is formed of a single material, of preference of a single conductive material such as a metal alloy with high electrical resistivity (for example an electrical resistivity greater than 20 p ⁇ xcm).
  • the inertial element 1, in particular the rim 11 may comprise several portions made of different materials, in particular semi-conductor or electrically insulating materials. Each of these materials or some of these materials or one of these materials can constitute the first material. The portions can be solid portions attached or placed on a structure intended to support them.
  • the serge 11 may have an interrupted or discontinuous shape, in particular an interrupted or discontinuous annular shape.
  • the inertial element is in one piece.
  • the inertial element can be formed by assembling several elements.
  • the hairspring 21 is made of a paramagnetic or diamagnetic material and having an electrical resistivity greater than 20 p ⁇ xcm.
  • the spiral spring 21 has a ferrule 22 and/or a flange 25 made of a paramagnetic or diamagnetic material, in particular titanium or a titanium alloy, and having an electrical resistivity greater than 20 p ⁇ xcm.
  • Oscillator 2 further comprises inertial element axis 23.
  • inertial element axis 23 is made of paramagnetic or diamagnetic material, in particular ceramic, for example zirconia, or paramagnetic steel or stainless steel. surface hardened paramagnetic or coated paramagnetic steel.
  • the axis 23 of the inertial element is advantageously devoid of a support collar for the inertial element 1 . Such a collar is usually provided on the axis of the inertial element to constitute a stop to stop the inertial element relative to the axis during assembly, in particular during driving in, of the inertial element on the axis. .
  • Oscillator 2 further comprises a platter 24, in particular a double platter 24, made of or comprising the first material.
  • the plate 24 is advantageously attached to the axis 23 of the inertial element, in particular by driving.
  • the oscillator may comprise an inertial element mounted on an elastically deformable structure and allowing the pivoting of the inertial element relative to a frame by elastic deformation of the elastically deformable structure.
  • the regulating system 100 comprises, in addition to the inertial element 1 described above and/or the oscillator 2 described above, an escapement system 3 comprising one or more escapement components 31, 32, in particular an escapement wheel 31 and an anchor 32.
  • the escape wheel 31 comprises a plate 312 and an axle 31 1 .
  • the axis 31 1 is housed, in particular driven out, in the plate 312 and makes it possible to pivot the escapement wheel 31 on the frame of the watch movement.
  • the shaft 31 1 is advantageously made of paramagnetic or diamagnetic material, in particular ceramic, for example zirconia, or paramagnetic steel or surface-hardened paramagnetic steel or paramagnetic steel coated or in Phynox.
  • Plate 312 is advantageously made of paramagnetic or diamagnetic material, in particular CuAl7Si2 or CuNi15Sn8 or lead-free brass CuZn21 Si3P or NiP or titanium or titanium alloy or Co40Cr20Ni16Mo7 (Phynox) or ceramic such as ZrC or 'AhOs or silicon or ruby or glass.
  • anchor 32 includes a board 322 and a pin 321.
  • Pin 321 is housed, in particular driven out, in plate 322 and makes it possible to pivot anchor 32 on the frame of the watch movement.
  • the pin 321 is advantageously made of paramagnetic or diamagnetic material, in particular ceramic, for example zirconia, or paramagnetic steel or surface-hardened paramagnetic steel or coated paramagnetic steel or Phynox.
  • Plate 322 is advantageously made of paramagnetic or diamagnetic material, in particular CuAl7Si2 or CuNil 5Sn8 or lead-free brass CuZn21 Si3P or NiP or Titanium or Titanium alloy or Co40Cr20Ni16Mo7 (Phynox) or ceramic such as ZrC or AhOa or silicon or ruby or glass.
  • a first configuration aims to obtain small residual steps after exposure to intense magnetic fields (2 T or 20,000 G and more).
  • This first configuration consists of a movement (paramagnetic hairspring, balance wheel in CuBe, i.e. in copper-beryllium alloy, in particular a copper-beryllium alloy with 2% beryllium) whose three axes of the regulating system ( balance shaft, anchor rod, escapement pinion) are made of paramagnetic or diamagnetic materials, in this case zirconia, Phynox and Phynox respectively.
  • the under-field shutdown typically occurs with a field magnetic field whose intensity is 20,000 G, which is exceptional and significantly higher than the field intensity mentioned in the documents of the state of the art (in particular in the documents CH716862 and EP2979139 and in the standards, as seen above).
  • a lead-free brass balance for example of the CuZn21 Si3P type (also called "Ecobrass", according to one of the solutions described above in replacement of a CuBe balance according to the first configuration)
  • the use of a lead-free brass balance for example of the CuZn21 Si3P type (also called "Ecobrass", according to one of the solutions described above in replacement of a CuBe balance according to the first configuration)
  • the magnetic field intensity limit value causing the movement to stop by more than 60% (at more than 35,000 G), as detailed below.
  • the behavior will depend, among other things, on the configuration (and in particular on the materials used for the other components, and/or the possible presence of components conducive to the generation of eddy currents on the balance, etc.), and the geometry of the balance. (serge continues or not).
  • the increase in the stopping threshold under magnetic field is very important in increasing the resistivity for a metallic material.
  • An increase of several orders of magnitude in the resistivity (by the use of semiconductor or insulating materials in particular) will in all likelihood make it possible to further increase the shutdown threshold under field, but not proportionally.
  • Measurements of stopping performance under field were carried out using movements equipped with various variants of components at the level of the escapement and the oscillator (axes, balance wheel), in order to analyze in particular the influence of the use of a lead-free brass pendulum.
  • the measurements consisted in determining the stopping intensity under effective field using a superconducting electromagnet making it possible to reach magnetic field intensities of the order of 10 T (100,000 G).
  • the tests relate to two movement configurations, each tested on three parts (movements with dial and hands) (Table 1).
  • the movements of the two configurations include a paramagnetic NbZr alloy hairspring, paramagnetic NiP pallets and escape wheel, and an “Ecobrass” lead-free brass balance plate. They also include the automaton, spacer and dial (with brass base), and hands.
  • the measurements were carried out with a superconducting electromagnet from the manufacturer Oxford Instruments allowing a magnetic field of up to 12 T (120,000 G) to be applied with field homogeneity ⁇ ⁇ 2%.
  • the temperature of the working area is 20 ⁇ 2°C.
  • Superconducting electromagnets capable of reaching field strengths greater than 15,000 G have the disadvantage of not providing visual access to the sample.
  • the stoppage detection criterion considered is based on the E1 state: It is considered that there is no shutdown under field if E1 > -2 min, by considering ⁇ 1 minute of uncertainty on each status report related to manipulations and readings, and assuming that a strong drift walking under field has only a negligible impact on these status readings (considering walking under field of ⁇ 5,000 s/d, the drift over 30 minutes of measurement is around 100 s). In practice, it has been found that the signing of a judgment under scope is clear and unequivocal. Indeed, the measured state differences are grouped into two populations:
  • This method involves having to proceed by successive exposures according to different levels at different field strengths.
