WO2009060074A1 - Palier amortisseur de chocs pour piece d'horlogerie - Google Patents

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WO2009060074A1
WO2009060074A1 PCT/EP2008/065144 EP2008065144W WO2009060074A1 WO 2009060074 A1 WO2009060074 A1 WO 2009060074A1 EP 2008065144 W EP2008065144 W EP 2008065144W WO 2009060074 A1 WO2009060074 A1 WO 2009060074A1
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WO
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stone
pivot
bearing according
monolithic piece
bearing
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/065144
Other languages
English (en)
Inventor
Pierre Gygax
Lucas Humair
Loïc Pellaton
Sandrine Benz
Romain Nagel
Original Assignee
Manufacture et fabrique de montres et chronomètres, Ulysse Nardin Le Locle S.A.
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Filing date
Publication date
Application filed by Manufacture et fabrique de montres et chronomètres, Ulysse Nardin Le Locle S.A. filed Critical Manufacture et fabrique de montres et chronomètres, Ulysse Nardin Le Locle S.A.
Priority to EP08847741.9A priority Critical patent/EP2206022B1/fr
Publication of WO2009060074A1 publication Critical patent/WO2009060074A1/fr

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B31/00—Bearings; Point suspensions or counter-point suspensions; Pivot bearings; Single parts therefor
    • G04B31/02—Shock-damping bearings
    • G04B31/04—Shock-damping bearings with jewel hole and cap jewel

Definitions

  • the present invention relates to a bearing for timepieces and more particularly of the type for damping shocks.
  • Such bearings are, most frequently, used to ensure the pivoting of the rockers. Indeed, these are provided with small diameter pivots, and therefore delicate. Since, moreover, the mass of the balance is relatively large, the risk is high that a pivot breaks under the effect of a shock.
  • the bearings intended to ensure the pivoting of a rocker generally comprise two stones, a pierced stone, in which is engaged a pivot of the balance and a stone against pivot, which serves as support and limitation to the axial displacement of the pivot. These stones are made of a nonmetallic hard material such as corundum.
  • shock absorbing bearings There are many types of shock absorbing bearings. The most frequently used include a body provided with positioning and sliding surfaces, a pierced stone and a counter-pivot stone together forming a pivot member, these stones being disposed in the body and positioned on the positioning and sliding surfaces. A spring maintains the stones in the rest position, while allowing them to move within a certain limit under the effect of a shock, the axis of the balance then arriving against stops.
  • Such bearings have, for example, been sold under the trademark Incabloc ®.
  • shock absorbing bearings in which the elastic members and the pivot members form a whole. They have the advantage of being less expensive.
  • US 3,942,848 discloses a shock absorbing bearing comprising an annular body intended to be driven in a bridge or a plate.
  • a spring formed to define a conical housing is attached to the body.
  • This housing is a truss inside which a conical pivot of the balance comes to engage.
  • pivoting conditions are unfavorable, metal-to-metal pivoting generating significant friction.
  • a bearing type crapaudine cooperating with a conical pivot is poorly suited for a timepiece quality, the positioning of the balance is not very accurate.
  • the EP 462'879 discloses shock absorbing bearings comprising a central part forming a pivot member and surrounded by a rosette formed in a plate of resilient rigid material.
  • the rosette consists of springs extending radially, their central end cooperating with the central part.
  • EP 1 '696'286 discloses a shock absorbing bearing comprising a pivot member provided with a pierced stone and a counter-pivot stone. Said bearing also comprises a fixing member whose purpose is to ensure the mounting of the bearing on a frame. It further comprises an elastic member which connects the pivot member to the fastener.
  • the pierced stone, the counter-pivot stone and the elastic member are three distinct elements. The bearing will therefore be relatively difficult to assemble.
  • a main object of the present invention is to provide a simplified structure shock absorbing bearing which can be manufactured largely by photolithography processes associated with either etching processes or material growth processes, while allowing lubrication of the pivoting.
  • the shock absorbing bearing for a timepiece according to the invention comprises a pivot member provided with a pierced stone for receiving a pivot, and a counter-pivot stone forming a support of said pivot. It further comprises a fixing and abutment member for mounting on a frame and a resilient member connecting the pivot member to the fastener and comprising at least one arm.
  • said elastic member and one of the two stones of the pivot member are constituted by a monolithic piece.
  • the part is advantageously made of a monocrystalline material. Its manufacture is particularly well controlled when this material is silicon.
  • a flat surface is easier to achieve a curved surface, it is more interesting that it is the counter-pivot stone which is constitutive of the monolithic piece.
  • cleaning holes in the counter-pivot stone facilitate the cleaning of the bearing, which is necessary if the latter is lubricated. These holes are offset with respect to the balance shaft.
  • the pierced stone on the monolithic part is rigidly attached to the monolithic part, preferably driven into a metal ring.
  • the latter may be provided with two pins engaged in a hole made in said monolithic piece. These pins pass through said monolithic piece and are fixed thereto.
  • the bearing may, in addition, comprise a fastener provided with two holes arranged so as to each receive one of said pins, in which they are fixed.
  • pins and the metal ring can be formed in one piece.
  • the pierced stone is fix the pierced stone directly on the monolithic piece.
  • the latter is provided with a core in which is housed and fixed said pierced stone, for example by means of glue.
  • the monolithic piece has a two-level structure and two elastic members, the counter-pivot stone and the first elastic member constituting the first level, the second elastic member the second level, the pierced stone being integral with said second elastic member.
  • the bearing comprises a second monolithic piece in which is fixed said pierced stone.
