EP4607289A1 - Dispositif à organe régulateur pour pièce d'horlogerie - Google Patents

Dispositif à organe régulateur pour pièce d'horlogerie

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EP4607289A1
EP4607289A1 EP24158799.7A EP24158799A EP4607289A1 EP 4607289 A1 EP4607289 A1 EP 4607289A1 EP 24158799 A EP24158799 A EP 24158799A EP 4607289 A1 EP4607289 A1 EP 4607289A1
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balance
frame
spirals
timepiece
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Application number
EP24158799.7A
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Inventor
Francois De Titta
Pascal Purro
Florent Zufferey
Valérie Francfort
Pierre GEROLD
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Chopard Technologies SA
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Chopard Technologies SA
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    • G04B31/00—Bearings; Point suspensions or counter-point suspensions; Pivot bearings; Single parts therefor

Definitions

  • the invention relates to a device with a regulating member according to claim 1, particular embodiments being defined in the dependent claims.
  • a regulating organ device 1 for a timepiece such as a watch, in particular a wristwatch, and more particularly for a mechanical timepiece, comprises a frame 2 and a regulating organ 3 mounted on or in the frame 2.
  • the frame 2 is that of the movement of the timepiece and therefore constitutes a fixed part of the timepiece.
  • the frame 2 comprises a plate 4 supporting the moving components of the movement and having a through opening 5 in which the regulating member 3 is located.
  • each balance bridge 6, 7 comprises a stud holder (of which only one 18 is visible in the drawings) arranged to accommodate, in a conventional manner per se, a stud 20, 21 to which the outer end of the corresponding balance spring 10, 11 is fixed.
  • Each balance spring 10, 11 is thus coupled by its inner end to the shaft 9 and by its outer end to the frame 2.
  • the shaft 9 also securely carries a double balance wheel 22, on which projects a wheel pin 23 intended to cooperate in a conventional manner with an escapement anchor for maintaining the oscillations of the balance wheel 8.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif à organe régulateur pour pièce d'horlogerie comprenant un bâti (2) et un organe régulateur (3). L'organe régulateur (3) comprend un balancier (8) solidaire d'un arbre (9) et des premier et deuxième spiraux (10, 11). Chacun des premier et deuxième spiraux (10, 11) a une extrémité intérieure solidaire de l'un de l'arbre (9) et du bâti (2) et une extrémité extérieure solidaire de l'autre de l'arbre (9) et du bâti (2). L'arbre (9) comprend des pivots (14, 15) agencés pour tourner dans des paliers (16, 17) du bâti (2). Les premier et deuxième spiraux (10, 11) sont précontraints de sorte à exercer sur l'arbre (9), parallèlement à l'arbre (9), deux forces de sens opposés.

Description

  • La présente invention concerne un organe régulateur de type balancier-spiral pour pièce d'horlogerie et plus précisément un dispositif, tel qu'un mouvement, une partie de mouvement ou un tourbillon ou carrousel, comprenant un tel organe régulateur.
  • Dans une pièce d'horlogerie, l'organe régulateur est la base de temps qui cadence la rotation du rouage. L'organe régulateur comprend généralement un balancier, c'est-à-dire un organe inertiel oscillant, associé à un ressort de rappel en spirale appelé « spiral » qui tend à ramener le balancier dans une position d'équilibre. Le balancier est solidaire d'un arbre qui est supporté à ses deux extrémités par des paliers. L'extrémité intérieure du spiral est fixée à l'arbre par l'intermédiaire d'une virole et son extrémité extérieure est fixée au bâti qui porte les paliers, bâti qui est généralement fixe mais qui est mobile dans le cas du tourbillon ou carrousel. Suivant le sens de rotation du balancier pendant ses oscillations, le spiral se contracte ou se développe en cherchant toujours à revenir dans sa position de repos correspondant à la position d'équilibre du balancier. Le plus souvent, le spiral est plat. Sa dernière spire peut néanmoins se terminer par une courbe qui sort du plan du spiral et qui est conformée pour que le centre de gravité du spiral reste sensiblement sur l'axe du balancier pendant les oscillations de l'organe régulateur afin de rendre les déformations du spiral concentriques, le spiral est alors appelé « spiral Breguet ». Il existe aussi des spiraux qui au repos ne sont pas plats mais cylindriques, coniques ou sphériques. Dans le cas d'un spiral complètement plat, celui-ci n'est pas nécessairement conformé selon une spirale d'Archimède. Il peut présenter un pas variable, une section variable ou une ou plusieurs courbes terminales pour limiter le déplacement du centre de gravité du spiral lors des oscillations de l'organe régulateur et rendre les déformations du spiral concentriques.
