EP4575661A1 - Ensemble horloger comprenant un balancier et un arbre de balancier - Google Patents
Ensemble horloger comprenant un balancier et un arbre de balancier Download PDFInfo
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- G04B13/022—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots elastic fitting with a spindle, axis or shaft with parts made of hard material, e.g. silicon, diamond, sapphire, quartz and the like
Definitions
- the balance wheels are driven onto a rim of the balance shaft. This rim forms a stop, on which the balance wheel is positioned.
- the balance wheels are machined from metal bars by turning.
- the materials used, both for the balance wheel and the balance shaft, allow for dimensional precision and controlled driving forces.
- the present invention therefore aims to propose a solution for assembling a balance wheel, particularly a balance wheel whose hub is made of a fragile material, such as silicon.
- the invention relates to a watch assembly as mentioned above and comprising a balance shaft, a balance wheel and a locking member.
- said locking member has a concavity or a clearance in its part located around the shaft, which limits the contact between the locking member and the balance wheel to an area located around an annular portion, surrounding the shaft.
- the shaft has a second annular rim, defining a second axial stop, a second bearing surface, for example of diameter d, with D>d, adjoining the second rim, and in that the locking member is driven into abutment on the second rim.
- the locking member is annular in shape, with a central opening sized to allow driving onto the shaft at diameter d.
- the locking member is elastically deformed.
- the balance is made at least partially of a brittle material, i.e. without plastic deformation when rupture occurs, or with an elongation A% before rupture of less than 0.2% or zero when measured during a tensile test, at least at the level of said zone located around an annular portion.
- the hub of the balance can be based on silicon.
- the central opening of the balance hub and the first rim may have corresponding geometries, defining a non-circular shape and counter-shape pair.
- a watch assembly comprising a balance shaft 10, a balance 20 and a locking member 30 of the balance 20 on the shaft 10.
- Such a watch assembly is intended to be associated with an elastic return member, typically a spiral spring, to form a resonator of a watch movement.
- the balance shaft 10 is provided with a first annular rim 11 defining a first axial stop.
- This first rim 11 may be relatively wide and take the form of an annular plate.
- the rim may be extended by a conical portion 12 which makes the connection with the cylindrical part of the shaft 10.
- a first bearing surface 13 of diameter D adjoins the first rim 11. It is intended to receive the balance 20, as described below.
- a stitch 14 is arranged on the first rim 11, at the junction between the first rim 11 and the first bearing surface 13.
- the shaft 10 has a proximal stitch 14, on the first rim 11. This makes it possible to avoid any risk linked to an imprecision of the joint between the first rim 11 and the first bearing surface 13, which could hinder the positioning of the balance 20.
- the balance wheel 20 comprises a hub 22 provided with a central opening, through which the balance wheel 20 is adjusted on the first bearing 13, in support on the first edge 11.
- adjusted we mean a positioning without constraint, but with minimal play to allow free positioning on the first edge 11.
- the central opening and the first bearing surface 13 may be circular in shape.
- the locking member 30 is rigidly mounted on the balance shaft 10 and is arranged so as to lock the balance 20 against the first annular rim 11.
- the locking member 30 is typically driven onto the shaft 10.
- the shaft 10 has a second annular rim 15, defining a second axial stop, a second bearing surface 16 of diameter d, with D>d, adjoining the second rim.
- the locking member 30 comprises an opening 32, typically circular and central, sized to allow driving onto the shaft 10 at diameter d.
- the locking member 30 is driven into abutment on the second annular rim 15.
- the locking member 30 has a concavity in its part located around the opening 32 and the shaft 10, which limits the contact between the locking member 30 and the balance 20 to an area located around an annular portion, surrounding the shaft 10.
- this annular portion of the balance 20 and more particularly in an annular portion of the hub 22 surrounding the central opening there is no contact between the locking member 30 and the balance 20.
- the locking member 30 is elastically deformable and is of the Belleville washer type. In other words, it is a conical ring, with a central opening 32 for the passage of the shaft 10. More generally, the locking member 30 may have the shape of an annular part, having a concavity, also circular or having a central symmetry. The concavity is oriented towards the first rim. It is possible to envisage, without departing from the invention, that the contact between the locking member 30 and the balance 20 is not continuous, for example with interruptions in the annular wall of the locking member 30, forming arms. These arms may, for example, bear on the arms of the balance 20, connecting the hub 22 and the rim. The arms may possibly cooperate with stop structures formed in the balance in order to make the locking member 30 and the balance 20 rotationally integral.
- the locking member 30 when it is driven onto the shaft 10, the locking member 30 is elastically deformed under the effect of the pressure exerted on the balance 20 and the reaction that the locking member 30 undergoes.