  • FIG. 3 shows a part intended to equip a bearing as shown in FIGS. 1 and 2
  • FIG. 4 is a sectional view of a second variant of the first embodiment
  • FIGS. 5 and 6 represent, seen in section
  • Figures 7 and 8 illustrate a fourth variant of the first embodiment
  • Figures 9 and 10 show, respectively seen in section and from above, a second embodiment
  • FIGS. 11 and 12 are perspective views, from above and from below, of a part equipping the bearing of this embodiment
  • FIG. 15 proposes a further variant of an embodiment.
  • Figures 1 to 3 illustrate a watch movement portion provided with bearings according to the invention, respectively seen in section and from above.
  • the movement comprises a frame comprising a plate 10 and a balance bridge 11, bearings 12 and 13 respectively mounted in holes 10a and 11a formed in the plate 10 and the bridge 11. These holes are coaxial, axis AA.
  • a rocker 14 is pivotally mounted in the bearings 12 and 13. It comprises an axis 16 provided at its two ends with tigers 17, which carry pivots 18.
  • the bearing 12 comprises a fixing member comprising two annular pieces 20 and 22, the piece 22, cup-shaped, being pierced at its center with a hole 23, a monolithic piece 24 of monocrystalline material, and a stone 26.
  • the piece 24, shown from above in perspective in Figure 3, has a round and flat shape. It comprises a central portion 27, a peripheral portion 28, of annular shape, and spirally wound arms, forming an elastic member 29, which connect the central portion 27 to the peripheral portion 28.
  • the central portion 27, disc is provided with a hole 27a in which is housed the pierced stone 26, fixed for example by gluing.
  • the central portion 27 forms a counter-pivot stone 31 defined by the bottom of the core 27a.
  • the counter-pivoting stone 31 constitutes, with the pierced stone 26, a pivoting member 32.
  • the portion of the central portion 27 forming the counter pivot stone 31 is provided with holes 33 offset relative to the axis AA, facilitating thus the cleaning of the bearing.
  • the monolithic piece 24 is interposed between the annular pieces 20 and 22.
  • the piece 24, provided with the pierced stone 26, is disposed in the hole 10a of the plate 10, held radially by the wall of the hole 10a and axially by the annular parts 20 and 22.
  • Such a structure makes it possible to adjust the axial position of the balance 14.
  • the monolithic piece 24 is made in a silicon wafer using the well known methods of photolithography and etching.
  • the dimensions of this part 24 are advantageously included within the following limits: diameter 1, 50 to 2.50 mm, typically 1.80 mm;
  • the bearing 13 comprises a fixing and abutment member 34 consisting of an annular cup-shaped part, which defines a housing having an inner cylindrical wall 36 and a flat bearing surface 37 in the bottom of the cup. . It is also pierced with a central hole 23. A truncated portion of cone 38 forms the free end of the cup. It retains and positions a mobile bolt carrier 40.
  • the bearing 13 also comprises a monolithic piece 24, provided with a pierced stone 26, in all respects similar to that fitted to the bearing 12.
  • the piece 24, provided with the pierced stone 26, is fixed in the housing that form the cylindrical wall 36 and the bearing surface 37, advantageously by gluing. It could also be maintained axially similar to the bearing 12, by a ring driven on the cylindrical wall 36.
  • the rocker 14 is pivotally mounted by engagement of the pivots 18 in the hole of the pierced stones 26.
  • the tigers 17 are engaged in the holes 23.
  • the balance 14 is subjected to a force proportional to the acceleration. This force is transmitted to the bearings 12 and 13 via the pivots 18 which bear in the hole of the pierced stones 26. It has the effect of deforming the arms of the elastic member 29 until the axis 16 come to bear, by the rods 17, against the wall of the holes 23. The rocker 14 is then blocked by a portion of its axis which has dimensions much larger than those pivots 18. The structure is thus more robust.
  • one of the pivots 18 exerts a pressure on the counter-pivot stone 31, which has the effect of axially deforming the arms of the elastic member 29.
  • the shaft 16 then bears against the plane wall adjacent to and surrounding the hole 23.
  • the arms of the elastic member 29 are dimensioned so that the axis 16 comes into contact with the ring pieces 17 with the annular pieces 22. and 34 when the acceleration reaches about 500g, both for axial and radial impact.
  • FIG. 4 Another variant of the first embodiment is shown in Figure 4. It includes the plate 10 and the bridge 11, the bearings 12 and 13 and the balance 14, with their component parts, which will not be described in new here.
  • the pierced stone 26 is housed in a ring 42 of metal, for example brass or nickel-based alloy.
  • the establishment of the stone 26 in the ring 42 is advantageously by driving.
  • the assembly thus obtained can also be driven into the core 27a.
  • the stone 26 and the ring 42 can be removed or moved to ensure a suitable distance between the stone 26 and the pivot-pivot stone 31. This distance is important to ensure good resistance of the oil. This is, in fact, retained by capillarity between the stone 26 and the counter-pivot stone 31. If the distance is too small, the amount of trapped oil is low. If, on the contrary, this distance is too great, the trapped oil drop does not hold well in place is likely to be expelled during a shock.
  • the stone 26 is not included in the thickness of the monolithic piece 24, as is the case in the first variant. It is, on the contrary, interposed between the piece 24 and the annular piece 22, being fixed to the piece 24 by pins 43 engaged in holes in the ring 42 and in the central portion 27 of the monolithic piece 24.
  • the pins 43 can be driven into the ring 42 and glued into the piece 24.
  • the piece 24 is directly fixed by driving or gluing in the plate 10. The piece 22 thus no longer ensures the axial positioning of the bearing 12. It has more, for function, that to serve as a stop to the tigeron 17 as explained above.
  • the pins 43 are attached to the ring 42. It is obvious that they could also be manufactured in one piece with the ring 42, by machining, stamping or adding material.