  • An initial field of 2 T (20,000 G) is applied, then the intensity is increased in steps of 0.25 T or 0.5 T (2,500 G or 5,000 G), with stabilization at the maximum field of 3 minutes at least.
  • the measurements are carried out simultaneously on several movements.
  • a conductive component rotating in a magnetic field is the seat of induced currents, called eddy currents.
  • the power dissipated as eddy currents, per unit volume, is given by the expression where f is the frequency of the sinusoid of variation of the magnetic field and Bmax is the amplitude of the sinusoidal field, p e is the electrical resistivity of the material, e the thickness (measured perpendicular to B). Bmax is to be considered as the amplitude of the variable part of the field, which will generate an electric field.
  • the dissipative effect linked to the generation of eddy currents is inversely proportional to the electrical resistance of the component and contributes to degrading the performance of the regulating system in a magnetic field. It therefore appears possible to eliminate or at least limit this loss by using a material with high electrical resistivity.
  • Lead-free brass such as the CuZn21 Si3P alloy (also called “Ecobrass”) has the advantage over copper-beryllium (CuBe) of having a resistivity approximately 2 to 3 times higher (Table 2) in keeping a comparable density (and therefore a comparable balance wheel inertia for the same dimensions of this component).
  • CuBe copper-beryllium
  • electrodeposited NiP, Si and zirconia ZrO2 thus seem particularly interesting, in particular for obtaining performance even higher than that of lead-free brass components.
  • metallic materials with low resistivity such as for example the use of gold segments deposited on a component made of semiconductor or insulating material to increase inertia. Indeed, such a use is highly detrimental to the performance under magnetic field of the inertial element obtained.
  • a serge with an interrupted or discontinuous shape may also be advantageous to use a serge with an interrupted or discontinuous shape to limit dissipation by eddy currents, or to use a serge comprising several portions made of different materials or comprising different materials, in particular with semi-solid materials. electrical conductors or insulators inserted between portions made of conductive materials.
  • an annular rim formed of portions or segments in the orthoradial direction consisting of or comprising different materials may for example be advantageous to use an annular rim formed of portions or segments in the orthoradial direction consisting of or comprising different materials.
  • the serge may be formed from a succession of layers or portions of different materials (stacked in an axial direction parallel to that of the axis 23 of the balance), for example a serge produced by successive growths of layers materials of different electrical resistivities, for example alternating layers of insulating and conducting materials.
  • the serge may be formed from a succession of layers or portions of different materials stacked in a direction radial to the axis 23 of the balance.
  • the serge may be formed from a composite of different materials, in particular materials having different electrical resistivities, for example formed from a composite with an insulating ceramic matrix forming a continuous network, in which is infiltrated a metallic conductive material or with an insulating ceramic matrix in which metallic particles are dispersed.
  • materials having different electrical resistivities for example formed from a composite with an insulating ceramic matrix forming a continuous network, in which is infiltrated a metallic conductive material or with an insulating ceramic matrix in which metallic particles are dispersed.
  • the oscillator 2 comprises components arranged and/or configured so that the oscillator and/or the movement and/or the timepiece has a value stopping magnetic field intensity greater than or equal to 20,000 G or greater than or equal to 35,000 G.
  • the regulating system 100 comprises components arranged and/or configured so that the regulating system and/or the movement and/or the timepiece has a field intensity value magnetic stop greater than or equal to 20,000 G or greater than or equal to 35,000 G.
  • the movement 200 comprises components arranged and/or configured so that the movement has a stopping magnetic field intensity value greater than or equal to 20,000 G or greater than or equal to 35,000 G.
  • the timepiece 300 comprises components arranged and/or configured so that the timepiece has a stopping magnetic field intensity value greater than or equal to 20 '000 G or greater than or equal to 35'000 G.
  • the timepiece does not include a magnetic screen (in particular made of mumetal, permalloy or soft iron) enclosing the movement.
  • This stopping magnetic field intensity value is defined according to the stopping detection criterion associated with the protocol described above. This protocol is however applied (with the necessary adaptations) either to the oscillator alone, or to the regulating system alone, or to the watch movement alone, or to the timepiece.
  • inertial elements, oscillators or regulating systems described above can be used in a watch movement or in a timepiece in order to increase:
  • the rim can have the same geometry or substantially the same cross-sectional geometry (along a plane passing through the pivot axis of the balance wheel) regardless of where the rim is considered.
  • the serge can only present variations of this section at the level of means of adjusting the unbalance and/or the inertia, such as:
  • the rim may not have means for adjusting the unbalance and/or the inertia and have the same geometry or substantially the same cross-sectional geometry regardless of where the rim is considered.
  • the serge can be contained between:
  • annular part of the serge excluding variations in section at the level of unbalance and/or inertia adjustment means such as recesses or studs or studs, can be contained between:
  • the rim can constitute at least 85% of the moment of inertia of the balance around its pivot axis.
  • the annular part of the serge excluding variations in section at the level of means for adjusting the unbalance and/or inertia such as recesses or studs or studs and excluding the adjustment means unbalance and/or inertia, can constitute at least 85% of the moment of inertia of the balance around its pivot axis.
  • the balance wheel preferably has a structure comprising exclusively:

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Abstract

Élément inertiel (1), notamment balancier (1), pour mouvement horloger (200), l'élément inertiel comprenant une serge (11) constituée de ou comprenant un premier matériau: - paramagnétique ou diamagnétique, et - ayant une résistivité électrique supérieure à 15 μΩ×cm, préférablement supérieure à 20 μΩ×cm.

Description

Élément inertiel pour mouvement horloger.
L’invention concerne un élément inertiel, notamment un balancier, pour mouvement horloger. L’invention concerne aussi un oscillateur comprenant un tel élément inertiel. L’invention concerne encore un système réglant comprenant un tel oscillateur ou un tel élément inertiel. L’invention concerne encore un mouvement horloger comprenant un tel oscillateur ou un tel élément inertiel ou un tel système réglant. L’invention concerne enfin une pièce d’horlogerie comprenant un tel mouvement horloger ou un tel oscillateur ou un tel élément inertiel ou un tel système réglant.
Dans l’ouvrage « Théorie d’horlogerie >> édité par la Fédération des Ecoles Techniques, C.-A. Reymondin et al., il est mentionné que la norme NIHS (NIHS-90-10) précise que, pour les montres antimagnétiques d’usage courant, une montre ne doit pas s’arrêter dans un champ magnétique de 4800 A/m (60 G) et doit présenter un effet résiduel ne dépassant pas 30 s/j (pour un diamètre d’encageage de plus de 20 mm). Pour les montres spéciales, il est préconisé de résoudre le problème du magnétisme en enfermant le mouvement dans un écran magnétique en mumétal, en permalloy ou en fer doux. Toutefois, une telle solution pose de nombreuses contraintes d’encombrement, de conception et d’esthétique.
