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EP3252541A1 - Pièce de fixation d'un ressort-spiral horloger - Google Patents

Pièce de fixation d'un ressort-spiral horloger Download PDF

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Publication number
EP3252541A1
EP3252541A1 EP16172454.7A EP16172454A EP3252541A1 EP 3252541 A1 EP3252541 A1 EP 3252541A1 EP 16172454 A EP16172454 A EP 16172454A EP 3252541 A1 EP3252541 A1 EP 3252541A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spiral spring
piton
spiral
stud
conformation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP16172454.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Olivier BALAGUE
Thomas Gyger
Ondrej Papes
Antoine RIME
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rolex SA
Original Assignee
Rolex SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rolex SA filed Critical Rolex SA
Priority to EP16172454.7A priority Critical patent/EP3252541A1/fr
Priority to JP2017103455A priority patent/JP7007109B2/ja
Priority to US15/609,753 priority patent/US10338529B2/en
Priority to CN201710403332.8A priority patent/CN107450296B/zh
Publication of EP3252541A1 publication Critical patent/EP3252541A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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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
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/32—Component parts or constructional details, e.g. collet, stud, virole or piton
    • G04B17/34—Component parts or constructional details, e.g. collet, stud, virole or piton for fastening the hairspring onto the balance
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • G04B17/066—Manufacture of the spiral spring
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/32—Component parts or constructional details, e.g. collet, stud, virole or piton
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/32—Component parts or constructional details, e.g. collet, stud, virole or piton
    • G04B17/325—Component parts or constructional details, e.g. collet, stud, virole or piton for fastening the hairspring in a fixed position, e.g. using a block
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/32—Component parts or constructional details, e.g. collet, stud, virole or piton
    • G04B17/34—Component parts or constructional details, e.g. collet, stud, virole or piton for fastening the hairspring onto the balance
    • G04B17/345—Details of the spiral roll

Definitions

  • the invention relates to a fastener part of an end of a clockwork spiral spring, in particular a stud or a ferrule.
  • the invention also relates to an assembly comprising a spiral spring and such a stud and / or such a ferrule.
  • the invention also relates to an oscillator or a watch movement or a timepiece comprising such an assembly.
  • the invention finally relates to a method of manufacturing such an assembly.
  • Mechanical clockwork oscillator mechanisms comprising a spiral spring, are generally provided with a ferrule for fixing the inner end of the spiral spring and / or a stud for fixing the outer end of the spring.
  • the fastening piece of the spiral spring namely the ferrule or the stud, can to be fixed to the spiral spring by welding, in particular by laser welding.
  • this fastener is made of steel, especially stainless steel.
  • Such an assembly solution is satisfactory in the case of welding a spiral spring made of a paramagnetic alloy Nb-Zr-O such as that protected by the patent. EP0886195B1 .
  • CH706846 more specifically relates to a split ferrule made of a titanium-based material.
  • the low density of titanium is used in order to propose a ferrule whose density is minimized so as to improve the isochronism of the oscillator in which said ferrule takes part.
  • the document CH706846 discloses however a ferrule whose structure is quite conventional with first and second flats. The ferrule is pierced laterally to receive the blade of the inner end of a spiral spring. The latter can be fixed in the traditional way either by pinning or alternatively by welding, in particular by laser welding. Nevertheless, no geometric adaptation of the receiving surface is proposed to allow or even optimize the welding of the spiral spring within the groove of the shell. Furthermore, no details are given as to the nature of the material of the spiral spring intended to be attached to such a ferrule.
  • Requirement FR2017027 specifically relates to the laser welding of the inner end of a spiral spring against a ring-shaped ferrule portion centered on the axis of rotation of the spiral spring. No details are given as to the nature of the materials involved in the device.
  • the blade portion of the inner end of the spiral spring here rests continuously against the ferrule portion.
  • a single weld point is defined along the line of contact between the hairspring and the shell. To avoid the risk of tearing the weld, it is recommended to adjust the intensity of the laser so that the weld point does not exceed half the height of the blade and it extends over a length at least equal to the height of this same blade.
  • the patent CH468662 discloses a particular ferrule geometry, which has the specificity of having an annular groove so as to serve as a support and guide to the blade of the inner end of the spiral spring. Such a conformation does not make it possible to break the thermal conduction between two possible welding zones if it is chosen to fix the leaf spring to the ferrule by welding, in particular by laser welding.
  • the patent US3016688 discloses, for its part, an elastic stud which has a flat surface on which is welded a blade portion of the outer end of a spiral spring.
  • the description indicates that the stud can be welded on several points, including more than two points. No mention is made of the materials involved in the device, it is however indicated that such a solution would strengthen the holding of the hairspring against the peak.
  • spiral springs comprising at least one of the elements Nb, V, Ta, Ti, Zr, Hf, is also known from the prior art.
  • the patent EP0886195B1 discloses for example a spiral made of paramagnetic alloy Nb-Zr comprising between 5% and 25% by weight of Zr, and an interstitial doping agent formed at least partly of oxygen.
  • the patent EP1258786B1 also discloses a spiral made of paramagnetic alloy Nb-Hf comprising between 2% and 30% by weight of Hf.
  • Requirement WO2015189278 discloses, for its part, a balance-spring in which the spiral spring is made of titanium alloy comprising in particular a titanium base which comprises between 10 at.% and 40 at.% of one of the elements of the Nb , Ta, or V, between 0 at.% and 6 at. % of Zr, and between 0 at.% and 5 at. % of Hf.
  • the spiral spring can be turned and pitted so as to be assembled within an oscillator, without any other precision.
  • the object of the invention is to provide a fastener part of an end of a watchmaker spring to overcome the disadvantages mentioned above and improve the known fasteners of the prior art.
  • the invention provides a fastener for improving the attachment of a spiral spring, in particular to improve the tear resistance of a spiral spring.
  • a fastener of an end of a spiral spring in particular a stud or a ferrule, comprises a first portion intended to come into contact with the spiral spring.
  • the first portion comprises two bearing surfaces separated by a groove, each bearing surface being intended to come into contact with the spiral spring.
  • the groove extends in particular in the direction of the height of the spiral spring, preferably on a height greater than that of the spiral spring.
  • the timepiece is for example a watch, in particular a wristwatch.
  • the timepiece comprises a watch movement 500, in particular a mechanical movement, itself comprising an oscillator 400, such as a balance-spring type oscillator comprising a balance pivoted along an axis A1 and a spiral spring disposed mainly along a plane P1 perpendicular to the axis A1.
  • Axis A1 is also the axis of the spiral spring.
  • the oscillator 400 comprises a spiral assembly 300 comprising, in turn, a spiral spring 2, a first piece 1 'for fixing the inner end 2b of the spiral spring to a balance shaft, that is to say say a shell 1 ', and a second piece 1 of fixing the outer end 2a spiral spring to a frame of the movement, in particular to a balance bridge 4, possibly via a peg carrier or a bracket pin 3 as illustrated on the figure 3 .
  • the second piece of fixation is a peak.
  • the spiral spring is made of a paramagnetic alloy comprising at least one of the following elements Nb, V, Ta, Ti, Zr and Hf.
  • the spiral spring comprises at least 2%, or even at least 5%, by weight of one of the following elements Nb, V, Ta, Ti, Zr and Hf.
  • the spiral spring is an alloy comprising elements Nb and Zr with between 5% and 25% by weight of Zr and an interstitial doping agent comprising oxygen.
  • the spiral spring is an alloy comprising 85% by weight of Nb, 14.95% by weight of Zr and 0.05% by weight of oxygen.
  • the alloy may further comprise different impurities, for example within the following limits: Hf ⁇ 7000ppm, Ta ⁇ 1000ppm, W ⁇ 300ppm, Mo ⁇ 100ppm, other ⁇ 60ppm.
  • titanium is meant preferably any material whose titanium content by mass is greater than 99%, or even greater than 99.5%.
  • titanium alloy preferably means any other material whose predominant or mass-dominating element is titanium, such as, for example, Titanium Grade 5 (Ti6Al4V).
  • tantalum preferably means any material whose mass content of tantalum is greater than 99%, or even greater than 99.5%.
  • tantalum alloy preferably means any other material whose predominant or mass-dominating element is tantalum, such as, for example, tantalum TaW containing between 2.5% and 10% of W by mass or tantalum TaNb containing about 40% of Nb by weight.
  • the realization of the ferrule and / or stud in titanium or titanium alloy is particularly suitable for welding a spiral spring consisting of a niobium-based alloy which comprises between 5% and 25% by weight of Zr, in particular an alloy comprising the elements Nb and Zr with between 5% and 25% by weight of Zr and an interstitial doping agent comprising oxygen.
  • Nb and Zr are fully soluble in Ti.
  • the realization of the ferrule and / or the stud in tantalum or tantalum alloy is particularly suitable for welding a spiral spring consisting of a titanium base which comprises between 17% by weight and 62% by weight of the one of the elements Nb or Ta, for example 17% by mass minimum of Nb and for example 62% by mass maximum of Your.