  • Figures 7 and 8 differs from that of Figures 5 and 6 that the pins 43 protrude from the monolithic part 24.
  • a ring 44 of metal for example brass or gold, also provided with holes , serves as a housing at the ends of the pins 43. More specifically, the pins 43 are driven into the holes in the ring 44. In this way, it serves as a fastener, now in place the stone 26 on the part 24.
  • the ring 44 can be used to ensure an aesthetic function, to represent, for example, the logo of the watch and to ensure disassembly easier to achieve.
  • the monolithic piece 24 comprises, as before, a central portion 27 forming the counter-pivot stone 31, and a peripheral portion 28.
  • FIGS. 9 and 10 are a device according to this embodiment respectively seen in section and from above, and Figures 11 and 12 the monolithic parts 24 views on both sides.
  • the monolithic piece 24 has a two-level structure with, at the first level, a first set of three arms forming a first elastic member 45 connecting the peripheral portion 28 to the central portion 27, and to the second level, three arms forming a second elastic member 46 secured to the peripheral portion 28 and enclosing the pierced stone 26.
  • the latter can be fixed to the elastic member 46 by gluing.
  • the elastic member 45 and the central portion 27 occupy a first level
  • the elastic member 46 and the stone 26 a second level
  • the peripheral portion 28 occupies the two levels.
  • the arms of the Elastics 45 and 46 have a meander structure. They could however also have a spiral shape.
  • the manufacture of the part 24 is done, as previously by photolithography and etching techniques.
  • a mask is placed on one of the faces of the plate in which the monolithic pieces are made, and this face is chemically etched on a little more than half the thickness.
  • the shapes of the constituent parts of the first level are defined.
  • the piece is turned over and a mask is arranged to define the structure of the second level.
  • the plate is, here too, attacked on a little more than half of the thickness. In this way, the two levels are perfectly defined and independent.
  • the monolithic pieces 24 are extracted from the base plate by attacking the periphery over the entire thickness.
  • the monolithic parts 24 are fixed to the frame of the movement identically to the variant shown in Figures 1 and 2.
  • the forces generated by an action of the axis of the balance 14 on the pierced stone 26 or on the counter pivot stone 31 can be dimensioned independently.
  • FIGS. 13 and 14 A third embodiment is shown, in two variants, in FIGS. 13 and 14.
  • the device comprises, in addition to monolithic parts 24, second monolithic pieces 47.
  • the parts 24 have a constant thickness. They each comprise the peripheral portion 28, the central portion 27 forming the counter pivot stone 31, and arms forming the elastic member 29.
  • the pierced stones 26 are each fixed to one of the monolithic pieces 47.
  • the latter comprise also a peripheral portion 48, a central portion 49 and an elastic member 51 formed of arms connecting the peripheral portion 48 to the central portion 49, which is pierced at its center, to form a hole 52 in which the pierced stone 26 is fixed, for example by gluing.
  • This solution also allows to have independent elastic members with different characteristics to cooperate on the one hand with the stone 26, on the other hand with the stone against pivot 31.
  • the fasteners 22 and 34 are each provided with two bearing surfaces 53 and 54, on which the monolithic parts 24 and 47 are respectively supported and fixed, for example by means of glue points. These members 22 and 34 are themselves respectively driven into the plate 10 and the bridge 11.
  • the monolithic parts 24 and 47 are substantially thicker than in the variant of Figure 13.
  • the monolithic piece 47 is provided with a hole 55 in which is fixed the pierced stone 26 This hole 55 is pierced with a central hole 56 and lateral holes 57, one of which is visible in the drawing.
  • the holes 57 serve to facilitate cleaning, such as the holes 33 described with reference to FIGS. 1 to 3.
  • the monolithic piece 24 is provided with a central stud 58 engaged in the hole 56, with a slight clearance.
  • the end of the stud 58 provides the stone counter pivot function 31.
  • this device during axial shocks is the same as for the embodiments described above. This is not the case during radial shocks. With this structure, as long as the shocks are weak, only the elastic member 51 is biased. If the shock is greater, the wall of the hole 56 bears against the stud 58, so that the elastic member 29 is also biased.
  • the bearings described above may be the subject of many other embodiments or variants, without departing from the scope of the invention.
  • the monolithic parts may be made of silicon or another preferably monocrystalline material easily machinable by photolithography and chemical etching techniques. These parts may, in addition, undergo surface treatments, for example be coated with a diamond layer or be oxidized.
  • the breakthrough stone 26 of monolithic manner with the elastic member, the pivot-pivoting stone 31 being then arranged with reference to the monolithic piece as is described above with regard to the pierced stone 26.
  • the two stones 26 and 31 both can also be made monolithically with the elastic member.
  • the friction implies that a minimum force must be applied to the pivot to cause a displacement of the central portion 27. In other words, a disturbance generating a force below this minimum force, would not overcome the forces related to friction and the device would not be disturbed.
  • FIG. 15 provides an example illustrating such a friction element.
  • the pierced stone 26 of the pivoting member 32 comprises around it, a flange 26b whose walls define a first truncated cone.
  • the annular piece 34 comprises, around the hole 23 through which the tigeron 17 passes, a cup 50 whose walls define a second truncated cone.
  • the walls of the first and second truncated cones are arranged so that, when the resilient arms are in their rest position, they are flush with each other.
  • a slight prestress in the axis of pivoting supports the walls of the flange 26b against that of the cup 50.
  • the walls are substantially parallel, to avoid shocks between the two truncated cone.
  • the angle of the truncated cone can be relatively open, that is to say between 120 and 180 degrees, approximately.
  • the value of the angle defines the friction generated between the two truncated cones and therefore the minimum force to be applied to cause a displacement of the central portion 27.