Le document CH716862 décrit un mouvement horloger et mentionne des arrêts à des valeurs de champ magnétique supérieures à 3'000 G, voire 4'000 G, par la combinaison d’un spiral « amagnétique >> et d’axes métalliques « amagnétiques >> de l’organe réglant.
Le document EP2979139 propose une conformation spécifique d’un axe de balancier (un axe monobloc magnétiquement inhomogène présentant des propriétés magnétiques intrinsèques non-uniformes dans son volume) permettant à des montres ayant un spiral, un corps d’ancre et une roue d’échappement amagnétiques de résister, sans s’arrêter, à des champs magnétiques de l’ordre de 1 T (10'000 G), et sans que les performances mécaniques (chronométrie et vieillissement des mobiles) soient affectées.
Le document EP2757423 concerne des axes durcis superficiellement par un traitement thermique sous atmosphère contrôlée. Il est précisé au paragraphe [0010] que : « le but de la présente invention est [...] de proposer un axe de pivotement permettant à la fois de limiter la sensibilité aux champs magnétiques et d'obtenir une dureté améliorée compatible avec les exigences de résistance à l'usure et aux chocs dans le domaine horloger ». Toutefois, aucune mention d’arrêt du mouvement sous un champ magnétique quelconque n’est relevée dans ce document.
Le document EP3258325 concerne des axes réalisés en matériau céramique qui offrent l'avantage d'être amagnétiques, et de ne pas influencer la marche de la pièce d'horlogerie lorsqu'elle est soumise à un champ magnétique, notamment un champ magnétique supérieur à 32 kA/m (400 G).
Le but de l’invention est de fournir un élément inertiel permettant d’améliorer les dispositifs horlogers connus de l’art antérieur et de résoudre les problèmes mentionnés. En particulier, l’invention propose un élément inertiel permettant à un mouvement horloger de fonctionner sans s’arrêter sous un champ magnétique intense, notamment un champ magnétique d’une intensité de 8'000 G, voire 15'000 G, voire 20'000 G, voire 30'000 G, tout en assurant une marche résiduelle inférieure à 1 s/j après une telle exposition. Selon l’invention, un élément inertiel est défini par la revendication 1.
Des modes de réalisation de l’élément inertiel sont définis par les revendications 2 à 10.
Selon l’invention, un oscillateur est défini par la revendication 1 1 .
Selon l’invention, un système réglant est défini par la revendication 12 ou 13.
Selon l’invention, une utilisation est définie par la revendication 14.
Selon l’invention, un mouvement horloger est défini par la revendication 15 ou 16.
Selon l’invention, une pièce d’horlogerie est définie par la revendication 17 ou 18.
Les dessins annexés représentent, à titre d’exemple, un mode de réalisation d’une pièce d’horlogerie, en particulier un mode de réalisation d’un système réglant.
La figure 1 est une vue en perspective d’un mode de réalisation d’une pièce d’horlogerie.
La figure 2 est une vue de côté du mode de réalisation du système réglant de la pièce d’horlogerie de la figure 1 .
Un mode de réalisation d’une pièce d’horlogerie 300 est décrit ci-après en détail en référence aux figures 1 et 2. La pièce d’horlogerie 300 est par exemple une montre, en particulier une montre-bracelet. La pièce d’horlogerie 300 comprend un mouvement horloger 200, destiné à être monté dans un boîtier ou une boîte de pièce d’horlogerie afin de le protéger de l’environnement extérieur. Le mouvement horloger 200 peut être un mouvement mécanique, notamment un mouvement automatique, ou encore un mouvement hybride.
Le mouvement horloger 200 comprend un système réglant 100.
Le système réglant 100 comprend un oscillateur 2 et un système d’échappement 3.
L’oscillateur 2 comprend un élément inertiel 1 .
Dans le cas d’un oscillateur traditionnel (comme représenté sur les figures 1 et 2), l’oscillateur comprend aussi un ressort-spiral 21 et l’élément inertiel 1 est un balancier 1 pivoté sur un bâti du mouvement horloger.
L’élément inertiel comprend une serge 1 1 constituée d’un premier matériau ou comprenant un premier matériau. Le premier matériau :
- est paramagnétique ou diamagnétique, et
- a une résistivité électrique supérieure à 15 pQxcm, préférablement supérieure à 20 pQxcm.
Avantageusement encore, le premier matériau est un matériau métallique et a une résistivité électrique inférieure à 100 pQxcm ou inférieure à 200 pQxcm ou inférieure à 1000 pQxcm. Avantageusement encore, le premier matériau a une résistivité électrique comprise entre 100 pQxcm et 103 pQxcm ou comprise entre 103 pQxcm et 1013 pQxcm ou supérieure à 1013 pQxcm.
Outre la serge 1 1 , l’élément inertiel 1 comprend :
- un moyeu 12, et/ou
- des bras 13.
Un ou plusieurs de ces éléments comprend de préférence le premier matériau ou est de préférence constitué par le premier matériau. Avantageusement, la serge, le moyeu et les bras sont venus de matière ou réalisés d’un seul tenant et sont donc constitués par le même premier matériau.
Le moyeu 12 comprend de préférence un alésage pour recevoir un axe d’élément inertiel 23 permettant de pivoter l’élément inertiel 1 sur le bâti du mouvement horloger.
Les bras 13 permettent de lier mécaniquement le moyeu 12 à la serge 1 1 . Les bras ont de préférence une forme allongée. En particulier, les bras s’étendent radialement ou sensiblement radialement relativement à l’axe 23. Les bras peuvent être remplacés par tout autre élément permettant de lier mécaniquement ou de fixer le moyeu 12 à la serge 1 1 tel que, par exemple, un support. Un tel support peut être plein, à savoir qu’il ne peut être traversé selon une direction axiale parallèle à celle de l’axe 23, c’est- à-dire qu’il ne comprend pas d’ajourages le traversant. Alternativement, un tel support peut être ajouré, à savoir qu’il comprend des ajourages qui le traversent. Dans une exécution particulière d’élément inertiel, le support peut notamment présenter une forme de disque. Dans une exécution particulière d’élément inertiel, le support peut faire office de moyeu et ainsi être confondu avec le moyeu. Alternativement ou complémentairement, la serge peut faire office de support ou être confondue avec le support, formant ainsi un disque plein ou ajouré. Ainsi, le support, le moyeu et/ou la serge peuvent être constitués du premier matériau ou comprendre le premier matériau. En particulier, le moyeu, le support et la serge peuvent être venus de matière. Alternativement encore, l’élément inertiel peut comprendre un disque avec :
- le moyeu,
- le support, et
- la serge venus de matière.