  • the production of the ferrule and / or the stud in tantalum or tantalum alloy is advantageous for welding to a spiral spring Nb-Hf comprising between 2% and 30% by weight of Hf.
  • the piton is made in one piece as in the illustrated embodiment.
  • it has a generally square shape formed by two wings having substantially the same proportions.
  • the two wings can be connected to each other by a spoke.
  • the stud 1 comprises a first portion 10 intended to be welded to the spiral spring 2, in particular by laser welding, at the outer end 2a of the spiral spring as shown in FIG. figure 2 .
  • the stud further comprises a second portion 100 intended to be fixed, in particular inserted, conventionally within a groove of the bracket 3 of piton, which is mounted on the balance bridge 4 as shown in FIG. figure 3 .
  • the first and second portions may be made of different materials and mounted on one another.
  • the first portion 10 comprises a first bearing surface 10b and a second bearing surface 10c separated by a groove 10a.
  • Each bearing surface is intended to come into contact with the spiral spring.
  • the groove extends in the direction of the height h of the spiral spring, preferably on a height H10 greater than that of the spiral spring.
  • the groove 10a makes it possible to separate or distinguish the first and second bearing surfaces 10b, 10c.
  • the groove 10a is advantageously oriented substantially in the direction of the height H10 of the portion 10 of the pin 1.
  • Such a conformation makes it possible to break any heat conduction during the welding the spiral blade on each of the first and second bearing surfaces 10b, 10c and to avoid creating interference between two areas of the spiral spring heat affected during the realization of the welds. This conformation makes it possible to reduce the energy supply necessary for the welding and thus to preserve as much as possible the integrity of the mechanical properties of the alloy of the spiral spring.
  • the groove can be made partially in the thickness of the piton, that is to say without crossing the peak. Alternatively, the groove can cross the peak in its thickness.
  • the groove can be oriented in the direction perpendicular to the height h of the spiral spring.
  • the groove can also be oriented in another direction.
  • the first bearing surface 10b has, at one of its ends 101b or 102b, a first conformation 103b or 104b in relief or in bump.
  • This first conformation makes it possible to produce a positioning stop for the spiral spring, in particular an axial positioning stop for the spiral spring. Indeed, the leaf of the spiral spring, in contact against the first surface, can be moved until it comes into contact with the first conformation so as to precisely position the spiral spring relative to the peak in the direction of the height H10. peak.
  • the first conformation extends for example perpendicular or substantially perpendicular to the first surface 10b, so as to form a stop.
  • the first bearing surface 10b has, at the other of its ends 101b or 102b, a second conformation 103b or 104b in relief or hump.
  • This second conformation makes it possible to produce a stop for positioning the spiral spring.
  • the second conformation extends for example perpendicularly or substantially perpendicularly to the first surface 10b, so as to form a stop.
  • the second bearing surface 10c may have, at one of its ends 101c or 102c, a third conformation 103c or 104c in relief or hump.
  • This third conformation makes it possible to produce a stop for positioning the spiral spring.
  • the spiral spring blade in contact against the second surface, can be moved to come into contact against the third conformation so as to precisely position the spiral spring relative to the peak in the direction of the height H10 of the peak.
  • the third conformation extends for example perpendicularly or substantially perpendicular to the second surface 10c, so as to form a stop.
  • the second bearing surface 10c has, at the other of its ends 101c or 102c, a fourth conformation 103c or 104c in relief or hump. This fourth conformation makes it possible to produce a positioning stop for the spiral spring.
  • the fourth conformation extends for example perpendicular or substantially perpendicular to the second surface 10c, so as to form a stop.
  • the set of positioning conformations described above makes it possible to achieve precise positioning of the spiral spring blade relative to the stud and, consequently, precise fitting of the spiral spring after welding of the spiral spring on the stud.
  • the welding can be performed by two weld points s1, s2 which are respectively made at each of the bearing surfaces 10b, 10c or at the edge of each of the bearing surfaces 10b, 10c.
  • third and fourth weld points s3, s4 are respectively produced at each of the bearing surfaces 10b, 10c, or at the edge of each of the bearing surfaces 10b, 10c, in addition to the weld points s1, s2, as shown on the figure 2 .
  • the set of positioning conformations described above forms a second groove 10d oriented substantially perpendicular to the first groove 10a, so as to serve as a support and / or guide to the leaf of the spiral spring, as shown in FIG. figure 1 .
  • the first and second bearing surfaces 10b and 10c are provided to perfectly match the curvature of the end plate of the spiral spring.
  • the first and second surfaces 10b, 10c are inclined relative to the surface defined by the bottom of the groove 10a or the face of the peak visible in the view of the figure 1 .
  • the first and second surfaces 10b, 10c are inclined at two distinct angles, which may for example be between 5 ° and 15 °.
  • the first and second surfaces 10b, 10c may form an angle ⁇ between them, in particular an angle ⁇ of between 150 ° and 179 °, seen from the axis A1 of the balance or the spiral spring.
  • the axis A1 is in the obtuse dihedron formed by two half-planes passing respectively through the first and second surfaces.
  • the first and second surfaces may be arranged perpendicularly or substantially perpendicular to the plane P1 of the hairspring.
  • the first and second surfaces may be planar faces. It may be flat faces tangent to the same surface, including the same cylinder of revolution or a cylindrical surface of revolution or more complex formed by a portion of the end curve of the spiral spring.
  • At least one of the first and second surfaces 10b, 10c may form a non-zero angle relative to a plane extending parallel and orthoradially relative to the axis A1.
  • first and second surfaces may be curved surfaces to best fit the spiral spring blade they receive.
  • first and second surfaces may each constitute a portion of the same cylinder of revolution or a cylindrical surface of revolution or more complex formed by a portion of the end curve of the spiral spring.
  • the first and second surfaces are discontinuous.
  • the first and second surfaces could be continuous, that is, form a single surface. This one and the same surface could still be "continuous tangent" that is to say without edge.
  • these first and second surfaces are identical to the surface, possibly non-cylindrical, of the outer end 2a of the spiral spring.
  • assembly means are shaped so as to minimize, before fixing the leaf of the spiral spring on the peak, the displacements of the spring-spiral spring blade around its theoretical point contact. defined exclusively by the curvature of the spring and a single and unique plan of reception of the peak.
  • the figure 14 illustrates a graph representing the average step M in seconds per day of a timepiece, averaged according to the different positions of the timepiece, as a function of the amplitude A in degrees of the free-balance spiral balance.
  • Curved curves corresponding to the isochronism curves for a sprung-balance assembly representative of the prior art, the end of the end curve of the spiral spring has been displaced by an angle of ⁇ 4 ° around its theoretical punctual contact with the peak, define an envelope in which the average running of the timepiece varies according to the nominal positioning of the spiral spring blade opposite the peak.
  • the curve in solid line N shows, for its part, a function with an optimized isochronism slope representative of the operation of a balance-sprung assembly equipped with a stud according to the invention, with a spiral spring whose end of the terminal curve is precisely localized thanks to the first and second bearing surfaces of the peak.
  • the ferrule comprises a first portion 10 'intended to be welded to a spiral spring 2, in particular by laser welding, at the inner end 2b of the spiral spring as shown in FIG. figure 8 .
  • the ferrule further comprises a second portion 100 ', in the form of a central opening 100', which is provided, for example, to be driven against a balance shaft 5 as shown in FIGS. Figures 8 to 11 .
  • the first and second portions can be made in one piece. Alternatively, the first and second portions may be made of different materials and mounted on one another.
  • the portion 10 ' has a first groove 10a' so as to define two bearing surfaces 10b ', 10c' of a blade portion of the inner end of the spiral spring 2.
  • the first portion 10 ' comprises a first bearing surface 10b' and a second bearing surface 10c 'separated by a groove 10a'.
  • Each bearing surface is intended to come into contact with the spiral spring.
  • the groove extends in the direction of the height h of the spiral spring, preferably on a height H10 'greater than that of the spiral spring.
  • the groove 10a ' is advantageously oriented substantially in the direction of the height H10' of the portion 10 of the stud 1.
  • Such a conformation makes it possible to break any heat conduction during the welding of the spiral blade on each of the first and second surfaces of the 10b 'support, 10c' and avoid creating interference between two zones of the spiral spring heat affected during the realization of welds
  • This conformation reduces the energy required for welding and therefore to better preserve the integrity of the mechanical properties of the spiral spring alloy.
  • the groove can also serve as a visual cue for precisely position the weld points on the periphery of the ferrule.
  • the groove can be oriented in the direction perpendicular to the height h of the spiral spring.
  • the groove can be oriented in another direction.
  • the first bearing surface may have, at one of its ends, a first conformation in relief or in bump.
  • This first conformation makes it possible to produce a positioning stop for the spiral spring.
  • the spiral spring blade in contact against the first surface, can be moved to come into contact with the first conformation so as to precisely position the spiral spring relative to the ferrule in the direction of the height of the the ferrule.
  • the first conformation extends for example perpendicularly or substantially perpendicularly to the first surface 10b ', so as to form a stop.