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Abstract

La présente invention concerne un palier amortisseur de chocs pour mouvement d'horlogerie comprenant : un organe de pivotement (32) muni d'une pierre percée (26) et destinée à recevoir un pivot (18), et d'une pierre contre-pivot (31), formant appui dudit pivot (18), un organe de fixation et de butée (20, 22, 34) destiné à assurer son montage sur un bâti, un organe élastique (29) reliant l'organe de pivotement (32) à l'organe de fixation (20, 22, 34) et comprenant au moins un bras, caractérisé en ce que ledit organe élastique (29) et une des deux pierres (26, 31) de l'organe de pivotement (32) sont constitués d'une pièce monolithique (24).

Description

Description
PALIER AMORTISSEUR DE CHOCS POUR PIECE D'HORLOGERIE
Domaine technique
[0001] La présente invention a pour objet un palier pour pièces d'horlogerie et plus particulièrement du type permettant d'amortir les chocs.
[0002] De tels paliers sont, le plus fréquemment, utilisés pour assurer le pivotement des balanciers. En effet, ces derniers sont munis de pivots de faible diamètre, et donc délicats. Comme, par ailleurs, la masse du balancier est relativement importante, le risque est grand qu'un pivot casse sous l'effet d'un choc.
[0003] Les paliers destinés à assurer le pivotement d'un balancier comprennent généralement deux pierres, soit une pierre percée, dans laquelle est engagé un pivot du balancier et une pierre contre-pivot, qui sert d'appui et de limitation au déplacement axial du pivot. Ces pierres sont réalisées en un matériau dur non métallique tel que le corindon.
Etat de la technique
[0004] II existe de nombreux types de paliers amortisseurs de chocs. Les plus fréquemment utilisés comportent un corps muni de surfaces de positionnement et de glissement, une pierre percée et une pierre contre-pivot formant ensemble un organe de pivotement, ces pierres étant disposées dans le corps et positionnées sur les surfaces de positionnement et de glissement. Un ressort maintient les pierres en position de repos, tout en les laissant se déplacer dans une certaine limite sous l'effet d'un choc, l'axe du balancier arrivant alors contre des butées. De tels paliers ont, par exemple, été vendus sous la marque Incabloc ®.
[0005] On connaît également des paliers amortisseurs de chocs dans lesquels les organes élastiques et les organes de pivotement forment un tout. Ils ont l'avantage d'être moins coûteux.
[0006] Ainsi, le document US 3'942'848 décrit un palier amortisseur de chocs comportant un corps annulaire destiné à être chassé dans un pont ou une platine. Un ressort formé pour définir un logement conique est fixé sur le corps. Ce logement constitue une crapaudine à l'intérieur de laquelle un pivot conique du balancier vient s'engager. Dans une telle construction, les conditions de pivotement sont peu favorables, le pivotement métal sur métal engendrant des frottements importants. Par ailleurs, un palier de type crapaudine coopérant avec un pivot conique est mal adapté pour une pièce d'horlogerie de qualité, le positionnement du balancier étant peu précis.
[0007] Le document EP l'462'879 décrit des paliers amortisseurs de chocs comportant une pièce centrale formant un organe de pivotement et entourée d'une rosace formée dans une plaque en matériau rigide élastique. La rosace est constituée de ressorts s'étendant radialement, leur extrémité centrale coopérant avec la pièce centrale. Une telle solution permet de tirer profit des technologies mettant en œuvre des plaques d'épaisseur constante. Dans une telle construction, la pièce centrale doit être mise en place en écartant les ressorts et la position n'est pas évidente à garantir. En outre, il en résulte un encombrement important.
[0008] Le document EP 1 '696'286 divulgue un palier amortisseur de chocs comprenant un organe de pivotement muni d'une pierre percée et d'une pierre contre-pivot. Ledit palier comprend également un organe de fixation dont le but est d'assurer le montage du palier sur un bâti. Il comprend en outre un organe élastique qui relie l'organe de pivotement à l'organe de fixation. La pierre percée, la pierre contre-pivot et l'organe élastique sont trois éléments distincts. Le palier sera donc relativement difficile à assembler.
[0009] Par ailleurs, la demande de brevet européenne n° 08160043 déposée au nom de la demanderesse, décrit un palier amortisseur de chocs comprenant un organe de pivotement et un organe élastique formés d'une seule pièce dans une pastille en un matériau monocristallin, le pivot étant engagé dans un trou borgne. Une telle solution est d'une très grande simplicité, mais ne permet pas de lubrification. Il en résulte un risque d'usure, dans certaines conditions de pivotement.
Divulgation de l'invention
[0010] Un but principal de la présente invention est de réaliser un palier amortisseur de chocs de structure simplifiée pouvant être fabriqué en grande partie par des procédés de photolithographie associés soit à des procédés de gravure soit à des procédés de croissance de matériau, tout en permettant une lubrification du pivotement. [0011] Le palier amortisseur de chocs pour pièce d'horlogerie selon l'invention comprend un organe de pivotement muni d'une pierre percée destinée à recevoir un pivot, et d'une pierre contre-pivot formant appui dudit pivot. Il comprend, en outre, un organe de fixation et de butée destiné à assurer son montage sur un bâti et un organe élastique reliant l'organe de pivotement à l'organe de fixation et comprenant au moins un bras. Pour atteindre ce but ledit organe élastique et une des deux pierres de l'organe de pivotement sont constitués d'une pièce monolithique. La pièce est avantageusement en un matériau monocristallin. Sa fabrication est notamment parfaitement maîtrisée lorsque ce matériau est du silicium.