  • Une caractéristique importante d'un organe régulateur est son facteur de qualité, à savoir le rapport entre l'énergie stockée et l'énergie dissipée pendant une période d'oscillation. Un organe régulateur à grand facteur de qualité a besoin de moins d'énergie pour l'entretien de ses oscillations à une amplitude d'oscillation donnée. Une manière d'augmenter le facteur de qualité consiste à réduire les frottements des pivots de l'arbre dans les paliers. Pour cela, on peut par exemple utiliser des matériaux particuliers ayant un coefficient de frottement très faible ou modifier la géométrie des composants afin de réduire la taille des surfaces en contact. Le brevet US 3186157 décrit une autre solution, dans laquelle le balancier est associé à deux spiraux plats, un de chaque côté du balancier, qui sont suffisamment forts pour non seulement exercer leur fonction de rappel élastique mais également suspendre le balancier axialement et diminuer ainsi les frottements dans les paliers. Cependant, cette solution, proposée plus particulièrement pour des montres électriques dont les oscillations de l'organe régulateur sont rapides et petites, est désavantageuse dans le cas des montres mécaniques. Dans une montre mécanique, en effet, la fréquence d'oscillation est beaucoup plus basse et l'amplitude d'oscillation beaucoup plus grande de sorte que pour conserver une fréquence et une amplitude d'oscillation données le renforcement du spiral (augmentation de ses dimensions ou de son module de Young) devra être compensé par une augmentation de l'inertie du balancier et par une augmentation de la puissance fournie pour l'entretien des oscillations, ce qui est contraire au but recherché.
  • Dans sa partie introductive, le brevet US 3186157 évoque l'existence dans l'état de la technique d'une autre solution pour réduire les frottements dans les paliers, à savoir suspendre le balancier par un dispositif magnétique ou un ressort hélicoïdal. L'inconvénient d'un dispositif magnétique est qu'il peut perturber le fonctionnement de la pièce d'horlogerie car plusieurs de ses composants sont sensibles au magnétisme. Quant au ressort hélicoïdal, il n'est pas décrit.
  • La présente invention vise à proposer un dispositif à organe régulateur dans lequel le facteur de qualité de l'organe régulateur est amélioré par une solution mécanique autre que celle consistant à augmenter la force du ou des spiraux, et plus précisément par une solution mécanique compatible avec les fréquences et amplitudes d'oscillation que l'on trouve dans les pièces d'horlogerie mécaniques.
  • A cette fin, l'invention a pour objet un dispositif à organe régulateur selon la revendication 1, des modes de réalisation particuliers étant définis dans les revendications dépendantes.
  • L'invention propose en outre une pièce d'horlogerie, en particulier une pièce d'horlogerie mécanique, comprenant un tel organe régulateur.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue en perspective d'une partie d'un dispositif à organe régulateur selon l'invention ;
    • la figure 2 est une vue de côté de ladite partie du dispositif à organe régulateur selon l'invention ;
    • la figure 3 est une vue en perspective de l'organe régulateur du dispositif selon l'invention ;
    • la figure 4 est une vue de côté de l'organe régulateur du dispositif selon l'invention.