  • the first bearing surface 10b ' may have, at the other of its ends, a second conformation in relief or in bump. This second conformation makes it possible to produce a stop for positioning the spiral spring.
  • the second conformation extends for example perpendicular or substantially perpendicular to the first surface 10b ', so as to form a stop.
  • the second bearing surface 10c ' may have, at one of its ends, a third conformation in relief or in bump.
  • This third conformation makes it possible to produce a stop for positioning the spiral spring.
  • the spiral spring blade in contact against the second surface, can be moved until it comes into contact with the third conformation so as to position precisely the spiral spring relative to the ferrule in the direction of the height of the ferrule.
  • the third conformation extends for example perpendicularly or substantially perpendicularly to the second surface 10c ', so as to form a stop.
  • the second bearing surface 10c ' may have, at the other of its ends, a fourth conformation in relief or in bump. This fourth conformation makes it possible to produce a positioning stop for the spiral spring.
  • the fourth conformation extends for example perpendicularly or substantially perpendicular to the second surface 10c ', so as to form a stop.
  • the set of positioning conformations described above makes it possible to achieve precise positioning of the spiral spring blade relative to the stud and, consequently, precise fitting of the spiral spring after welding of the spiral spring on the ferrule.
  • the welding can be performed by two welding points s1 ', s2' which are respectively formed at each of the bearing surfaces 10b ', 10c' or at the edge of each of the bearing surfaces 10b ', 10c'.
  • third and fourth weld points s3 ', s4' are respectively formed at each of the bearing surfaces 10b ', 10c', or at the edges of each of the bearing surfaces 10b ', 10c', in complement of the weld points s1 ', s2', as shown on the figure 9 .
  • each bearing surface when one or two of the bearing surfaces each have two positioning conformations, they are spaced a distance greater than the height h of the leaf spring.
  • this height clearance is less than 0.04 mm, or even less than 0.03 mm. All the positioning conformations described above can thus form a second groove oriented substantially perpendicularly to the first groove, so as to serve as a support and / or guide to the leaf of the spiral spring.
  • the first and second bearing surfaces 10b 'and 10c' are designed to perfectly match the curvature of the leaf of the spiral spring.
  • the first and second surfaces 10b ', 10c' can form between them an angle ⁇ ', in particular an angle ⁇ ' between 150 ° and 179 ° seen from the axis A1 of the balance or the spring-spiral.
  • the axis A1 is in the obtuse dihedron formed by two half-planes passing respectively through the first and second surfaces.
  • the first and second surfaces may be arranged perpendicularly or substantially perpendicular to the plane P1 of the hairspring.
  • the first and second surfaces may be planar faces.
  • the surfaces 10b ', 10c' are portions of the same cylinder of revolution having for director the circle A of center CA which is centered or not on the axis A1 of the balance.
  • the center CA is not on the axis A1 so as to minimize or even eliminate the displacement of the surfaces 10b ', 10c' on which the spiral spring is welded during the driving of the ferrule 1 'on the axis 5.
  • the shell 1 ' may comprise arms 1A', 1B ', 1C', 1D ', deformable or otherwise, with variable or non-variable sections, so as to optimize the force required to drive the shell on the axis balance and / or the holding torque of the ferrule on the balance shaft.
  • the contact between the shell and the axis is cylinder-cylinder type.
  • the central opening 100 ' can be in the form of a circular bore 100 'provided to fit the cylindrical periphery of the balance shaft 5, and this so as to minimize the stresses within the shell during the operation of driving the shell on the balance shaft.
  • the ferrule comprises at least one peripheral portion or abutment 1 E ', 1 F', 1 G ', against which the inner coil of the spiral spring can come to bear in case of impact, before the elastic limit of the material constituting the spiral spring is exceeded.
  • abutments are distributed angularly, regularly or otherwise, on the outer periphery of the shell as shown in FIG. figure 11 .
  • these stops are in the form of circular arc portions tangent respectively to circles E, F, G of center CE, CF, CG.
  • the circles E, F, G have different diameters so as to best follow the geometry of the inner coil of the spiral spring.
  • the centers CE, CF, CG are here confused and coincide with the axis A1 or the center CB of the balance axis 5, and are therefore distinct from the center CA.
  • the abutments 1 E ', 1 F', 1 G ' are located at respective distances RE, RF, RG of the axis A1 which are increasing in the direction of the spiral going from the inside to the outside from the point joining the spiral spring to the ferrule.
  • the welding sub-step comprises the production of at least one weld point, in particular two weld points, on each of the first and second surfaces of the stud designed to receive the spiral spring and / or the production of at least one welding point, in particular two welding points, on each of the first and second surfaces of the ferrule for receiving the spiral spring.
  • the figure 13 shows a comparative graph highlighting the gains of an assembly made according to the manufacturing method described above.
  • the graph indicates on the abscissa different situations and on the ordinate the intensity of the pulling efforts.
  • the invention it is therefore possible to optimize the welding behavior of a spiral spring made of a paramagnetic alloy, especially in case of impact, by choosing fasteners whose portion intended to come into contact with the spiral spring is made of titanium or titanium alloy or tantalum or tantalum alloy.
  • Such a pair of materials makes it possible to obtain a quality weld thanks to a total solubility of the solid phases, thus avoiding the appearance of fragile intermetallic compounds, as well as a small solidification range thus limiting the risk of solidification cracks .

Landscapes

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Abstract

Piton (1) de fixation d'une extrémité d'un ressort-spiral, le piton comprenant une première portion (10) destinée à venir en contact avec le ressort-spiral, la première portion étant conformée de sorte à présenter une première surface (10b) et une deuxième surface (10c) d'appui avec le ressort-spiral.

Description

  • L'invention concerne une pièce de fixation d'une extrémité d'un ressort-spiral horloger, notamment un piton ou une virole. L'invention concerne aussi un ensemble comprenant un ressort-spiral et un tel piton et/ou une telle virole. L'invention concerne encore un oscillateur ou un mouvement horloger ou une pièce d'horlogerie comprenant un tel ensemble. L'invention concerne enfin un procédé de fabrication d'un tel ensemble.
  • Les mécanismes oscillateurs mécaniques d'horlogerie, comportant un ressort-spiral, sont généralement dotés d'une virole pour la fixation de l'extrémité intérieure du ressort-spiral et/ou d'un piton pour la fixation de l'extrémité extérieure du ressort-spiral. Dans le cas d'un ressort-spiral réalisé en un alliage paramagnétique comprenant au moins un des éléments Nb, V, Ta, Ti, Zr, Hf, la pièce de fixation du ressort-spiral, à savoir la virole ou le piton, peut être fixée au ressort-spiral par soudage, en particulier par soudage laser. D'une manière générale, cette pièce de fixation est fabriquée en acier, notamment en acier inoxydable. Une telle solution d'assemblage donne satisfaction dans le cas du soudage d'un ressort-spiral réalisé en un alliage paramagnétique Nb-Zr-O tel que celui protégé par le brevet EP0886195B1 .
  • La demande CH706846 se rapporte plus spécifiquement à une virole fendue fait d'un matériau à base de titane. La faible densité du titane est mise à profit dans le but de proposer une virole dont la masse volumique est minimisée de façon à améliorer l'isochronisme de l'oscillateur auquel prend part ladite virole. Le document CH706846 divulgue toutefois une virole dont la structure est tout à fait conventionnelle avec des premier et deuxième méplats. La virole est percée latéralement pour recevoir la lame de l'extrémité intérieure d'un ressort-spiral. Cette dernière peut être fixée de façon traditionnelle soit par goupillage, soit alternativement par soudage, en particulier par soudage laser. Néanmoins, aucune adaptation géométrique de la surface de réception n'est proposée pour permettre, voire optimiser, la soudure du ressort-spiral au sein de la gorge de la virole. Par ailleurs, aucun détail n'est donné quant à la nature du matériau du ressort-spiral prévu pour être rapporté sur une telle virole.
  • Il est connu de fixer un ressort-spiral à une virole ou à un piton par soudage laser. La demande de brevet CH561921 divulgue par exemple un procédé de soudage laser d'une virole incluant une étape de préfixation préalable du ressort-spiral afin de positionner précisément le ressort-spiral relativement à la virole.
  • La demande FR2017027 concerne spécifiquement la soudure laser de l'extrémité intérieure d'un ressort-spiral à l'encontre d'une portion de virole en forme d'arc de cercle centré sur l'axe de rotation du ressort-spiral. Aucun détail n'est donné quant à la nature des matériaux prenant part au dispositif. La portion de lame de l'extrémité intérieure du ressort-spiral repose ici de manière continue à l'encontre de la portion de virole. Un unique point de soudure est défini le long de la ligne de contact entre le spiral et la virole. Pour obvier aux risques d'arrachage de la soudure, il est préconisé de régler l'intensité du laser de façon à ce que le point de soudure ne dépasse pas la moitié de la hauteur de la lame et qu'il s'étende sur une longueur au moins égale à la hauteur de cette même lame. Néanmoins, une telle conformation ne permet pas de supprimer l'apparition de composés intermétalliques fragiles qui sont à l'origine de la fragilisation de la soudure. Par ailleurs, une telle conformation risque également de créer un échauffement de la lame du ressort du spiral et donc une modification éventuelle de ses propriétés mécaniques, ainsi que des effets inesthétiques indésirables.