[0012] Une surface plane étant plus facile à réaliser qu'une surface bombée, il est plus intéressant que ce soit la pierre contre-pivot qui soit constitutive de la pièce monolithique.
[0013] En outre, des trous de nettoyage dans la pierre contre-pivot facilitent le nettoyage du palier, ce qui est nécessaire si ce dernier est lubrifié. Ces trous sont décalés par rapport à l'axe de balancier.
[0014] Afin d'améliorer la fixation de la pierre percée sur la pièce monolithique, celle-ci est fixée rigidement à la pièce monolithique, avantageusement chassée dans une bague métallique. Cette dernière peut être munie de deux goupilles engagées dans un trou pratiqué dans ladite pièce monolithique. Ces goupilles traversent ladite pièce monolithique et y sont fixées.
[0015] Le palier peut, en outre, comporter une pièce de fixation munie de deux trous agencés de manière à pouvoir recevoir chacun l'une desdites goupilles, dans lesquels elles sont fixées.
[0016] Ces goupilles et la bague métallique peuvent être formées d'une seule pièce.
[0017] II est également possible de fixer la pierre percée directement sur la pièce monolithique. Dans ce cas, cette dernière est munie d'une noyure dans laquelle est logée et fixée ladite pierre percée, par exemple au moyen de colle.
[0018] Dans un autre mode de réalisation, la pièce monolithique présente une structure à deux niveaux et deux organes élastiques, la pierre contre-pivot et le premier organe élastique constituant le premier niveau, le deuxième organe élastique le deuxième niveau, la pierre percée étant solidaire dudit deuxième organe élastique. [0019] Dans un troisième mode de réalisation, le palier comprend une deuxième pièce monolithique dans laquelle est fixée ladite pierre percée. Brève description des dessins
[0020] D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: les figures 1 et 2 représentent une première variante, respectivement vue en coupe et de dessus, d'un premier mode de réalisation de la présente invention,
- la figure 3 montre une pièce destinée à équiper un palier tel que représenté sur les figures 1 et 2, la figure 4 est une vue en coupe d'une deuxième variante du premier mode de réalisation, les figures 5 et 6 représentent, vue en coupe, une troisième variante du premier mode de réalisation, les figures 7 et 8 illustrent une quatrième variante du premier mode de réalisation, les figures 9 et 10 montrent, respectivement vu en coupe et de dessus, un deuxième mode de réalisation, alors que les figures 11 et 12 sont des vues en perspective, de dessus et de dessous, d'une pièce équipant le palier de ce mode de réalisation,
- les figures 13 et 14 représentent des vues en coupe de deux variantes d'un troisième mode de réalisation; et
- la figure 15 propose une variante supplémentaire d'un mode de réalisation.
Modes de réalisation de l'invention
[0021] Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par les mêmes références dans les différentes figures. [0022] Une première variante d'un premier mode de réalisation de l'invention est représentée sur les figures 1 à 3. Plus particulièrement, les figures 1 et 2 illustrent une portion de mouvement d'horlogerie munie de paliers selon l'invention, respectivement vue en coupe et de dessus.
[0023] Le mouvement comporte un bâti comprenant une platine 10 et un pont de balancier 11 , des paliers 12 et 13 respectivement montés dans des trous 10a et 11a pratiqués dans la platine 10 et le pont 11. Ces trous sont coaxiaux, d'axe AA. Un balancier 14 est monté pivotant dans les paliers 12 et 13. Il comporte un axe 16 muni à ses deux extrémités de tigerons 17, lesquels portent des pivots 18.
[0024] Le palier 12 comporte un organe de fixation comprenant deux pièces annulaires 20 et 22, la pièce 22, en forme de coupelle, étant percée en son centre d'un trou 23, une pièce monolithique 24 en matériau monocristallin, et une pierre percée 26. La pièce 24, représentée vue de dessus en perspective sur la figure 3, présente une forme ronde et plate. Elle comprend une portion centrale 27, une portion périphérique 28, de forme annulaire, et des bras enroulés en spirale, formant un organe élastique 29, qui relient la portion centrale 27 à la portion périphérique 28. La portion centrale 27, discoïdale, est munie d'une noyure 27a dans laquelle est logée la pierre percée 26, fixée par exemple par collage. La portion centrale 27 forme une pierre contre-pivot 31 définie par le fond de la noyure 27a. La pierre contre- pivot 31 constitue, avec la pierre percée 26, un organe de pivotement 32.
[0025] Comme la pierre percée 26 et la pierre contre-pivot 31 forment un tout difficilement démontable, la partie de la portion centrale 27 formant la pierre contre-pivot 31 est munie de trous 33 décalés par rapport à l'axe AA, facilitant ainsi le nettoyage du palier.
[0026] La pièce monolithique 24 est intercalée entre les pièces annulaires 20 et 22. La pièce 24, munie de la pierre percée 26, est disposée dans le trou 10a de la platine 10, maintenue radialement par la paroi du trou 10a et axialement par les pièces annulaires 20 et 22. Une telle structure permet d'ajuster la position axiale du balancier 14.
[0027] La pièce monolithique 24 est réalisée dans une plaque de silicium en utilisant les procédés bien connus de photolithographie et de gravure. Les dimensions de cette pièce 24 sont avantageusement comprises dans les limites suivantes : - diamètre 1 ,50 à 2,50 mm, typiquement 1 ,80 mm ;
- épaisseur 0,20 à 0,30 mm typiquement 0,25 mm ;
- épaisseur des bras 0,04 à 0,08 mm typiquement 0,05 mm ;
- longueur de la spirale 180° à 360°, typiquement 270°.