  • En référence aux figures 1 à 4, un dispositif à organe régulateur 1 selon l'invention pour une pièce d'horlogerie telle qu'une montre, en particulier une montre-bracelet, et plus particulièrement pour une pièce d'horlogerie mécanique, comprend un bâti 2 et un organe régulateur 3 monté sur ou dans le bâti 2. Dans l'exemple représenté, le bâti 2 est celui du mouvement de la pièce d'horlogerie et constitue donc une partie fixe de la pièce d'horlogerie. Le bâti 2 comprend une platine 4 supportant les composants mobiles du mouvement et présentant une ouverture traversante 5 dans laquelle est situé l'organe régulateur 3. Le bâti 2 comprend en outre des ponts fixés à la platine 4, en particulier deux ponts de balancier 6, 7, en forme chacun de barrette ou de bras, fixés l'un sur le côté supérieur de la platine 4 et l'autre sur le côté inférieur de la platine 4 et s'étendant au-dessus et au-dessous de l'ouverture traversante 5 respectivement.
  • L'organe régulateur 3 comprend un balancier 8 monté solidairement sur un arbre 9 et deux spiraux 10, 11 disposés de part et d'autre du balancier 8 et fixés à l'arbre 3 par leur extrémité intérieure, par l'intermédiaire de viroles respectives 12, 13. Le balancier 8, l'arbre 9 et les spiraux 10, 11 ont un axe géométrique commun A qui constitue l'axe de rotation de l'ensemble balancier 8 - arbre 9 - viroles 12, 13 en fonctionnement. Les deux extrémités de l'arbre 9, à savoir ses pivots 14, 15, sont agencés pour tourner dans des paliers respectifs 16, 17 situés dans les deux ponts de balancier 6, 7. En plus du palier 16, 17, chaque pont de balancier 6, 7 comporte un porte-piton (dont un seul 18 est visible sur les dessins) agencé pour accueillir, de manière classique en soi, un piton 20, 21 auquel est fixée l'extrémité extérieure du spiral 10, 11 correspondant. Chaque spiral 10, 11 est ainsi couplé par son extrémité intérieure à l'arbre 9 et par son extrémité extérieure au bâti 2.
  • L'arbre 9 porte en outre solidairement un double plateau de balancier 22, sur lequel fait saillie une cheville de plateau 23 destinée à coopérer d'une manière classique avec une ancre d'échappement pour l'entretien des oscillations du balancier 8.
  • Conformément à l'invention, les spiraux 10, 11 sont précontraints axialement, par des positions éloignées de l'extrémité intérieure et de l'extrémité extérieure de chaque spiral 10, 11 le long de l'axe A, de sorte que soient exercées sur l'arbre 9, par les spiraux 10, 11, deux forces parallèles à l'axe A et de sens opposés. Dans certains exemples de réalisation, la précontrainte de chaque spiral 10, 11 est obtenue en éloignant l'une de l'autre ses extrémités intérieure et extérieure le long de l'axe A, par rapport à l'état de repos du spiral, d'une distance supérieure ou égale à la hauteur d'une spire du spiral 10, 11, de préférence supérieure ou égale à la hauteur de plusieurs spires du spiral 10, 11. Dans certains exemples de réalisation, la précontrainte de chaque spiral 10, 11 est obtenue en éloignant l'une de l'autre ses extrémités intérieure et extérieure le long de l'axe A, par rapport à l'état de repos du spiral, d'une distance supérieure ou égale à 0,1 mm, de préférence supérieure ou égale à 0,2 mm, de préférence supérieure ou égale à 0,5 mm, de préférence supérieure ou égale à 1 mm, de préférence supérieure ou égale à 1,5 mm. Typiquement, les spiraux 10, 11 ont chacun une forme convexe lorsqu'ils sont couplés à l'arbre 9 et au bâti 2, les deux formes convexes étant de préférence des portions de sphère et étant de préférence symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe A, comme cela est visible sur les dessins.