  • Le brevet CH468662 divulgue une géométrie particulière de virole, qui présente la spécificité de comporter une rainure annulaire de façon à servir d'appui et de guide à la lame de l'extrémité intérieure du ressort-spiral. Une telle conformation ne permet pas de rompre la conduction thermique entre deux éventuelles zones de soudure s'il est choisi de fixer le ressort-lame à la virole par soudage, en particulier par soudage laser.
  • Le brevet US3016688 divulgue, quant à lui, un piton élastique qui comporte une surface plane sur laquelle est soudée une portion de lame de l'extrémité extérieure d'un ressort-spiral. La description indique que le piton peut être soudé sur plusieurs points, notamment plus de deux points. Aucune mention n'est faite des matériaux prenant part au dispositif, il est toutefois indiqué qu'une telle solution permettrait de renforcer la tenue du spiral à l'encontre du piton. Néanmoins, une telle conformation ne permet pas de supprimer l'apparition de composés intermétalliques fragiles qui pourraient être à l'origine de la fragilisation de l'un ou l'autre des points de soudure, et qui risqueraient d'être à l'origine d'une fragilisation de l'encastrement du ressort-spiral, et donc d'une variation de la chronométrie, en particulier de la pente d'isochronisme, de l'oscillateur auquel prend part un tel dispositif. Par ailleurs, la géométrie d'un tel piton ne permet pas de rompre la conduction thermique entre deux points de soudure.
  • L'emploi de ressorts-spiraux comprenant au moins un des éléments Nb, V, Ta, Ti, Zr, Hf, est aussi connu de l'art antérieur. Le brevet EP0886195B1 divulgue par exemple un spiral réalisé en alliage paramagnétique Nb-Zr comprenant entre 5% et 25% en masse de Zr, ainsi qu'un agent dopant interstitiel formé au moins en partie d'oxygène.
  • Le brevet EP1258786B1 divulgue également un spiral réalisé en alliage paramagnétique Nb-Hf comprenant entre 2% et 30% en masse de Hf.
  • La demande WO2015189278 divulgue, quant à elle, un balancier-spiral au sein duquel le ressort-spiral est réalisé en alliage de titane comprenant notamment une base de titane qui comporte entre 10 at.% et 40 at.% de l'un des éléments parmi le Nb, le Ta, ou le V, entre 0 at.% et 6 at. % de Zr, et entre 0 at.% et 5 at. % de Hf. Le document mentionne qu'un tel ressort-spiral peut être virolé et pitonné de façon à être assemblé au sein d'un oscillateur, sans aucune autre précision.
  • Le but de l'invention est de fournir une pièce de fixation d'une extrémité d'un ressort-spiral horloger permettant de remédier aux inconvénients mentionnés précédemment et d'améliorer les pièces de fixation connues de l'art antérieur. En particulier, l'invention propose une pièce de fixation permettant d'améliorer la fixation d'un ressort-spiral, notamment d'améliorer la tenue à l'arrachage d'un ressort-spiral.
  • Selon un premier aspect de l'invention, une pièce de fixation est définie par les propositions suivantes :
    1. a. Pièce de fixation, notamment piton ou virole, d'une extrémité d'un ressort-spiral en alliage paramagnétique comprenant au moins l'un des éléments suivants Nb, V, Ta, Ti, Zr et Hf, la pièce de fixation comprenant une première portion destinée à venir en contact avec le ressort-spiral et réalisée en titane ou en alliage de titane ou en tantale ou en alliage de tantale, notamment en titane grade 2 ou en titane grade 5.
    2. b. Pièce de fixation selon la proposition a, caractérisée en ce que la première portion comprend deux surfaces d'appui séparées par une rainure, chaque surface d'appui étant destinée à venir en contact avec le ressort-spiral et la rainure s'étendant notamment dans le sens de la hauteur du ressort-spiral, de préférence sur une hauteur supérieure à celle du ressort-spiral.
    3. c. Pièce de fixation selon la proposition b, caractérisée en ce que chaque surface présente, à au moins une de ses extrémités dans le sens de la hauteur du ressort-spiral, une conformation de positionnement s'étendant perpendiculairement ou sensiblement perpendiculairement à la surface.
    4. d. Pièce de fixation selon la proposition b, caractérisée en ce que chaque surface présente, à deux de ses extrémités dans le sens de la hauteur du ressort-spiral, respectivement une première conformation de positionnement et une deuxième conformation de positionnement, les conformations s'étendant perpendiculairement ou sensiblement perpendiculairement à ladite surface.
    5. e. Pièce de fixation selon l'une des propositions a à d, caractérisée en ce qu'elle comprend une deuxième portion destinée à venir en contact avec un porte-piton ou avec un axe de balancier.
    6. f. Pièce de fixation selon l'une des propositions a à e, caractérisée en ce que les surfaces sont disposées sensiblement perpendiculairement par rapport à un plan du ressort-spiral et forment entre elles un angle, notamment un angle compris entre 150° et 179° vu depuis un axe du ressort-spiral.
    7. g. Pièce de fixation selon l'une des propositions a à e, caractérisée en ce que les surfaces sont disposées sensiblement perpendiculairement par rapport à un plan du spiral et/ou sont réalisées selon une courbure pour former des parties d'un même cylindre de révolution ou sont réalisées tangentes à un même cylindre de révolution.
    8. h. Pièce de fixation selon la proposition g, caractérisée en ce que la pièce de fixation est une virole et en ce que le cylindre de révolution est axé sur un axe de la virole.
    9. i. Pièce de fixation selon l'une des propositions a à h, caractérisée en ce que la pièce de fixation est une virole et en ce que la virole comprend au moins une butée, notamment deux, trois, quatre ou cinq butées, distribuées angulairement, notamment distribuées angulairement régulièrement, sur une périphérie extérieure de la virole.
  • Selon le premier aspect de l'invention, un procédé de fabrication est défini par les propositions suivantes :
    • j. Procédé de fabrication d'un ensemble comprenant un piton selon l'une des propositions a à g et un ressort-spiral en alliage paramagnétique comprenant au moins l'un des éléments suivants Nb, V, Ta, Ti, Zr et Hf, le procédé comprenant les étapes suivantes :
      • Fourniture du piton ;
      • Fourniture du ressort-spiral ;
      • Fixation du piton et du ressort-spiral.
    • k. Procédé de fabrication d'un ensemble comprenant une virole selon l'une des propositions a à i et un ressort-spiral en alliage paramagnétique comprenant au moins l'un des éléments suivants Nb, V, Ta, Ti, Zr et Hf, le procédé comprenant les étapes suivantes :
      • Fourniture de la virole ;
      • Fourniture du ressort-spiral ;
      • Fixation de la virole et du ressort-spiral.
    • l. Procédé de fabrication d'un ensemble comprenant un piton selon l'une des propositions a à g, une virole selon l'une des propositions a à i et un ressort-spiral en alliage paramagnétique comprenant au moins l'un des éléments suivants Nb, V, Ta, Ti, Zr et Hf, le procédé comprenant les étapes suivantes :
      • Fourniture du piton ;
      • Fourniture du ressort-spiral ;
      • Fourniture de la virole ;
      • Fixation du piton et du ressort-spiral et fixation de la virole et du ressort-spiral.
    • m. Procédé de fabrication selon l'une des propositions k à l, caractérisé en ce que l'étape de fixation est réalisée par soudage laser.
  • Selon le premier aspect de l'invention, un ensemble est défini par les propositions suivantes :
    • n. Ensemble comprenant :
      • un ressort-spiral, notamment un ressort-spiral en alliage paramagnétique, en particulier un ressort-spiral en alliage paramagnétique comprenant au moins l'un des éléments suivants Nb, V, Ta, Ti, Zr et Hf, notamment un alliage comprenant les éléments Nb et Zr avec entre 5% et 25% en masse de Zr et un agent dopant interstitiel comprenant de l'oxygène ; et
      • un piton selon l'une des propositions a à g ; et/ou
      • une virole selon l'une des propositions a à i.
  • Selon le premier aspect de l'invention, un oscillateur horloger ou un mouvement horloger ou une pièce d'horlogerie est défini par la proposition suivante :
    • o. Oscillateur horloger ou mouvement horloger ou pièce d'horlogerie comprenant :
      • un ensemble selon la proposition n, et/ou
      • un ensemble obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des propositions j à m, et/ou
      • un piton selon l'une des propositions a à g ; et/ou
      • une virole selon l'une des propositions a à i.
  • Selon un deuxième aspect de l'invention, un piton de fixation est défini par les propositions suivantes :
    • aa. Piton de fixation d'une extrémité d'un ressort-spiral, le piton comprenant une première portion destinée à venir en contact avec le ressort-spiral, la première portion étant conformée de sorte à présenter une première surface et au moins une deuxième surface d'appui avec le ressort-spiral.