- the balance 20 is thus held against the first rim 11.
- the locking member 30 has, in its resting state, that is to say without deformation, a gap ⁇ h between the portion 34 intended to be pressed on the second annular rim 15 of the shaft 10 and the portion 36 intended to be pressed on the balance 20 ( Figure 3 ).
- ⁇ h is greater than the difference between, on the one hand, the height dh between the first edge 11 and the second rim 15 and, on the other hand, the thickness e of the balance 20, at the level of the support of the blocking member 30.
- the locking member 30 when the locking member 30 is driven onto the shaft 10, it is elastically deformed.
- the clamping force is independent of the driving force of the locking member 30.
- the balance 20 is made of a material without plastic deformation, at least at the hub 22 and the arms.
- the balance 20 is made of a material without plastic deformation, at least at the said contact zone between the blocking member 30 and the balance 20, as defined above.
- This material without plastic deformation is advantageously silicon or silicon-based, which makes it possible, by producing this component from a wafer, or a platelet, to perfectly control the thickness e.
- a hub 22 with a circular opening, as well as a first rim 11 of corresponding shape It is also possible to provide for a pair of shape and counter-shape non-circular on the balance 20, and on the shaft 30, to eliminate the degree of freedom of relative rotation between these two parts when the balance 20 is resting on the first rim 11.
- This can be obtained by a flat, a finger or a lug, or a polygonal-shaped structure, such as a triangle, a square, or another polygon with n sides, the polygon being able to be regular, with n being able to typically go up to 10. It is then possible to limit the clamping force of the locking member 30, to an axial hold.
- the structuring or micro-structuring is carried out on the balance, preferably made of silicon, the silicon being able to be structured chemically or by plasma, or even by applying a mask in order to choose the areas to be structured.
- structuring can also be carried out, for example by a mechanical treatment of the sanding type, on the interface of the locking member 20. This increases the coefficient of friction between the balance and the clamping member and improves the holding of the balance, particularly in rotation, relative to the locking member.
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Abstract
L'invention concerne ensemble horloger comprenant :
- un arbre de balancier (10) doté d'un premier rebord annulaire (11) définissant une première butée axiale, une première portée (13) de diamètre D jouxtant le premier rebord annulaire (11),
- un balancier (20), comportant un moyeu (22) doté d'une ouverture centrale, par laquelle le balancier (20) est ajusté sur la première portée (13), en appui sur la première butée axiale,
- un organe de blocage (30), monté rigidement sur l'arbre de balancier (10) et agencé de manière à bloquer le balancier (20) contre le rebord annulaire.
- un arbre de balancier (10) doté d'un premier rebord annulaire (11) définissant une première butée axiale, une première portée (13) de diamètre D jouxtant le premier rebord annulaire (11),
- un balancier (20), comportant un moyeu (22) doté d'une ouverture centrale, par laquelle le balancier (20) est ajusté sur la première portée (13), en appui sur la première butée axiale,
- un organe de blocage (30), monté rigidement sur l'arbre de balancier (10) et agencé de manière à bloquer le balancier (20) contre le rebord annulaire.
Description
- La présente invention concerne le domaine de l'horlogerie. Elle concerne plus particulièrement un ensemble horloger comprenant :
- un arbre de balancier doté d'un premier rebord annulaire définissant une première butée axiale, une première portée de diamètre d jouxtant le premier rebord,
- un balancier, comportant un moyeu doté d'une ouverture centrale, par laquelle le balancier est ajusté sur la première portée, en appui sur la première butée axiale,
- un organe de blocage, monté rigidement sur l'arbre de balancier et agencé de manière à bloquer le balancier contre le rebord annulaire.
- De manière habituelle, les balanciers sont chassés sur un rebord de l'arbre de balancier. Ce rebord forme une butée, sur laquelle le balancier vient se positionner.
- Les balanciers sont usinés par décolletage dans des barres métalliques. Les matériaux utilisés, tant pour le balancier que pour l'arbre de balancier, permettent d'obtenir une précision dimensionnelle et un contrôle des forces de chassage maitrisé.
- On sait que des pièces réalisées en silicium ne supportent pas les contraintes de chassage, en raison de leur fragilité due à l'absence de domaine plastique du silicium.
- Pour des roues ou des spiraux réalisés en silicium, la problématique de la fixation a déjà été traitée. Ainsi, on a proposé d'utiliser un manchon intermédiaire, entre l'arbre et la pièce en silicium, qui reprenne les forces de chassage. Toutefois, la maîtrise du centrage en cours de la déformation, n'est pas évidente à garantir.