Avantageusement, le premier matériau est :
- du CuAI7Si2, ou
- du CuNi15Sn8, ou
- du laiton sans plomb (notamment CuZn21 Si3P), ou
- du NiP, ou
- du titane ou de l’alliage de titane, ou
- du Co40Cr20Ni16Mo7 (Phynox), ou
- de la céramique comme du ZrÛ2 ou du AI2O3, ou
- du silicium, ou
- du rubis, ou
- du verre.
De préférence, la serge 1 1 a une forme continue (c’est-à-dire qu’il est possible de faire un tour complet de l’axe 23 en restant dans le matériau formant la serge), notamment une forme annulaire continue comme illustré aux figures 1 et 2. Avantageusement, la serge de forme continue, notamment de forme annulaire continue, est formée d’un seul matériau, de préférence d’un seul matériau conducteur comme un alliage métallique à haute résistivité électrique (par exemple une résistivité électrique supérieure à 20 pQxcm). En alternative, l’élément inertiel 1 , en particulier la serge 1 1 , peut comprendre plusieurs portions constituées de différents matériaux, notamment des matériaux semi-conducteurs ou isolants électriques. Chacun de ces matériaux ou certains de ces matériaux ou un de ces matériaux peuvent constituer le premier matériau. Les portions peuvent être des portions massives rapportées ou disposées sur une structure destinée à les supporter.
Alternativement, la serge 1 1 peut avoir une forme interrompue ou discontinue, notamment une forme annulaire interrompue ou discontinue.
Avantageusement, l’élément inertiel est monobloc. Toutefois, en alternative, l’élément inertiel peut être constitué par l’assemblage de plusieurs éléments.
De préférence, le ressort-spiral 21 est réalisé en un matériau paramagnétique ou diamagnétique et ayant une résistivité électrique supérieure à 20 pQxcm. Alternativement ou complémentairement, le ressort-spiral 21 a une virole 22 et/ou une bride 25 réalisée en matériau paramagnétique ou diamagnétique, notamment en titane ou en alliage de titane, et ayant une résistivité électrique supérieure à 20 pQxcm.
L’oscillateur 2 comprend encore l’axe d’élément inertiel 23. De préférence, l’axe d’élément inertiel 23 est réalisé en matériau paramagnétique ou diamagnétique, notamment en céramique, par exemple en zircone, ou en acier paramagnétique ou en acier paramagnétique durci en surface ou en acier paramagnétique revêtu. En alternative ou en complément, l’axe 23 d’élément inertiel est avantageusement dénué de collerette d’appui de l’élément inertiel 1 . Une telle collerette est habituellement prévue sur l’axe d’élément inertiel pour constituer une butée pour stopper l’élément inertiel relativement à l’axe lors de l’assemblage, en particulier lors du chassage, de l’élément inertiel sur l’axe.
L’oscillateur 2 comprend encore un plateau 24, en particulier un double- plateau 24, constitué de ou comprenant le premier matériau. Le plateau 24 est avantageusement rapporté sur l’axe 23 de l’élément inertiel, notamment par chassage.
En alternative à un oscillateur traditionnel décrit ci-dessus en référence à la figure 1 , l’oscillateur peut comprendre un élément inertiel monté sur une structure élastiquement déformable et permettant le pivotement de l’élément inertiel par rapport à un bâti par déformation élastique de la structure élastiquement déformable.
Le système réglant 100 comprend, outre l’élément inertiel 1 décrit plus haut et/ou l’oscillateur 2 décrit plus haut, un système d’échappement 3 comprenant un ou plusieurs composants d’échappement 31 , 32, notamment une roue d’échappement 31 et une ancre 32.
De préférence, la roue d’échappement 31 comprend une planche 312 et un axe 31 1 . L’axe 31 1 est logé, notamment chassé, dans la planche 312 et permet de pivoter la roue d’échappement 31 sur le bâti du mouvement horloger. L’axe 31 1 est avantageusement réalisé en matériau paramagnétique ou diamagnétique, notamment en céramique, par exemple en zircone, ou en acier paramagnétique ou en acier paramagnétique durci en surface ou en acier paramagnétique revêtu ou en Phynox. La planche 312 est avantageusement réalisée en matériau paramagnétique ou diamagnétique, notamment en CuAI7Si2 ou en CuNi15Sn8 ou en laiton sans plomb CuZn21 Si3P ou en NiP ou en Titane ou en alliage de Titane ou en Co40Cr20Ni16Mo7 (Phynox) ou en céramique comme le ZrC ou l’AhOs ou en silicium ou en rubis ou en verre.
De préférence, l’ancre 32 comprend une planche 322 et un axe 321 . L’axe 321 est logé, notamment chassé, dans la planche 322 et permet de pivoter l’ancre 32 sur le bâti du mouvement horloger. L’axe 321 est avantageusement réalisé en matériau paramagnétique ou diamagnétique, notamment en céramique, par exemple en zircone, ou en acier paramagnétique ou en acier paramagnétique durci en surface ou en acier paramagnétique revêtu ou en Phynox. La planche 322 est avantageusement réalisée en matériau paramagnétique ou diamagnétique, notamment en CuAI7Si2 ou en CuNil 5Sn8 ou en en laiton sans plomb CuZn21 Si3P ou en NiP ou en Titane ou en alliage de Titane ou en Co40Cr20Ni16Mo7 (Phynox) ou en céramique comme le ZrC ou l’AhOa ou en silicium ou en rubis ou en verre.