    • bb. Piton selon la proposition aa, caractérisé en ce que les première et deuxième surfaces sont continues, notamment continues sans arête entre les première et deuxième surfaces.
    • cc. Piton selon la proposition aa, caractérisé en ce que les première et deuxième surfaces sont discontinues.
    • dd. Piton selon la proposition cc, caractérisé en ce que les première et deuxième surfaces d'appui sont séparées par une rainure, la rainure s'étendant notamment dans le sens de la hauteur du ressort-spiral, de préférence sur une hauteur supérieure à celle du ressort-spiral.
    • ee. Piton selon l'une des propositions aa à dd, caractérisé en ce que chaque surface présente, à une de ses extrémités dans le sens de la hauteur du ressort-spiral, une conformation de positionnement s'étendant perpendiculairement ou sensiblement perpendiculairement à la surface.
    • ff. Piton selon l'une des propositions aa à dd, caractérisé en ce que chaque surface présente, à deux de ses extrémités dans le sens de la hauteur du ressort-spiral, respectivement une première conformation de positionnement et une deuxième conformation de positionnement, les conformations s'étendant perpendiculairement ou sensiblement perpendiculairement à ladite surface.
    • gg. Piton selon l'une des propositions aa à ff, caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième portion destinée à venir en contact avec un porte-piton.
    • hh. Piton selon l'une des propositions aa à gg, caractérisé en ce que les première et deuxième surfaces sont planes ou cylindriques, en particulier cylindriques de révolution.
    • ii. Piton selon l'une des propositions aa à hh, caractérisé en ce que les première et deuxième surfaces sont disposées sensiblement perpendiculairement par rapport à un plan du ressort-spiral et/ou forment entre elles un angle, notamment un angle compris entre 150° et 179° vu depuis un axe du ressort-spiral.
    • jj. Piton selon l'une des propositions aa à ii, caractérisé en ce que les première et deuxième surfaces sont disposées sensiblement perpendiculairement par rapport à un plan du spiral et/ou sont réalisées selon une courbure pour former des parties d'un même cylindre de révolution ou sont réalisées tangentes à un même cylindre de révolution.
    • kk. Piton selon l'une des propositions aa à jj, caractérisé en ce qu'au moins une des première et deuxième surfaces forment un angle non nul par rapport à un plan s'étendant parallèlement et orthoradialement par rapport à l'axe du ressort-spiral.
  • Selon le deuxième aspect de l'invention, un procédé est défini par les propositions suivantes :
    • II. Procédé de fabrication d'un ensemble comprenant un piton selon l'une des propositions aa à kk et un ressort-spiral, le procédé comprenant les étapes suivantes :
      • Fourniture du piton ;
      • Fourniture du ressort-spiral ;
      • Fixation du piton et du ressort-spiral au niveau des première et deuxième surfaces.
    • mm. Procédé de fabrication selon la proposition II, caractérisé en ce que l'étape de fixation est réalisée par soudage laser.
  • Selon le deuxième aspect de l'invention, un ensemble est défini par la proposition suivante :
    • nn. Ensemble comprenant :
      • un ressort-spiral ; et
      • un piton selon l'une des propositions aa à kk.
  • Selon le deuxième aspect de l'invention, un oscillateur horloger ou un mouvement horloger ou une pièce d'horlogerie est défini par la proposition suivante :
    • oo. Oscillateur horloger ou mouvement horloger ou pièce d'horlogerie comprenant :
      • un ensemble selon la proposition nn, et/ou
      • un ensemble obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des propositions II et mm, et/ou
      • un piton selon l'une des propositions aa à kk.
  • Selon un troisième aspect de l'invention, une pièce de fixation d'une extrémité d'un ressort spiral, notamment un piton ou une virole, comprend une première portion destinée à venir en contact avec le ressort-spiral. La première portion comprend deux surfaces d'appui séparées par une rainure, chaque surface d'appui étant destinée à venir en contact avec le ressort-spiral. La rainure s'étend notamment dans le sens de la hauteur du ressort-spiral, de préférence sur une hauteur supérieure à celle du ressort-spiral.
  • Sauf incompatibilité technique ou logique, toutes les caractéristiques et/ou particularités des premier, deuxième et troisième aspects de l'invention peuvent être combinées.
  • Les figures annexées représentent, à titre d'exemple, un mode de réalisation d'une pièce d'horlogerie intégrant un mode de réalisation d'un piton selon l'invention et un mode de réalisation d'une virole selon l'invention.
    • La figure 1 est une vue de face d'un mode de réalisation d'un piton selon l'invention.
    • La figure 2 est une vue en perspective du mode de réalisation d'un piton selon l'invention.
    • La figure 3 est une vue partielle en perspective d'un oscillateur comprenant le mode de réalisation d'un piton selon l'invention.
    • Les figures 4 à 6 sont des vues de détail du mode de réalisation d'un piton selon l'invention.
    • Les figures 7 à 11 illustrent un mode de réalisation d'une virole selon l'invention.
    • La figure 12 est un schéma représentant un mode de réalisation d'une pièce d'horlogerie selon l'invention comprenant un piton selon l'invention et une virole selon l'invention.
    • La figure 13 est un graphique illustrant les améliorations de la tenue à l'arrachage du ressort spiral sur un piton selon l'invention.
    • La figure 14 illustre un graphique représentant la marche moyenne (M) d'une pièce d'horlogerie, moyennée selon les différentes positions de la pièce d'horlogerie, en fonction de l'amplitude (A) du balancier-spiral en isochronisme libre.
  • Un mode de réalisation d'une pièce d'horlogerie 600 est décrit ci-après en référence à la figure 12. La pièce d'horlogerie est par exemple une montre, en particulier une montre bracelet. La pièce d'horlogerie comprend un mouvement horloger 500, en particulier un mouvement mécanique, lui-même comprenant un oscillateur 400, tel qu'un oscillateur du type balancier-spiral comprenant un balancier pivoté selon un axe A1 et un ressort-spiral disposé principalement selon un plan P1 perpendiculaire à l'axe A1. L'axe A1 est aussi l'axe du ressort-spiral.
  • L'oscillateur 400 comprend un ensemble spiral 300 comprenant, quant à lui, un ressort-spiral 2, une première pièce 1' de fixation de l'extrémité intérieure 2b du ressort-spiral à un arbre de balancier, c'est-à-dire une virole 1', et une deuxième pièce 1 de fixation de l'extrémité extérieure 2a du ressort-spiral à un bâti du mouvement, notamment à un pont de balancier 4, éventuellement par l'intermédiaire d'un porte-piton ou d'un support de piton 3 tel qu'illustré sur la figure 3. La deuxième pièce de fixation est un piton.
  • Avantageusement, le ressort-spiral est en alliage paramagnétique comprenant au moins l'un des éléments suivants Nb, V, Ta, Ti, Zr et Hf. En particulier, le ressort-spiral comprend au moins 2%, voire au moins 5%, en masse de l'un des éléments suivants Nb, V, Ta, Ti, Zr et Hf. De préférence, le ressort-spiral est en alliage comprenant les éléments Nb et Zr avec entre 5% et 25% en masse de Zr et un agent dopant interstitiel comprenant de l'oxygène. De préférence, le ressort-spiral est en alliage comprenant 85% en masse de Nb, 14.95% en masse de Zr et 0.05% en masse d'oxygène. L'alliage peut en outre comprendre différentes impuretés, par exemple dans les limites suivantes : Hf < 7000ppm, Ta<1000ppm, W<300ppm, Mo<100ppm, autres <60ppm.
  • De préférence, le piton 1 comprend une portion 10 destinée à venir en contact avec le ressort-spiral 2. Avantageusement, le piton est réalisé :
    • en titane, ou
    • en alliage de titane, notamment en titane grade 2 ou en titane grade 5, ou
    • en tantale, ou
    • en alliage de tantale.
  • De la même manière, de préférence, la virole 1' comprend une portion 10' destinée à venir en contact avec le ressort-spiral 2. Avantageusement, la virole est réalisée :
    • en titane, ou
    • en alliage de titane, notamment en titane grade 2 ou en titane grade 5, ou
    • en tantale, ou
    • en alliage de tantale.
  • Par « en titane », on entend de préférence tout matériau dont la teneur massique en titane est supérieure à 99%, voire supérieure à 99.5%.
  • Par « alliage de titane », on entend de préférence tout autre matériau dont l'élément majoritaire ou dominant en masse est le titane, tel que par exemple le Titane Grade 5 (Ti6Al4V).
  • Par « en tantale », on entend de préférence tout matériau dont la teneur massique en tantale est supérieure à 99%, voire supérieure à 99.5%.
  • Par « alliage de tantale », on entend de préférence tout autre matériau dont l'élément majoritaire ou dominant en masse est le tantale, tel que par exemple le tantale TaW contenant entre 2.5% et 10% de W en masse ou le tantale TaNb contenant environ 40% de Nb en masse.