[0028] Le palier 13 comprend un organe de fixation et de butée 34 constitué d'une pièce annulaire en forme de coupelle, qui définit un logement comportant une paroi cylindrique intérieure 36 et une surface d'appui plane 37 dans le fond de la coupelle. Il est également percé d'un trou central 23. Une portion en tronc de cône 38 forme l'extrémité libre de la coupelle. Elle retient et positionne un porte-piton mobile 40.
[0029] Le palier 13 comprend également une pièce monolithique 24, munie d'une pierre percée 26, en tout point semblable à celle équipant le palier 12. La pièce 24, munie de la pierre percée 26, est fixée dans le logement que forment la paroi cylindrique 36 et la surface d'appui 37, avantageusement par collage. Elle pourrait également être maintenue axialement de manière similaire au palier 12, par une bague chassée sur la paroi cylindrique 36.
[0030] Le balancier 14 est monté pivotant par engagement des pivots 18 dans le trou des pierres percées 26. Les tigerons 17 sont engagés dans les trous 23.
[0031] En cas de choc latéral, le balancier 14 est soumis à une force proportionnelle à l'accélération subie. Cette force est transmise aux paliers 12 et 13 par l'intermédiaire des pivots 18 qui prennent appui dans le trou des pierres percées 26. Elle a pour effet de déformer les bras de l'organe élastique 29 jusqu'à ce que l'axe 16 vienne prendre appui, par les tigerons 17, contre la paroi des trous 23. Le balancier 14 est alors bloqué par une partie de son axe qui a des dimensions beaucoup plus grandes que celles des pivots 18. La structure est donc ainsi plus robuste.
[0032] En cas de choc axial, un des pivots 18 exerce une pression sur la pierre contre-pivot 31 , ce qui a pour effet de déformer axialement les bras de l'organe élastique 29. L'arbre 16 vient alors prendre appui contre la paroi plane adjacente au et entourant le trou 23.
[0033] Les bras de l'organe élastique 29 sont dimensionnés de manière à ce que l'axe 16 entre en contact, par les tigerons 17, avec les pièces annulaires 22 et 34 lorsque l'accélération atteint environ 500g, aussi bien pour un choc axial que radial.
[0034] Une autre variante du premier mode de réalisation est représentée sur la figure 4. On y retrouve la platine 10 et le pont 11 , les paliers 12 et 13 et le balancier 14, avec leurs pièces constitutives, qui ne seront pas décrites à nouveau ici. Dans cette variante, la pierre percée 26 est logée dans une bague 42 en métal, par exemple en laiton ou en alliage à base de nickel. La mise en place de la pierre 26 dans la bague 42 se fait avantageusement par chassage. L'ensemble ainsi obtenu peut aussi être chassé dans la noyure 27a. Si nécessaire, la pierre 26 et la bague 42 peuvent être enlevées ou déplacées pour assurer une distance idoine entre la pierre 26 et la pierre contre-pivot 31. Cette distance est importante pour garantir une bonne tenue de l'huile. Celle-ci est, en effet, retenue par capillarité entre la pierre 26 et la pierre contre-pivot 31. Si la distance est trop faible, la quantité d'huile emprisonnée est faible. Si, au contraire, cette distance est trop grande, la goutte d'huile emprisonnée ne tient pas bien en place est risque d'être expulsée lors d'un choc.
[0035] Dans une autre variante, représentée sur les figures 5 et 6, on retrouve les mêmes pièces que dans celle décrite précédemment. Elle en diffère toutefois sur deux points, et plus particulièrement au niveau de la structure du palier 12 qui est logé dans la platine 10, et de la manière d'associer la pierre percée 26 à la pièce monolithique 24.
[0036] Dans cette variante, la pierre 26 n'est pas comprise dans l'épaisseur de la pièce monolithique 24, comme c'est le cas dans la première variante. Elle est, au contraire, interposée entre la pièce 24 et la pièce annulaire 22, étant fixée à la pièce 24 par des goupilles 43 engagées dans des trous pratiqués dans la bague 42 et dans la portion centrale 27 de la pièce monolithique 24. Avantageusement, les goupilles 43 peuvent être chassées dans la bague 42 et collées dans la pièce 24. Par ailleurs, la pièce 24 est directement fixée par chassage ou collage dans la platine 10. La pièce 22 n'assure donc plus le positionnement axial du palier 12. Elle n'a plus, pour fonction, que de servir de butée au tigeron 17 comme expliqué précédemment. [0037] On relèvera que les goupilles 43 sont rapportées sur la bague 42. Il est bien évident qu'elles pourraient aussi être fabriquées d'une pièce avec la bague 42, par usinage, emboutissage ou adjonction de matière.
[0038] La variante des figures 7 et 8 diffère de celle des figures 5 et 6 du fait que les goupilles 43 dépassent de la pièce monolithique 24. Un anneau 44 en métal, par exemple en laiton ou en or, lui aussi muni de trous, sert de logement aux extrémités des goupilles 43. Plus précisément, les goupilles 43 sont chassées dans les trous que comporte l'anneau 44. De la sorte, il sert de pièce de fixation, maintenant en place la pierre 26 sur la pièce 24. Par ailleurs, l'anneau 44 peut être utilisé pour assurer une fonction esthétique, pour représenter, par exemple, le logo de la montre ainsi que pour assurer un démontage plus facile à réaliser.
[0039] Dans le deuxième mode de réalisation, représenté sur les figures 9 à 12, la pièce monolithique 24 comporte, comme précédemment, une portion centrale 27 formant la pierre contre-pivot 31 , et une portion périphérique 28. Les figures 9 et 10 représentent un dispositif selon ce mode de réalisation respectivement vu en coupe et de dessus, et les figures 11 et 12 les pièces monolithiques 24 vues sur leurs deux faces.