Les solutions décrites plus haut ont été comparées dans deux configurations. Une première configuration vise à obtenir de faibles marches résiduelles après exposition à des champs magnétiques intenses (2 T ou 20'000 G et plus). Cette première configuration consiste en un mouvement (spiral paramagnétique, balancier en CuBe, c’est-à-dire en alliage de cuivre-béryllium, notamment un alliage de cuivre-béryllium avec 2% de béryllium) dont les trois axes du système réglant (axe de balancier, tige d’ancre, pignon d’échappement) sont réalisés en matériaux paramagnétiques ou diamagnétiques, en l’occurrence respectivement en zircone, Phynox et Phynox. Pour une telle première configuration, il a été constaté que l’arrêt sous champ intervient typiquement avec un champ magnétique dont l’intensité vaut 20'000 G, ce qui est exceptionnel et nettement plus élevé que l’intensité de champ mentionnée dans les documents de l’état de l’art (notamment dans les documents CH716862 et EP2979139 et dans les normes, comme vu plus haut). Dans une deuxième configuration, l’utilisation d’un balancier en laiton sans plomb, par exemple de type CuZn21 Si3P (aussi appelé « Ecobrass >>, selon l’une des solutions décrites plus haut en remplacement d’un balancier en CuBe selon la première configuration), permet encore d’augmenter la valeur limite d’intensité de champ magnétique provoquant l’arrêt du mouvement de plus de 60% (à plus de 35'000 G), comme détaillé ci-dessous. Les études de la demanderesse tendent à montrer que cet effet inattendu s’explique par une diminution de la dissipation d’énergie par courants de Foucault induits par le déplacement du balancier dans le champ magnétique, le laiton sans plomb « Ecobrass >> montrant une résistivité électrique au moins deux fois plus élevée que celle du CuBe. L’utilisation d’un matériau à résistivité électrique encore plus élevée, comme le NiP, le Silicium, la céramique (zircone et autres), ou le verre devrait permettre d’atteindre des seuils d’arrêt sous champ encore plus importants. Cependant, le seuil d’arrêt sous champ magnétique n’évolue pas de façon linéaire avec la résistivité électrique. Le comportement va dépendre entre autre de la configuration (et notamment des matériaux utilisés pour les autres composants, et/ou de la présence éventuelle de composants propices à la génération de courants de Foucault sur le balancier, etc), et de la géométrie du balancier (serge continue ou non). De façon surprenante et inattendue, l’augmentation du seuil d’arrêt sous champ magnétique est très importante en augmentant la résistivité pour un matériau métallique. Une augmentation de plusieurs ordres de grandeurs de la résistivité (par l’utilisation de matériaux semi-conducteurs ou isolants notamment) va selon toute vraisemblance permettre d’augmenter encore le seuil d’arrêt sous champ, mais pas de façon proportionnelle. Des mesures de performances d’arrêt sous champ ont été réalisées en utilisant des mouvements munis de diverses variantes de composants au niveau de l’échappement et de l’oscillateur (axes, balancier), afin d’analyser notamment l’influence de l’utilisation d’un balancier en laiton sans plomb.
Comme il a été constaté que la résistance à l’arrêt sous champ d’une première configuration de mouvement dotée d’axes « amagnétiques >>, notamment de la première configuration, dépasse 15'000 G, les mesures ont consisté à déterminer l’intensité d’arrêt sous champ effective à l’aide d’un électro-aimant supraconducteur permettant d’atteindre des intensités de champ magnétique de l’ordre de 10 T (100'000 G).
Configurations testées :
Les essais portent sur deux configurations de mouvement, testées chacune sur trois pièces (mouvements avec cadran et aiguilles) (Tableau 1 ). Les mouvements des deux configurations comprennent un spiral paramagnétique en alliage NbZr, des planches d’ancre et de roue d’échappement en NiP paramagnétique, un plateau du balancier en laiton sans plomb « Ecobrass ». Ils comprennent également l’automate, l’entretoise et le cadran (avec base en laiton), et les aiguilles.
Type Axe de Balancier Tige Pignon balancier d’ancre d’échappement
Balancier CuBe Zircone Série (CuBe) Phynox Phynox
(première configuration)
Balancier Ecobrass Zircone Laiton sans Phynox Phynox
(deuxième plomb configuration) « Ecobrass » Tableau 1 : Configurations testées (matériaux constituant différents composants).
À partir de la première configuration, il s’agit d’évaluer l’influence potentielle du remplacement d’un balancier en CuBe par un balancier en laiton sans plomb « Ecobrass ».
Protocole :
Les mesures ont été réalisées avec un électro-aimant supraconducteur du fabricant Oxford Instruments permettant d’appliquer un champ magnétique jusqu’à 12 T (120’000 G) avec une homogénéité du champ < ± 2%. La température de la zone de travail est de 20 ± 2 °C.
Les électro-aimants supraconducteurs permettant d’atteindre des intensités de champ supérieures à 15'000 G ont l’inconvénient de ne pas présenter d’accès visuel à l’échantillon.
La détection de l’arrêt sous champ a donc été effectuée par prises d’état à différents paliers d’intensité du champ :
- Avant exposition au champ magnétique, la pièce est remontée à un état d’armage optimal (0.5 tour) et une prise d’état initiale hO est effectuée (mise en marche du mouvement à OOhOO en parallèle d’un chronographe de référence H0). On considère l’état initial E0 = hO - H0 = 0.
- Après exposition à une intensité donnée du champ magnétique, en particulier au minimum après 20 minutes de fonctionnement sous champ, on procède à une deuxième prise d’état de la pièce h1 et du chronographe de référence H1 (placée hors du champ magnétique), l’état étant
E1 = h1 - H1.
Le critère considéré de détection de l’arrêt se base sur l’état E1 : On considère qu’il n’y a pas d’arrêt sous champ si E1 > -2 min, en considérant ±1 minute d’incertitude sur chaque prise d’état liée aux manipulations et relevés, et en supposant qu’une forte dérive de marche sous champ n’a qu’un impact négligeable sur ces prises d’état (en considérant une marche sous champ de ±5'000 s/j, la dérive sur 30 minutes de mesure vaut environ 100 s). En pratique, il a été constaté que la signature d’un arrêt sous champ est claire et univoque. En effet, les différences d’état mesurées sont groupées en deux populations :
- l’une centrée autour de 0 (valeurs entre 0 et -2 min, moyenne et écart- type de -0.2±0.5 min sur 20 mesures) correspondant à une absence d’arrêt, et
- l’autre centrée autour de -20 min (valeurs entre -19 et -31 minutes, moyenne et écart-type de -20.5±6.0 min sur 11 mesures) correspondant à un arrêt sous champ.
Cette méthode implique de devoir procéder par expositions successives selon différents paliers à différentes intensités de champ. On applique un champ initial de 2 T (20'000 G), puis on augmente l’intensité par palier de 0.25 T ou de 0.5 T (2'500 G ou 5'000 G), avec une stabilisation au champ maximal de 3 minutes au moins. Les mesures sont réalisées simultanément sur plusieurs mouvements.
Résultats :
Première configuration avec balancier en CuBe :
La synthèse des mesures sur la première configuration montre de manière nette que l’arrêt sous champ intervient entre 2.25 T et 2.50 T (entre 22'500 G et 25'000 G).
Deuxième configuration avec balancier en laiton sans plomb « Ecobrass >> : L’unique arrêt dans cette configuration a été constaté après exposition à 4 T. Le fait d’atteindre des performances entre 3.5 T et 4 T (35'000 G à 40'000 G) montre clairement que le balancier en laiton sans plomb « Ecobrass », en particulier le couple balancier-plateau en laiton sans plomb « Ecobrass >>, apporte un gain très significatif par rapport à la première configuration.
On obtient donc un gain supplémentaire d’environ 60% d’intensité limite de champ magnétique avec un balancier en laiton sans plomb « Ecobrass >> lorsqu’on dispose des trois axes amagnétiques (axe de balancier, tige d’ancre, pignon d’échappement) dans cette configuration de test.