  • La réalisation de la virole et/ou du piton en titane ou en alliage de titane est particulièrement adaptée pour le soudage à un ressort-spiral constitué d'un alliage à base de niobium qui comporte entre 5 % et 25 % en masse de Zr, en particulier un alliage comprenant les éléments Nb et Zr avec entre 5% et 25% en masse de Zr et un agent dopant interstitiel comprenant de l'oxygène. En effet, le Nb et le Zr sont entièrement solubles dans le Ti.
  • La réalisation de la virole et/ou du piton en tantale ou en alliage de tantale est particulièrement adaptée pour le soudage à un ressort-spiral constitué d'une base de titane qui comporte entre 17% en masse et 62% en masse de l'un des éléments parmi le Nb ou le Ta, par exemple 17% en masse minimum de Nb et par exemple 62% en masse maximum de Ta. La réalisation de la virole et/ou du piton en tantale ou en alliage de tantale est avantageuse pour le soudage à un ressort-spiral Nb-Hf comprenant entre 2% et 30% en masse de Hf.
  • Un mode de réalisation d'un piton selon l'invention est décrit ci-après plus en détail en référence aux figures 1 à 6.
  • Par exemple, le piton est réalisé d'un seul tenant comme dans le mode de réalisation illustré. Il a notamment globalement une forme d'équerre formée par deux ailes ayant sensiblement les mêmes proportions. Les deux ailes peuvent être raccordées l'une à l'autre par un rayon.
  • Le piton 1 comprend une première portion 10 prévue pour être soudée au ressort-spiral 2, en particulier par soudage laser, au niveau de l'extrémité extérieure 2a du ressort-spiral comme représenté sur la figure 2. Le piton comprend encore une deuxième portion 100 prévue pour être fixée, notamment insérée, classiquement au sein d'une gorge du support 3 de piton, qui est monté sur le pont 4 de balancier comme représenté sur la figure 3. Les première et deuxième portions peuvent être réalisées en des matériaux différents et montées l'une sur l'autre.
  • La première portion 10 comprend une première surface d'appui 10b et une deuxième surface d'appui 10c séparées par une rainure 10a. Chaque surface d'appui est destinée à venir en contact avec le ressort-spiral. Dans le mode de réalisation illustré, la rainure s'étend dans le sens de la hauteur h du ressort-spiral, de préférence sur une hauteur H10 supérieure à celle du ressort-spiral. La rainure 10a permet de séparer ou distinguer les première et deuxième surfaces d'appui 10b, 10c. La rainure 10a est avantageusement orientée sensiblement dans le sens de la hauteur H10 de la portion 10 du piton 1. Une telle conformation permet de rompre toute conduction de chaleur lors du soudage de la lame du spiral sur chacune des première et deuxième surfaces d'appui 10b, 10c et d'éviter de créer des interférences entre deux zones du ressort-spiral affectées thermiquement lors de la réalisation des soudures. Cette conformation permet de réduire l'apport énergétique nécessaire à la soudure et donc de préserver au mieux l'intégrité des propriétés mécaniques de l'alliage du ressort-spiral.
  • La rainure peut être réalisée partiellement dans l'épaisseur du piton, c'est-à-dire sans traverser le piton. Alternativement, la rainure peut traverser le piton dans son épaisseur.
  • Alternativement à ce qui a été décrit précédemment, la rainure peut être orientée dans le sens perpendiculaire à la hauteur h du ressort-spiral. La rainure peut aussi être orientée selon une autre direction.
  • La première surface d'appui 10b présente, à une de ses extrémités 101 b ou 102b, une première conformation 103b ou 104b en relief ou en bosse. Cette première conformation permet de réaliser une butée de positionnement du ressort-spiral, notamment une butée axiale de positionnement du ressort-spiral. En effet, la lame du ressort-spiral, en contact contre la première surface, peut être déplacée jusqu'à venir en contact contre la première conformation de sorte à positionner précisément le ressort-spiral relativement au piton dans le sens de la hauteur H10 du piton. La première conformation s'étend par exemple perpendiculairement ou sensiblement perpendiculairement à la première surface 10b, de sorte à former une butée. Avantageusement, la première surface d'appui 10b présente, à l'autre de ses extrémités 101b ou 102b, une deuxième conformation 103b ou 104b en relief ou en bosse. Cette deuxième conformation permet de réaliser une butée de positionnement du ressort-spiral. La deuxième conformation s'étend par exemple perpendiculairement ou sensiblement perpendiculairement à la première surface 10b, de sorte à former une butée.
  • De manière similaire, la deuxième surface d'appui 10c peut présenter, à une de ses extrémités 101c ou 102c, une troisième conformation 103c ou 104c en relief ou en bosse. Cette troisième conformation permet de réaliser une butée de positionnement du ressort-spiral. En effet, la lame du ressort-spiral, en contact contre la deuxième surface, peut être déplacée jusqu'à venir en contact contre la troisième conformation de sorte à positionner précisément le ressort-spiral relativement au piton dans le sens de la hauteur H10 du piton. La troisième conformation s'étend par exemple perpendiculairement ou sensiblement perpendiculairement à la deuxième surface 10c, de sorte à former une butée. Avantageusement, la deuxième surface d'appui 10c présente, à l'autre de ses extrémités 101c ou 102c, une quatrième conformation 103c ou 104c en relief ou en bosse. Cette quatrième conformation permet de réaliser une butée de positionnement du ressort-spiral. La quatrième conformation s'étend par exemple perpendiculairement ou sensiblement perpendiculairement à la deuxième surface 10c, de sorte à former une butée.
  • L'ensemble des conformations de positionnement décrit précédemment permet de réaliser un positionnement précis de la lame du ressort-spiral relativement au piton et, par suite, un encastrement précis du ressort-spiral après soudure du ressort-spiral sur le piton. La soudure peut être effectuée par deux points de soudure s1, s2 qui sont respectivement réalisés au niveau de chacune des surfaces d'appui 10b, 10c ou en bordure de chacune des surfaces d'appui 10b, 10c. Préférentiellement, des troisième et quatrième points de soudure s3, s4, sont respectivement réalisés au niveau de chacune des surfaces d'appui 10b, 10c, ou en bordure de chacune des surfaces d'appui 10b, 10c, en complément des points de soudure s1, s2, comme représenté sur la figure 2. Pour assurer ce positionnement précis, lorsqu'une ou deux des surfaces d'appui présentent chacune deux conformations de positionnement, elles sont espacées d'une distance supérieure à la hauteur h de la lame de ressort. Avantageusement, ce jeu en hauteur est inférieur à 0.04 mm, voire inférieur à 0.03 mm. L'ensemble des conformations de positionnement décrit précédemment forme une deuxième rainure 10d orientée sensiblement perpendiculairement à la première rainure 10a, de façon à servir d'appui et/ou de guide à la lame du ressort-spiral, comme représenté sur la figure 1.
  • Avantageusement, les première et deuxième surfaces d'appui 10b et 10c sont prévues pour épouser parfaitement la courbure de la lame terminale du ressort-spiral. Pour ce faire, les première et deuxième surfaces 10b, 10c sont inclinées relativement à la surface définie par le fond de la rainure 10a ou à la face du piton visible sur la vue de la figure 1. Préférentiellement, les première et deuxième surfaces 10b, 10c sont inclinées selon deux angles distincts, qui peuvent par exemple être compris entre 5° et 15°. En conséquence, comme représenté sur les figures 5 et 6, les première et deuxième surfaces 10b, 10c peuvent former entre elles un angle α, notamment un angle α compris entre 150° et 179° vu depuis l'axe A1 du balancier ou du ressort-spiral. Autrement dit, l'axe A1 se trouve dans le dièdre obtus formé par deux demi-plans passant respectivement par les première et deuxième surfaces. Les première et deuxième surfaces peuvent encore être disposées perpendiculairement ou sensiblement perpendiculairement par rapport au plan P1 du spiral. Les première et deuxième surfaces peuvent être des faces planes. Il peut s'agir de faces planes tangentes à une même surface, notamment un même cylindre de révolution ou une surface cylindrique de révolution ou plus complexe formée par une portion de la courbe terminale du ressort-spiral. Au moins une des première et deuxième surfaces 10b, 10c peut former un angle non nul par rapport à un plan s'étendant parallèlement et orthoradialement relativement à l'axe A1.
  • Alternativement, les première et deuxième surfaces peuvent être des surfaces courbées pour épouser au mieux la lame du ressort-spiral qu'elles reçoivent. Par exemple, les première et deuxième surfaces peuvent chacune constituer une portion d'un même cylindre de révolution ou une surface cylindrique de révolution ou plus complexe formée par une portion de la courbe terminale du ressort-spiral.
  • Dans le mode de réalisation du piton représenté, les première et deuxième surfaces sont discontinues. Toutefois, de manière alternative, les première et deuxième surfaces pourraient être continues, c'est-à-dire former une seule et même surface. Cette seule et même surface pourrait encore être à « tangente continue » c'est-à-dire sans arête.