  • Avant leur assemblage avec l'arbre 9 et le bâti 2, les spiraux 10, 11 peuvent être des spiraux complètement plats, des spiraux Breguet (spiraux plats avec une courbe terminale dite « Phillips » sortant du plan du spiral pour se rapprocher de l'axe de rotation et ramener et maintenir le centre de gravité du spiral sur l'axe de rotation), ou autre. Selon un exemple particulièrement avantageux, correspondant à celui illustré sur les dessins, les spiraux 10, 11 avant leur assemblage avec l'arbre 9 et le bâti 2 sont des spiraux plats avec une courbe terminale Phillips qui diffèrent des spiraux Breguet en ce que la levée de la courbe Phillips hors du plan du spiral est obtenue uniquement par une déformation élastique du spiral, c'est-à-dire sans coude de déformation plastique, à l'instar des courbes Phillips des spiraux cylindriques. En effet, l'éloignement axial des extrémités intérieure et extérieure de chaque spiral 10, 11 après l'assemblage de ce dernier avec l'arbre 9 et le bâti 2 permet d'éviter tout contact entre la courbe Phillips et les spires dans la direction axiale malgré l'absence de coude levant la courbe Phillips. Se passer d'un coude de déformation plastique présente l'avantage de ne pas perturber les propriétés mécaniques du spiral, notamment la raideur et la limite élastique.
  • Dans l'exemple représenté, le spiral 10 est étiré axialement par la précontrainte pour tirer l'arbre 9 vers le pont de balancier supérieur 6, et le spiral 11 est étiré axialement par la précontrainte pour tirer l'arbre 9 vers le pont de balancier inférieur 7. Une configuration inverse est toutefois possible où les positions de l'extrémité intérieure et de l'extrémité extérieure de chaque spiral 10, 11 le long de l'axe A seraient inversées - à cet effet chaque pont de balancier 6, 7 pourrait comporter un bras qui s'étendrait jusqu'à un point proche du balancier 8 afin de fixer l'extrémité extérieure du spiral 10, 11 au bâti 2 en ce point -, et où donc l'étirement axial du spiral 10 aurait pour effet de tirer l'arbre 9 vers le pont de balancier inférieur 7 et l'étirement axial du spiral 11 aurait pour effet de tirer l'arbre 9 vers le pont de balancier supérieur 6.
  • Les deux forces de sens opposés exercées par les spiraux 10, 11 sur l'arbre 9 permettent de suspendre axialement ce dernier, au moins partiellement, et ainsi de supprimer ou réduire la force d'appui axial des pivots 14, 15 dans les paliers 16, 17 et les frottements qui en résultent, ceci grâce à l'équilibre qui se crée entre ces deux forces et la force d'appui axial des pivots 14, 15 dans les paliers 16, 17. Plus les deux forces de sens opposés exercées par les spiraux 10, 11 sur l'arbre 9 sont grandes, plus la force d'appui axial des pivots 14, 15 dans les paliers 16, 17 est petite. Lesdites deux forces de sens opposés peuvent avoir la même intensité, en étant par exemple produites par des spiraux 10, 11 identiques, mais peuvent aussi avoir des intensités différentes.
  • Par rapport aux spiraux traditionnels, les spiraux à courbe(s) terminale(s) tels que par exemple les spiraux 10, 11 à courbe Phillips illustrés sur les dessins, les spiraux Breguet ou les spiraux complètement plats du type décrit dans le brevet CH 697207 ou le EP 2138912 , présentent l'avantage de se déformer de manière concentrique et, par voie de conséquence, de réduire les forces d'appui radial des pivots dans les paliers et les frottements qui en résultent quelle que soit l'orientation angulaire des spiraux l'un par rapport à l'autre. Pour cette raison ces spiraux sont préférés dans la présente invention. Les spiraux 10, 11 peuvent néanmoins être des spiraux traditionnels, sans courbes terminales rendant leurs déformations concentriques. Dans ce cas, cependant, ils sont de préférence enroulés dans des sens opposés, ou sont décalés angulairement de 180° l'un par rapport à l'autre, afin que les forces radiales respectives qu'ils exercent sur l'arbre 9 à cause de leurs déformations excentriques se compensent, réduisant ainsi les forces d'appui radial des pivots 14, 15 dans les paliers 16, 17 et les frottements qui en résultent.