[0040] Dans ce mode de réalisation, la pièce monolithique 24 présente une structure à deux niveaux avec, au premier niveau, un premier ensemble de trois bras formant un premier organe élastique 45 reliant la portion périphérique 28 à la portion centrale 27, et au deuxième niveau, trois bras formant un deuxième organe élastique 46 solidaires de la portion périphérique 28 et enserrant la pierre percée 26. Cette dernière peut être fixée à l'organe élastique 46 par collage. En d'autres termes, l'organe élastique 45 et la portion centrale 27 occupent un premier niveau, l'organe élastique 46 et la pierre 26 un deuxième niveau, et la portion périphérique 28 occupe les deux niveaux.
[0041] Pour pouvoir fabriquer une telle structure par les techniques photolithographiques, il est nécessaire que les parties constitutives de l'un des niveaux ne se chevauchent pas avec celles de l'autre niveau. Afin de rendre cette exigence bien apparente sur ces figures, les bras des organes élastiques 45 et 46 présentent une structure à méandres. Ils pourraient toutefois aussi avoir une forme de spirale.
[0042] La fabrication de la pièce 24 se fait, comme précédemment par des techniques de photolithographie et de gravure. Dans une première étape, on dispose un masque sur l'une des faces de la plaque dans laquelle sont réalisées les pièces monolithiques, et on attaque chimiquement cette face sur un peu plus de la moitié de l'épaisseur. Lors de cette étape, les formes des parties constitutives du premier niveau sont définies. Au cours de la deuxième étape, la pièce est retournée et un masque est disposé pour définir la structure du deuxième niveau. La plaque est, ici aussi, attaquée sur un peu plus de la moitié de l'épaisseur. De la sorte, les deux niveaux sont parfaitement définis et indépendants. Ensuite, les pièces monolithiques 24 sont extraites de la plaque de base en attaquant la périphérie sur toute l'épaisseur.
[0043] Dans ce mode de réalisation, les pièces monolithiques 24 sont fixées au bâti du mouvement de manière identique à la variante représentée sur les figures 1 et 2.
[0044] Avec cette variante les forces engendrées par une action de l'axe du balancier 14 sur la pierre percée 26 ou sur la pierre contre-pivot 31 peuvent être dimensionnées de manière indépendantes.
[0045] Un troisième mode de réalisation est représenté, selon deux variantes, sur les figures 13 et 14. Dans la variante de la figure 13, le dispositif comprend, en plus des pièces monolithiques 24, des deuxièmes pièces monolithiques 47.
[0046] Les pièces 24 ont une épaisseur constante. Elles comprennent chacune la portion périphérique 28, la portion centrale 27 formant la pierre contre-pivot 31 , ainsi que des bras formant l'organe élastique 29. Les pierres percées 26 sont fixées chacune sur l'une des pièces monolithiques 47. Ces dernières comprennent aussi une portion périphérique 48, une portion centrale 49 et un organe élastique 51 formé de bras reliant la portion périphérique 48 à la portion centrale 49, laquelle est percée en son centre, pour former un trou 52 dans lequel la pierre percée 26 est fixée, par exemple par collage. [0047] Cette solution permet aussi d'avoir des organes élastiques indépendants présentant des caractéristiques différentes pour coopérer d'une part avec la pierre 26, d'autre part avec la pierre contre-pivot 31.
[0048] Les organes de fixation 22 et 34 sont chacun munis de deux portées 53 et 54, sur lesquelles les pièces monolithiques 24 et 47 sont respectivement en appui et fixées, par exemple au moyen de points de colle. Ces organes 22 et 34 sont eux-mêmes respectivement chassés dans la platine 10 et le pont 11.
[0049] Dans la variante illustrée à la figure 14, les pièces monolithiques 24 et 47 sont sensiblement plus épaisses que dans la variante de la figure 13. La pièce monolithique 47 est munie d'une noyure 55 dans laquelle est fixée la pierre percée 26. Cette noyure 55 est percée d'un trou central 56 et de trous latéraux 57 dont un est visible au dessin. Les trous 57 ont pour fonction de faciliter le nettoyage, comme les trous 33 décrits en référence aux figures 1 à 3.
[0050] La pièce monolithique 24 est munie d'un plot central 58 engagé dans le trou 56, avec un léger jeu. L'extrémité du plot 58 assure la fonction de pierre contre-pivot 31.
[0051] La fixation des pièces monolithiques 24 et 47 se fait de la même manière que dans la variante représentée à la figure 13.
[0052] Le comportement de ce dispositif lors de chocs axiaux est le même que pour les modes de réalisation décrits précédemment. Ce n'est pas le cas lors de chocs radiaux. Avec cette structure, tant que les chocs sont faibles, seul l'organe élastique 51 est sollicité. Si le choc est plus important, la paroi du trou 56 prend appui contre le plot 58, de sorte que l'organe élastique 29 est également sollicité.
[0053] Les paliers décrits ci-dessus peuvent faire l'objet de nombreux autres modes de réalisation ou variantes, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. On relèvera notamment que les pièces monolithiques peuvent être réalisées en silicium ou en un autre matériau de préférence monocristallin facilement usinable par des techniques de photolithographie et de gravure chimique. Ces pièces peuvent, en outre, subir des traitements de surface, par exemple être revêtues d'une couche de diamant ou être oxydées. Comme évoqué précédemment, il est parfaitement possible de réaliser la pierre percée 26 de manière monolithique avec l'organe élastique, la pierre contre-pivot 31 étant alors agencée en référence à la pièce monolithique à l'instar de ce qui a été décrit ci-dessus à propos de la pierre percée 26. Les deux pierres 26 et 31 peuvent également être toutes deux réalisées de manière monolithique avec l'organe élastique.