  • Idéalement, ces première et deuxième surfaces sont identiques à la surface, éventuellement non cylindrique, de l'extrémité extérieure 2a du ressort-spiral.
  • Une telle conformation de piton permet de définir avantageusement au moins deux contacts ponctuels entre le piton et la lame terminale du ressort-spiral. La précision d'assemblage, notamment de soudage, d'un ressort-spiral sur un tel piton est ainsi optimisée, et n'est plus seulement donnée par les moyens d'assemblage. Dans les techniques connues de l'art antérieur, des moyens d'assemblage sont conformés de façon à minimiser, avant fixation de la lame du ressort-spiral sur le piton, les déplacements de la lame du ressort-spiral autour de son contact ponctuel théorique défini exclusivement par la courbure du ressort et un seul et unique plan de réception du piton. Du fait de ce degré de liberté permettant à la lame d'osciller sur une plage angulaire d'environ 4°, voire 8°, autour de son contact ponctuel théorique, un couple de torsion de la lame au niveau de l'encastrement extérieur du ressort spiral peut survenir une fois la lame fixée sur le piton. Un tel phénomène peut contribuer à un développement non concentrique du ressort-spiral et induire ainsi des perturbations chronométriques, en particulier au niveau de la pente d'isochronisme et du « plat-pendu ».
  • La figure 14 illustre un graphique représentant la marche moyenne M en secondes par jour d'une pièce d'horlogerie, moyennée selon les différentes positions de la pièce d'horlogerie, en fonction de l'amplitude A en degrés du balancier-spiral en isochronisme libre. Les courbes en traitillé, correspondant aux courbes d'isochronisme pour un ensemble balancier-spiral représentatif de l'art antérieur, dont l'extrémité de la courbe terminale du ressort-spiral a subi un déplacement d'un angle de ±4° autour de son contact ponctuel théorique au piton, définissent une enveloppe dans laquelle la marche moyenne de la pièce d'horlogerie varie en fonction du positionnement nominal de la lame du ressort-spiral en regard du piton.
  • La courbe en trait plein N montre, quant à elle, une fonction dotée d'une pente d'isochronisme optimisée représentative du fonctionnement d'un ensemble balancier-spiral doté d'un piton selon l'invention, avec un ressort-spiral dont l'extrémité de la courbe terminale est précisément localisée grâce aux première et deuxième surfaces d'appui du piton. Une telle conformation permet notamment d'obtenir en pratique la pente d'isochronisme et le plat-pendu escomptés de la pièce d'horlogerie auquel prend part le balancier-spiral.
  • Un mode de réalisation d'une virole selon l'invention est décrit ci-après plus en détail en référence aux figures 7 à 11.
  • La virole comprend une première portion 10' prévue pour être soudée à un ressort-spiral 2, en particulier par soudage laser, au niveau de l'extrémité intérieure 2b du ressort-spiral comme représenté sur la figure 8. La virole comprend encore une deuxième portion 100', se présentant sous la forme d'une ouverture centrale 100', qui est prévue, par exemple, pour être chassée à l'encontre d'un axe 5 de balancier comme représenté sur les figures 8 à 11. Les première et deuxième portions peuvent être réalisées d'un seul tenant. Alternativement, les première et deuxième portions peuvent être réalisées en des matériaux différents et montées l'une sur l'autre.
  • A l'instar du piton 1, la portion 10' comporte une première rainure 10a' de façon à définir deux surfaces d'appui 10b', 10c' d'une portion de lame de l'extrémité intérieure du ressort-spiral 2. Ainsi, la première portion 10' comprend une première surface d'appui 10b' et une deuxième surface d'appui 10c' séparées par une rainure 10a'. Chaque surface d'appui est destinée à venir en contact avec le ressort-spiral. Dans le mode de réalisation illustré, la rainure s'étend dans le sens de la hauteur h du ressort-spiral, de préférence sur une hauteur H10' supérieure à celle du ressort-spiral. La rainure 10a' permet de séparer ou de distinguer les première et deuxième surfaces d'appui 10b', 10c'. La rainure 10a' est avantageusement orientée sensiblement dans le sens de la hauteur H10' de la portion 10 du piton 1. Une telle conformation permet de rompre toute conduction de chaleur lors du soudage de la lame du spiral sur chacune des première et deuxième surfaces d'appui 10b', 10c' et d'éviter de créer des interférences entre deux zones du ressort-spiral affectées thermiquement lors de la réalisation des soudures Cette conformation permet de réduire l'apport énergétique nécessaire à la soudure et donc de préserver au mieux l'intégrité des propriétés mécaniques de l'alliage du ressort-spiral. La rainure peut également servir de repère visuel pour positionner précisément les points de soudure sur la périphérie de la virole.
  • Alternativement à ce qui a été décrit précédemment, la rainure peut être orientée dans le sens perpendiculaire à la hauteur h du ressort-spiral. Alternativement encore, la rainure peut être orientée selon une autre direction.
  • Dans un mode de réalisation non illustré, la première surface d'appui peut présenter, à une de ses extrémités, une première conformation en relief ou en bosse. Cette première conformation permet de réaliser une butée de positionnement du ressort-spiral. En effet, la lame du ressort-spiral, en contact contre la première surface, peut être déplacée jusqu'à venir en contact contre la première conformation de sorte à positionner précisément le ressort-spiral relativement à la virole dans le sens de la hauteur de la virole. La première conformation s'étend par exemple perpendiculairement ou sensiblement perpendiculairement à la première surface 10b', de sorte à former une butée. Avantageusement, la première surface d'appui 10b' peut présenter, à l'autre de ses extrémités, une deuxième conformation en relief ou en bosse. Cette deuxième conformation permet de réaliser une butée de positionnement du ressort-spiral. La deuxième conformation s'étend par exemple perpendiculairement ou sensiblement perpendiculairement à la première surface 10b', de sorte à former une butée.
  • De manière similaire, la deuxième surface d'appui 10c' peut présenter, à une de ses extrémités, une troisième conformation en relief ou en bosse. Cette troisième conformation permet de réaliser une butée de positionnement du ressort-spiral. En effet, la lame du ressort-spiral, en contact contre la deuxième surface, peut être déplacée jusqu'à venir en contact contre la troisième conformation de sorte à positionner précisément le ressort-spiral relativement à la virole dans le sens de la hauteur de la virole. La troisième conformation s'étend par exemple perpendiculairement ou sensiblement perpendiculairement à la deuxième surface 10c', de sorte à former une butée. Avantageusement, la deuxième surface d'appui 10c' peut présenter, à l'autre de ses extrémités, une quatrième conformation en relief ou en bosse. Cette quatrième conformation permet de réaliser une butée de positionnement du ressort-spiral. La quatrième conformation s'étend par exemple perpendiculairement ou sensiblement perpendiculairement à la deuxième surface 10c', de sorte à former une butée.
  • L'ensemble des conformations de positionnement décrit précédemment permet de réaliser un positionnement précis de la lame du ressort-spiral relativement au piton et, par suite, un encastrement précis du ressort-spiral après soudage du ressort-spiral sur la virole. Le soudage peut être effectué par deux points de soudure s1', s2' qui sont respectivement réalisés au niveau de chacune des surfaces d'appui 10b', 10c' ou en bordure de chacune des surfaces d'appui 10b', 10c'. Préférentiellement, des troisième et quatrième points de soudure s3', s4', sont respectivement réalisés au niveau de chacune des surfaces d'appui 10b', 10c', ou en bordure de chacune des surfaces d'appui 10b', 10c', en complément des points de soudure s1', s2', comme représenté sur la figure 9. Pour assurer ce positionnement précis, lorsqu'une ou deux des surfaces d'appui présentent chacune deux conformations de positionnement, elles sont espacées d'une distance supérieure à la hauteur h de la lame de ressort. Avantageusement, ce jeu en hauteur est inférieur à 0.04 mm, voire inférieur à 0.03 mm. L'ensemble des conformations de positionnement décrit précédemment peut ainsi former une deuxième rainure orientée sensiblement perpendiculairement à la première rainure, de façon à servir d'appui et/ou de guide à la lame du ressort-spiral.
  • Avantageusement, les première et deuxième surfaces d'appui 10b' et 10c' sont prévues pour épouser parfaitement la courbure de la lame du ressort-spiral. Pour ce faire, les première et deuxième surfaces 10b', 10c' peuvent former entre elles un angle α', notamment un angle α' compris entre 150° et 179° vu depuis l'axe A1 du balancier ou du ressort-spiral. Autrement dit, l'axe A1 se trouve dans le dièdre obtus formé par deux demi-plans passant respectivement par les première et deuxième surfaces. Les première et deuxième surfaces peuvent encore être disposées perpendiculairement ou sensiblement perpendiculairement par rapport au plan P1 du spiral. Les première et deuxième surfaces peuvent être des faces planes. Il peut s'agir de faces planes tangentes à une même surface, notamment à un même cylindre de révolution. Le positionnement précis du ressort-spiral relativement à la virole permet également d'atteindre des améliorations chronométriques de même nature que celles obtenues par le positionnement précis du ressort-spiral relativement au piton.