- On a proposé de riveter la pièce en silicium, en déformant une lèvre formée sur l'arbre, pour la rabattre sur la pièce en silicium. Si cette solution est relativement pratique en bout d'axe, elle présente d'autres difficultés, notamment en termes de précision, quand des composants doivent être montés sur l'arbre, sur la lèvre rabattue.
- Il existe de nombreuses solutions qui ont été décrites pour réaliser des structures élastiques au niveau du moyen de la pièce en silicium, pour serrer celle-ci sur l'arbre. Toutefois, ces solutions sont difficiles à appliquer pour la fixation d'un balancier, en raison de la masse et des effets inertiels que ce dernier subit. En effet, les frottements générés par la pression élastique demeurent faibles et peuvent être insuffisants pour tenir un balancier, par exemple en cas de chocs.
- La présente invention a donc pour but de proposer une solution d'assemblage d'un balancier, particulièrement d'un balancier dont le moyeu est réalisé en un matériau fragile, de type silicium.
- De façon plus précise, l'invention concerne un ensemble horloger tel que mentionné ci-dessus et comprenant, un arbre de balancier, un balancier et un organe de blocage. Selon l'invention, ledit organe de blocage présente une concavité ou un dégagement dans sa partie située autour de l'arbre, qui limite le contact entre l'organe de blocage et le balancier à une zone située autour d'une portion annulaire, entourant l'arbre.
- Dans un mode de réalisation préféré, l'arbre présente un deuxième rebord annulaire, définissant une deuxième butée axiale, une deuxième portée, par exemple de diamètre d, avec D>d, jouxtant le deuxième rebord, et en ce que l'organe de blocage est chassé en butée sur le deuxième rebord.
- De manière avantageuse, l'organe de blocage est de forme annulaire, avec une ouverture centrale dimensionnée pour permettre un chassage sur l'arbre au diamètre d.
- De préférence, une fois assemblé, l'organe de blocage est déformé élastiquement.
- Dans une variante, le balancier est réalisé au moins partiellement en un matériau fragile, c'est à dire sans déformation plastique lorsque la rupture intervient, ou avec un allongement A% avant rupture inférieur à 0.2% ou nul lorsque mesuré lors d'un essai de traction, au moins au niveau de ladite zone située autour d'une portion annulaire. Ainsi, le moyeu du balancier peut être à base de silicium.
- Encore dans une variante préférée, l'arbre présente une piqure proximale, sur le premier rebord.
- Avantageusement, l'ouverture centrale du moyeu du balancier et le premier rebord peuvent présenter des géométries correspondantes, définissant un couple de forme et de contre-forme non circulaire.
- D'autres détails de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite en référence au dessin annexé dans lequel :
- la
figure 1 est une vue isométrique d'un ensemble horloger selon l'invention, - la
figure 2 est une vue en coupe montrant l'assemblage des composants formant l'ensemble représenté sur lafigure 1 , et - la
figure 3 est une représentation schématique en coupe d'une portion de l'organe de blocage. - On a représenté sur la
figure 1 , un ensemble horloger comprenant un arbre de balancier 10, un balancier 20 et un organe de blocage 30 du balancier 20 sur l'arbre 10. Un tel ensemble horloger est destiné à être associé à un organe de rappel élastique, typiquement un ressort spiral, pour former un résonateur d'un mouvement de montre. - Plus particulièrement, l'arbre de balancier 10 est doté d'un premier rebord annulaire 11 définissant une première butée axiale. Ce premier rebord 11 peut être relativement large et prendre la forme d'un plateau annulaire. Pour être suffisamment rigide, sans trop alourdir l'arbre de balancier 10, le rebord peut être prolongé par une portion conique 12 qui fait la liaison avec la partie cylindrique de l'arbre 10.
- Une première portée 13 de diamètre D jouxte le premier rebord 11. Elle est destinée à recevoir le balancier 20, comme on le décrit ci-après. De manière avantageuse, une piqure 14 est disposée sur le premier rebord 11, à la jonction entre le premier rebord 11 et la première portée 13. Autrement dit, l'arbre 10 présente une piqure 14 proximale, sur le premier rebord 11. Cela permet d'éviter tout risque lié à une imprécision de la jointure entre le premier rebord 11 et la première portée 13, qui pourrait gêner le positionnement du balancier 20.
- Le balancier 20 comporte un moyeu 22 doté d'une ouverture centrale, au travers de laquelle le balancier 20 est ajusté sur la première portée 13, en appui sur le premier rebord 11. Par ajusté, en entend un positionnement sans contrainte, mais avec un jeu minimal pour permettre le positionnement libre sur le premier rebord 11. L'ouverture centrale et la première portée 13 peuvent être de forme circulaire.