[0054] II est également possible de les réaliser en un matériau polycristallin, par exemple par croissance.
[0055] II peut, en outre, être intéressant de prévoir d'intégrer, au niveau de l'organe élastique 29, un élément de frottement ou d'amortissement, afin d'améliorer la stabilité du dispositif et de couper une éventuelle mise en oscillation des organes élastiques. Naturellement, les frottements engendrés ne doivent nuire à la mobilité de l'organe de pivotement que dans une limite acceptable pour le recentrage de la portion centrale 27 ou 49 et donc de la pierre percée 26, que celle-ci soit réalisée de manière monolithique avec un organe élastique ou non. De manière avantageuse, les frottements impliquent qu'une force minimale doit être appliquée sur le pivot pour engendrer un déplacement de la portion centrale 27. Autrement dit, une perturbation engendrant une force inférieure à cette force minimale, ne permettrait pas de vaincre les forces liées au frottement et le dispositif ne serait pas perturbé.
[0056] A titre d'exemple, la figure 15 propose un exemple illustrant un tel élément de frottement. Dans cette variante, la pierre percée 26 de l'organe de pivotement 32 comprend autour d'elle, une collerette 26b dont les parois définissent un premier tronc-de-cône. En outre, la pièce annulaire 34 comprend, autour du trou 23 au travers duquel passe le tigeron 17, une coupelle 50 dont les parois définissent un deuxième tronc-de-cône. Les parois des premier et deuxième tronc-de-cônes sont agencées de manière à ce que, lorsque les bras élastiques sont dans leur position de repos, elles affleurent l'une avec l'autre. Une légère précontrainte dans l'axe de pivotement appuie les parois de la collerette 26b contre celle de la coupelle 50. Les parois sont sensiblement parallèles, afin d'éviter les chocs entre les deux tronc-de-cône.
[0057] Ainsi, lorsqu'une force perturbatrice tendant à induire un déplacement radial, est appliquée sur l'organe de pivotement, cette force doit vaincre les frottements générés entre les parois du premier et du deuxième tronc-de- cônes avant que la partie centrale se déplace radialement. Ceci permet d'améliorer la stabilité des organes de pivotement. On notera que la précontrainte exercée sur la portion centrale 27 entraîne un effet identique dans la direction axiale, c'est-à-dire qu'une force perturbatrice tendant à induire un déplacement axial doit vaincre la précontrainte avant que la partie centrale se déplace axialement.
[0058] L'angle des tronc-de-cônes peut être relativement ouvert, c'est-à-dire compris entre 120 et 180 degrés, environ. La valeur de l'angle permet de définir les frottements générés entre les deux tronc-de-cône et donc la force minimale à appliquer pour entraîner un déplacement de la portion centrale 27.
[0059] En outre, ces frottements permettent également de stopper rapidement les oscillations des bras élastiques en cas de perturbation.
[0060] On notera que l'ajout d'une huile ou d'un liquide visqueux entre les bras élastiques peut également permettre d'obtenir un effet semblable.
[0061] Les différents modes de réalisation décrits ci-dessus permettent ainsi de réaliser des paliers amortisseurs de chocs efficaces et compacts, simples dans leur structure et pouvant être lubrifiés dans de bonnes conditions.

Claims

Revendications
1. Palier amortisseur de chocs pour mouvement d'horlogerie comprenant : un organe de pivotement (32) muni d'une pierre percée (26) et destinée à recevoir un pivot (18), et d'une pierre contre-pivot (31), formant appui dudit pivot (18), un organe de fixation et de butée (20, 22, 34) destiné à assurer son montage sur un bâti, un organe élastique (29) reliant l'organe de pivotement (32) à l'organe de fixation (20, 22, 34) et comprenant au moins un bras, caractérisé en ce que ledit organe élastique (29) et une des deux pierres (26, 31) de l'organe de pivotement (32) sont constitués d'une pièce monolithique (24).
2. Palier selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la pièce monolithique est réalisée en un matériau monocristallin.
3. Palier selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau monocristallin est du silicium.
4. Palier selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite pierre contre-pivot (31) est constitutive de ladite pièce monolithique (24).
5. Palier selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pierre contre-pivot (31) est munie d'au moins un trou (33) décalé par rapport à l'axe (AA) de balancier.
6. Palier selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite pierre percée (26) est fixée rigidement à ladite pièce monolithique (24).
7. Palier selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite pierre percée (26) est chassée dans une bague métallique (42).
8. Palier selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite bague (42) est munie de deux goupilles (43) engagées dans un trou pratiqué dans ladite pièce monolithique (24).
9. Palier selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdites goupilles (43) traversent ladite pièce monolithique (24) et y sont fixées.
10. Palier selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une pièce de fixation (44) munie de deux trous agencés de manière à pouvoir recevoir chacun l'une desdites goupilles (43), dans lesquels elles sont fixées.
11. Palier selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdites goupilles (43) et ladite bague (42) sont formées d'une seule pièce.
12. Palier selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que ladite pièce monolithique (24) est munie d'une noyure (27a) dans laquelle est collée ladite pierre percée (26).
13. Palier selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite pièce monolithique (24) présente une structure à deux niveaux et deux organes élastiques (45, 46), la pierre contre-pivot (31) et le premier organe élastique (45) constituant le premier niveau, le deuxième organe élastique (46) le deuxième niveau, la pierre percée (26) étant solidaire dudit deuxième organe élastique (46).
14. Palier selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième pièce monolithique (47), dans laquelle est fixée ladite pierre percée (26).
15. Palier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un élément de frottement ou d'amortissement tendant à s'opposer à une force perturbatrice orientée de manière à induire un déplacement de l'organe de pivotement.
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