Lorsque seul l’axe de balancier est en zircone et que les deux autres axes sont en matériau standard (acier sans plomb Finemac), le remplacement du balancier en CuBe par un balancier en laiton sans plomb « Ecobrass >> permet de doubler l’intensité du champ magnétique d’arrêt du mouvement, à partir cependant d’une valeur d’intensité de champ magnétique inférieure à celle mesurée pour la première configuration du Tableau 1 décrite plus haut. On obtient donc un gain en arrêt sous champ magnétique d’environ un facteur deux dans ce cas.
En ce qui concerne la marche résiduelle (variation de marche consécutive à l’application du champ magnétique), il a été mesuré une marche résiduelle d’environ 1 s/j (soit dans l’erreur de mesure) après exposition de la deuxième configuration à 100'000 G. Les performances sont là aussi excellentes.
Les résultats montrent qu’il est très avantageux de combiner l’utilisation de géométries favorables et de matériaux paramagnétiques ou diamagnétiques pour le spiral et pour les axes, notamment les axes du régulateur (balancier, ancre, roue d’échappement), avec un matériau particulier pour le balancier et son plateau. L’effet du changement du matériau du balancier est inattendu et surprenant. Une piste est donnée par le fait que le laiton sans plomb présente une résistivité plus élevée que le CuBe utilisé couramment pour les balanciers et plateaux.
En effet, un composant conducteur en rotation dans un champ magnétique, comme un oscillateur balancier-spiral, est le siège de courants induits, appelés courants de Foucault.
La puissance dissipée sous forme de courants de Foucault, par unité de volume, est donnée par l’expression où f est la fréquence de la sinusoïde de variation du champ magnétique et Bmax est l’amplitude du champ sinusoïdal, pe est la résistivité électrique du matériau, e l'épaisseur (mesurée perpendiculairement à B). Bmax est à considérer comme l’amplitude de la partie variable du champ, qui va générer un champ électrique. La puissance totale est P=pxV où V est le volume sujet aux courants de Foucault.
Une estimation indique que, pour un champ magnétique extérieur de 1 T appliqué sur une pièce d’horlogerie ayant un balancier avec une serge continue en CuBe (première configuration), les pertes par courants de Foucault au niveau d’un système réglant cadencé à 4 Hz sont supérieures à la moitié de la puissance disponible à la roue d’échappement. Pour des géométries d’oscillateurs complexes, seule l’analyse par éléments finis peut fournir des valeurs précises. Toutefois, cela ne change rien aux moyens nécessaires pour limiter au maximum les pertes dues aux courants de Foucault : l’équation ci-dessus suggère d’utiliser, pour la serge et si possible pour les bras du balancier et de même pour le plateau, un matériau paramagnétique ou diamagnétique avec une résistivité électrique la plus élevée possible - par exemple de la céramique, du verre (Zerodur) ou du silicium non-dopé. Les résultats obtenus montrent cependant, de façon surprenante, que l’utilisation d’un matériau conducteur mais plus résistif permet déjà d’obtenir un gain substantiel, en particulier pour une serge continue telle qu’illustrée aux figures 1 et 2.
Choix des matériaux :
Comme mentionné ci-dessus, l’effet dissipatif lié à la génération de courants de Foucault est inversement proportionnel à la résistance électrique du composant et contribue à péjorer les performances du système réglant dans un champ magnétique. Il apparaît donc possible d’éliminer ou du moins de limiter cette perte par l’emploi d’un matériau à résistivité électrique élevée.
Le laiton sans plomb, comme par exemple l’alliage CuZn21 Si3P (aussi appelé « Ecobrass ») présente l’intérêt par rapport au cuivre-béryllium (CuBe) d’avoir une résistivité environ 2 à 3 fois plus élevée (Tableau 2) en gardant une masse volumique comparable (et donc une inertie de balancier comparable pour les mêmes dimensions de ce composant).
On peut donc s’attendre à ce que la perte énergétique subie par le système réglant sous un champ magnétique soit réduite d’un facteur 2 à 3 avec l’emploi de laiton sans plomb « Ecobrass >> par rapport au CuBe. Les résultats montrent que cet effet est vérifié pour ce qui concerne l’intensité d’arrêt sous champ en mouvement. Matériau État Masse volumique Résistivité électrique
[g xcm 3] p [pQxcm]
Tableau 2 : Comparaison des masses volumiques et des résistivités électriques de différents matériaux. Le Tableau 2 montre également l’intérêt de considérer d’autres matériaux conducteurs, voire des matériaux semi-conducteurs ou isolants pour réaliser au moins la serge du balancier ou de l’élément inertiel. On estime, en général, que les matériaux conducteurs montrent une résistivité électrique comprise entre 1 et 103 pQxcm, les matériaux semi-conducteurs entre 103 et 1013 pQxcm et les isolants au-dessus de 1013 pQxcm (facteur de conversion 1 Qxm = 108 pQxcm).
Dans les matériaux utilisés pour réaliser des composants horlogers du mouvement, le NiP électrodéposé, le Si et la zircone ZrO2 semblent ainsi particulièrement intéressants, notamment pour obtenir des performances encore supérieures à celles de composants en laiton sans plomb. Dans un tel cas, cependant, l’utilisation de matériaux métalliques à faible résistivité est à éviter, comme par exemple l’utilisation de segments en or déposés sur un composant en matériau semi-conducteur ou isolant pour en augmenter l’inertie. En effet, une telle utilisation nuit fortement aux performances sous champ magnétique de l’élément inertiel obtenu.
Il peut également être avantageux d’utiliser une serge avec une forme interrompue ou discontinue pour limiter la dissipation par courants de Foucault, ou d’utiliser une serge comprenant plusieurs portions constituées de matériaux différents ou comprenant des matériaux différents, notamment avec des matériaux semi-conducteurs ou isolants électriques intercalés entre des portions constituées de matériaux conducteurs.
Il peut par exemple être avantageux d’utiliser une serge de forme annulaire formée de portions ou segments dans le sens orthoradial constitués ou comprenant des matériaux différents. Alternativement, il peut être avantageux que la serge soit formée d’une succession de couches ou portions de matériaux différents (empilées selon une direction axiale parallèle à celle de l’axe 23 du balancier), par exemple une serge réalisée par croissances successives de couches de matériaux de différentes résistivités électriques, par exemple de couches alternatives de matériaux isolants et conducteurs. Alternativement, il peut être avantageux que la serge soit formée d’une succession de couches ou portions de matériaux différents empilées selon une direction radiale à l’axe 23 du balancier. Alternativement encore, il peut être avantageux que la serge soit formée d’un composite de différents matériaux, notamment des matériaux ayant différentes résistivités électriques, par exemple formée d’un composite avec une matrice en céramique isolante formant un réseau continu, dans laquelle on infiltre un matériau conducteur métallique ou avec une matrice en céramique isolante dans laquelle on disperse des particules métalliques. Les études et essais décrits précédemment ont notamment permis de mettre en évidence l’influence du matériau du balancier sur la tenue en arrêt sous champ magnétique de configurations avec axe de balancier en zircone, en lien avec ses propriétés électriques. L’utilisation d’un matériau à haute résistivité semble être clé pour obtenir des valeurs d’arrêt sous champ très élevées, et donc des performances encore accrues de résistance aux champs magnétiques.