- L'organe de blocage 30 est monté rigidement sur l'arbre de balancier 10 et est agencé de manière à bloquer le balancier 20 contre le premier rebord annulaire 11. L'organe de blocage 30 est typiquement chassé sur l'arbre 10. Pour ce faire, l'arbre 10 présente un deuxième rebord annulaire 15, définissant une deuxième butée axiale, une deuxième portée 16 de diamètre d, avec D>d, jouxtant le deuxième rebord. L'organe de blocage 30 comprend une ouverture 32, typiquement circulaire et centrale, dimensionnée pour permettre un chassage sur l'arbre 10 au diamètre d. L'organe de blocage 30 est chassé en butée sur le deuxième rebord annulaire 15.
- Selon un aspect important de l'invention, l'organe de blocage 30 présente une concavité dans sa partie située autour de l'ouverture 32 et de l'arbre 10, qui limite le contact entre l'organe de blocage 30 et le balancier 20 à une zone située autour d'une portion annulaire, entourant l'arbre 10. Autrement dit, dans cette portion annulaire du balancier 20 et plus particulièrement dans une portion annulaire du moyeu 22 entourant l'ouverture centrale, il n'y a pas de contact entre l'organe de blocage 30 et le balancier 20.
- Dans un mode de réalisation préféré, l'organe de blocage 30 est déformable élastiquement et est du type rondelle Belleville. Autrement dit, il s'agit d'un anneau de forme conique, avec une ouverture centrale 32 pour le passage de l'arbre 10. Plus généralement, l'organe de blocage 30 peut avoir la forme d'une pièce annulaire, présentant une concavité, également circulaire ou présentant une symétrie centrale. La concavité est orientée en direction du premier rebord. On peut envisager, sans sortir de l'invention, que le contact entre l'organe de blocage 30 et le balancier 20 ne soit pas continu, par exemple avec des interruptions dans la paroi annulaire de l'organe de blocage 30, formant des bras. Ces bras peuvent, par exemple, prendre appui sur les bras du balancier 20, reliant le moyeu 22 et la serge. Les bras peuvent éventuellement coopérer avec des structures d'arrêt formées dans le balancier afin de rendre solidaires en rotation l'organe de blocage 30 et le balancier 20.
- De manière avantageuse, lors de son chassage sur l'arbre 10, l'organe de blocage 30 est déformé élastiquement sous l'effet de la pression exercée sur le balancier 20 et de la réaction que l'organe de blocage 30 subit. Le balancier 20 est ainsi maintenu contre le premier rebord 11.
- Ainsi, l'organe de blocage 30 présente, dans son état au repos, c'est-à-dire hors déformation, un écart Δh entre la portion 34 destinée à être appuyée sur le deuxième rebord annulaire 15 de l'arbre 10 et la portion 36 destinée à être appuyée sur le balancier 20 (
figure 3 ). Δh est plus grand que la différence entre, d'une part, la hauteur dh entre le premier rebord 11 et le deuxième rebord 15 et, d'autre part, l'épaisseur e du balancier 20, au niveau de l'appui de l'organe de blocage 30. - On a donc Δh>dh-e.
- Ainsi, lorsque l'organe de blocage 30 est chassé sur l'arbre 10, il est déformé élastiquement. Grâce au contrôle et à la maîtrise des cotes du premier rebord 11 et du deuxième rebord, d'une part, et de l'épaisseur du balancier 20 d'autre part, ainsi qu'à la maîtrise de la géométrie de l'organe de blocage 30, on peut avantageusement garantir la force de serrage exercée sur le balancier 20 par l'organe de blocage 30. Dès lors que l'organe de blocage 30 vient en butée sur le deuxième rebord, la force de serrage est indépendante de la force de chassage de l'organe de blocage 30.
- De manière préférée, le balancier 20 est réalisé en un matériau sans déformation plastique, au moins au niveau du moyeu 22 et des bras. Ainsi, plus particulièrement, le balancier 20 est réalisé en un matériau sans déformation plastique, au moins au niveau de ladite zone de contact entre l'organe de blocage 30 et le balancier 20, telle que définie ci-dessus. Ce matériau sans déformation plastique est avantageusement du silicium ou à base de silicium, ce qui permet, en réalisant ce composant à partir d'un wafer, ou d'une plaquette, de contrôler parfaitement l'épaisseur e.