  • La présente invention a été décrite ci-dessus à titre d'exemple uniquement. Il va de soi que des modifications pourraient être faites sans sortir du cadre de l'invention revendiquée. Par exemple, au lieu de constituer une partie fixe de la pièce d'horlogerie, le bâti 2 pourrait être un bâti mobile, par exemple la cage d'un tourbillon ou carrousel dans laquelle seraient suspendus axialement l'arbre 9 et le balancier 8 par les spiraux 10, 11. Une autre modification pourrait consister à coupler l'extrémité intérieure des spiraux 10, 11 au bâti 2 plutôt qu'à l'arbre 9 et à coupler l'extrémité extérieure des spiraux 10, 11 au balancier 8 plutôt qu'au bâti 2. Enfin, bien qu'il soit préférable, pour des raisons d'agencement, que les spiraux 10, 11 soient disposés de part et d'autre du balancier 8, ils pourraient être situés du même côté du balancier 8 pour autant qu'ils exercent sur l'arbre 9, parallèlement à l'arbre 9, directement ou indirectement, deux forces de sens opposés.

Claims (14)

  1. Dispositif à organe régulateur pour pièce d'horlogerie comprenant un bâti (2) et un organe régulateur (3), l'organe régulateur (3) comprenant un balancier (8) solidaire d'un arbre (9) et des premier et deuxième spiraux (10, 11), chacun des premier et deuxième spiraux (10, 11) ayant une extrémité intérieure solidaire de l'un de l'arbre (9) et du bâti (2) et une extrémité extérieure solidaire de l'autre de l'arbre (9) et du bâti (2), l'arbre (9) ayant des pivots (14, 15) agencés pour tourner dans des paliers (16, 17) du bâti (2), caractérisé en ce que les premier et deuxième spiraux (10, 11) sont précontraints de sorte à exercer sur l'arbre (9), parallèlement à l'arbre (9), deux forces de sens opposés.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premier et deuxième spiraux (10, 11) sont disposés de part et d'autre du balancier (8).
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'extrémité intérieure de chacun des premier et deuxième spiraux (10, 11) est solidaire de l'arbre (9) et l'extrémité extérieure de chacun des premier et deuxième spiraux (10, 11) est solidaire du bâti (2).
  4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chacun des premier et deuxième spiraux (10, 11) précontraints présente une forme convexe.
  5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la forme convexe de chacun des premier et deuxième spiraux (10, 11) précontraints est une forme de portion de sphère.
  6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la forme convexe du premier spiral (10) et celle du deuxième spiral (11) sont symétriques par rapport à un plan perpendiculaire à l'arbre (9).
  7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chacun des premier et deuxième spiraux (10, 11) est un spiral à déformations concentriques.
  8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chacun des premier et deuxième spiraux (10, 11) est un spiral plat à courbe Phillips auquel la précontrainte a donné une forme convexe.
  9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que chacun des premier et deuxième spiraux (10, 11) est sans coude de déformation plastique entre la courbe Phillips et le reste du spiral.
  10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les premier et deuxième spiraux (10, 11) sont enroulés dans des sens opposés ou sont décalés de 180° afin que les forces radiales respectives qu'ils exercent sur l'arbre (9) à cause de déformations excentriques de ces spiraux (10, 11) pendant les oscillations de l'organe régulateur (3) se compensent.
  11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il consiste en un mouvement d'horlogerie.
  12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il consiste en un tourbillon ou carrousel.
  13. Pièce d'horlogerie comprenant un dispositif selon l'une des revendications 1 à 12.
  14. Pièce d'horlogerie mécanique comprenant un dispositif selon l'une des revendications 1 à 12.
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