La modification du matériau d’un balancier avec serge continue au laiton sans plomb « Ecobrass », qui montre une résistivité doublée, voire triplée, (22 pQ-cm) par rapport au CuBe (6-8 pQ-cm), permet ainsi un gain très significatif de 60%, respectivement de 100%, selon les deux variantes testées. La valeur d’arrêt sous champ obtenue sur un calibre de série modifié (comprenant les trois axes du régulateur en matériau amagnétique -paramagnétique ou diamagnétique-, un balancier avec serge continue et un plateau en laiton sans plomb « Ecobrass >>) est supérieure à 35'000 G, ce qui est absolument remarquable. De plus, l’utilisation d’un balancier monométallique muni d’une serge ou d’une jante annulaire continue, réalisée d’un seul tenant et dans le même matériau, comme illustré en figures 1 et 2, permet de tirer parti des moyens de fabrication, d’équilibrage et d’assemblage usuels, sans avoir à gérer l’usinage ou l’équilibrage complexe lié à un balancier à serge discontinue ou à serge coupée ou à serge bi-métallique. Le choix d’un matériau métallique à plus haute résistivité électrique, notamment d’une résistivité supérieure à 20 pQxcm, notamment en laiton sans plomb, par exemple en laiton sans plomb CuZn21 Si3P, pour un balancier monométallique à serge continue permet de façon surprenante d’améliorer très significativement le comportement du mouvement horloger sous champ magnétique, par la diminution des courants de Foucault. La modification du matériau de la serge vers un matériau encore moins conducteur (plus résistif), comme le NiP, le silicium, la céramique, ou le verre, est envisagé pour obtenir des pièces d’horlogerie insensibles à de très hautes intensités de champs magnétiques du point de vue de l’arrêt sous champ.
De préférence, en conséquence des solutions décrites plus haut, selon l’invention, l’oscillateur 2 comprend des composants agencés et/ou configurés de sorte que l’oscillateur et/ou le mouvement et/ou la pièce d’horlogerie présente une valeur d’intensité de champ magnétique d’arrêt supérieure ou égale à 20'000 G ou supérieure ou égale à 35'000 G.
De même, de préférence, selon l’invention, le système réglant 100 comprend des composants agencés et/ou configurés de sorte que le système réglant et/ou le mouvement et/ou la pièce d’horlogerie présente une valeur d’intensité de champ magnétique d’arrêt supérieure ou égale à 20'000 G ou supérieure ou égale à 35'000 G.
De même, de préférence, selon l’invention, le mouvement 200 comprend des composants agencés et/ou configurés de sorte que le mouvement présente une valeur d’intensité de champ magnétique d’arrêt supérieure ou égale à 20'000 G ou supérieure ou égale à 35'000 G.
De même, de préférence, selon l’invention, la pièce d’horlogerie 300 comprend des composants agencés et/ou configurés de sorte que la pièce d’horlogerie présente une valeur d’intensité de champ magnétique d’arrêt supérieure ou égale à 20'000 G ou supérieure ou égale à 35'000 G. Avantageusement, la pièce d’horlogerie ne comprend pas d’écran magnétique (notamment en mumétal, en permalloy ou en fer doux) enfermant le mouvement. Cette valeur d’intensité de champ magnétique d’arrêt est définie selon le critère de détection d’arrêt associé au protocole décrit plus haut. Ce protocole est toutefois appliqué (avec les adaptations nécessaires) soit à l’oscillateur seul, soit au système réglant seul, soit au mouvement horloger seul, soit à la pièce d’horlogerie.
Ainsi, les éléments inertiels, les oscillateurs ou les systèmes réglants décrits précédemment peuvent être utilisés de manière dans un mouvement horloger ou dans une pièce d’horlogerie afin d’augmenter :
- sa résistance aux champs magnétiques, et/ou
- sa valeur d’intensité de champ magnétique d’arrêt.
Quel que soit le mode de réalisation ou la variante, la serge peut présenter la même géométrie ou sensiblement la même géométrie de section droite (selon un plan passant par l’axe de pivotement du balancier) quel que soit le lieu considéré de la serge. Par exemple, la serge peut seulement présenter des variations de cette section au niveau de moyens de réglage du balourd et/ou de l’inertie, comme :
- des trous taraudés s’étendant radialement (relativement à l’axe du balancier) au travers de la serge et destinés à recevoir des vis de réglage, et/ou
- des goujons fixés à la serge, s’étendant radialement (relativement à l’axe du balancier) et destinés à recevoir des écrous de réglage.
Alternativement, la serge peut ne pas présenter de moyen de réglage du balourd et/ou de l’inertie et présenter la même géométrie ou sensiblement la même géométrie de section droite quel que soit le lieu considéré de la serge. Quel que soit le mode de réalisation ou la variante, la serge peut être contenue entre :
- un premier cylindre de plus petit rayon R contenant tout le balancier, et
- un deuxième cylindre (coaxial au premier cylindre) et présentant un rayon supérieur à 0.9 xR.
Notamment, la partie annulaire de la serge, à l’exclusion des variations de section au niveau de moyens de réglage du balourd et/ou de l’inertie comme des décrochements ou des goujons ou des plots, peut être contenue entre :
- un premier cylindre de plus petit rayon R contenant tout le balancier, et
- un deuxième cylindre (coaxial au premier cylindre) et présentant un rayon supérieur à 0.9 xR.
Quel que soit le mode de réalisation ou la variante, la serge peut constituer au moins 85 % du moment d’inertie du balancier autour de son axe de pivotement.
Notamment, la partie annulaire de la serge, à l’exclusion des variations de section au niveau de moyens de réglage du balourd et/ou de l’inertie comme des décrochements ou des goujons ou des plots et à l’exclusion des moyens de réglage du balourd et/ou de l’inertie, peut constituer au moins 85 % du moment d’inertie du balancier autour de son axe de pivotement.
Quel que soit le mode de réalisation ou la variante, le balancier a de préférence une structure comprenant exclusivement :
- une serge, et
- un moyeu, et
- des bras de liaison mécanique de la serge au moyeu, et - éventuellement, des moyens de réglage du balourd et/ou de l’inertie du balancier.

Claims

24 Revendications :
1. Élément inertiel (1 ), notamment balancier (1 ), pour mouvement horloger (200), l’élément inertiel comprenant une serge (1 1 ) constituée de ou comprenant un premier matériau :
- paramagnétique ou diamagnétique, et
- ayant une résistivité électrique supérieure à 15 pQxcm, préférablement supérieure à 20 pQxcm.