- Le mode de réalisation décrit ci-dessus mentionne un moyeu 22 avec une ouverture circulaire, ainsi qu'un premier rebord 11 de forme correspondante. On peut également prévoir d'avoir un couple de forme et de contre-forme non circulaire sur le balancier 20, et sur l'arbre 30, pour supprimer le degré de liberté de rotation relative entre ces deux pièces lorsque le balancier 20 est en appui sur le premier rebord 11. Cela peut être obtenu par un méplat, un doigt ou un ergot, ou une structure de forme polygonale, comme un triangle, un carré, ou un autre polygone à n côtés, le polygone pouvant être régulier, avec n pouvant aller typiquement jusqu'à 10. On peut alors limiter l'effort de serrage de l'organe de blocage 30, à un maintien axial.
- Dans une variante, on peut envisager de réaliser une structuration ou une micro-structuration à l'interface entre l'organe de blocage 30 et le balancier 20. De manière avantageuse, la structuration ou la micro-structuration est effectuée sur le balancier, de préférence en silicium, le silicium pouvant être structuré chimiquement ou par plasma, voire en appliquant un masque afin de choisir les zones à structurer. Alternativement, une structuration peut également être effectuée, par exemple par un traitement mécanique de type ponçage, sur l'interface de l'organe de blocage 20. On augmente ainsi le coefficient de frottement entre le balancier et l'organe de serrage et on améliore la tenue du balancier, particulièrement en rotation, relativement à l'organe de blocage.
Claims (8)
- Ensemble horloger comprenant :- un arbre de balancier (10) doté d'un premier rebord annulaire (11) définissant une première butée axiale, une première portée (13) de diamètre D jouxtant le premier rebord annulaire (11),- un balancier (20), comportant un moyeu (22) doté d'une ouverture centrale, par laquelle le balancier (20) est ajusté sur la première portée (13), en appui sur la première butée axiale,- un organe de blocage (30), monté rigidement sur l'arbre de balancier (10) et agencé de manière à bloquer le balancier (20) contre le rebord annulaire,caractérisé en ce que l'organe de blocage (30) présente une concavité dans sa partie située autour de l'arbre (10), qui limite le contact entre l'organe de blocage (30) et le balancier (20) à une zone située autour d'une portion annulaire, entourant l'arbre (10).
- Ensemble horloger selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre (10) présente un deuxième rebord annulaire (15), définissant une deuxième butée axiale, une deuxième portée (16) de diamètre d, avec D>d, jouxtant le deuxième rebord, et en ce que l'organe de blocage (30) est chassé en butée sur le deuxième rebord.
- Ensemble horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de blocage (30) est de forme annulaire, avec une ouverture centrale dimensionnée pour permettre un chassage sur l'arbre (10).
- Ensemble horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de blocage (30) est déformé élastiquement.
- Ensemble horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le balancier (20) est réalisé au moins partiellement en un matériau fragile, sans déformation plastique à la rupture, au moins au niveau de ladite zone située autour d'une portion annulaire.
- Ensemble horloger selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyeu (22) du balancier (20) est à base de silicium.
- Ensemble horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre (10) présente une piqure (14) proximale, sur ledit premier rebord annulaire (11).
- Ensemble horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ouverture centrale du moyeu (22) du balancier (20) et le premier rebord annulaire (11) présentent des géométries correspondantes, définissant un couple de forme et de contre-forme non circulaire.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP23219466.2A EP4575661A1 (fr) | 2023-12-21 | 2023-12-21 | Ensemble horloger comprenant un balancier et un arbre de balancier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| EP23219466.2A EP4575661A1 (fr) | 2023-12-21 | 2023-12-21 | Ensemble horloger comprenant un balancier et un arbre de balancier |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP4575661A1 true EP4575661A1 (fr) | 2025-06-25 |
Family
ID=89321412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP23219466.2A Pending EP4575661A1 (fr) | 2023-12-21 | 2023-12-21 | Ensemble horloger comprenant un balancier et un arbre de balancier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4575661A1 (fr) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5181907A (fr) * | 1975-01-14 | 1976-07-17 | Citizen Watch Co Ltd | |
| EP2860591A1 (fr) * | 2013-10-09 | 2015-04-15 | Nivarox-FAR S.A. | Système d'assemblage utilisant un élément de blocage élastique conique |
-
2023
- 2023-12-21 EP EP23219466.2A patent/EP4575661A1/fr active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5181907A (fr) * | 1975-01-14 | 1976-07-17 | Citizen Watch Co Ltd | |
| EP2860591A1 (fr) * | 2013-10-09 | 2015-04-15 | Nivarox-FAR S.A. | Système d'assemblage utilisant un élément de blocage élastique conique |
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