  • Avantageusement, les surfaces 10b', 10c' sont des portions d'un même cylindre de révolution ayant pour directrice le cercle A de centre CA qui est centré ou non sur l'axe A1 du balancier. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 10, le centre CA ne se trouve pas sur l'axe A1 de façon à minimiser, voire à supprimer, le déplacement des surfaces 10b', 10c' sur lesquelles est soudé le ressort-spiral lors du chassage de la virole 1' sur l'axe 5.
  • La virole 1' peut comprendre des bras 1 A', 1 B', 1 C', 1 D', déformables ou non, à sections variables ou non, de façon à optimiser la force nécessaire au chassage de la virole sur l'axe de balancier et/ou le couple de tenue de la virole sur l'axe de balancier. Préférentiellement, le contact entre la virole et l'axe est de type cylindre-cylindre. L'ouverture centrale 100' peut se présenter sous la forme d'un alésage circulaire 100' prévu pour épouser la périphérie cylindrique de l'axe 5 de balancier, et ce de façon à minimiser les contraintes au sein de la virole lors de l'opération de chassage de la virole sur l'axe de balancier.
  • Préférentiellement, la virole comporte au moins une portion périphérique ou butée 1 E', 1 F', 1 G', contre laquelle la spire intérieure du ressort-spiral peut venir s'appuyer en cas de choc, avant que la limite élastique du matériau constituant le ressort-spiral ne soit dépassée. Ces butées sont distribuées angulairement, régulièrement ou non, sur la périphérie extérieure de la virole comme illustré sur la figure 11. Préférentiellement, ces butées se présentent sous forme de portions d'arc de cercle tangentes respectivement à des cercles E, F, G de centre CE, CF, CG. Dans le mode de réalisation représenté, les cercles E, F, G présentent des diamètres distincts de façon à suivre au mieux la géométrie de la spire intérieure du ressort-spiral. Les centres CE, CF, CG sont ici confondus et coïncident avec l'axe A1 ou le centre CB de l'axe 5 de balancier, et sont donc distincts du centre CA. Les butées 1 E', 1 F', 1 G', sont situées à des distances respectives RE, RF, RG de l'axe A1 qui sont croissantes dans le sens du spiral allant de l'intérieur vers l'extérieur depuis le point de jonction du ressort-spiral à la virole.
  • Un mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'un ensemble 300 comprenant :
    • un ressort-spiral ; et
    • un piton 1 ; et/ou
    • une virole 1',
    est décrit ci-après.
  • Le procédé comprend les étapes suivantes :
    • Fourniture du ressort-spiral tel que décrit précédemment ;
    • Fourniture du piton tel que décrit précédemment et/ou de la virole telle que décrite précédemment ;
    • Fixation du piton et du ressort-spiral et/ou fixation de la virole et du ressort-spiral.
  • Avantageusement, la ou les étapes de fixation comprennent les sous-étapes suivantes :
    • Positionnement du piton relativement au ressort-spiral et/ou positionnement de la virole relativement au ressort-spiral ;
    • Soudage, notamment soudage laser, du piton sur le ressort-spiral et/ou soudage, notamment soudage laser, de la virole sur le ressort-spiral ;
  • Avantageusement, la sous-étape de soudage comprend la réalisation d'au moins un point de soudure, en particulier deux points de soudure, sur chacune des première et deuxième surfaces du piton destinées à recevoir le ressort-spiral et/ou la réalisation d'au moins un point de soudure, en particulier deux points de soudure, sur chacune des première et deuxième surfaces de la virole destinées à recevoir le ressort-spiral.
  • La figure 13 montre un graphique comparatif mettant en lumière les gains d'un assemblage réalisé conformément au procédé de fabrication décrit précédemment. Le graphique indique en abscisses différentes situations et en ordonnées l'intensité des efforts d'arrachage. Si on considère une force de référence FA nécessaire à l'arrachage d'un ressort-spiral Nb-Zr comprenant environ 15% en masse de Zr vis-à-vis d'un piton réalisé en acier, les études de la Demanderesse montrent que la force FB nécessaire à l'arrachage d'un même ressort-spiral Nb-Zr vis-à-vis d'un même piton réalisé en titane grade 5 est de l'ordre de 3 fois la force de référence FA, avec les forces FA et FB appliquées directement sur la lame du spiral au voisinage du piton et disposées dans le plan du spiral et orientées sensiblement vers le centre du spiral.
  • Si on considère également une force de référence FC nécessaire à l'arrachage d'un ressort-spiral Nb-Zr comprenant environ 15% en masse de Zr vis-à-vis d'une virole réalisée en acier, les études de la Demanderesse montrent que la force FD nécessaire à l'arrachage d'un même ressort-spiral Nb-Zr vis-à-vis d'une même virole réalisée en titane grade 5 est de l'ordre de 1.1 fois la force FC de référence, avec les efforts FC et FD appliquées directement sur la partie extrémale de la lame du spiral au niveau de la virole et disposées dans le plan du spiral selon une direction sensiblement tangente à la portion d'arc de cercle de la virole qui réceptionne le ressort-spiral.
  • Grâce à l'invention, il est donc possible d'optimiser la tenue de la soudure d'un ressort-spiral réalisé en un alliage paramagnétique, notamment en cas de choc, en choisissant des pièces de fixation dont la portion destinée à venir en contact avec le ressort-spiral est faite en titane ou en alliage de titane ou en tantale ou en alliage de tantale. Un tel couple de matières permet en effet d'obtenir une soudure de qualité grâce à une solubilité totale des phases solides, évitant ainsi l'apparition de composés intermétalliques fragiles, ainsi qu'un faible intervalle de solidification limitant ainsi le risque de fissures de solidification.

Claims (15)

  1. Piton (1) de fixation d'une extrémité (2a) d'un ressort-spiral (2), le piton comprenant une première portion (10) destinée à venir en contact avec le ressort-spiral (2), la première portion étant conformée de sorte à présenter une première surface (10b) et au moins une deuxième surface (10c) d'appui avec le ressort-spiral.
  2. Piton (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les première et deuxième surfaces sont continues, notamment continues sans arête entre les première et deuxième surfaces.
  3. Piton (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les première et deuxième surfaces sont discontinues.
  4. Piton (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les première et deuxième surfaces d'appui sont séparées par une rainure (10a), la rainure s'étendant notamment dans le sens de la hauteur (h) du ressort-spiral, de préférence sur une hauteur (H10) supérieure à celle du ressort-spiral.
  5. Piton (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque surface présente, à une de ses extrémités (101b, 102b, 101c, 102c) dans le sens de la hauteur (h) du ressort-spiral, une conformation (103b, 104b, 103c, 104c) de positionnement s'étendant perpendiculairement ou sensiblement perpendiculairement à la surface (10b, 10c).
  6. Piton (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque surface présente, à deux de ses extrémités (101b, 102b, 101c, 102c) dans le sens de la hauteur (h) du ressort-spiral, respectivement une première conformation (103b, 103c) de positionnement et une deuxième conformation (104b, 104c) de positionnement, les conformations s'étendant perpendiculairement ou sensiblement perpendiculairement à ladite surface.
  7. Piton (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième portion (100) destinée à venir en contact avec un porte-piton (3).
  8. Piton (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première et deuxième surfaces (10b, 10c) sont planes ou cylindriques, en particulier cylindriques de révolution.
  9. Piton (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première et deuxième surfaces (10b, 10c) sont disposées sensiblement perpendiculairement par rapport à un plan (P1) du ressort-spiral (2) et/ou forment entre elles un angle (α), notamment un angle compris entre 150° et 179° vu depuis un axe (A1) du ressort-spiral (2).
  10. Piton (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première et deuxième surfaces (10b, 10c) sont disposées sensiblement perpendiculairement par rapport à un plan (P1) du spiral et/ou sont réalisées selon une courbure pour former des parties d'un même cylindre de révolution ou sont réalisées tangentes à un même cylindre de révolution.
  11. Piton (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une des première et deuxième surfaces (10b, 10c) forme un angle non nul par rapport à un plan s'étendant parallèlement et orthoradialement par rapport à l'axe du ressort-spiral.
  12. Procédé de fabrication d'un ensemble (300) comprenant un piton (1) selon l'une des revendications 1 à 11 et un ressort-spiral (2), le procédé comprenant les étapes suivantes :
    - Fourniture du piton ;
    - Fourniture du ressort-spiral ;
    - Fixation du piton et du ressort-spiral au niveau des première et deuxième surfaces.
  13. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape de fixation est réalisée par soudage laser.
  14. Ensemble (300) comprenant :
    - un ressort-spiral (2) ; et
    - un piton (1) selon l'une des revendications 1 à 11.
  15. Oscillateur horloger (400) ou mouvement horloger (500) ou pièce d'horlogerie (600) comprenant :
    - un ensemble (300) selon la revendication précédente, et/ou
    - un ensemble (300) obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 12 et 13, et/ou
    - un piton (1) selon l'une des revendications 1 à 11.
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