2. Élément inertiel (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le premier matériau est un matériau métallique et a une résistivité électrique inférieure à 100 pQxcm ou inférieure à 200 pQxcm ou inférieure à 1000 pQxcm.
3. Élément inertiel (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le premier matériau est :
- un matériau conducteur ayant une résistivité électrique comprise entre 100 pQxcm et 103 pQxcm, ou
- un matériau semi-conducteur ayant une résistivité électrique comprise entre 103 pQxcm et 1013 pQxcm, ou
- un matériau isolant ayant une résistivité électrique supérieure à 1013 pQxcm.
4. Élément inertiel (1 ) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’élément inertiel (1 ) comprend des bras (13) ou un support relié(s) à la serge, les bras ou le support étant constitué(s) de ou comprenant le premier matériau.
5. Élément inertiel (1 ) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’élément inertiel (1 ) comprend un moyeu (12) relié à des bras (13) ou à un support, le moyeu étant constitué de ou comprenant le premier matériau. Élément inertiel (1 ) selon la revendication 4, caractérisé en ce que l’élément inertiel (1 ) comprend un moyeu (12) relié aux bras ou au support, le moyeu étant constitué de ou comprenant le premier matériau. Élément inertiel (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier matériau est :
- du CuAI7Si2, ou
- du CuNi15Sn8, ou
- du laiton sans plomb (notamment CuZn21 Si3P), ou
- du NiP, ou
- du Titane ou de l’alliage de Titane, ou
- du Co40Cr20Ni16Mo7 (Phynox), ou
- de la céramique comme du ZrÛ2 ou du AI2O3, ou
- du silicium, ou
- du rubis, ou
- du verre. Élément inertiel (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la serge (1 1 ) a une forme continue, notamment une forme annulaire continue. Élément inertiel (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément inertiel (1 ), en particulier la serge (1 1 ), comprend plusieurs portions constituées avec des matériaux différents, notamment des matériaux semi-conducteurs ou isolants électriques. 0. Élément inertiel (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément inertiel est monobloc ou résulte d’un assemblage d’éléments constitutifs. 1. Oscillateur (2) comprenant un élément inertiel (1 ) selon l’une des revendications 1 à 10 et/ou :
- un ressort-spiral (21 ) paramagnétique ou diamagnétique réalisé en un matériau ayant une résistivité électrique supérieure à 20 pQxcm, et/ou
- un ressort-spiral (21 ) ayant une virole (22) et/ou une bride (25) paramagnétique ou diamagnétique réalisée en un matériau ayant une résistivité électrique supérieure à 20 pQxcm, et/ou
- un axe d’élément inertiel (23) en matériau paramagnétique ou diamagnétique, notamment en céramique, par exemple en zircone, ou en acier paramagnétique ou en acier paramagnétique durci en surface ou en acier paramagnétique revêtu, et/ou
- un axe d’élément inertiel (23) dénué de collerette d’appui de l’élément inertiel (1 ), et/ou
- un plateau (24), en particulier un double-plateau (24), constitué de ou comprenant le premier matériau. 2. Système réglant (100) comprenant :
- un élément inertiel (1 ) selon l’une des revendications 1 à 10 et/ou un oscillateur (2) selon la revendication 1 1 , et
- un système d’échappement (3) comprenant au moins un composant d’échappement (31 , 32) comprenant :
- un axe (31 1 , 321 ) en matériau paramagnétique ou diamagnétique, notamment en céramique, par exemple en zircone, ou en acier paramagnétique ou en acier paramagnétique durci en surface ou en 27 acier paramagnétique revêtu, et/ou
- une planche (312, 322) en matériau paramagnétique ou diamagnétique, notamment en CuAI7Si2 ou en CuNi15Sn8 ou en laiton sans plomb (notamment CuZn21 Si3P) ou en NiP ou en Titane ou en alliage de Titane ou en Co40Cr20Ni16Mo7 (Phynox) ou en céramique comme le ZrO2 ou l’AhOs ou en silicium ou en verre ou en rubis. Système réglant (100) comprenant :
- un élément inertiel (1 ) et/ou un oscillateur (2), et
- un système d’échappement (3) comprenant au moins un composant d’échappement (31 , 32) comprenant :
- un axe (31 1 , 321 ) en matériau paramagnétique ou diamagnétique, notamment en céramique, par exemple en zircone, ou en acier paramagnétique ou en acier paramagnétique durci en surface ou en acier paramagnétique revêtu, et/ou
- une planche (312, 322) en matériau paramagnétique ou diamagnétique, notamment en CuAI7Si2 ou en CuNi15Sn8 ou en laiton sans plomb (notamment CuZn21 Si3P) ou en NiP ou en Titane ou en alliage de Titane ou en Co40Cr20Ni16Mo7 (Phynox) ou en céramique comme le ZrO2 ou l’AhOs ou en silicium ou en verre ou en rubis. Utilisation d’un élément inertiel selon l’une des revendications 1 à 10 ou d’un oscillateur (2) selon la revendication 11 ou d’un système réglant (100) selon l’une des revendications 12 et 13 dans un mouvement horloger (200) ou dans une pièce d’horlogerie (300) afin d’augmenter :
- sa résistance aux champs magnétiques, et/ou
- sa valeur d’intensité de champ magnétique d’arrêt. 28 Mouvement horloger (200), comprenant :
- un élément inertiel (1 ) selon l’une des revendications 1 à 10, et/ou
- un oscillateur (2) selon la revendication 1 1 , et/ou
- un système réglant (100) selon la revendication 12 ou 13. Mouvement horloger (200), comprenant :
- un élément inertiel (1 ), et/ou
- un oscillateur (2), et/ou
- un système réglant (100), les composants du mouvement horloger et/ou de l’élément inertiel et/ou de l’oscillateur et/ou du système réglant étant agencés et/ou configurés de sorte que le mouvement présente une valeur d’intensité de champ magnétique d’arrêt supérieure ou égale à 20'000 G ou supérieure ou égale à 35'000 G. Pièce d’horlogerie (300), notamment montre-bracelet (300), comprenant un mouvement horloger (200) selon la revendication 15 ou 16 et/ou un système réglant (100) selon la revendication 12 ou 13 et/ou un oscillateur (2) selon la revendication 11 et/ou un élément inertiel (1 ) selon l’une des revendications 1 à 10. Pièce d’horlogerie (300), notamment montre-bracelet (300), comprenant :
- un élément inertiel (1 ), et/ou
- un oscillateur (2), et/ou
- un système réglant (100), et/ou
- un mouvement horloger (200), les composants de la pièce d’horlogerie et/ou du mouvement horloger et/ou de l’élément inertiel et/ou de l’oscillateur et/ou du 29 système réglant étant agencés et/ou configurés de sorte que la pièce d’horlogerie présente une valeur d’intensité de champ magnétique d’arrêt supérieure ou égale à 20'000 G ou supérieure ou égale à 35'000 G.
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